利用视震源时间函数反演尼泊尔M_S8.1地震破裂过程

以2015年4月26日MS7.1余震为经验格林函数事件,利用全国和全球的宽频带记录提取了2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震的P波视震源时间函数和Rayleigh波视震源时间函数,并通过联合反演这些视震源时间函数获得了这次地震的时空破裂过程图像.无论是P波视震源时间函数还是Rayleigh波视震源时间函数都呈现出很强的方位依赖性,表明震源断层具有相当的尺度且破裂朝东南方向扩展.时空破裂过程图像清楚地证实了这一特征,并更清晰地显示,破裂几乎是纯粹的单侧破裂,从破裂起始点开始,沿断层面向东南方向扩展~100km,同时沿断层面向深部扩展~80km,形成~125°的破裂优势方向和~5.8m的最大位错.地震的破裂时间历史相对简单,呈非间断性扩展,持续时间约50s.     

2018年阿拉斯加湾MW7.9地震震源复杂性

2018年1月23日,在美国阿拉斯加湾海域发生了一次M_W7.9地震.震源机制解表明这次地震以走滑为主,可能发生在近东西向或南北向的陡倾角断层上,早期余震并非线型展布.我们利用视震源时间函数分析确定了此次地震的总体破裂方向,并结合余震的空间展布特征构建了相互交叉的双断层模型,进而通过联合反演远场P波和SH波数据获得了此次地震的时空破裂过程.视震源时间函数分析表明总体破裂方向既非东西也非南北,而且反演结果表明,两个断层上都发生了错动,总体破裂时间~50 s,释放标量地震矩~8.11×10²⁰ Nm.震源时间函数表现出多事件特征,且两个断层破裂的时间过程也不相同.破裂首先在南北向断层的南端开始,很快触发了东西向断层,最后终止于南北向断层的北端.每个断层都具有相当的时空复杂性,位错分布很不均匀.东西向断层具有三个凹凸体,一个位于震源附近,其他两个位于断层两端.南北向断层有两个凹凸体,均位于断层北段,最大滑动量~5.0 m就出现在这里.发生最大位错的南北向断层延伸至阿拉斯加海沟,增加了触发阿拉斯加海沟其他断层发生破裂的可能性.     

远震体波波形反演获得的震源时间函数

地中海东部大地震成核问题的一个有趣的现象，是它们的震源时间函数的急始特性，使用同一反演方法确定了发生在世界其他一些地区破坏了地表的浅源大地震的震源时间函数都呈现出类似的特性，这些地震的断层滑动类型包括：正断层、走滑断层和冲断层型。这些急始型震源时间函数可能反映了破坏障碍体的困难性，即在破裂成核的动力断裂过程完成后，断层的局部地区仍未破坏，也可能反映了通常发生在大地震破裂期间的某些特殊的物理过程（如蠕变不稳定性）。发生在类似地质构造环境中，且震源机制也类似的地震，反映出共同的模式。     

用经验格林函数确定中小地震的震源时间函数

采用正则化方法,并以小地震近似地代替通常由理论计算出的格林函数,结合近场加速度资料反演了1985年4月18日云南禄劝 Ms=6.1地震4个余震的震源时间函数.结果表明,较大余震除了震源持续时间较长外,其破裂过程也较为复杂,具有明显的阶段性.而较小余震的震源时间函数则近似为一脉冲函数.根据布龙震源模式,我们估计了这4个余震地震断层的破裂速度和断层面上的平均质点运动速度,结果表明,地震断层面的破裂速度小于地震波传播的横波速度;断层面上的平均质点运动速度为几至十几 cm/s,基本保持在同一水平.      

2001年1月2 6日印度古杰拉特(Gujarat)Ｍem>Ssub>7.8地震时空破裂过程

从全球数字地震台网的长周期记录中，选择了震中距小于90的27个台站的54个P波震相和44个S波震相资料．首先，用波形反演方法确定了2001年1月26日印度古杰拉特(Gujarat)ＭS7.8地震的地震矩张量、震源机制、震源时间函数和时空破裂过程等震源参数．通过矩张量反演，并根据Kutch Mainland断层的走向、地震烈度的空间分布、余震震源的空间分布和震害的空间分布，确认2001年1月26日印度古杰拉特ＭS7.8地震的发震断层的走向为92、倾角为58、滑动角为62，即一走向近东-西向、断层面向南倾斜、以逆冲为主的左旋-逆断层．这次地震所释放的地震矩为3.51020 Nm，矩震级ＭW＝7.6．然后，借助合成地震图，采用频率域求谱商的方法，得到了依赖于台站方位的27个P波震源时间函数、22个S波震源时间函数以及平均的P波震源时间函数和S波震源时间函数．对震源时间函数的分析表明，这次地震是一次连续的破裂事件，开始比较急遽，但结束比较迟缓，总持续时间约19 s．最后，以所提取的P波和S波震源时间函数为资料，采用时间域的反演技术得到了断层面上滑动的时空分布．滑动量在断层面上的静态分布表明，断层面上的最大滑动量约为7 m．断层面上的最大应力降约为30 MPa，平均应力降约为7 MPa．滑动量大于0.5 m的区域在走向方向长85 km，在断层面倾斜方向宽约60 km(相应地，在深度方向约51 km)．破裂向东扩展约50 km，向西扩展约35 km．滑动量大于0.5 m的区域的主要部分呈椭圆形，其长轴取向与断层滑动方向一致．表明此区域破裂扩展的方向即是断层错动的方向．这种现象对于走滑断层情形是多见的，但对逆冲断层情形却少见．断层面上初始破裂点以东、以上部分面积大于初始破裂点以西、以下部分的面积，这是破裂非对称性的表现，表明破裂具有自西向东、自下向上单侧破裂的特征．从滑动率随时空变化的快照可以看出，滑动率在第4 s达到最大值，此时滑动率约为0.2 m/s，滑动基本上发生在破裂起始点及其周围．从第6 s开始，起始点的破裂基本结束，破裂开始向外围扩展．破裂向西的扩展速度明显小于向东的扩展速度．在第15 s，这种环形的扩展基本结束．自16 s以后，主要是一些零星的破裂点分布在破裂区的外围．从滑动量随时空变化的快照看，破裂自起始点开始后，逐渐向四周扩展．主要的破裂(滑动量大于5 m的区域)在6～10 s，具有明显的自西向东、向上的单侧破裂特征．在第11～13 s，破裂的西端向西、向下有所扩展．整个破裂过程持续约19 s．在整个破裂过程中的平均破裂速度约为3.3 km/s．      

澄江5.2级地震的震源机制、震源应力场和震源断层

利用地震波资料对澄江5．2级地震序列的震源机制、震源应力场和震源断层作了分析研究。结果表明，整个序列发展中，震源区及附近、构造应力场以南东东方向、水平作用为主的压应力场为主。其次还有南南东向、水平作用为主的压应力场的作用。由序列震源机制解分析，主震发震断层是走向北北东、倾角较陡的断层面，在南南东－南东向，接近水平的压应力场作用下，该断层面具有以左旋走滑为主的错动性质。该断层面是序列的主破裂面。在序列发展过程中，北西西－北西向断层也参与了活动。有的余震，虽然发生在与主破裂面一致或接近的断层面上，但破裂错动的旋性发生了变化，出现了相对主破裂事件的反向错动。极少数余震破裂错动性质呈现以倾向滑动为主的特征。在序列发展过程中，破裂面及其错动性质显地复杂。由于强震的发生，主破裂的错动，使得震源区局部应力场状态错综复杂。     

基于勒夫波的鲁甸MS6.5地震震源复杂性分析

2014年8月3日,云南省鲁甸县发生了M_S6.5地震,造成600余人死亡,震害之大出人预料. 我们利用经验格林函数技术从国家地震台网记录的宽频带勒夫波提取了视震源时间函数,通过分析其方位依赖性获得了关于震源结构与能量辐射复杂性的认识,进而讨论了它们与震害之间的关系. 对视震源时间函数的分析表明,能量释放的时间过程比较简短,83%的能量集中释放于前10 s,但这次地震发生于两个走向分别为60°和150°左右的相互交叉的断层,破裂开始于60°取向的断层,起初以双侧破裂为主,后来向60°方位的传播占优势,但很快触动了150°取向的断层,同样,起初以双侧破裂为主,后来向150°方位的传播占优势. 由于两条断层同时参与了这次地震,近场能量辐射具有较强的方位复杂性,其中60°~210°方位能量辐射较强. 所以,能量释放时间过程之简短但交叉的震源结构和依赖于方位的能量辐射应该是造成如此震害的主要原因.     

近震源破裂过程反演研究

根据非线性规划研究的最新成果所设计的一种全新的震源破裂过程的反演方法, 用近场地震波观测资料反演了1999年9月21日发生在中国台湾省集集Mw7.6地震震源破裂过程. 为了使反演中设置的断层模型与集集地震实际破裂面尽可能一致, 以尽可能减小由于断层模型设置的不确定性对震源破裂过程反演结果的影响, 设立的断层模型为与集集地震造成的主要地表破裂尽可能拟合的弯曲面模型. 反演结果显示: (1) 集集地震震源的破裂大体持续了32 s, 其中主要破裂发生在第6~27 s间, 破裂主要集中发生在断层北段向东拐弯处. (2) 震源破裂以逆冲为主, 平均滑动角为64.5°, 与USGS, Harvard及CWB(台湾中央气象局)的结果相当. 标量地震矩为7.76×10²⁰牛顿米, 稍大于USGS和Harvard反演的标量地震矩. (3) 集集地震震源的破裂存在清晰的成核过程, 成核过程经历6 s后, 地震矩释放明显加速. 起始破裂从断层南段开始, 10 s后破裂主要集中在断层北段发生. 最后将反演结果与震后GPS观测结果进行了对照分析, 并对反演结果的科学意义进行了讨论.     

2009年4月6日意大利拉奎拉(L′Aquila) MW6.3地震的破裂过程——视震源时间函数方法与直接波形反演方法比较

通过对视震源时间函数方法和直接波形反演方法在意大利拉奎拉（L′Aquila）M_W6.3地震破裂过程反演中的应用,分析比较了两种方法的特点.视震源时间函数结果表明,这次地震的破裂过程由两次子事件组成,其中第二次子事件的多普勒效应显著,表明破裂主要朝震中的东南方向传播.分别采用视震源时间函数方法和滑动角固定以及滑动角可变的直接波形反演方法对拉奎拉地震时空破裂过程进行反演所得到的结果一致表明：断层面上有两块滑动量集中的区域,分别位于震源处和沿走向（132°）方向距震源5~10 km处,最大滑动量分别约为1.2 m和1.0 m.破裂持续时间约为9.5 s.最大滑动速率达0.6~0.7 m/s,快速的破裂和上盘-下盘效应导致了拉奎拉城的严重破坏.     

震源深度误差对矩张量反演的影响

在用矩张量反演方法确定地震的震源机制和震源的破裂过程时，由于测定震源深度的误差，很难保证计算格林函数时所采用的震源深度(理论震源深度)和实际震源深度完全相等．理论震源深度和实际震源深度的差异(震源深度误差)对矩张量的反演或多或少会造成影响．借助于合成地震图较系统地讨论了震源深度误差对3种基本类型(正断层、逆断层和走滑断层)的震源反演造成的影响．对于正断层和逆断层，震源深度误差主要影响各向同性成分和补偿线性向量偶极成分．在理论震源深度大于实际震源深度时:对于正断层，震源深度误差导致出现虚假的正的各向同性分量和负的补偿线性向量偶极分量；随着差异的增大其绝对值逐渐增大；对于逆断层，震源深度误差导致出现虚假的负的各向同性分量和正的补偿线性向量偶极分量，其绝对值随着震源深度误差的增加而增加．在理论震源深度小于实际震源深度时，结果恰好相反:对于正断层，震源深度误差产生了虚假的负的各向同性分量和正的补偿线性向量偶极分量；对于逆断层，震源深度误差产生了虚假的正的各向同性分量和负的补偿线性向量偶极分量．同样，随着深度误差的增大，它们的绝对值也逐渐增大．对于走滑断层，震源深度误差对矩张量反演的影响则不同于正断层和逆断层两种情况，受影响最大的是震源时间函数的形状．无论理论震源深度小于还是大于实际震源深度，震源时间函数的形状都发生不同程度的拖尾现象．数字试验表明，当震源深度误差小于20 km时对于地震的总体机制的反演没有明显影响．另外，当理论震源深度大于实际震源深度时，震源深度误差对矩张量反演的影响相对较小．      

强震震源破裂过程浅析

通过了解强震震源区域周边地带地震破裂过程及破裂长度,根据各地震台网记录的地震数据设定计算模型,对地表或深井中的破裂效应进行研究,得出微破裂或破裂链形成的动力过程,可对地震进行一定预测。     

Comparison of source parameters estimated in the frequency and time domains for seismic events at the Rudna copper mine,Poland

Source parameters estimated in the frequency domain for 100 selected seismic events from the Rudna copper mine, with moment magnitude ranging from 1.4 to 3.6, were collected to study their scaling relations and to compare them with the parameters estimated in the time domain. The apparent stress and static stress drop, corrected for the limited bandwidth recording, increase slightly in a similar manner with increasing seismic moment. The ratio of apparent stress to static stress drop, a measure of radiation efficiency, is practically constant and its mean value is close to 0.1. For 37 seismic events, with moment magnitude between 1.9 and 3.4, source parameters were estimated in the time domain from relative source time functions, that displayed unilateral rupture propagation, and their rupture velocity could be estimated. It ranges from 0.23 to 0.80 of shear wave velocity and is almost independent of seismic moment. The fault length, estimated from the average source pulse width and rupture velocity, is clearly dependent on seismic moment and is smaller than the source radius estimated from the corner frequency on the average by about 25 percent. There is no correlation between the values of static stress drop estimated in the frequency and time domains, but the time domain stress drop is in general similar to that estimated in the frequency domain. The apparent stress increases with increasing rupture velocity, and the ratio of apparent stress to static stress drop seems also to depend on rupture velocity.     

非穿透裂纹平板试件三维破裂的实验研究

在研究地震孕育及震源破裂的问题时,用三维破裂来模拟地震破裂过程,比二维破裂与实际更加接近。我们设计了一组实验,采用几种不同的材料（玻璃、有机玻璃和大理石等）做成平板试件,在其中心预制非穿透裂纹,并在单轴压下进行了实验研究。 实验结果表明,非穿透裂纹与穿透裂纹的扩展情况有质的差别。非穿透裂纹的扩展并不沿原裂纹面延伸,而是沿裂纹前缘扩展出许多裂纹面,每一个破裂面都是复杂的扭曲、拐折的曲面。这可能意味着实际地震断层的扩展情况也是极为复杂的。     

基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法研究

大多数地震破裂面源检测方法都是通过简化地震震源,将地震震源表示成线源或者点源,无法有效描述地震带地震破裂面源产状和大小,不适用地震震级较大的情况下地震危险性检测。因此提出基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法,在地震震级较大时仍能检测出地震危险性概率。选取适宜的地震基岩水平峰值加速度衰减关系,分析地震震级、破裂长度、破裂宽度相互关系,确定地震引起的潜在地震破裂面源大小,计算给定地震动小于在场点处产生地震动的概率,将该概率同地震动加速度衰减关系结合,得到地震动年超越概率,分析地震危险性。经过实验检测发现,所提方法检测出的年超越概率与峰值加速度、最大震级有关,该概率能精准表示地震带地震破裂面源产状和大小,说明该方法检测地震危险性是合理的。     

An effective approach to determine the dynamic source parameters

In this study, we present a new and effective method to determine the dynamic source parameters (i.e., stress drop and strength distribution). We first assume that the kinematic source parameters, i.e., the slip and rupture time distributions on the fault plane, are known from the previous source inversion studies. Then, using the seismic source representation theorem we determine the dynamic stress field on a fault plane from known kinematic parameters. Finally, we determine the strength of the fault defined as the peak stress just before the rupture. We have tested the validity of this method by using an illustrative two-dimensional analytical example. To assess the applicability of this method, we have applied it to study the 1979 Imperial Valley earthquake, and obtained consistent results with those ofMiyatake's (1992) andQuin's (1990). Compared with previous methods, this new method is simple, straightforward and accurate, and needs much less calculation. Therefore, it is expected to be useful in exploring the seismic source process.     

2010年玉树超剪切破裂地震破裂过程反演

为探讨玉树地震是否为超剪切破裂事件,利用Yagi的方法重新进行了此次地震震源破裂过程的反演。通过给定不同的破裂速度进行对比,发现当破裂速度为4.7km/s时,理论与实际观测结果拟合残差最小,且反演结果更符合实际。另据P波高频辐射能量包络反演,破裂传播速度在4.7～5.8km/s范围内,而该地区的剪切波速度则为3.0～3.6km/s,从而证明了此次地震超剪切破裂现象的存在。反演结果表明,此次地震在玉树段的NW和SE段形成了19和31km的地表破裂,而震中所在的中段由于隆宝湖拉分盆地的存在,造成了15km的未破裂区。超剪切破裂是造成SE段玉树县城遭受严重破坏的原因之一。     

Relative source time functions of seismic events at the Rudna copper mine, Poland: estimation of inversion uncertainties

The relative source time function (RSTF) inversion uncertainty assessment was performed for two small, mining-induced seismic events (M _W =2.9 and 3.0) that occurred at Rudna copper mine in Poland. The seismograms of selected events were recorded by the seismic net work composed of over 60, short-period, vertical seismometers, recording ground velocity, located in the distance ranging from 400 m up to 8 km from their hypocenters. The RSTFs were calculated for each seismic station independently, using the empirical Green’s function technique. The pseudospectral approximation of the sought RSTF by a finite sum of Gaussian kernel functions was used and the inverse problem was solved with the adaptive simulated annealing algorithm. Both methods improved the stability of the deconvolution procedure and physical correctness of the final solution in comparison to the classical deconvolution methods. To estimate the inversion uncertainties, classical Markov-chain Monte-Carlo techniques were used. The uncertainty analysis allows for improved selection of a priori data to the following inversion for kinematic rupture process.     

井水位前驱波现象与震源成核过程关系研究的现状

井水位前驱波现象的成因可能与震源过程有关，是大地震断层大破裂之前的慢破裂产生的，因此对前驱波现象的研究、震源过程与前驱波现象的对比分析、井－含水层系统对前驱波响应的理论分析和前驱波生成机理的研究是认识震源过程的重要途径之一。正确区分源兆、场兆和远兆，努力寻求3种前兆的信息特征，是震情综合分析所必须的工作。     

用宽频带波形资料研究青海西捷6.8级地震的震源过程

利用中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）的宽频带数字化波形资料进一步研究了１９８８年１１月５日青海省西捷ＭＳ６．８级强震的震源过程。通过波形模拟和基于优化遗传算法的全局反演,对该地震的震源参数和破裂特征进行了分析。初步结果表明,此强震是以一次主破裂为特征的事件,与略带逆掩分量的走滑活动断层有关。根据单向破裂对各台站视震源时间函数的影响的分析,认为破裂可能是沿北西走向的断层面由东南向西北传播