基于震源机制解反演应力场的一种改进方法

本文发展了基于震源机制解反演二维或三维背景应力场方位和主应力差比值R的一种可靠的、高精度的方法。所使用的震源机制解剔除了可能受到局部应力场的强烈影响、不能反映大尺度背景构造应力场信息的事件。去丛集后的数据利用k均值算法分为若干包含最少地震个数N_(min)到2N_(min)的组。人工实验测试表明,当R≈0.5时,N_(min)≈30才能保证不同应力体系包含不同噪声水平的情况下得到稳定的结果;当R接近于0或1时,则需要N_(min)≈45。另外的一个实验比较了两种从震源机制解中选择断层面方法的表现:(a)选择震源机制的滑动矢量和应力张量给出的剪应力矢量之间角度最小的那个节面;(b)给定应力场和摩擦系数,选择失稳系数最大的节面,它更接近最优断层。结果发现,失稳准则在所有试验的不同应力体系、主应力差比值、噪声水平的情况下得到的结果更准确。本文改进的方法将失稳准则迭代选择断层面和加入阻尼迭代反演各震源机制分组的应力场相结合。加入阻尼反演得到的各分区应力场结果中融合了相邻区域的应力场信息,能够得到不受分区影响的高精度结果。本文方法的一些特征在基于南加州圣哈辛托断裂带震源机制解的研究中得到体现。     

2012 年6 月30 日新疆新源-和静MS 6. 6地震序列震源机制解

利用CAP方法反演了2012年6月30日新源-和静Ms6.6地震序列震源机制解.反演得到Ms6.6地震节面Ⅰ的参数为:走向299°,倾角68°,滑动角164°;节面Ⅱ的参数为:走向35°,倾角75°,滑动角23°;P轴方位角166°,倾角5°,T轴方位角258°,倾角26°;矩震级Mw为6.3;矩心深度为21km.此次地震序列破裂优势方向为NWW,倾角以60°～90°为主,滑动角以±180°±30°为主;P轴方位的优势取向为近NS向,T轴优势取向为近EW向.初步分析表明,主震节面Ⅰ为发震断层,是走向为NWW、近乎直立的左旋走滑断层.此次6.6级地震震源断错性质和主压应力方向以及序列P轴优势方位与震源区周围构造应力场特征基本一致.     

用长周期体波数据反演1988年11月6日澜沧-耿马Mem>Ssub>7.6地震的矩张量

应用中国数字地震台网(CDSN)记录的长周期体波波形数据,反演了1988年11月6日中国云南省澜沧-耿马MS7.6地震的矩张量,求得了其震源机制和震源时间过程．反演结果表明,断层面解的一个节面是右旋走滑断层,另一个节面是左旋走滑断层;震源时间过程较简单,持续时间约15 s;标量地震矩为6.41020 Nm．根据地质资料、区域构造、野外观测和余震震中分布,确认走向313的节面是地震断层面,主压应力轴位于几乎水平的南北向．      

肃南5.7级地震序列震源机制研究及其前兆意义

用Ｐ、Ｓ波振幅比方法反演了１９８８年１１月２２日肃南５．７级地震序列的震源机制,计算了对应的Ｐ轴Ｔ轴。结果表明,前震的一组节面比较集中且与主震断层面大体一致,其主压应力轴也表现出对的集中,而余震（以及以后发生在该地区的一些小震）的断层面解则比较散乱,但总体上仍与该区的主要断层保持大体一致,但是余震的Ｐ轴和Ｔ轴则表现更大的散乱。由此我们可以认为,中强地震发生前震源区微震震源机制的相对一致性是发震断层     

2020年新疆于田MS6.4地震断层面快速测定及发震构造研究

本文基于新疆、 西藏区域数字地震台网波形数据, 利用gCAP反演方法和空间格点搜索算法获得2020年6月26日于田M_S6.4地震矩心的空间位置为35.649°N, 82.339°E, 深度为5 km。 最佳震源机制解节面Ⅰ走向166°, 倾角59°, 滑动角-144°; 节面Ⅱ走向26°, 倾角38°, 滑动角-55°, 矩震级为M_W6.21。 根据不同震源机制解结果, 获得中心震源机制解和标准差, 表明震源机制解较为稳定和可靠。 使用H-C方法进行地震发震断层的快速判断, 显示节面Ⅱ为发震断层面。 综合震源区地质构造特征、 余震序列的空间分布和区域构造应力场特征, 最终推断此次地震断层面为节面Ⅱ, 阿尔金断裂西段是发震断层, 震源机制解显示以正滑为主, 是一次张性破裂地震事件, 属于阿尔金断裂西段强烈活动的响应。     

郯庐断裂带中南段现代构造应力场

在地震学研究中,震源机制解是研究区域构造应力场最基础的资料和常用的方法.应用小震断层面解反演平均应力场不仅能给出一个地区的平均应力场,还能给出中等主压应力相对大小及错动断层面等信息.20多年来,国内外学者已经发展了多种采用多次地震的震源机制解资料反演区域构造应力场的方法.     

根据余震资料求解2003年伽师MS6.8地震断层面的研究

大地震发生后,大量余震在断层面及其附近发生.余震震源位置的空间分布可以较为精确地勾画出断层面的形状和位置.假定地震发震断层可以用一个平面来模拟,且设大多数余震发生在这个断层面的附近,则可以通过余震震源位置参数来求解发震断层的走向、倾角及位置.本文首次采用2003年2月24日新疆伽师MS6.8地震后精确定位的小震资料反演了伽师地震断层面的走向和倾角,并以此为基础求得了该断层面上的滑动角.并根据小震丛集性原则,尝试用数学方法先对反演所采用的数据进行筛选再进行反演,所得的结果精确程度更高,验证了这种做法的有效性.     

2020年西藏尼玛MS6.6和MS4.8地震震源机制测定

北京时间2020年7月23日04时07分,西藏自治区那曲市尼玛县发生M_S6.6地震,震源深度10 km,震中位置为（33.19°N,86.81°E）。主震发生当日18时50分,发生一次M_S4.8强余震,震源深度为10 km。本文基于西藏、青海、新疆区域波形资料,采用ISOLA近震全波形方法对这两次地震进行震源机制反演。结果显示,尼玛M_S6.6主震的最佳断层面解为:节面Ⅰ走向8°/倾角46°/滑动角?93°,节面Ⅱ走向191°/倾角44°/滑动角?87°;矩震级M_W6.4,最佳矩心深度7 km。震源区应力主轴的空间取向为:主压力轴P的方位角220°、倾伏角88°,主张力轴T方位角99°、倾伏角1°。M_S4.8强余震的最佳断层面解为:节面Ⅰ走向12°/倾角47°/滑动角?106°,节面Ⅱ走向214°/倾角45°/滑动角?74°;矩震级M_W5.0,最佳矩心深度6 km。震源区应力主轴的空间取向为:主压力轴P的方位角207°、倾伏角78°,主张力轴T方位角113°、倾伏角1°。震源机制反演结果表明,这两次地震均为以正断型为主的地震事件,与震源区附近先前地震的震源机制有较好的一致性。结合周边地质构造和余震分布,我们认为尼玛M_S6.6地震可能是由位于日干配错断裂和依布茶卡盆地西缘断裂之间的一条正断层活动所引发的。      

2022年1月23日青海德令哈MS5.8地震全矩张量反演及发震构造初步分析

基于青海和甘肃区域地震台网记录的宽频带地震波形和震相观测数据,利用近震全波形反演方法和双差定位方法分别对2022年1月23日青海德令哈M_S5.8地震进行全矩张量反演和地震序列重定位研究。矩张量反演结果表明主震为一次典型走滑型地震,最佳断层面节面Ⅰ走向78°、倾角88°、滑动角－22°,节面Ⅱ走向169°、倾角68°、滑动角－177°,矩心深度为9 km,矩震级为M_W＝5.5。定位结果显示余震优势展布方向为NNW－SSE,长度约16 km,余震震源深度优势分布在7～12 km之间。综合分析表明,节面Ⅱ与余震精定位所勾勒出的断层面走向和倾向较为一致,推断NNW走向的断层面为可能发震断层面,认为德令哈地震是发生在祁连山断裂带的向W倾、倾角约为68°的右旋走滑断裂上。在印度板块向欧亚板块俯冲挤压作用下,青藏高原东北部构造块体应力不断积累,造成祁连山断裂带内断层失稳而发生此次青海德令哈M_S5.8地震。     

2006年河北文安M_W 5.1地震震源机制

使用河北省测震台网7个宽频带地震台记录,采用CAP方法反演2006年7月4日文安M_W 5.1地震震源机制解,并结合区域地质背景讨论发震构造。结果显示,文安5.1级地震的最佳双力偶解为:节面Ⅰ走向215°,倾角87°,滑动角-115°;节面Ⅱ走向118°,倾角25°,滑动角-8°,震源深度为15 km,联合地质构造确定地震断层面为隐伏的NE向断裂带,为正断层兼走滑断层,与其他研究结果基本一致。     

2010年玉树M_S 7.1地震发震断层面参数的确定

本研究将利用余震分布和区域应力场确定大震断层面参数的方法应用于2010年玉树MS7.1级地震发震断层面参数的确定,获得了本次地震断层面参数为:走向294.6°,倾角78.0°,滑动角7.5°,属于左旋走滑型地震和甘孜—玉树断裂带的性质相一致.主震前后应力场反演结果表明该区域的应力场为:中间主应力轴近直立,最大和最小主应力轴近水平,且发现玉树地震前后震源区应力场存在偏转现象,最大主压应力轴由震前的NEE向逆时针旋转至震后的NNE向,震后最大主压应力轴与断层走向近垂直,表明主震对震源区应力释放较为充分.     

2013年8月香格里拉德钦—得荣M_S5.9地震序列震源机制与应力场特征

利用中国区域台网地震波形记录,采用CAP方法反演了香格里拉德钦(位于云南省)—得荣(属于四川省)2013年8月28日MS5.1、8月31日MS5.9地震及8次MS4余震的震源双力偶断层面解和震源质心深度.结合震区地质构造、余震分布、烈度分布、动力学背景等资料,分析了此次地震序列的震源机制和应力场特征.反演结果表明,此次地震序列为节面倾角倾斜的正断层型地震,发震断层为NWW向活动构造带.序列中最大地震MS5.9和次大地震MS5.1地震的破裂节面分别为走向299°、倾角53°、滑动角-73°;走向290°、倾角55°、滑动角-72°.震源区受到强烈的水平拉张力、垂直挤压力作用.MS5.9地震后续余震T、P轴方位角随时间变化强烈,表明MS5.9地震后震源区应力调整作用明显.震源区应力场反演结果显示,地震发生的构造带上最大主拉应力为NNE-SSW向,最大主压应力为NW-SE向,与GPS观测所反映的地表最大主应力分布方向基本一致,表明震源区的应力状态可能主要受到背景大尺度构造应力场的控制.此次地震序列填充了川滇地区震源机制及应力场的空间分布图像,1976年以来可靠的震源机制解资料表明香格里拉次级块体是川滇块体及周边区域显著的拉张作用区域.香格里拉次级块体和保山次级块体正断层地震的断层节面及震源应力轴分布的空间变化,与GPS观测反映的地表最大主拉应力分布较一致,其空间分布特征反映了在青藏高原物质挤出背景下,块体之间相互作用、地势差异等作用对构造活动的影响.     

由地震分布丛集性给出断层参数的一种新方法

由于大范围内地质构造的复杂性和介质的非均匀性,发震断层面的几何形态一般十分复杂.如果大地震的破裂过程涉及多个断层的活动,则发震断层并非是单一断层平面,而是多个断层面的组合.利用地震空间位置分布丛集性,即震源点成丛位于断层面附近的假设,结合稳健扩充算法和主成分分析给出一种可以重构活断层网络三维空间结构的新方法.该方法每次从震源点集中处开始,利用假设检验扩充子断层面,并得到多个子断层面.接着按震源点属于最近断层面的准则把各子断层面内的震源点进行竞争,并根据一定假设合并和删除一些子断层面,最后用主成分分析确定每个子断层面参数.于是可根据地震事件目录给出一组矩形区域来描述断层面网络结构,其中每个矩形断层面由其位置、走向和倾角确定.通过计算机模拟发现,新方法可成功地重建模拟地震目录的断层面,最后用于南加州1992年6月28日发生的Landers地震部分余震目录中,得到各个子断层面参数与已知地质破裂或隐伏断层相当一致.     

2019年6月17日四川长宁地震重定位及震源机制研究

采用双差重定位和W震相波形反演方法分析 “地震编目系统” 和中国地震台网中心提供的地震观测报告及区域地震波形数据,对2019年四川长宁地震序列进行了重定位,反演获取了M＞4.5地震的震源机制解。地震序列重定位结果显示,长宁地震序列沿NW优势方向呈条带状分布,集中分布于5—10 km深度范围,且发震断层面呈高倾角。震源机制反演结果表明,2019年6月17日四川长宁M_S6.0主震的两个可能发震断层面参数分别为:节面Ⅰ走向12°,倾角50°,滑动角139°;节面Ⅱ走向131°,倾角59°,滑动角48°,最优矩心深度为7.5 km,矩震级M_W5.74。此外几个M＞4.5余震的震源机制也基本与主震类似,均为以逆断为主外加少量走滑的地震破裂事件。综合分析长宁地震序列的重定位、震源机制反演结果以及震中和附近区域的地质构造背景信息推断,本次长宁主震的发震破裂面呈NW?SE走向,发震断层为长宁—双河背斜东北翼发育的逆冲断层。      

由多个地震的震源机制解推断喜马拉雅弧形山系的构造应力场

利用地震P波的初动符号测定出地震的震源机制解,进而推断构造活动区的区域应力场,一直是地震学的重要课题。 为了研究喜马拉雅弧形地带的构造应力场,本文采用了G.Vasseur等人提出的求综合断层面解的定量方法。它以每个震源机制解的两个节面解（断层面和辅助面）作为基本资料,试图求出该地区的统一应力场。这个应力场能够较一致地符合各个地震的节面解。     

利用静态库仑应力触发准则确定地震断层面

震源机制解存在2个节面,通过地震波记录难以确定哪个节面为地震断层面。地震静态应力触发的相关研究表明,主震对后续余震有较为明显的触发作用。余震的空间分布也可以为确定震源机制节面中的断层面提供有效信息。以汶川、玉树地震为例,按照余震最大应力触发准则来确定震源机制2节面中的断层面。研究发现,采用上述准则确定的断层面与余震分布、地表观测一致。为快速判定地震断层面提供了一种途径。     

用改进的相对幅值法反演震源机制及其在核爆炸地震事件识别中的应用

与波形反演方法相比,相对幅值法在利用短周期地震波反演震源机制时不需要高分辨率的地球模型,因此更适合于低震级地震事件的震源机制反演．本文以Pearce的传统相对幅值法为基础,引入一种新目标函数以量化特定震源机制解模型的直达P波与地表反射pP和sP波的理论相对幅值与实际观测之间的不吻合程度,由此提高了相对幅值法的容错能力．利用改进的相对幅值法,反演了吉尔吉斯斯坦伊赛克湖地区震级分别为mb4.9和mb3.8的两次天然地震震源断层面解．对于较大的地震,利用5个远震台阵上观测的pP/P和sP/P相对幅值得到的震源断层面解,与哈佛大学的CMT断层面解非常接近;对于哈佛大学没有给出CMT解的较小地震,利用同样方法得到的震源断层面解的走向与震中位置处主要断层的走向一致,而且利用该断层面解可以拟合和解释区域台站上的长周期波形和P波初动方向．最后,为了说明相对幅值法在地下核爆炸地震事件识别中的应用,利用改进的相对幅值法分析了朝鲜2006年10月9日核试验的远震P波波形,发现没有断层面解与远震台站上的P波波形特征相吻合．      

2021年5月22日青海玛多Ms7.4地震发震构造分析

精确的余震序列定位及震源机制反演能够提供强震破裂尺度、发震断层面和区域应力场等信息,为震后应急决策和分析发震构造提供科学依据.本研究采用双差定位方法对2021年5月22日 青海玛多Ms7.4地震序列进行精定位,得到震后9天内共1055个事件的精定位结果;同时,利用青海、西藏、四川和甘肃台网记录的波形数据,采用近震全波形矩张量反演方法得到了玛多Ms7.4地震15次中等余震(Ms≥4.0)震源机制解,并进一步反演得到震源区构造应力场.地震定位结果显示,玛多主震位于玛多—甘德断裂与甘德南缘断裂之间,发震断层面较为陡立,余震序列在时间上呈现出不对称的双侧破裂模式,且沿主破裂面的两端均表现出分支破裂特征,说明本次地震触发了分支断层;震源机制结果显示15次中等余震包含12次走滑型和3次逆冲型地震,暗示主断层破裂受到局部异常结构的影响;另外,应力场反演表明震源区为近EW向挤压特征,与该区域最大水平主压应力优势取向一致.结合上述结果以及周边地质构造背景,我们认为玛多地震发震构造为位于巴颜喀拉地块内部一条NWW向的高倾角左旋走滑断裂,主破裂触发了东西两端分支断层活动,断层面的非均匀性控制了余震序列时空分布的差异性.     

2011年日本9.0级大地震的应力触发作用初步研究

选用Hayes和Guangfu Shao等给出的震源破裂模型(2011年3月网上公布)、哈佛CMT目录和日本F-net目录给出的余震目录,使用Coulomb3.2软件,对2011年3月11日发生在日本本州东海岸附近海域的M_W9.0地震序列间的静态库仑应力触发关系进行了初步研究。结果表明:1)3月9日发生的M_W7.2前震破裂分布产生的库仑应力对随后发生的M_W9.0主震存在触发作用;2)M_W9.0主震对余震的触发统计结果表明,选用不同的主震模型、余震目录、等效摩擦系数和震源机制解中不同的节面作为接收断层面时,会得到不同的触发统计结果,该研究得到的主震对余震的触发率最小为56.8%,最大为75.3%;3)利用震源机制解计算库仑应力时,理论上震源机制解的2个节面上的剪切应力是相同的,但在实际计算中可能由于2个节面的非正交或震源机制解结果的取整,导致2个节面上计算出的剪切应力不同,但一般差异很小。由于节面的选取对接收断层面上的剪切应力有一定影响,而对接收断层面上正应力的影响较大,因而会影响到库仑应力的计算结果,因此讨论某个具体余震是否被触发或统计余震触发率时,对接收断层面的选取应加以注意。     

CAP方法反演福建漳浦海域M_L 4.0级地震震源机制解

选用福建数字地震台网宽频带记录,利用CAP方法反演福建漳浦海域2016年6月18日ML4.0级地震震源机制解。反演得到震级M_W为3.7,节面Ⅰ走向85°、倾角82°、滑动角-167°;节面Ⅱ走向353°、倾角77°、滑动角-8°;最佳深度分布于11 km附近。分析认为此次地震的发震断层为走滑型断层,东西向节面为断层面,节面走向与震中附近的滨海断裂走向存在差异,滨海断裂是发震构造的可能性较小,漳浦海域地震可能是横向构造断层活动的结果。