sPn震相计算近震震源深度研究

震源深度是描述震源信息的基本参数之一,也是目前最难测准的参数之一。近震深度震相sPn与Pn震相到时差与震中距无关,是测定地壳内地震震源深度的主要依据之一。sPn与Pn到时差测定地壳内近震深度的方法简洁、准确,可以在日常地震速报中应用。     

内蒙古阿拉善地区几次中等强度地震震源深度测定

震源深度对发震构造研究具有重要意义,内蒙古阿拉善地区近年来地震活动频繁,发生数次中强地震和大量中小地震。选取阿拉善地区8个中等强度地震,使用Pn、Pg联合测定深度方法(PTD)、sPn和Pn走时差方法和CAP方法测定震源深度,3种方法计算结果的一致,重新测定的震源深度范围为(18±7)km。     

利用sPn震相计算石嘴山M_L4.4地震震源深度

利用sPn和Pn震相走时差计算的2014年2月28日石嘴山M_L4.4地震的震源深度为7.21±0.277km;分析不同震源深度下民勤台的理论波形与观测波形拟合结果,得到震源深度为7~8km。研究认为,石嘴山M_L4.4地震属于浅源地震,震源浅和沉积层较厚是此次地震震感较强的主要原因。另外,合理选取地震波形数据和震相识别方法,可有效提高s Pn震相测定震源深度的可靠性。为便于应用,本文还给出了宁夏地区地震震源分别位于上地壳和下地壳时sPn和Pn震相走时差与震源深度的对应关系表。     

用模拟区域深度震相sPg、sPmP和sPn确定中小地震的震源深度

有3种有用的区域深度震相sPg、sPmP和sPn以及与之相应的参考震相Pg、PmP和Pn。每种深度震相和它的参考震相间的到时差可以用来估计震源深度。我们开发了一种利用区域深度震相模拟(RDPM)的方法来估计中小地震的震源深度。对所有地震我们使用同一个震源机制来产生到时差。通过比较发现,用区域深度震相模拟方法得到的震源深度与用其他方法得到的震源深度是一致的。由于区域深度震相模拟方法得到的深度依赖于地壳模型,我们审查了这种依赖性并发现10%的地壳模型误差可引起大约10%～15%的深度误差。深度的绝对误差依赖于地壳模型的误差和震源深度本身。震中位置误差对所得的深度影响很小。通过分析理论的和观测的地震图发现,sPmP和PmP震相在某一距离窗中发育较好。在此震中距窗中,它们也较容易识别。我们证实了对sPmP和PmP的假定是正确的,以及区域深度震相在某些地区是不发育的,或不能分辨的。我们也展示了可用于识别区域深度震相的一些特征。     

单台sPL震相测定珊溪水库地震震源深度

稀疏台网下的传统走时定位难以确定中小地震的震源深度,而地震波深度震相蕴含着震源深度信息,为确定地震震源深度提供了新的途径。近震深度震相sPL和直达Pg波到时差与震源深度呈线性关系,可用以约束地震震源深度。本文以珊溪水库2014年震群事件为例,利用单台sPL震相测定了地震震源深度。结果表明:震源深度的测定结果与基于水库台网高密度台站下Pg和Sg走时定位Hyposat方法和全波形拟合CAP方法测定的震源深度高度一致,为4—6 km,与区域活动断层探测结果相符。sPL震相的优势震中距为30—50 km,区域台网范围内sPL与Pg的到时差与震源深度的线性关系相对固定,因此利用单台sPL震相即可快速获取可靠的地震震源深度,适用于稀疏台网下的中小地震震源深度的确定,且误差可控制在1—2 km范围内。      

台湾海峡南部一次5.0级地震的sPn震相分析

运用Pn震相对齐测定sPn震相的方法分析了发生在台湾海峡南部的一次5．0级地震的 sPn震相,初步了解sPn震相的一些特征,并在不同地壳模型下用sPn-Pn的走时差计算了该地震的震源深度。结果表明:在该地震中,sPn震相特征明显;用Pn震相对齐测定sPn震相的方法可以快速、可靠地测定出sPn震相;用sPn-Pn的走时差计算震源深度时,不同模型计算出的结果相差不大。     

2017年9月4日河北临城M_L4.4地震震源深度测定

震源深度是地震定位中的重要参数之一。对于一个地震,sPn与Pn震相到时差是一个常量,与震中距无关,只与震源深度和地壳模型有关。基于该理论,以河北数字台网数据为基础,识别sPn震相和Pn震相,计算2017年9月4日河北临城ML4.4地震震源深度,结果为6.86km。双差定位法是目前确定震源深度比较精确的方法,双差定位得到的震源深度为7.01km。双差定位法所用数据量比较大,计算过程繁杂。利用sPn与Pn到时差计算震源深度的结果与双差定位法结果接近,计算快速、简单,所需数据量小。因此,将该方法应用到实际工作中,可以快速、准确地测定近震震源深度。     

内蒙古和林格尔M4.0地震的震源机制与震源深度

基于内蒙古测震台网宽频带数字地震记录,采用CAP方法和TDMT-INVC方法对2020年3月30日和林格尔M4.0地震数字记录波形进行震源机制解计算,并利用sPn与Pn震相走时差法进一步对其深度进行测定。结果显示,两种方法测定的震源机制解基本一致,震源机制以走滑为主,略带逆冲分量;CAP方法和sPn与Pn震相走时差法测得的震源深度具有良好的一致性,分布范围为14.0~15.5 km,表明此次地震发生在上地壳内,符合本地区地震震源分布特征。     

沈阳台利用sPn震相确定近震深度的对比分析

通过沈阳台记录到20个壳内近震和26个营海岫地区近震,利用s Pn与Pn震相的到时差重新计算这46个近震的震源深度,并和国家台网中心结果及辽宁台网中心结果进行比对,表明沈阳台记录到的s Pn震相可用于计算震源深度,计算得出的深度与国家台网中心及辽宁台网中心所测定深度基本相近,误差较小。     

用sPn震相计算广东地区地震震源深度

通过对广东台网记录到的三个典型地震的震相分析,依据sPn震相所具有的特征,可以在震中距1.5至7度之间,识别出sPn震相;利用sPn和Pn震相的到时差计算出三个地震的震源深度,并与广东台网用其他方法给出的震源深度进行比对。结果表明:sPn和Pn震相的到时差计算震源深度的方法简单易行,且准确度较高。     

The Present Status and Prospect of Earthquake Focal Depth Locating

Locating an earthquakes focal depth is always a key project in seismology. Precise focal depth is of critical importance for evaluating seismic hazards, deciphering dynamic mechanisms of earthquake generating,estimating aftershock evolutions and risk,as well as monitoring nuclear tests. However,how we determine an accurate focal depth is always a challenge in seismological studies. Aiming to solve these problems, we analyzed and summarized the present status and the future development of earthquake focal depth locating. In this paper we first reviewed the present status of focal depth locating in the world,and summarized the frequently-used relocating methods and ideas at present,and introduced two types of focal depth relocating ideas: arrival time relocating and waveform modeling methods. For these ideas,we systematically described the S-P and the Pn-Pg methods that belong to arrival time method,and polarization focal depth locating and amplitude focal depth locating that belongs to waveform modeling,and further analyzed the advantages and limitations of these methods. Since the depth phase methods are highly sensitive to focal depth,and are relatively free from the uncertainties of crustal models,we mainly reviewed the depth phases of s Pm P,s PL,s Pn,and s Sn,and quantitatively evaluated their availabilities and characteristics. Second,we also discussed the effects of crustal velocity models on the reliability of focal depth locating,and reviewed the advancements of seismic tomography techniques over recent years. Finally,based on the present status of the progress on the focal depth locating,and studies of seismic velocity structures,we proposed an idea of combining multiple datasets and relocating methods,jointly utilizing seismologic and geodetic techniques to relocate focal depth,which should be the major research field in investigating focal depth and source parameters in the near future.     

利用初至P震相测定石嘴山ML4.4地震序列的震源深度

基于初至P震相较易辨识、读取误差小、有效震相丰富等优点,提出联合Pg与Pn震相到时数据测定震源深度的方法,并将其应用于石嘴山M_L4.4地震序列(11次)的震源深度计算,结果显示该地震序列的震源较浅,这也是此次有感地震震感强烈的原因之一．然后利用初至P震相到时方法分别计算了双层和4层地壳速度模型下的震源深度,并与双差定位所得深度进行对比,结果显示: 利用初至P震相到时方法较双差定位方法得到的震源深度整体上一致性较好,但前者得到的震源深度较之后者略深;对于双层与4层地壳速度模型,二者的震源深度计算结果具有较好的一致性．因此,基于可靠区域地壳速度模型下的初至P震相到时方法可以应用于震源深度的计算,并能够取得较好的结果．另外,石嘴山M_L4.4地震序列的主震深度为7—8 km,最大余震深度为6 km,根据银川盆地的速度成像结果可知,主震和最大余震发生于银川盆地基底下部;其余地震的震级偏小,多集中于3—5 km深度,主要发生于银川盆地基底顶部或基底覆盖层内．      

用单纯形法和PTD法对2016年新疆阿克陶M_S6.7地震序列的震源深度测定分析

用单纯形法计算了阿克陶M_S6.7主震的震源深度,结果为7.5 km,但单纯形法对设定的初始深度依赖值过高,震源深度值不一定可靠。用PTD法计算了阿克陶M_S6.7主震的震源深度,结果为9.4 km,且用了44个台站的震相数据共组成99个有效样本数参与了计算,不仅样本数多,而且震源深度样本数的集中度也比较符合高斯分布的特征,所以震源深度值可信度高,也非常接近国内和国外地震研究机构给出的此次地震的震源深度。当主震的震源深度已知且适合单纯形法设定的初值时,用单纯形法来计算地震序列的震源深度,不仅残差小,而且软件实现简单,确保了地震序列的按时提交。再用PTD法来检验该地震序列震源深度的准确性,结果显示,2种方法得到的震源深度差值不超过10 km,符合中国地震台网对震源深度误差的要求。     

多种方法测定2019年皎口水库地区2.5级以上地震震源深度

应用CAP方法、sPL深度震相方法和双差定位方法,对2019年M2.5以上皎口水库地区地震震源深度进行测定。通过CAP方法进行反演,计算出最佳震源机制解及震源深度;在震中距50 km左右的近台识别出清晰的sPL震相,运用频率—波速（F-K）方法画出各种震源深度的理论波形,与实际波形进行拟合确定震源深度;建立地震事件对,利用走时差观测值与理论值的残差确定其相对位置及深度。结果发现,上述多种方法测定的结果基本一致;相对而言,双差定位方法更适合皎口水库地区地震震源深度的测定。      

基于sPL震相测定山西地区的震源深度

本文利用sPL震相计算了山西及周边地区50 km之内的39次ML≥3.0地震的震源深度。结果显示:震源深度分布在6~30 km,优势震源深度为11~25 km,呈现出山西北部地震的震源深度比中、南部浅的趋势。将本文得到的39个地震的震源深度与中国地震台网中心统一编目的深度结果相比较,发现除极个别的地震事件外,两种方法得出的深度结果差值不大。     

多种方法测定广东阳西3.7级地震震源深度

应用CAP和深度震相方法,对2018年3月20日发生在广东阳西的M3.7级地震震源深度进行了测定。首先通过CAP方法反演获得震源机制解,拟合最佳震源深度为12km。然后在震中距100km以内的近台识别出清晰的sPL和PmP、sPmP震相,利用频率-波数(F-K)方法,计算出深度震相在不同深度下的理论地震图,与实际观测波形对比测定震源深度为12km。再利用250~400km震中距范围内台站上识别出的sPn与Pn震相的走时差,测得震源深度12.6km。多种方法的研究结果一致,表明该地震震源深度为12km比较可靠。     

2015年新疆皮山M_S 6.5地震序列震源深度测定

采用震源深度测定的确定性方法(PTD)和HypoSAT方法,使用新疆地震台网记录的原始地震波形数据,计算2015年7月3日皮山M_S 6.5主震和余震序列震源深度。结果显示,对于主震,采用PTD方法得到震源深度为21 km,采用HypoSAT方法得到震源深度为20 km;对于地震序列,采用PTD方法得到的震源深度主要分布在15—35 km,平均深度为23 km,而采用HypoSAT方法得到的震源深度主要分布在5—30 km,平均深度为19 km;采用PTD方法计算得到的震源深度较深,与中国地震局地球物理研究所采用矩张量反演得到的矩心深度(24 km)相差不大。     

SOURCE PARAMETERS OF THE CANGWU MS5.4 EARTHQUAKE, 31 JULY, 2016

On July 31^st, 2016, an earthquake of M_S5.4 occurred in Cangwu County, Guangxi Zhuang Autonomous Region, which is the first M_S ≥ 5.0 earthquake in coastal areas of southern China in the past 17a. The moderate earthquake activities have come into a comparatively quiet period in coastal areas of southern China for decades, so the study about the Cangwu M_S5.4 earthquake is very important. However, differernt research institutions and scholars have got different results for the focal depth of the Cangwu M_S5.4 earthquake. For this reason, we further measured the focal depth by using CAP method and sPL phase method. sPL phase was first put forward by Chong in 2010. It is often observed between P and S wave of continental earthquakes with epicentral distance of about 30km to 50km. The energy of sPL phase is mainly concentrated on the radial component. Arrival time difference between sPL phase and direct P wave is insensitive to epicentral distancs, but increases almost linearly with the increase of focal depth. Based on these characteristics and advantages, sPL phase method is chosen to measure the focal depth of Cangwu M_S5.4 earthquake in the paper. First of all, we selected the broadband waveform data through seismic stations distributed mainly in Guangxi and adjacent provinces from Data Management Centre of China National Seismic Network and Guangxi Earthquake Networks Center. And an appropriate velocity model of Cangwu area was constructed by the teleseismic receiver function method. Then, the focal mechanism and focal depth of Cangwu M_S5.4 earthquake were determined by using the CAP(Cut and Paste)method. Next, we compared the synthetic waveforms simulated by F-K forward method of different focal depth models with the actual observed waveforms. According to the difference of arrival times between sPL and Pg phases, we finally obtained the focal depth of Cangwu earthquake. The results show that the focal depth is 11km measured by CAP method and 9km by sPL phase method. Based on the focal mechanism solution, isoseismal shapes, aftershocks distributions and investigation on spot, we conclude that the Cangwu M_S5.4 earthquake is a left-lateral strike-slip earthquake which occurred in the upper crust. Our preliminary analysis considers that the seismogenic structure of Cangwu earthquake is a north-northwest branch fault, and the control fault of this earthquake is the Hejie-Xiaying Fault.