利用近场高频GPS、 强地面运动和远场地震波形数据联合反演2008年汶川MS8.0地震的震源时空破裂过程

联合近场GPS测站1-Hz运动学位移、 强震仪加速度波形和全球台站P震相波形作为约束, 以时空滑动分布约束条件和ABIC模型参数选择方法, 结合先验的滑动方向变化范围, 反演2008年汶川M_S8.0地震的震源时空破裂过程, 给出了能够综合反映震源破裂过程的统一模型。 结果表明, 汶川地震总体上存在4个主要的破裂区, 最主要的一个破裂区位于震源东北40~120 km, 断层面上的最大位错量约为10 m, 主体滑动分布在2~20 km深度范围, 破裂达到地表; 第二个主体破裂区位于断层破裂带南段, 最大滑动量达到6 m; 另外2个主体滑动区位于断层破裂带北段, 但滑动破裂量小于断层南段破裂区的滑动量, 滑动破裂值最大值为4 m, 超过1 m的区域在走向上超过70 km。 反演得到的断层滑动模型的地震矩为9.5×10²¹ Nm, 相应的矩震级为M_W7.95。 汶川地震破裂表现为单侧破裂, 起始破裂在汶川下方16 km深度, 向东北方向一致性地传播, 过程持续~120 s。 在地震发生后0~10 s内, 破裂集中在震源起始破裂区, 滑动破裂值为~1.0 m, 之后破裂向东北方向扩展, 震后20~40 s是主要的破裂时段。 在40~60 s, 破裂跨越断层南段和北段。 在80~90 s破裂最大值开始下降, 在100~110 s时, 下降为~0.5 m, 在110~120 s时, 下降为~0.1 m。 加入近场GPS测站1-Hz 波形数据与近场强震仪波形和远场长周期体波联合反演, 提高了震源破裂模型的空间分辨率, 特别是浅部滑动破裂区的分辨率, 反演的最大滑动破裂值比不用1-Hz 波形数据反演的结果增大, 表明近场1-Hz GPS波形数据对于揭示汶川地震的时空破裂过程具有重要的作用。     

2017年精河MS6.6地震的断层参数和破裂过程

利用远震资料、近场强震资料和合成孔径雷达干涉同震形变资料确定了2017年8月9日精河M_S6.6地震的断层面参数及震源破裂细节。为得到可靠的断层几何参数,发展了一套基于InSAR数据滑动分布反演的三维格点搜索流程,对本次地震断层面的走向、倾角和震源深度进行了格点搜索。结果显示,地震断层面走向为95°,倾角为47°,震源深度为14 km。基于搜索得到的断层模型进行破裂过程联合反演的结果显示:精河M_S6.6地震为一次单侧破裂事件,最大滑动量约为0.8 m,滑动区域集中在断层面上震源以西5—15 km,沿倾向15—25 km,破裂主要发生在10 km深度以下区域。断层面上的平均滑动角为106°。整个破裂过程释放的标量地震矩为3.6×1018 N·m,对应矩震级为M_W6.3。破裂过程持续约9 s,期间的破裂速度约为2.1—2.6 km/s。由于地震破裂主要集中在10 km以下,未来可能需要关注该区域0—10 km发生潜在地震的可能性。      

基于InSAR和远场地震波联合反演2008年MW6.3大柴旦地震震源破裂过程

利用InSAR同震形变升、降轨数据和远场地震波数据,基于均方根最小与标量地震矩最小双重约束下的模拟退火方法,联合反演2008年11月10日大柴旦M_W6.3地震震源破裂过程.结果表明,2008年大柴旦地震震源破裂过程整体表现为沿倾向方向从深部破裂起始点处向上往地表传播,且破裂未到达地表;在前7 s内,滑动沿西北和东南两个方向传播,7 s后主要沿东南方向传播,破裂过程时间持续约为11 s,同震滑动分布主要集中在地下10~20 km范围内,最大滑动量达-0.71 m;反演结果揭示本次地震为西南倾高角度兼具微量走滑分量的逆冲破裂事件,反演矩张量为3.96×10¹⁸N·m,矩震级约M_W6.37.通过大柴旦地震发震断层和破裂机制综合分析,初步判断发震断层为西南倾向的大柴旦—宗务隆山断裂.     

区域宽频地震波形反演所揭示的2022年青海门源MS6.9地震震源破裂过程

基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源M_S6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向.综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为WNW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s和9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×10¹⁹N·m,相当于矩震级M_W6.7,地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km.     

2019年秘鲁北部M7.8地震的矩张量解与破裂过程快速反演

2019年5月26日（北京时间）秘鲁北部发生M7.8地震,震源深度为100km。本文利用国际地震学研究联合会数据管理中心（IRIS/DMC）提供的远场波形数据,通过波形反演方法快速反演得到此次地震的矩张量解和破裂过程。W震相快速矩张量解反演结果表明此次地震是一次中深源正断层型地震事件,可能是由于正在向下俯冲的纳斯卡板块产生规模巨大的伸展变形所致。远震体波反演有限断层模型结果显示此次地震的发震断层为高倾角的NNW向断层面,破裂从初始破裂点开始,由震中主要向NNW方向延伸破裂,最大滑移量约3m;地震破裂时间约为70s,在40~60s时释放了整个地震80%的地震矩能量,主要破裂区域在震后40s后才开始形成,在40s之前,破裂的集中程度和地震矩释放的规模均较弱,断层在破裂开始后逐渐加速破裂,约50s时地震矩释放速率达到峰值,60s后破裂迅速愈合。     

高频GPS和强震仪数据在汶川地震参数快速确定中的初步应用

高频GPS可以实时获取地表位移数据,在地震学中有十分重要的现实应用,比如快速获取震中、震级、地震烈度甚至震源破裂过程.本文以汶川地震为例,首先利用近场7个GPS台站数据反演震中位置,由于高频GPS和测震学确认的震相不一致,两种震中结果相距约15.7 km.然后对高频GPS和强震动数据进行了比较分析,我们的统计结果表明,尽管由于工作原理不同,高频GPS数据中的地震动峰值与强震记录相比存在明显差异,但是高频GPS记录的PGA、PGV和PGD同样可以作为计算地震烈度的指标.进而,使用SMBLOC程序对强震记录进行事后的基线偏移校正,得到与实时高频GPS精度相当的地表位移序列.最后,采用移动平均窗口对这些位移数据作平滑,基于最速下降法和OKADA模型,对汶川地震断层破裂的过程进行了回溯性准实时反演.结果表明,汶川地震主断层由西南向东北方向破裂,以14∶28∶04为基准,在震后20 s提供初始震级M_W7.0,震后70 s震级稳定在M_W7.8,但断层仍在破裂,在震后159 s根据位移波形判断事件基本结束.研究表明,实时地表位移数据可以快速准确获取强震震级和破裂方向,从而使得高频GPS将对现有地震预警系统提供很好的补充.     

2009年9月29日萨摩亚群岛地区地震破裂过程快速反演

运用地震破裂过程快速反演方法,在2009年9月29日萨摩亚群岛地区地震发生后,采用全球地震台网(GSN)的宽频带地震资料,快速反演了这次地震的破裂过程,并于震后3.5小时内得出了这次地震破裂过程的反演结果.结果表明,这次萨摩亚群岛地区地震的破裂过程具有如下基本特征:①矩震级约为MW8.0;②地震主要破裂持续时间约为138s;③滑动量在断层面上的分布比较复杂,整个地震破裂包含至少2个滑动量较大的区域;④这次地震基本上是一次单侧破裂事件,破裂主要朝向西北方向.     

近震源破裂过程反演研究--Ⅱ.9.21中国台湾集集地震破裂过程的近场反演

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.     

利用区域宽频地震数据反演2021年5月云南漾濞MS6.4地震震源破裂过程

本文基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2021年5月云南漾濞M_S6.4地震的震源破裂过程,结果显示:此次地震的发震断层走向为SE向,主要以右旋走滑为主.破裂主要发生在震源东南侧,最大错动量约为0.55 m,位于深度约9 km处,发生明显破裂的深度约达13 km.此次地震释放的标量地震矩为1.48×10¹⁸N·m,相当于矩震级M_W6.05.地震能量主要在前11 s释放.在深度为6~8 km处破裂速度有明显的变快,可能加剧了地表的震动.     

利用区域宽频地震数据反演2021年5月云南漾濞MS6.4地震震源破裂过程

本文基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2021年5月云南漾濞M_S6.4地震的震源破裂过程,结果显示:此次地震的发震断层走向为SE向,主要以右旋走滑为主.破裂主要发生在震源东南侧,最大错动量约为0.55 m,位于深度约9 km处,发生明显破裂的深度约达13 km.此次地震释放的标量地震矩为1.48×10¹⁸N·m,相当于矩震级M_W6.05.地震能量主要在前11 s释放.在深度为6~8 km处破裂速度有明显的变快,可能加剧了地表的震动.     

2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

模拟2015年尼泊尔地震（主震M_W7.8及最大余震M_W7.3） GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录,构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定,地震矩释放过程则与P波模型相似,静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度;各种比对表明,该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性,棋盘测试展现其具有更优空间分辨率,最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征,压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵,主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km;4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内,最大滑动量为7.4 m;破裂持续总时长为60 s,破裂速度为3.3 km·s^-1,子断层上升时间在10 s内.M_W7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘,滑动量围绕震中扩散,扩展范围为30 km×20 km,最大滑动量约为4.4 m,总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.     

2015年尼泊尔M_w7.9地震破裂过程:快速反演与初步联合反演

本文介绍了2015年4月25日尼泊尔Mw7.9(MS8.1)地震发生后的破裂过程快速反演工作,以及后续开展的地震波与少量GPS资料的初步联合反演工作.两项工作得到的反演结果尽管在最大滑动量估计方面存在一些差别,但都一致地显示此次地震是发生在低倾角俯冲断裂上的一次单侧破裂事件,破裂主要朝东南方向传播;断层滑动主要发生在震中至加德满都一带.在加德满都附近区域,其下方破裂与朝东南传播的地震波的多普勒聚焦效应可能造成较强的震感和较大的破坏.对比历史大地震发现,2015年尼泊尔Mw7.9地震的浅部破裂紧邻1934年Mw8.2地震的地表破裂,余震分布与1833年M7.6地震的宏观震中基本重合,其破裂填补了前两次地震破裂以西100km左右的空区,表明此次地震是1934年Mw8.2地震与1833年M7.6地震向西继续延伸的结果.     

Rapid source inversions of the 2023 SE Türkiye earthquakes with teleseismic and strong-motion data

We conducted rapid inversions of rupture process for the 2023 earthquake doublet occurred in SE Türkiye, the first with a magnitude of M_W7.8 and the second with a magnitude of M_W7.6, using teleseismic and strong-motion data. The teleseismic rupture models of the both events were obtained approximately 88 and 55 minutes after their occurrences, respectively. The rupture models indicated that the first event was an asymmetric bilateral event with ruptures mainly propagating t...     

Rupture process and aftershock focal mechanisms of the 2022 M6.8 Luding earthquake in Sichuan

According to the China Earthquake Networks Center, a strong earthquake of M6.8 occurred in Luding County, Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture, Sichuan Province, China (102.08°E, 29.59°N), on September 5, 2022, with a focal depth of 16 km. Rapid determination of the source parameters of the earthquake sequence is vital for post-earthquake rescue, disaster assessment, and scientific research. Near-field seismic observations play a key role in the fast and reliable determination of earthquake source parameters. The numerous broadband seismic stations and strong-motion stations recently deployed by the National Earthquake Intensity Rapid Report and Early Warning project have provided valuable real-time near-field observation data. Using these near-field observations and conventional mid- and far-field seismic waveform records, we obtained the focal mechanism solutions of the mainshock and M ≥ 3.0 aftershocks through the waveform fitting method. We were further able to rapidly invert the rupture process of the mainshock. Based on the evaluation of the focal mechanism solution of the mainshock and the regional tectonic setting, we speculate that the Xianshuihe fault formed the seismogenic structure of the M6.8 strong earthquake. The aftershocks formed three spatially separated clusters with distinctly different focal mechanisms, reflecting the segmented nature of the Xianshuihe fault. As more high-frequency information has been applied in this study, the absolute location of the fault rupture is better constrained by the near-field strong-motion data. The rupture process of the mainshock correlates well with the spatial distribution of aftershocks, i.e., aftershock activities were relatively weak in the maximum slip area, and strong aftershock activities were distributed in the peripheral regions.     

2021年日本福岛县冲地震的震源破裂过程分析基于采用经验格林函数方法的波形反演

利用中小震作为经验格林函数,选取0.2~2.0 Hz频段的强震数据进行波形反演,获得了2021年福岛县冲地震的破裂过程。结果表明:该地震的破裂主要集中在断层面距离震源约25 km的区域内,沿震源向东北延伸约5 km,向西南延伸约20 km;在该区域内,识别出两个滑动量集中的区域,均分布在距离震源约15 km西南侧,主要滑动量集中区域最大滑动量约3.2 m,深度基本与震源一致;次要滑动量集中区域略比主要滑动量集中区域浅约18 km。该震源模型对应矩震级M_w7.3,破裂速度为2.4 km/s。通过选择不同的中小震组合进行波形反演,结果对该震源模型特性无显著影响,揭示了该震源模型的稳健性;基于该震源模型合成反演分析中未使用的强震观测台站强震动,获得的合成波形与观测波形有很好的相关性,充分证明了该震源模型时空特征的可靠性。     

芦山7级地震的同震位移估计和震源滑动模型反演尝试

利用自动经验基线校正方法,分析2013年4月20日芦山M_S7.0级地震13个近场强震动台的观测资料,以估算同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的芦山7级地震的水平近场同震位移场幅度都不超过cm级,均显示为典型的逆冲型地震（兼有少量左旋走滑错动）.强震最大水平和垂直永久位移分别为4.9 cm和4.4 cm,分别出现在51YAM台和51QLY 台.两种资料反演的震源滑动模型虽显示多事件特征,但主要滑动均集中在第一次事件,即初始滑动点两侧的走向长约30 km、倾向长约25 km的相对集中的较小范围内,强震和GPS模型的最大滑动量分别为1.14 m和1.09 m,较为一致.其余子事件滑动量小且分布零散,不能排除其数值效应的因素.反演矩震级均在M_w6.7左右,地表破裂应该不明显.文章还讨论了目前在我国利用近场强震动记录估计M_w6~7级地震同震位移场存在的困难和问题,为今后类似工作提供参考.     

2001年昆仑山口西MS8.1地震破裂时空过程的统一模型

2001年昆仑山口西M_S8.1地震经历了一个复杂的破裂过程,其破裂长、幅度大、破裂速度多变,成为大陆型地震研究的典型地震。本文融合近场高精度大地测量观测（4幅InSAR影像,34个GPS点位同震位移）和高信噪比远震波形记录,基于有限断层反演理论,联合反演得到该地震同震破裂时空过程的统一模型;同时,基于欧洲区域台网波形数据,利用反投影方法获得高频破裂的时空展布。联合反演结果表明,破裂自西向东传播的过程中走向有所变化,破裂尺度达400km,最大滑移量达8m,地震矩大小为6.1×10²⁰Nm,对应的矩震级M_W为7.78。主断层破裂经历了3个阶段,其中,超剪切破裂阶段对应最大位错区域,破裂到达西大滩段与昆仑山口断层交叉处时,破裂速度与尺度迅速下降。反投影结果同样显示破裂的3个阶段空间上对应大地测量反演的3个最大破裂区,最大破裂区的扩展速度达6km/s,但超剪切破裂终止在断层交叉口东部约30km处断层走向发生转变的位置。     

用复合型法反演震源破裂过程的研究

本文探讨了用P波频谱研究不对称双侧破裂方式与正交破裂方式的方法,研究了用复合型法反演震源参数的可行性。 用这种方法反演了1966年3月8日邢台马兰6.8级地震及1966年3月22日东旺6.7级地震的震源参数。通过与用网格尝试法反演的结果及余震分布等进行比较,认为这种反演方法除了与过去的网格尝试法类似,可以得到最优拟合参数解外,还可以大大减少计算量,实现了网格尝试法难以实现的更复杂的震源模式的反演。 本文还用此方法研究了1962年3月19日广东河源6.1级地震及1969年7月26日广东阳江6.4级地震的破裂过程。研究结果表明:河源地震的破裂方式是正交三侧破裂。北西方向为主破裂,破裂长度8km,破裂速度0.6km/s. 南东方向破裂长度较短,约2km,破裂速度2.0km/s.正交侧指向南西,破裂长度3km,破裂速度0.5km/s,这个结果与余震分布图所显示的图象很相象。阳江地震的破裂方式是不对称双侧破裂。主破裂方向为北东东,破裂长度14km,破裂速度0.8km/s;朝南西西向的破裂长度5km,破裂速度0.6km/s。