地震大小的度量

本文首先对地震大小度量的研究历程作了简要回顾。在此基础上着重指出以下几点: ① 近几十年广泛使用的M_L、m_b(m_B)、M_S震级标度,作为对地震大小的度量,不仅都存在着“以偏概全”和“震级饱和”的问题,而且由于未充分顾及地震波衰减的区域差异,尤其台站场地对地震动放大作用的差异,因此都只是对地震大小的不精确的度量。 ② 地震矩M₀不仅物理含义明确,而且克服了M_L、m_b(m_B)、M_S震级标度所存在的各种问题,是最适合科学度量地震大小的物理量。为了继续延用“震级”这一术语,Kanamori定义了矩震级标度M_W,虽然其假定的前提条件仍有待研究,但也是对地震相对大小的较合理的度量。 ③ 为更加科学地度量地震的大小,必须充分利用现代区域数字地震台网产出的大量波形数据,加强地震波衰减特征、场地效应和震源参数测定及有关定标关系的研究,在完善M_L、m_b(m_B)、M_S震级测定方法的基础上,重点改进、完善M_W标度,逐渐推进以M_W作为统一度量地震相对大小的物理量,为地震科学研究和地震预测研究奠定更加坚实的基础。     

2017年九寨沟MS7.0地震震源区速度结构与余震分布

采用九寨沟M_S7.0 （M_W6.5）地震的余震直达P波、S波走时数据,通过体波走时层析成像方法,获得了震源区及其邻区的P波和S波速度结构,并利用成像结果对余震进行了重定位。结果显示:余震主要集中分布于高、低速异常交界处偏低速异常一侧,呈走向NNW,倾向SW,倾角较高的分布特征;余震序列两侧的P波、S波速度结构揭示了发震断层两侧介质性质的差异,即上盘为刚性较强的高地震波速度区,下盘为刚性较弱的低地震波速度区。由余震分布特征和地震波速度结构推断:九寨沟地震发生在上地壳底部,发震断层具有上盘地震波速度高、下盘地震波速度低的特征;主震引起的后续破裂在上地壳内部的剧烈形变区内传播,破裂能量终止于25 km深度附近。      

中强地震能量震级测定

本文根据地震波衰减特性,开展了利用宽频带地震波形数据测定地震波能量E_S和能量震级M_e的方法研究。利用震中距处于20°—98°范围内的宽频带远震P波波形数据,测定了4次国外和4次国内中强震的能量震级M_e,并对其面波震级M_S、矩震级M_W及能量震级M_e进行了分析对比。结果表明:面波震级M_S表示的是地震在某一固定频率所辐射的地震波能量大小;矩震级M_W与地震所产生的断层长度、断层宽度、震源破裂的平均位错量等静态构造效应密切相关;而能量震级M_e反映的是震源动态特征,与地震震源的动力学特性密切相关。由于地震是以地震波形式辐射,能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此能量震级M_e更适合描述地震的破坏性。由此可见,联合测定面波震级M_S,矩震级M_W和能量震级M_e对于地震定量研究以及地震灾害与风险评估具有重要作用。      

2014年云南盈江两次中强震发生前后震源区P波速度变化

基于云南地震台网的地震记录,利用基于双差层析成像的时移层析成像方法,开展了2014年5月24日盈江M_S5.6和5月30日M_S6.1地震前后震源区地下P波速度变化的时空特征研究。结果表明:在盈江M_S5.6地震后,震源区的P波速度轻微下降,在M_S6.1地震后,相对于M_S5.6地震,P波速度继续下降,并下降至最低,下降幅度约为1%,说明P波速度下降的幅度可能与主震的震级大小相关。另外,本研究还观测到P波速度下降与余震分布的时空变化相关,可能是由于余震的动态和静态应力变化造成震源区介质物理性质发生改变,从而导致地震波速度的变化。在两次地震发生后约五年内,震源区P波速度值上升,上升幅度小于震后总下降幅度,但这并不能表明震源区还处于愈合过程中。      

尾波干涉技术在2017年重庆武隆MS 5.0地震后震源区地壳介质变化的应用

2017年11月23日,重庆武隆发生M_S 5.0地震,震后1个月内发生107次M_L≥1.0地震,双差定位结果显示,主震震源深度约10 km,破裂面呈近SW向单侧破裂。选取震中附近布设的3个流动台地震波形及观测资料记录,利用波形互相关技术,挑选武隆M_S 5.0地震后符合条件的重复地震事件,利用尾波干涉技术,分析震源区震后地壳介质变化。结果显示：①S波早期尾波部分呈明显的线性变化,可能由震源区附近地壳介质的波速变化所引起;②由震中距最小的重复地震计算的相对波速变化最大;③在P波尾波发现走时延迟和不相关系数均存在1个短周期“尖峰”变化,可能与震后地下介质中散射体的运移有关;④震后局部地区的地震波速度存在上升—下降的恢复过程。     

2013年4月20日四川芦山MS7.0地震:一个高角度逆冲地震

利用中国地震台网和IRIS数据中心提供的近远震数字地震波形记录,首先读取P波初动方向,在考虑深度误差和速度模型引起的离源矢量误差基础上,利用网格搜索方法,计算了2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震断层面解,其断层面走向/倾角/滑动角依次为212°/44°/92°.然后采用近远震波形联合反演方法(CAPjoint),反演了地震矩心深度和点源近似下双力偶解,表明地震发生在12 km深度,发震断层面参数为212°/47°/93°.通过分析波形反演中深度和震源区地震波速度模型对断层面倾角的影响,并结合短期余震机制解,认为芦山M_S7.0地震是一个高角度逆冲地震.     

2016年门源MS 6.4地震前后视应力变化

利用青海区域地震台网数字地震波资料,计算2010—2016年研究区域184个M_L≥2.5地震及2016年门源地震序列150个M_L≥2.0地震的震源动力学参数,分析视应力时空变化。结果显示：视应力与震级呈正相关,随震级增大而升高;门源6.4级地震前中小震视应力存在起伏变化,可能反映了区域应力场的增强;门源M_L 5.0强余震前小震视应力呈升高趋势。     

能量震级及其测定

对于地震灾害与风险评估,人们更关注的是地震辐射能量E_S和能量震级M_e的大小,能量震级M_e反映震源动态特征,适合描述地震的潜在破坏性。本文介绍地震波能量E_S和地震矩M₀的物理意义及能量震级M_e的定义和测定方法,并测定得到2017年8月8日四川九寨沟M_S 7.0地震的能量震级M_e为6.3。     

新疆于田地区2008年以来3个地震 序列的参数早期特征

考察新疆于田地区2008年以来发生的2008年3月21日M_S7.3、 2012年8月12日M_S6.3和2014年2月12日M_S7.3等3个地震序列的参数早期特征, 利用“时空传染型余震序列”(ETAS)模型进行了参数估计. 统一选用截止震级M_c=M_L3.0, 并使用最大似然法分别估算了这3个序列不同持续时间的α、 p和b等参数. 研究结果表明, 3个地震序列的参数差异明显, 其中: 2014年M_S7.3地震序列α值与2012年M_S6.3地震序列接近, 但高于2008年M_S7.3地震序列; 2014年M_S7.3地震序列p值较低, 表明当前序列衰减缓慢; 2012年M_S6.3地震序列b值最大, 2014年M_S7.3地震序列次之, 2008年M_S7.3地震序列最小. 此外, 2008年M_S7.3地震序列参数在震后20天内变化较为显著, 而2014年M_S7.3地震序列的α值和p值在震后3.5天内则相对稳定.      

云南大理MS6.4地震与意大利拉奎拉MW6.3地震序列的比较研究和危险性分析启示

云南大理M_S6.4地震和意大利拉奎拉（L'Aquila）M_W6.3地震都因未能准确做出危险性预测给人民生命财产造成重大损失。哪些工作可能向政府和公众说明“哪里可能发生地震”、“最大量级多大”、“未来发震趋势如何”等问题都值得深入思考。本文根据天气预报思路,将地震活动按丛集性做分区处理,从各区M-t序列、3级地震活动性、2年来地震能量释放升级趋势、G-R关系等几方面分析了这两次地震主震发生前的地震活动特征,对比分析了它们之间的相似性。认为这两次地震的相似性有以下几点:①震源深度都比较浅。云南大理M_S6.4地震震源深度8 km,意大利拉奎拉M_W6.3地震震源深度8.8 km;②b值相近。云南大理M_S6.4地震b=0.59,意大利拉奎拉M_W6.3地震b=0.61。G-R关系外推震级相近,均为M_GR6左右;③M-t图序列地震能量释放都呈升级趋势,地震活动也相似。平静打破后3级以上地震活跃,都出现震群现象,地震能量释放呈加速状态;④都属于前震-主震-余震型序列。意大利拉奎拉M_W6.3地震主震前最大前震为M_W5.2;云南大理M_S6.4地震主震前最大前震为M_S5.6,且前震震群特征明显。同时,本文讨论了按地震丛集性划分区域的合理性,认为按地震丛集性划分区域更容易把握区域地震活动的特点。这两次地震发生在不同区域,构造差异极大,属不同错动类型,用分区G-R关系和M-t序列分析,都得出较好的结果,再次说明了分区G-R关系和M-t序列分析对判断地震危险性的普适性特征,这为下一步产出“地震危险性云图”提供了依据。      

浙江珊溪水库库区地震波衰减特征研究

2002—2007年发生的珊溪水库地震事件是少震、 弱震的浙江省区域显著的地震事件. 搜集182次M_L>2.0地震的近场台站数字地震波形, 使用这些波形高信噪比的尾波时间域信号, 根据计算尾波Q_c(f)值的Sato模型, 通过滤波及去除环境噪声, 计算了地震波传播路径上的尾波Q_c(f)值; 拟合Q_c(f)值与频率f之间的关系, 分析了水库区域地震波衰减的时空特征. 根据信噪比及计算要求, 从近场9个台站的记录中挑选出641条三分向记录, 计算尾波衰减参数, 得到尾波Q_c(f)与频率f的关系为: Q_c(f)=52.19±7.11f0.922 1±0.05. 结果表明, 本区域为低衰减区域. 震群活动使区域介质对高频率波衰减趋势性增大. 进一步对尾波衰减参数及尾波采样体之间的关系分析发现, 该区域存在深部高衰减层.      

变质岩区地震波速度的特点及其影响因素--以中国大陆科学钻探孔区为例

地震波速度是地震勘探中最重要的一个参数，而VSP测量是一种比较直接且行之有效的获取地震波速度的方法。文中结合中国大陆科学钻探工程预先导孔和先导孔的VSP速度分析成果，总结超高压变质岩地区地震波速度的主要特征；探讨影响变质岩地震波速度的因素。认为除密度和岩性外，变质作用的类型和强度是决定性因素，而变质期后和／或后期的各种构造地质作用对变质岩地震波速度的影响是显著的，但范围常常又是局部的。     

我国七五期间CT研究在地震层析成象方面的进展与今后的展望

本文所涉及的“地震层析成象技术”是在广义上理解的,其内容有:一)地震波速度V或速度的微扰动δ_v的空间层析成象,地震波品质因数Q值或Q值的微扰动δ_Q的空间层析成象;二)与地震监测预报有关的地球物理涉及震源状况有关的成象技术;     

东北日本地震波速度、VP/VS和各向异性结构:对俯冲带水迁移过程的探讨

本文利用区域地震初至波到时数据,通过地震层析成像研究获得了东北日本俯冲带上地幔（深至约150 km）的P波速度（V_P）、S波速度（V_S）、V_P/V_S和P波各向异性结构.结果表明,低速及高V_P/V_S比异常体主要分布在火山下方的下地壳和地幔楔中,其与低频地震的分布吻合,该区域与俯冲板块脱水所释放的流体及其导致的部分熔融密切相关;俯冲的太平洋板块内可能由于脱水脆化导致的双层地震带区域则没有表现出整体的高V_P/V_S值,其可能与俯冲板块内部含水矿物含量有关;俯冲板块内双重地震带区域及上覆地幔楔薄层主要表现为与海沟平行的方位各向异性和正的径向各向异性,其可能是由于含水矿物的脱水使橄榄石晶格结构发生了从A型到B型的变化所引起的.我们研究表明,结合地震波速度和各向异性结构能够加深对俯冲带内水运移过程的认识.     

2014—2019年浅源中强地震辐射能量的快速测定

根据地震波衰减特性,采用一维速度模型开展了快速测定辐射能量E_S和能量震级M_e的方法研究。利用全球地震台网和国家数字测震台网提供的宽频带资料,测定了2014—2019年间M_W≥6.0的115次浅源地震的辐射能量和能量震级,将计算结果与其它机构的结果进行对比。结果表明:利用本文方法可在得到地震数据半小时内计算出稳定的M_e,且本文的测定结果与美国地震学研究联合会的结果基本一致。地震造成的灾害与能量震级的大小密切相关,当M_e＞M_W时,地震灾害较为严重;在所有的地震类型中,发震断层类型为走滑型时,其地震辐射能量的效率高,M_e明显大于M_W。通过分析2018年2月4日和2019年4月18日台湾花莲两次M_W6.1地震能量释放的差异得出,发生在相似位置且具有相同的震源机制的两次地震,尽管它们的M_W相同,但M_e相差很大,接近0.5。M_e与M_W的差异表明,M_W只能获得有关震源的静态特征,它与地震引起的断裂面积、断裂平均位错等静态构造效应密切相关,而M_e可以提供震源的动态信息,从而客观评价地震的破坏强度。因此,本文使用的方法既能准确测定能量震级M_e又能极大提高其测定速度,非常适用于快速反应系统。本研究可以为未来地震台网将能量震级M_e作为日常产出震级提供参考,为快速评估大地震造成的灾害提供更多信息。      

广西龙滩水库地壳QS二维成像

本文收集了广西龙滩水库地震监测台网2006年9月至2016年12月精定位后的3 382次M_L≥0地震的数字波形资料,采用二维衰减成像技术获得了龙滩水库库区的Q_S二维分布图像。结果显示:龙滩水库库区Q_S的横向不均匀变化明显,Q_S低值区围绕着库区近似呈环形分布;在Q_S低值分布区附近,大多为河流与断裂带的交汇处;Q_S低值分布主要对应于透水性较强的岩性地区。以上现象表明Q_S低值分布受水、断裂、岩性等3种因素的影响,由此初步推断库水可能沿着断裂上的岩石破碎带及节理、裂隙发育地区和具有较强透水性岩层区域向下渗透,使得岩石孔隙中充满流体,内摩擦增大,地震波剧烈衰减,从而使Q_S值大幅下降。结果还表明:大多数地震发生在Q_S高、低值过渡区域,这种“软”、“硬”介质的交界处,容易积累应变能,孕育地震。这是由于当Q_S高、低值过渡区域受到水的加载作用及其对裂隙边界的润滑作用,发震断层的抗剪强度降低,使滑动容易产生,从而诱发地震。      

2001年4月22日阳江4.2级地震前部分地震波参数变化特征

应用广东数字遥测地震台网的数字化的地震形资料，研究阳江地震前，地震波波形时间线性度、平均半周期和地震波波形空间线性度等地震波参数变化特征。结果表明，震前半年时间内，上述地震波参数不同程度地出现下降异常。利用线性偏振度自动检测的P、S波初至具有可靠的精度，为广泛利用地震波参数预报地震提供了方便。     

基于频谱分析的矩震级测定方法——以山西地震带为例

矩震级M_W是目前量度地震大小最理想的物理量,已成为国际地震学界开展研究的首选震级。对于中强地震事件,矩震级M_W通常可以利用长周期地震波,基于矩张量反演计算获得;对于约3级以下的地震事件,直接进行矩张量反演有时会产生较大误差。本文以山西地震带为例,利用山西地震台网数字波形资料,开展研究区Q值函数模型的分析评估与基于频谱分析的矩震级测定。研究结果表明,基于Q值函数Q(f)=299.4f^0.563计算的频谱M_W更接近矩张量反演的M_W,与Q值模型参数Q₀、α和κ的优化组合结果存在较好吻合;对于3.6≤M_L≤5.1地震事件,基于频谱分析计算得到的矩震级与基于矩张量反演矩震级较接近。在已具有详细的区域非弹性衰减模型基础上,基于频谱分析快速测定中小地震的矩震级具有可行性。     

震级标度与体波波谱特征频率

地震震级是利用观测仪器记录地面质点运动参数来确定地震强弱的一种标度。震级标度除了随观测的地动参数(如位移、速度)而导外,还始终与地震波震相、频率及观测仪器联系在一起。即使对于特定的震相(例如体波),震级仍然依赖于使用的地震波频率与地震仪。由于长期以来,有人企图把测定震级的物理基础建立在把“震级”理解为地震波能量的     

2022年9月5日泸定MS6.8地震宽频带地震动谱元法模拟

2022年9月5日12时52分四川甘孜州泸定县发生M_S6.8地震,此次地震造成泸定县及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡。为重现此次地震的地震动影响场,分析近场强地面运动的空间分布特征,将确定性的凹凸体震源模型与随机震源模型结合得到有限断层运动学混合震源模型,进而将上述混合震源模型开发到SPECFEM 3D谱元法开源代码中,实现了基于谱元法和运动学混合震源模型的泸定M_S6.8地震的全过程宽频带(0.1—5 Hz)地震动模拟,通过与六个台站的时程记录、对应的反应谱以及NGA-West2地震动衰减曲线进行比较检验了方法的精度和适用性;进而给出了此次地震的三分量速度波场快照图,再现了地震波传播时近场地震动的方向性效应和局部场地效应;最后给出了震中100 km×100 km范围内的地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)云图,分析了泸定地震近场强地面运动的空间分布特征,并给出了基于模拟结果的地震烈度分布图。结果显示,震中PGA接近600 cm/s²,PGV接近50 cm/s,烈度达到Ⅸ度,且由于泸定地区内高山峡谷地形对地...