山东长岛地区地震波非弹性衰减Q值、场地响应及震源参数研究

利用山东台网记录的长岛震群2017年2月14日—9月1日期间的波形与震相资料研究长岛地区非弹性衰减系数,得到该地区介质平均Q值与频率f的关系式为Q(f)=363.9f1.374 1。采用Moya等[1]提出的利用遗传算法联合反演得到长岛周边台站的场地响应,根据Brune模型震源参数计算公式求解长岛震群序列地震震源参数。结果显示,各个震源参数之间均存在一定的相关关系,地震矩随ML震级的增大而增加,地震矩与破裂半径R之间存在半对数关系,拐角频率fc随地震矩的增大而减少;长岛地震序列的应力降数值普遍偏小,最大不超过0.9MPa,这意味着长岛震源区整体构造应力较低,也可能指示长岛震群为低摩擦应力的断层作用;震源参数随时间的变化方面,整体而言,长岛震群地震应力降变化起伏很大,在M4.1地震发生前,拐角频率与应力降均发生快速下降后随即翻转上升的现象,证明在M4.1地震发生前震源区整体应力的挤压逐渐增强。     

乳山震群震源谱参数的稳健反演

本文引入截止频率f_(max)提出基于Brune模型的高频截止(High-Cut)模型,采用两步反演的方法来拟合求解震源谱的特征参数,并给出其误差范围;实际应用显示该模型的理论谱对观测谱有很好的拟合,可明显改善拐角频率识别的准确度.将该方法应用于2013—2015年的乳山震群,计算了乳山震群25次M_L≥3.0事件的震源参数(地震矩、破裂半径、应力降等),进一步对乳山震群的震源破裂特性进行了讨论.结果显示:拐角频率、应力降与震源尺度大小明显相关;高频衰减系数γ与震源破裂区的复杂程度以及破裂性质有关,当观测记录中混杂有其他事件的波形或微破裂时,高频衰减系数大于2,并且不确定性增大;截止频率f_(max)与地震大小存在一定相关性;使用Beresnev(2001)给出的震源半径计算公式,得到的乳山震群的结果显示与华北地区的经验关系较为一致;乳山震群的应力降明显偏小(最大不超过0.15 MPa),一方面反映了震中区域的构造应力水平,另一方面可能还意味着此次震群是一个相对非耗散型的脆性破裂过程,属于低摩擦应力的断层作用.     

利用数字地震台网资料联合反演福建地区Q值、场地响应和震源参数

文中利用福建数字地震台网1998年建网以来记录的2.5级以上地震的波形资料,采用Atkinson等提出的方法计算了福建地区地震波非弹性衰减系数、几何扩散系数和台站场地响应。考虑到该方法在计算台站场地响应时得到的结果是相对场地响应,利用Moya等提出的方法对台站场地响应进行重新计算,对震源谱的低频水平和拐角频率进行联合反演,并计算了参与反演的地震的新参数(地震矩、应力降和破裂半径),同时讨论了它们之间的关系。反演结果表明福建地区地壳平均Q值与频率的关系为Q=504.1×f0.332,而场地响应均表现为与频率相关并基本在1附近波动,这与福建数字地震台站基本建立在基岩之上的实际情况相符合。震源参数的计算结果表明,地震矩与震级以及震源谱拐角频率的相关性较好,而地震矩与应力降以及应力降与震源半径之间的依赖关系不很明确,这可能与参与计算的地震数量以及震级范围有关     

广西平果2013年震群震源参数特征

使用广西数字地震台网记录的2013年6月-7月广西平果ML1.0-3.0震群162次地震波形资料,采用Brune（1970）模型,通过几何扩散校正、介质衰减校正、仪器校正等,将速度记录谱归算为震源位移谱,利用遗传算法计算拐角频率及零频极限,然后计算地震矩、应力降等小震震源参数,系统分析各参数之间的关系.研究表明：近震震级、地震矩、震源破裂半径、拐角频率、应力降等之间可以拟合为对数或半对数的线性关系;地震应力降、视应力与震源破裂半径没有明显的依赖关系,但与地震矩成正相关关系;与其他地区的同类研究结果基本一致,获得各参数的定标关系相近,尤其是通过最小二乘法拟合应力降与地震矩之间的关系后,与浙江珊溪水库地区的应力降与地震矩之间的关系有很强的一致性;与其他地区的应力降及视应力降相比较,本研究区属于低应力释放地区,但由于此次研究的地震事件时间跨度较短,且时间段比较集中,对该地区的应力释放水平还需跟踪研究.     

浙江珊溪水库地震震源参数特征研究

利用2014年1月-2015年12月浙江省区域数字地震台网记录的1 360次珊溪水库M_L0.5-4.4地震资料,采用Brune模式,将台站获取的速度记录进行几何扩散校正、介质衰减校正及仪器校正后得到速度谱,对速度谱在频率域进行傅里叶积分得到震源位移谱,之后使用遗传算法计算得到拐角频率和震源位移谱零频极限值,进而计算出该区的地震矩为1010-1014 N·m,震源破裂半径为33-550 m,拐角频率为2.4-39.7 Hz,地震应力降为0.04-6.74 MPa,视应力为0-2.75 MPa.在此基础上,对各参数特征及其关系进行系统性分析,结果表明:各震源参数之间表现出一定的对数线性或半对数线性关系;空间上,应力降和拐角频率在库区西北段较高,东南段较低;应力降与地震矩在空间上呈反向关系,拐角频率与破裂半径在空间上呈负相关.      

中大地震应力降的全球变化

使用1990年至2007年期间约2 000个mb≥5.5地震来研究地震应力降的全球变化。根据卷积模型使用迭代最小二乘法从传播路径和检波器的贡献中分离出震源位移谱。用全球平均经验校正谱和近源衰减的估计值来校正所观测到的P波震源谱。假定为Brune型的震源模型,我们估计拐角频率并计算应力降。单个地震应力降估计的范围从0.3到50MPa,但约为4MPa的中值应力降不会随地震矩变化,意味着我们数据中MW=5.2到8.3范围内的地震具有自相似性。我们的结果与以往研究结果的比较在大部分仪器可观测震级范围均证实了这种观测事实。虽然应力降估计的绝对值取决于假定的震源模型,但我们识别出应力降的相对区域变化,相对于处理参数和模拟假设来说是合理的,其中包括恒定破裂速度的固有假设。我们发现平均应力降对震源机制的依赖关系,走滑型地震的应力降是平均应力降的3~5倍,也发现板内地震的应力降比板间地震的应力降高2倍。     

长岛震群震源谱参数反演和震源参数特征

采用高频截止(High-Cut)震源模型, 以均方根误差最小原则稳健地求解震源谱参数, 并由此推算震源尺度和静态应力降。 实际应用显示, 该模型的理论谱对观测谱有很好的拟合, 可明显改善拐角频率识别准确度。 计算了长岛震群内71次M_L≥2.5地震事件的震源参数, 结果表明: ① 拐角频率处于2~10 Hz范围, 与震级大小存在一定的相关性, 截止频率范围处于10~30 Hz之间, 与地震大小的相关性不明显; ② 地震矩M₀分布在10¹²~10¹⁴ N·m, 与震级M_L存在正相关关系: logM₀=0.977M_L+10.186; M_L与矩震级M_W之间的关系为: M_W=0.651M_L+0.766; ③ 根据相对应力降时域演化发现, 自2017年3月3日M_L4.5地震之后应力快速释放, 应力降水平在均值附近波动, 而且多数M_L≥3.5地震发生于应力降下降之后的回升过程中; ④ 应力降范围在0.01~1 MPa之间, 应力降与震级的统计关系为: logσ=1.158M_L-6.591。 长岛震群应力降水平明显偏低, 反映了震中区域构造应力水平较低, 但是中小地震活跃, 推测主要有两方面的原因: 一方面, 1548年发生的渤海7级地震引起区域性地震矩释放, 导致长岛震源区内介质相对破碎; 另一方面, 长岛海域断层易受到海水渗入, 引起介质孔隙压力增大, 同时内摩擦系数降低, 从而导致断层内剪切应力降低。 综合而言, 长岛地区虽然处于较低的构造应力背景之中, 但是流体入侵造成的断层内剪应力降低可能是造成长岛地区发生大量中小地震的主要原因。     

甘肃地区震源参数的相关性研究

通过对甘肃数字地震台网2008年1月-2009年6月记录的ML 2.0-ML 6.0中小地震,S波观测谱中噪音、仪器、路径、场地等影响的逐一消除,利用遗传算法反演得到甘肃地区273条地震的震源谱,进而根据Brune的圆盘震源模型,计算地震矩、应力降、拐角频率、震源半径等震源参数,并研究甘肃地区震源参数的特征及相似关系....     

天津地区场地响应和震源参数联合反演

根据天津数字地震台网记录的发生在天津地区的中小地震波形资料,采用Moya方法,反演天津地区39个地震的震源谱低频水平、拐角频率和28个台站的场地响应,计算了参与反演的地震矩、拐角频率、应力降和震源半径等参数,并讨论了它们之间的关系.结果表明: 27个井下台的场地响应曲线形态基本一致,低频有不同程度的放大,高频衰减较快;蓟县地表基岩台的场地响应低频基本在1附近变化,高频也有明显衰减.地震矩与震级及震源谱拐角频率的关系密切;拐角频率随震级的增大,有明显的下降;对于3级以上的地震,应力降、震源半径随地震震级的增大有明显的增大.     

内蒙古中西部地区视应力特征分析

本文利用呼和浩特数字地震遥测台网7个子台记录的119个质量较高的地震事件资料,基于遗传算法,采用Atkinson方法、Moya方法,反演得到了地震的震源谱参数、震源参数。在此基础上,从视应力的定义出发,根据反演得到的震源谱参数以及地震能量与震级的相互关系,计算得到了119个地震的视应力。并对它们之间的相互关系进行了讨论,结果显示,应力降、视应力与震级具有较好的线性关系,震源半径、应力降与视应力具有一定的相关关系。内蒙古中西部地区的高应力降和视应力区域主要集中在研究区的西南部。     

ETAS Model Analysis on the Chang Island Earthquake Swarm in Shandong Province,China

Influenced by the layout of seismic network and the location of earthquakes, earthquake catalogs are often incomplete; such incompleteness of earthquake catalogue directly affects the analysis of sequence activity characteristics. In this paper, the GPU-acceleration-based g template matching method is used to scan the continuous waveforms of Chang Island earthquake swarm in Shandong Province from February 9 to August 20, 2017. In total, 15,286 earthquakes events were detected, which was more than 6 times compared with those in network catalogue and thus reduced the magnitude of completeness from 1.0 to 0.5. Based on the intergrated catalogue of earthquakes, the characteristics of Chang Island earthquake swarm were then analyzed using the Epidemic Type Aftershock Sequences (ETAS) model. The stochastic components in the ETAS model are used as a proxy for possible earthquake triggered by external forces (fluids). The results show that the proportion of earthquakes triggered by external forces of Chang Island swarm increases gradually (from 31.9% to 63.5%) and then decreases. The latter stage of swarm development is mainly affected by the self-excitation of earthquakes,suggesting that the fluids play an important role in the development of the Chang Island swarm. However, the triggering intensity of fluids to microseismicity is divergent in different periods, which may be related to the process of fluid permeation.     

福建古田水口水库M_L4.8级地震序列震源参数研究

应用福建省区域数字地震台网观测记录到的古田水口水库ML4.8级地震序列的资料,在扣除地震记录数据中传播路径效应、台站场地响应和仪器响应后,采用Atkinson单地震、多台记录平均的反演方法计算震源参数,共计算了序列中的38个ML≥2.5级地震的震源参数。结果显示：地震矩与震级之间有较好的线性关系,统计关系式为logM0=1.08ML＋9.63;建立了用ML震级估算矩震级MW的公式MW=0.72ML＋0.387;其它的参数间虽有一定的相关性,但很难给出定量的关系。对地震序列应力降随时间发展的变化分析认为,在前震期水口水库区域存在应力加速积累的过程,有出现高应力降异常值的发生,临近主震时,应力降有所回调;最大余震后,应力降呈逐步衰减,未出现高异常值。     

Fracture characteristics of the 1997 Jiashi, Xinjiang, China, earthquake swarm inferred from source spectra

Broadband P and S waves source spectra of 12 MS5.0 earthquakes of the 1997 Jiashi, Xinjiang, China, earthquake swarm recorded at 13 GDSN stations have been analyzed. Rupture size and static stress drop of these earthquakes have been estimated through measuring the corner frequency of the source spectra. Direction of rupture propagation of the earthquake faulting has also been inferred from the azimuthal variation of the corner frequency. The main results are as follows: ①The rupture size of MS6.0 strong earthquakes is in the range of 10～20 km, while that of MS=5.0～5.5 earthquakes is 6～10 km.② The static stress drop of the swarm earthquakes is rather low, being of the order of 0.1 MPa. This implies that the deformation release rate in the source region may be low. ③ Stress drop of the earthquakes appears to be proportional to their seismic moment, and also to be dependent on their focal mechanism. The stress drop of normal faulting earthquakes is usually lower than that of strike-slip type earthquakes. ④ For each MS6.0 earthquake there exists an apparent azimuthal variation of the corner frequencies. Azimuthally variation pattern of corner frequencies of different earthquakes shows that the source rupture pattern of the Jiashi earthquake swarm is complex and no uniform rupture expanding direction exists.     

工业开采诱发地震的应力降研究现状和主要科学议题

诱发地震及其灾害风险已成为非常规油气资源开发和废水回注等新型工业活动顺利实施的重要威胁。应力降是反映地震破裂前后断层上平均应力差的物理量,对诱发地震中应力降的系统研究有助于揭示诱发地震的震源特征、高频地震动特征、构造背景和地震危险性。本文系统地总结了近20年来工业开采诱发地震中应力降的相关研究进展,分别从计算所用理论方法、获得的平均应力降数值、影响应力降数值的主客观因素、围绕应力降的重要科学讨论等方面做了归纳分析。介绍了直接进行谱拟合、经验格林函数(EGF)、谱叠加和广义反演3种适用性的计算方法,通过案例考察了工业开采诱发地震的应力降平均值,分析影响应力降测定数值的主客观因素,并总结应力降空间分布依赖性、与震源机制类型相依性、自相似性、深度依赖性等4个主要科学问题。同时,阐述了诱发地震应力降的测定可靠性仍未突破、主要科学问题存在广泛争议、在新型工业开采活动中具有重要应用潜力等现状。本文的总结分析可为从事新型能源开发、地震安全监管和科学研究领域的企业、管理人员和科学研究人员提供参考。     

安徽地区震源参数的相关性研究

基于安徽数字地震台网2010年1月至2017年12月记录到的ML2.5~5.0级地震,根据中小地震震源参数测定原理,利用多台多地震联合反演Atkinson方法和Moya方法分别计算了安徽地区地壳平均非弹性衰减因子Q值和安徽24个省属专业地震的台站场地。在此基础上,运用遗传算法求得安徽地区96个地震事件的震源谱参数,进而根据Brune中小地震圆盘模型计算其拐角频率、地震矩、应力降、矩震级、震源尺度等震源参数,并分析其特征及相互之间的关系。研究结果表明:安徽地区中小地震的ML震级与其他震源参数之间存在一定相关关系,而地震矩M0与应力降Δσ、震源尺度r和拐角频率fc之间并未表现出明显的相关关系。     

宁夏及邻区地震震源衰减模型及震源参数研究

选取2003年1月至2011年12月宁夏及邻区发生的201个M_L2.0以上地震事件进行反演, 用经验格林函数计算得到本区地震震源谱衰减模型。 在已知非弹性衰减系数和场地响应的条件下, 计算得到震源谱并研究了近震震级与拐角频率、 地震矩、 震源破裂半径及应力降之间的关系。 详细分析了震源参数误差大小及各种误差影响因素。 对剩余应力降时空演化特征分析研究结果表明: 高剩余应力降集中分布在宁夏北部宁蒙交界地区、 低剩余应力降分布在宁夏中部同心、 中卫一带, 银川盆地中南部的吴灵地区和宁夏南部海原断裂带中东段剩余应力降变化较为明显, 在时间分布上这两个区域剩余应力降在中强地震前均有降低—增强的趋势。     

Source parameters for the January 1975 Brawley — Imperial valley earthquake swarm

The source parameters, moment, stress drop and source dimension are estimated for 61 events from the January 1975 Brawley earthquake swarm. Earthquakes studied range in local magnitude from 1.0 to 4.7. Stress drops range from 1 to 636 bars and increase with source depth. It is estimated that the sedimentary structure of the Imperial Valley amplifies shear waves by a factor of 2 to 3 in addition to the free surface amplification of 2. Estimates of moment from 10 sec surface waves are 4 to 6 times larger than the moment estimated from the relatively flat part of the local body wave spectrum at 1 sec. This may be due to after-slip on the fault, a long thin fault, or partial stress drop. It is shown that the experimentally determined ratio of stress drop to apparent stress should be approximately 4.0 when spectrum integration is used to obtainS-wave energy and theP-wave energy is 1/3 theS-wave energy.     

Monitoring earthquake precursor field of NW Yunnan by stress remote sensing

The orbit perturbation of meteorologic satellite is used for the inversion of stress drop dynamic field of regional crustal structure. Rapid scanning over vast area is carried out to obtain short term earthquake-generating precursor field of seismic source and near-source districts in order to predict the three earthquake elements: epicenter, magnitude and commencement time of earthquake with the same effect as weather forecast. Taking the strong earthquakes that occurred in recent years in the NW of Yunnan as examples, direct deduction has been made for Lijiang and Wuding earthquakes, and curves of dynamic characteristics of stress drop before and after earthquakes as well as abnormal fluctuations of precursor stress drop and commencement time of earthquake have been plotted.     

伽师强震群震源特征及震源机制力学成因分析

应用改进的主地震相对定位法对17年伽师强震群3级以上地震进行了精确定位,根据较强地震的空间分布和震源机制解推断出伽师震群的发震构造为北北西向的雁行断裂.根据伽师震群地震的2177个P波初动方向记录,计算了伽师震群的平均震源机制解.基于Silver的震源模型,由震源谱推断了伽师震群主要地震的破裂方向,破裂尺度及应力降.文中最后用右阶雁行断裂的数值模型计算了伽师震群的发震构造所产生的扰动应力场的空间分布图像,用其解释了序列地震震源机制的多样性和低应力降现象,并认为特定的雁行发震构造与强震的多发性有关.