用应变地震观测求解震源矩张量的基本原理

震源机制解,即对地震矩张量的推断,对于地震研究具有至关重要的意义.应变地震观测是张量观测,与摆式地震仪的位移矢量观测不同,可以为地震研究提供新的数据源.本文讨论用应变地震观测求解震源矩张量的基本原理.在距离震源足够远的地方,地震波可以看成平面波,其性质决定于震源矩张量.假设平面地震波的应变张量可以由震源矩张量通过坐标变换计算得到,就可以通过观测应变地震波求解震源机制.这个假设至少对于双力偶震源机制是成立的.由此可以证明,在理想的无限介质中,只要有两个以上不同地点的应变地震波观测,就可以解出震源矩张量.这为解决震源机制问题提供了新的方法.目前的地震矩张量求解方法需要两方面的条件:或者需要很多观测点(例如体波反演),或者需要长周期地震波资料(例如面波反演).这些方法只适用于分析比较大的地震.对于小震,因为通常其震中周围不会有足够多的摆式地震仪观测点观测到其地震波,而地震波周期又短,难以利用传统方法给出可靠的震源机制解,所以只需少数观测点就能求解震源矩张量的新方法特别有意义.用应变地震观测求解震源机制,可以给出更为精确的结果.     

深井宽频钻孔应变地震仪与高频地震学——地震预测观测技术的发展方向,实现地震预报的希望

40年地震预报实践表明，测震学方法提供了当前地震预报工作最大部分的地震预测信息.发展“深井宽频钻孔应变地震仪”可将惯性摆地震仪的观测频宽提高数十倍，地动位移的放大倍率提高数十到数千倍.这种安装在数百米深基岩地层中与地层牢固连结的仪器既可以接收周期长达数万秒的固体潮波，也能以数亿倍的地动位移放大倍率接收地层微破裂发出的高频极微震和“地声”.深井宽频钻孔应变地震仪这种“超级地震仪”将为地震预报工作提供更多的预报信息而大步推进地震预测工作向前发展.     

首次直接观测到与理论预测一致的同震静态应力偏量变化——2016年4月7日山西原平ML4.7地震的钻孔L应变观测

地震会引起同震位移和应力场变化,造成现存各断层上的库仑应力变化量的增加或减小并影响后续地震风险,对于地震预测具有重要意义.现有的大量地震实例中,理论计算的同震位移场与GPS、InSAR等实测的同震位移吻合,间接证实了基于均匀理想弹性假定下可以使用半无限空间Okada公式计算与位移微分相关的同震应力变化.然而,由于地壳并非严格的均匀理想弹性介质,理论计算和直接测量的同震应力变化进行比较仍是一个重要的研究课题.中国对四分量钻孔应变仪的数百个地震同震阶变的研究,发现记录绝大多数阶变不能满足自检条件;美国板块边界观测(PBO)中数百个同震钻孔应变记录同样发现观测幅度与理论预期值相差甚多,可达一两个数量级,这成为国际钻孔应变观测中的一个未解难题.2016年4月7日山西原平发生ML4.7地震,该地震虽然不大,但原平钻孔应力台站距离震中仅19 km,得到了优质的同震阶变记录.本文以此展开研究,结果表明台站观测到的主应力方向和应力偏量大小,均与基于震源机制解的破裂模型的理论预计值很好吻合,这是首次实际观测到与理论计算预测基本一致的同震水平应力偏量变化,为利用库仑应力概念估计后续地震活动性提供了观测基础.然而,观测到的应力变化与理论计算值相差109 Pa的围压,本文也对其可能原因进行了探索,认为在探头、固结水泥和围岩三个可能影响观测的因素中,固结水泥影响可能性最大,并对今后工作提出了建议.     

喀什地震台中长周期地震仪地震记录特征

地震分析是地震学和地震预报研究的基础，是研究震源性质和地球内部结构的重要依据。利用喀什地震台基式和７６３型中、长周期地震仪记录、单台地震分析报告、结合国家地震局地球物理所编制的中国地震台网观测报告，分析和总结了该台记录不同地区、不同震中距地震的震相特征及其应用问题。     

云南漾濞MS6.4地震信号的旋转和平动分量面波记录分析研究

旋转分量是地震波场的重要组成部分,可以为地球内部结构成像和震源参数测定等研究提供基础信息,然而缺少高精度的观测仪器,其应用受限.新发展的高精度光纤陀螺为测量旋转分量提供了一个较为可行的方案,其性能需要进一步验证.为此,武汉大地测量国家野外科学观测研究站利用两个光纤陀螺和一个宽频带地震仪组成了多分量观测系统,并开展了观测工作,记录到了云南漾濞地震的Love波信号.基于Love波信号的垂向旋转速度记录和切向加速度记录,开展了Love波视速度和到达方位角度测算分析.结果表明视速度存在明显频散特性,测算值与其他方法测算值相当,到达方位角接近大圆路径预测值,尾波部分到达角偏离较大.由此表明高精度的光纤陀螺可以用于区域震监测,结合地震仪可形成多分量观测系统,为地震学研究提供有效数据.     

零相位有限脉冲响应滤波器：是耶,非耶？

观测地震学正处在一个激动人心的时代。现代宽频带地震仪轻而易举地用同一个传感器覆盖了从百秒以上到几十赫兹的频带。通用的地震数据可以具有超过120dB的动态范围,可以同时无畸变地记录到振幅跨越6个数量级的地面运动。     

利用数字化速度波形和仿真位移波形资料求解震源机制解的比较

对2007年1～7月云南发生的19次ML3～4.6地震的实例分析表明,数字地震仪的速度记录波形与仿真位移波形的形态相似,振幅分布比较一致,最大振幅比值(ASV/AP)也基本相等;由数字地震仪速度记录振幅资料和仿真位移振幅资料测定的震源机制解具有显著的一致性.在采用Pg、Sg波最大振幅比测定震源机制解时,直接量取数字地震仪速度记录相应波形的最大振幅值,获取相应振幅比数据,这个方法是可行的.     

利用地震观测资料预测震源区应力变化研究进展综述

地震的孕育和发生除了与区域背景构造应力的增长变动有关,也是震源区应力增长及破裂发展的结果.因此地震观测资料必然携带有震源区应力应变增长及破裂发展的信息.随着数字地震观测台网的普及和数字地震仪性能的提高,用地震观测资料进行震源区应力变化和破裂过程的研究已成为国际地震学界的研究热点.本文综述了岩石静态应力状态的变化对地震波传播与衰减的影响,及其对地震孕育和激发的作用;主要介绍了利用地震观测资料预测震源区应力变化的主要研究方法和目前的进展;讨论了该研究领域未来的发展前景,作为进一步研究的基础.     

2019年夏河MS 5.7地震前应力应变变化特征研究

利用CMONOC的GPS观测资料和中小地震震源机制解资料,通过GPS速度场分析、两站间基线时序分析、震中区域的应变时序分析和震源机制一致性分析,研究了2019年夏河MS 5.7地震前的应力应变累积特征.结果表明,震中处于运动速率和方向差异性较为显著的应变能易积累地区;跨发震断裂的去趋势基线长度和基线方位角时序反映了震前发震断裂的左旋走滑速率有所减缓;多站组合的应变参数结果反映出,震前震源区NS向运动幅度增强,有助于此次地震的发生,且2016年后拉张和走滑运动有所减缓;同时,震中附近区域震源机制一致性较高,反映了震源区的高应力水平.综合分析认为夏河MS 5.7地震前,震源区存在应力应变累积增强的背景性异常变化特征.     

2021年3月19日那曲M6.1地震震源区应力应变特征及其动力学意义

2021年3月19日在西藏那曲发生M6.1地震,震源区应力应变环境与应力演化对于理解该地震的孕育背景与发震机制具有重要的意义.地震发生后,快速收集震中周边的实测应力数据、震源机制解和GPS观测数据,开展区域构造应力场反演与应变率场解算.基于历史强震位错模型,利用PSGRN/PSCMP程序计算周边历史强震引起的M6.1地...     

PET重力仪与CTS-1EF地震计地震波记录特征分析

收集苍梧M 5.2、九寨沟M 7.0和智利M 8.2地震期间琼中基准地震台PET重力仪和CTS-1EF地震计观测数据,对重力资料进行潮汐和零漂改正获得重力残差数据,并对地震计数据求导得到加速度值。对重力残差数据和地震计加速度数据波形及频谱曲线进行对比分析,认为2种观测仪器记录的地震波震相和频谱分析显示的地震波分布频率具有一致性,但九寨沟M 7.0地震和智利M 8.2地震的地震波频率分布存在差异。     

强震、微震记录数据差异的模型验算

在分析强震观测与微震观测本质区别的基础上, 以已知的地震波强度资料为参照, 通过对比FBS-3B型微震计及BBAS-2型强震加速度计的仪器噪声,揭示了仪器噪声、响应类型对两种仪器检测灵敏度的影响. 我们对小湾台网记录到的一次微震进行了模拟计算. 用正弦子波叠加合成地震记录作为地震计摆体响应方程的输入,通过计算,获得了微震计和强震加速度计的输出. 对输入和输出数据进行分析,证明了两种仪器对远震长周期信号的监测能力存在显著差异,这种差异来源于强震计与微震计检测下限的不同.      

钻孔倾斜仪高频实验观测数据的初步分析

利用测震数采器对昌平台CZB钻孔倾斜仪开展了100次/秒的高频采集实验,记录到了可靠的观测资料,其中蕴含的地震信息也更加丰富。同时利用十三陵台测震资料与昌平台钻孔倾斜高频观测资料进行对比分析,结果表明:两种仪器都记录到了地震波响应,但由于频响特性差异,钻孔倾斜仪记录的地震波所对应的P波震相较弱;通过频谱分析估计钻孔倾斜仪的频响偏低频,其频率上限大致在0.1Hz以内;对于一个近地震事件,钻孔倾斜仪的响应表现出与测震仪完全不一样的形态,其低频响应明显优于高频响应;对于远震,随着震中距的增加,两者响应特性逐渐趋于一致。     

光纤振动传感之一:旋转测量技术及其地震学应用

地震波场可分解为三分量平动和三分量旋转运动.旋转分量包含重要的波场梯度信息,是地震波场重建的关键要素,但过去由于缺乏稳定的高灵敏度旋转测量仪器,它在不同的地震学应用中常被忽略.光纤旋转地震仪是率先打破测量仪器缺乏困境、最先实现商业化的旋转地震仪,也是目前最有发展前景的地震波旋转直接测量设备.光纤旋转地震仪基于Sagnac效应,并依托成熟的光纤陀螺技术实现振动的旋转分量测量.它具有纯光电传感不受平动影响的测量优势;并且能够在高灵敏度和宽频带旋转测量的基础下实现设备的小型化,有利于旋转测量的应用推广.因此,光纤旋转地震仪和传统的地震仪将形成互补,实现旋转和平动六分量(6C)的观测,更好地提取地震波场特征,提高振动监测能力,有效改善震源过程反演、地下结构成像和地震破坏机理研究等应用.本文主要介绍光纤旋转测量的基本原理、旋转地震学的应用及其潜在应用前景.     

南京地震台数字与模拟记录测定震级的对比研究

分析了CTS-1宽频带数字地震仪和模拟仪器DD1、DK1记录的地震资料,发现在地震记录与大震速报方面,数字仪器可以代替原来的模拟仪器,并与模拟记录实现“无缝”连接。     

测震数采仪记录的钻孔应变

A seismometer data acquisition unit has been used in the Changping seismic station to record the output of a strainmeter.The output of a strainmeter was sampled at a rate of 100/sec by seismometer acquisition from the original rate of 1 per minute.Plenty of high frequency sampled data was recorded.The minute value curve calculated from the seismometer acquisition are consistent with that of the original data sampled by the strain acquisition system.More complete waveforms were recorded with a higher sampling rate,and seismic phase parameters calculated by using higher sampling rate strain seismic waves are also in consistency with the results of its predecessors.Spectra of the strain seismic waves are compared with that of seismic waves recorded by a seismometer in the Shisanling seismic station,and their trends are almost the same.Besides,some lower frequency components still exist in strain seismic waves.     

高采样四分量钻孔应变仪记录应变地震波的可靠性分析

自2017年开始,陆续对中国地球物理台网10个钻孔应变测点的数据采集器进行升级,产出了大量的高采样钻孔应变观测数据。利用相关系数和自检精度2个检验四分量观测数据自洽性能的指标,定量分析了台站记录的2020年2月3日成都5.1级和2020年3月25日千岛群岛7.5级地震的应变地震波,结果显示高采样观测数据信度较高。对比分析了10个台站记录的2次地震的震相,证明高采样四分量钻孔应变仪具备记录清晰应变地震波的能力,且其可靠性较高。综合结果证明,高采样四分量钻孔应变观测可进一步为地震学研究提供新的数据资源。     

湖州台高采样率倾斜仪同震响应初析

对比分析VP、SSQ秒采样倾斜仪及JCZ-1T测震仪在同震时段的响应特征和震相参数,三者能记录到清晰的P波、S波和面波,VP和JCZ-1T记录到的S波比SSQ清晰。VP记录的地震波频带宽度和JCZ-1T记录的较一致。2013年4月16日伊朗、巴基斯坦交界地区M7.7地震前,JCZ-1T地震仪、SSQ倾斜仪同时记录到周期为15~30 s的缓慢运动事件。     

The seismic energy of Yaoan earthquake sequence estimated by peak velocity

For a long time, a quantitative calculation of energy radiated by seismic waves has been an important problem in the basic study of seismology. Up to now the well-known relationship of lgE=l.5MS+11.8 created by Gutenberg and Richter (1956) has still been a better experiential statistical relation for estimating the energy of seismic waves. Since the creation of seismic dislocation model in the 1960s, seismologists have studied a quantitative calculation of energy radiated by seismic waves. F…