以虚拟地震的理论格林函数为模板搜寻小地震

搜寻小地震而得到更加完备的地震目录是地震学的基本课题.传统的匹配滤波方法用已知地震的波形与连续观测做互相关,可有效识别小地震.然而,一些地区缺乏早期观测或地震活动性低而无真实地震可做模板,造成传统匹配滤波法难以施展.使用虚拟地震的理论波形做模板可解决该问题.若使用的虚拟地震包含所有可能的震源机制,即离散地覆盖整个震源机制解空间,虚拟地震的数量将大量增加,导致计算量剧增.本研究借鉴裁剪-粘贴法(CAP)中对滑动互相关的处理方式,发展了以虚拟地震的理论格林函数为模板的匹配滤波方法(Green′s function-based matched filter,简称为GFMF),在不改变计算结果的前提下通过减少滑动互相关的次数,节省计算时间.本文将该方法应用到加州一地震序列,凭借对震源位置和震源机制的网格搜索,得到了该序列的时空分布变化特征和该区域全部中等地震的震源机制.研究结果显示,虚拟地震可以用作模板来检测小地震以解决真实模板地震不足的问题.若不对虚拟地震的震源机制进行遍历,得到的地震数量将减少70%以上.这表明本研究对震源机制遍历的相关优化是重要的.     

CAP方法反演震源机制的误差分析:以胶东半岛两次显著中等地震为例

利用区域波形数据使用CAP方法反演中强地震的震源机制正逐渐得到广泛应用.本文以胶东半岛近期发生的两次显著中等地震为例,讨论了使用CAP方法反演震源机制时的误差估计,展示了反演结果的不确定性分析过程.2013年11月23日和2014年1月7日在山东莱州和乳山分别发生了M4.6和M4.3级中等地震,两次事件均造成了较大影响.我们基于CAP方法,使用自助抽样(bootstrap)技术多次重复反演过程,得到大样本量的震源机制解数据;基于这些数据,使用粒子群算法和聚类分析技术给出了优化解,估计了震源机制解的误差范围,并利用震源机制解的P、T轴给出了震源球上的概率密度分布.     

郯庐断裂渤海湾北段地震活动及其指示意义

郯庐断裂渤海湾北段纵贯辽宁省,现今仍然活动,1975年海城MS7.3地震就发生在该断裂系统上.利用2005年5月至2006年4月布设的渤海湾流动地震台阵观测数据,结合辽宁省固定地震台网数据,重新拾取了780个区域小地震,并使用双差地震定位方法获得了546个地震事件的定位结果.通过自助法得到双差定位的平均水平误差和深度误差分别为1.5和1.9km.结果显示在观测周期内,郯庐断裂渤海湾北段主断裂地震不活跃,但是主断裂东侧的海城河断裂和太子河断裂小震沿断裂呈条带状密集分布.利用gCAP(general Cut and Paste)方法计算了区域地震震源机制解,选取出4个可信的震源机制解;综合前人已有结果,认为研究区的小地震震源机制主要以走滑与正断为主,与区域构造应力场吻合良好.海城河和太子河断裂的地震活动深达中下地壳,结合热流数据和岩石物理实验,推测研究区中下地壳由干燥的镁铁质岩石组成.     

利用连续重力观测约束2014智利Iquique地震的震源机制解

2014年4月1日,智利北部Iquique地区近海发生MW8.1地震,地震发生之后,国际上一些著名的地震科研机构和学者采用不同的数据和方法计算得到此次地震的震源机制解,但这些结果存在较大差异.地球长周期自由振荡的振幅主要依赖于地震矩的大小及地震断层的破裂方式,可以很好地约束地震震源机制.因此,本文根据2014年Iquique地震现有的6个不同震源机制解模拟计算了该地震激发的自由振荡信号,并与全国连续重力台网中16个弹簧重力仪的观测结果进行比对,基于1.5~5.3mHz的球型简正模分析和约束了Iquique地震的震源机制解.研究发现,基于美国地质调查局WPhase Moment Tensor Solution反演的震源机制解的自由振荡模拟值与实际观测符合最好,其相应的震级能较好反映Iquique地震释放的总能量,而利用海啸数据反演的标量地震矩偏小,联合远场和近场长周期观测数据反演可显著改善震源机制解.另外,还基于格尔木重力台站的模拟值与观测值定量分析了不同震源机制解参数对自由振荡振幅的影响.结果表明地震的标量地震矩M0对自由振荡振幅的影响最大,而断层走向、倾角、滑动方向角和震源深度对自由振荡的振幅影响相对较小.     

中国地震台网中心与美国哈佛大学快速震源机制解的对比

收集了2004～2006年中国地震台网中心(CENC)和美国哈佛大学(HRV)对同一地震快速震源机制解的测定结果.比较两个机构不同测定结果的地震震源机制类型;比较两者矩震级结果;计算同一地震不同反演结果的P轴、T轴空间取向差别.比较结果表明,除了少数地震的震源机制类型存在明显差别,震源机制类型一致的事件占总数的63%,中国地震台网中心测定的矩震级比美国哈佛大学测定结果偏小,平均偏差约为0.35.两个机构不同测定结果的P轴、T轴空间夹角分布较分散,在大约30°附近分布频度较大,这可能代表两个机构对同一地震测定震源机制解的一致性参数.     

2008年盈江地震序列的震源参数和震源机制相关系数研究

基于云南数字地震台网记录的2008年盈江地震序列的数字波形资料, 采用波谱分析方法和Brune震源模型, 得到盈江地震序列的震源参数。 利用两次地震事件的相同台站的震源谱参数(零频振幅)计算谱振幅相关系数, 据此对地震的震源机制进行聚类分组, 并收集和对比地震序列已知的震源机制解结果, 发现每组内震源机制解P轴的相关性较好, 且相关系数越大, P轴的方位角就越接近。 将盈江地区划分为三个研究区, 联合震源参数的应力降和聚类分组中每组的平均震源机制解结果研究地震序列发生过程中应力的释放水平和应力场方向变化特征。 结果表明: 不同阶段震源机制解类型的变化和转化特征一定程度上反映了孕震过程中区域应力场随时间的变化特征, 并且地震震源机制解类型在时间段上的集中并向区域构造应力场方向转换的现象可能是发生强震的标志。 震源机制解分组类型和对应类型的地震的应力降有一定依赖关系, 震源机制解类型反映的应力场与区域应力场接近的地震应力降高, 震源机制解类型反映的应力场与区域应力场差距较大的地震应力降普遍较低。     

基于汶川地震序列震源机制解对龙门山地区构造变形模式的初步探讨

本文采用理论震源机制解的分析方法,以汶川地震序列震源机制解为约束,探讨龙门山地区构造变形模式及其与汶川地震序列的关系.通过有限元模拟,计算了龙门山地区不同构造变形模式下的构造应力场,得到了理论震源机制解,并与汶川地震序列实际震源机制解进行对比分析,初步探讨了该区构造变形模式对汶川地震序列的影响.结果显示,在龙门山地区,青藏高原内深部构造变形快于地表的构造变形模式下,区域构造应力场对应的理论震源机制解与汶川地震序列震源机制解的相符程度较高.这种一致性可能表明:(1)青藏高原内部深部构造变形快于地表,是龙门山地区比较合理的构造模式;(2)构造应力场是影响汶川地震序列震源机制的重要力学因素.     

2008年盈江地震序列的震源参数和震源机制相关系数研究

基于云南数字地震台网记录的2008年盈江地震序列的数字波形资料,采用波谱分析方法和Brune震源模型,得到盈江地震序列的震源参数。利用两次地震事件的相同台站的震源谱参数（零频振幅）计算谱振幅相关系数,据此对地震的震源机制进行聚类分组,并收集和对比地震序列已知的震源机制解结果,发现每组内震源机制解P轴的相关性较好,且相关系数越大,P轴的方位角就越接近。将盈江地区划分为三个研究区,联合震源参数的应力降和聚类分组中每组的平均震源机制解结果研究地震序列发生过程中应力的释放水平和应力场方向变化特征。结果表明：不同阶段震源机制解类型的变化和转化特征一定程度上反映了孕震过程中区域应力场随时间的变化特征,并且地震震源机制解类型在时间段上的集中并向区域构造应力场方向转换的现象可能是发生强震的标志。震源机制解分组类型和对应类型的地震的应力降有一定依赖关系,震源机制解类型反映的应力场与区域应力场接近的地震应力降高,震源机制解类型反映的应力场与区域应力场差距较大的地震应力降普遍较低。     

2003年大姚6.2和6.1级地震前三维波速结构的演化

尝试在年度尺度上对云南地区地壳速度结构进行成像,以确定2003年大姚地震前三维地壳速度结构的演化,并对其发震成因的介质物性变化进行探讨.检测板分辨试验显示,在年度尺度上,大姚附近区域15km深度上节点解的分辨率在0.6左右;误差分析显示,在震源附近的误差(约0.02km/s)远小于速度变化的幅度(约0.15km/s).研究结果表明,大姚地震前震源区附近形成一条北北西向的高、低波速交界带,其走向与两次大姚地震震源机制解的走向以及通过余震精定位确定的断层走向基本吻合,且震源位于交界带的高波速一侧.此外,大姚地震震后在震源下方形成一低速体.本文得到的大姚地震前的波速结构演化可为探讨其孕震、发震条件提供约束.      

山东济南4.1级地震序列重定位及其发震构造分析

利用山东省地震台网和流动台网的观测数据,采用双差定位方法对2020年2月18日山东济南4.1级地震序列进行了重定位,并结合震源机制解对发震构造进行分析。结果表明,重定位后的地震序列呈NW向分布,地震由浅部到深部破裂,破裂方式呈不对称的双侧破裂,震源深度优势范围为3～5 km。震源机制解显示地震序列的P轴方位角近EW向,T轴优势方位近SN向,与区域构造应力场一致。综合重定位后地震展布方向、深部构造形态、震源机制解特征,推测地震活动可能为区域构造应力作用下长清断裂及次级派生断裂活动的结果。     

基于最大顺序统计量的P波初动极性自动读取方法的小震震源机制反演及在云南小江地区的应用研究

地震P波震相到时与初动极性的精确读取是地震资料分析处理的重要步骤之一.本研究采用了一种新的高精度自动确定地震波P波震相到时与初动极性的概率分布的方法(POI方法,后同),在此基础上研究开发了一套自动化小震震源机制解的反演流程,并将其应用在云南小江断裂带周边区域的小震震源机制和构造应力场反演中.得到的震源机制与应力场反演结果与前人的研究一致,且与区域GPS观测结果和构造背景吻合度较好,显示该方法具有良好的应用前景,为高效分析密集台阵地震观测资料,开展小震震源参数测量与区域应力场反演提供了新的研究思路和技术手段.     

基于最大顺序统计量的P波初动极性自动读取方法的小震震源机制反演及在云南小江地区的应用研究

地震P波震相到时与初动极性的精确读取是地震资料分析处理的重要步骤之一.本研究采用了一种新的高精度自动确定地震波P波震相到时与初动极性的概率分布的方法(POI方法,后同),在此基础上研究开发了一套自动化小震震源机制解的反演流程,并将其应用在云南小江断裂带周边区域的小震震源机制和构造应力场反演中.得到的震源机制与应力场反演结果与前人的研究一致,且与区域GPS观测结果和构造背景吻合度较好,显示该方法具有良好的应用前景,为高效分析密集台阵地震观测资料,开展小震震源参数测量与区域应力场反演提供了新的研究思路和技术手段.     

由地震释放的地震矩叠加推导平均应力场

文中给出了根据地震释放的总地震矩求解平均应力场的方法,并使用加入随机误差的人工合成震源机制解数据和唐山余震区震源机制解数据对其进行检验。由检验结果可知,该方法可以应用于区域平均应力场的求解。使用的震源机制解资料越多,所得结果越稳定,且更接近真实的区域应力场。该方法的优点是: 用每个地震的震级作为权重,能够较好地反映出大小地震在应力场反演中的不同贡献; 并且在计算过程中不需要知道震源机制解2个节面中哪个节面为地震断层面。     

岷县M_S6.6地震震源机制及构造应力研究

利用甘肃省测震台网观测到的主震波形记录的初动符号求解了2013年7月22 日岷县Ms6.6地震主震的震源机制,并与哈佛及usgs发布的震源机制进行了对比,对这一地区过去发生过的若干次Mb4.5以上的地震也利用初动符号求解了震源机制,发现与Ms6.6地震的震源机制形态较为相似.进而利用2010年至2011年甘东南宽频带流动台阵的大量近震资料,对在震中距50 km范围内,并且接近岷县Ms6.6地震发震断裂临潭-宕昌断裂的中小地震进行了检索,对检索到的地震进行初动识别后得到初动数目大于10个、并且对震源包络良好的中小地震31个,利用小震的震源机制解求解了该区域的区域应力场.结果表明这一区域的主压力方向为NEE方向.     

华北地区1900-1970年5级以上地震发震位置与震源机制研究

本文通过整理世界地震台网1900-1970年世界台站震相报告,对该时期发生在我国华北地区震级5级以上强震的震源位置及震源机制（断层面解）进行了测量.具体开展了以下三点工作：（1）使用1900-1970年之间Shide Circulars（BAASSC,1900-1912）,《国际地震资料汇编》（ISS）和EHB Bulletin的震相到时,对该时间范围内的22个地震事件重新定位,得到了21个地震事件的可靠结果;（2）使用1933年至1970年之间ISS的P波初动,对该时间范围内的15个地震事件求解震源机制解,得到了其中12个地震事件的震源机制解的可靠结果,从而丰富了华北地区基于全球地震台网观测的1900-1970年历史强震目录震源机制资料;（3）基于华北地区地震地质及区域构造应力场研究结果,推断了华北地区M≥5.0的部分缺乏地震资料观测的历史地震断层面参数,并对这种方法推断的断层面参数的可靠性进行了讨论.     

Crustal Stress Map of Iran: Insight From Seismic and Geodetic Computations

We used the focal mechanisms of crustal earthquakes (depth <40 km) in the period 1909–2012 and the available GPS velocities, derived from the data collected between 1999 to 2011, to estimate the magnitude and directions of maximum principal stress and strain rates in Iran. The Pearson product moment correlation was used to find the correlation between the stress field obtained from the focal mechanism stress inversion and that obtained using the seismic and geodetic strain rates. Our assumption is that stresses in a continuum are produced by tectonic forces and the consequent deformation on the crustal scale. Therefore, the direction of the stress and strain (or strain rate) are ideally to be the same. Our results show a strong correlation between the directions of the principal components of stress and strain (rate) obtained using the different data/methods. Using weighted average analysis, we present a new stress map for Iran.     

仙游地震序列中小地震震源机制解特征

利用福建地震台网记录的数字地震波形,采用基于P波初动和S/P振幅比(HASH)方法,反演了2010年8月至2014年12月间发生在福建仙游地区ML2.0级以上地震的震源机制解。结果表明,仙游地震序列中小地震震源机制解一致性较好,其节面走向、倾角及滑动角以及P、T轴优势分布十分明显。节面走向优势方向为北西向,与该区域沙县—南日岛断裂走向一致,震源破裂类型为近直立右旋走滑型。序列的发生主要受控于近南北向主压应力,与福建地区背景应力场方向存在一定差异。分析认为,仙游地震序列的发生主要受控于仙游地区小尺度区域的构造应力场,金钟水库水位变化与序列显著地震活动存在一定相关性,但对仙游地区构造应力场影响不明显。     

由大量的地震资料推断的我国大陆构造应力场

利用多个小地震的P波初动方向数据推断了新疆和西藏部分地区主应力轴的方向.根据以前华北、东部大陆和西南地区的工作结果,对个别地区补充新数据后重新作了分析;加上本文关于新疆和西藏地区的新结果,编制了我国大陆的地震构造应力场方向图.利用Brillinger等的概率模型,估计了用多个地震P波初动方向推断平均P、T轴的误差.讨论了单个大地震震源机制解的P轴与所在地区平均P轴方位角的差异.总结了我国大陆地震构造应力场的主要特征.     

日本海沟俯冲带MW9.0地震震源区应力场演化分析

于2011年3月11日发生在日本东北部的M_W9.0级逆冲型板间地震是日本有地震记录以来震级最大的一次地震.本研究基于NIED F-net矩张量解目录中的震源机制解,选取两个长轴相互垂直的矩形区域进行应力场2D反演,获取了日本海沟俯冲带地区应力场的空间及时间分布图像.结果表明：主震前,俯冲带地区应力状态在空间上大体趋于一致,即应力轴（P轴、σ₁轴及S_Hmax轴）系统性地倾向板块汇聚方向,P轴、σ₁轴倾角整体偏缓（<30°）,且远离震源区及日本海沟东侧区域内的应力轴倾角普遍大于主震震源区内应力轴倾角;主震前,受2003年5月26日在宫城县北部发生的M_W7.0地震影响,位于M_W9.0地震震源区西北侧的应力场出现明显扰动,σ₁轴倾向顺时针偏转150°~180°,并于之后大体恢复至震前状态,同期其他地区没有明显变化,这种情况可能和主震断层局部（深部）的前兆性滑动有关;主震后,距离震源区较远处应力场变化不大,主震震源区内应力场发生显著改变,P轴及σ₁轴均以大角度（>60°）倾伏于板块汇聚方向,S_Hmax轴顺时针偏转60°~90°且在日本海沟附近普遍平行于海沟轴.这项研究以时空图像的方式展示了大地震前应力场变化的特点,反映了大地震孕震过程中构造与地震的相互作用,对于理解大地震孕震过程有重要意义.     

Stress studies in the Central Alborz by inversion of earthquake focal mechanism data

The Alborz is one of the most important seismotectonic provinces in Iran. Furthermore, emplacement of Tehran as a mega city in southern part of the Alborz intensifies the seismic vulnerability in this area. In this study, the focal mechanism data from teleseismic and local seismic networks are used for stress tensor inversion. The earthquake focal mechanisms in the Central Alborz are divided into several groups with respect to their location. Two different stress tensor inversions, linear and nonlinear, are used for obtaining the principal stress orientations. The results show spatial variations in tectonic stress field, consistent with fault orientations and faulting mechanisms. The maximum compressional stress directions obtained in this study are confirmed by fast S-wave polarization axes reported by a previous shear wave splitting study. The maximum horizontal stress directions are also compared with GPS strain rates. The results indicate a partitioning of deformation in the area due to regional stresses along preexisting faults.