2016年青海门源Ms6.4级地震多个震源机制中心解的确定

2016年1月21日,青海省门源县发生Ms6.4级地震。不同机构、学者依据不同方法和资料计算得到该地震的震源机制解,由于采用的方法和选择的资料不同,所求解的震源机制解存在着一定的差别。为了在多个震源机制解中确定一个震源机制解进行后续分析,采用最小空间旋转角表达了2个震源机制的差别,将待定震源机制与所有震源机制的最小空间旋转角的平方和作为目标函数,并且采用Levenberg-Marquardt方法求解,使其与所有收集的震源机制解的差别的平方最小,这些震源机制结果就是多个震源机制解的中心解,同时给出标准差,选取标准差最小的中心解作为最终结果。根据这种方法,已知多个该地震的震源机制中确定中心解,从而对其他诸如应力触发、地球动力学分析等提供后续分析。     

以克罗地亚MS6.4地震为例检验震前应力集中现象

为检验大震发生之前是否有应力集中现象,本研究以2020年克罗地亚MS6.4地震及其序列为例,采用比较地震序列的震源机制之间最小空间旋转角的方法来研究应力变化关系.最终发现,主震发生前的一段时间内,该地区发生的不同地震之间的震源机制中心解有趋近主震震源机制中心解的趋势;主震之后,余震的震源机制和主震震源机制之间的差别逐渐增大,并离散开来.此变化趋势一方面是对"应力集中和应变能释放"假说的印证,另一方面则间接说明了该地区的应力分布.由于此次大地震的发生而进行了局部调整,致使局部应力集中趋于平缓,该地区的区域构造板块或许开始进入到下一个应力积累阶段.     

九寨沟M7.0地震多个震源机制中心解的确定

2017年8月8日21时19分在四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县发生M7.0地震,对该区域造成一定的人员伤亡和财产损失。该地震发生后,多家地学研究机构和研究人员用不同的资料和方法产出了该地震震源机制解。本研究通过收集他们使用的不同资料和方法得出同一地震的多个震源机制解,找出两个震源机制解空间旋转角差别的表达方法,用Levenberg─Marquadt算法使非线性问题转化成线性问题进行迭代求解,求出了该地震的中心震源机制解。     

2019年6月17日四川长宁6.0级地震中心震源机制解及震源区构造应力场研究

不同资料和方法给出的2019年6月17日四川长宁6.0级地震震源机制解存在较大差异,为了找到1个合适的震源机制解来研究此次地震的发震方式,通过数学方法得到了与现有震源机制解差别最小的中心震源机制解,节面I的走向、倾角、滑动角分别为194.78°、52.68°和139.16°,节面Ⅱ的走向、倾角、滑动角分别为312.44°、58.67°和45.22°,根据本次地震余震分布拟合得到的断层面的走向为312.17°,与中心震源机制的节面Ⅱ走向一致,因而推断节面Ⅱ为本次地震的发震断层面。之后,利用此次地震之前震源区地震的震源机制解,反演了震源区的震前构造应力场。结果表明,长宁6.0级地震的中心震源机制解和震源区震前应力场均为逆冲型为主兼走滑分量的类型,震前应力场压轴为NWW—SEE向,中间轴为NNE—SSW向,两轴倾角接近水平,而张轴较陡,表现为逆冲型的应力场。将反演得到的应力场投影到中心震源机制解给出的与余震分布一致的节面上,发现中心震源机制解的滑动角和应力场预测的滑动角差别仅为13.45°,表明此次地震受背景应力场控制而发生在先存的薄弱面上。     

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.     

由多个地震震源机制解求川滇地区平均应力场方向

基于震源断层面解的空间取向和断层滑动方向，写出相应力轴张量在地理坐标系中的表达式，进而给出计算平均力轴张量及主值的方法，即通过求解相应的本征方程得到. 对使用多个震源机制解的T，B，P轴参数计算平均应力场的方法，以用滑动方向拟合法反演富蕴、唐山地区平均应力场数据进行验证，二者结果一致. 选择具有地震构造意义的地块或地震带内大量地震的震源机制解研究区域平均应力场. 根据川滇13个地震带（区）的256次中强地震的震源机制解，给出了各带（区）应力张量的定量分析结果. 该方法算法简便，使由大量地震震源机制解资料分析构造应力场的方法走向定量化.      

美国Landers地震和Hector Mine地震前震源机制与主震机制一致现象的研究

用美国南加州地区的震源机制资料,研究了以1992年Landers M.7.3和1999年Hector Mine M,7.1地震矩心为圆心,分别以300、250、200、150、100和50km为半径的圆形区域内10年内地震震源机制相对主震震源机制平均空间旋转角的变化.结果表明,两个地震前均有小震震源机制趋于主震机制的现象.震前小震震源机制与主震震源机制的平均空间旋转角约在大震前半年开始减小,搜索平均空间旋转角降低的最优半径分别为250km和100km.震前所出现的平均空间旋转角最小值均低于其2倍标准差.该标准似乎可以作为大地震危险性增加的判据.     

2022年6月1日四川芦山MS6.1地震的震源参数及其构造启示

2022年6月1日四川芦山发生M_S6.1地震.基于四川区域台网的地震资料，采用HypoDD(双差重定位)方法对芦山M_S6.1地震序列M_L≥1.0的地震事件(2022年6月1日至7日)进行了重定位，利用gCAP(generalized Cut And Paste)波形反演方法获取了序列中M_S≥3.0地震的震源机制和矩心深度，同时用Bootstrap方法评估了主震震源机制结果的稳定性以及计算了不同机构得到的多个震源机制中心解的最小旋转角，计算了现今区域应力场体系在2022年芦山M_S6.1地震和2013年芦山M_S7.0地震震源机制节面产生的相对剪应力和正应力，并根据芦山M_S6.1地震序列重定位后的震源位置拟合了发震断层面，分析了该地震序列的发震构造.获得的主要结果如下：(1)芦山M_S6.1地震序列主要沿着双石—大川断裂呈现NE-SW向的优势展布，初始破裂深度主要集中在10～18 km,平均深度14.5 km,整体呈现西...     

计算双力偶旋转的简化算法

推导了估计地震双力偶（DC）源三维空间旋转角的新的简化公式。导出公式的复杂性依赖于所需角度估计的准确性和期望解的完备性。该解比本人1991年根据四元表示提出的算法简单。我们讨论了两种方法的优点和缺点。这些新的表达式可以写成数行计算机代码，从而可对不同方法得到的双力偶解及地震震源机制时间和空间上的差别进行比较。     

震源机制解的系统聚类分析：以海城地震序列为例

目前用于多个震源机制解的对比分析方法,对大样本往往难以奏效,我们借助模式识别中系统聚类的基本思想,结合震源机制解自身的表达方式,定义以两个解的P轴夹角与T轴夹角之和为距离,采用最短距离和最长距离两种方法编制了系统聚类软件。聚类结果可按不同的要求确定类型的多寡。对同类机制解,利用矢量合成的方法计算各应力轴的平均位置,据此确定该类解的平均震源机制解空间取向。为了检验该软件的可行性和可靠性,以海城地震序列中M≥4的24个震源机制解为例,进行了系统聚类分析。在和已有文献的分析结果相对照时发现,本软件可用定量的方法给出原作者已指明的序列机制特点,并显示一些以往没有指出的重要特征。     

2020年6月9日中卫ML3.4地震的震源机制及其中心解的测定

2020年6月9日宁夏中卫市沙坡头区发生M_L3.4地震,该地震发生在1709年中卫南7?级地震的极震区内,且震中位于以往弱震相对偏少的地区。本文利用宁夏区域地震台网的波形记录,采用gCAP方法反演了2020年6月9日中卫M_L3.4地震的震源机制解及震源矩心深度,并用Hash方法计算其震源机制解,且得出了两种方法的震源机制中心解。结果表明,gCAP方法的震源机制解为:节面I走向255°,倾角79°,滑动角?20°;节面II走向348°,倾角70°,滑动角?168°,震源矩心深度为12 km。而Hash方法的震源机制解为:节面I走向344°,倾角89°,滑动角176°;节面II走向74°,倾角86°,滑动角1°。两种方法的震源机制中心解为:节面I走向255°,倾角87°,滑动角?11°;节面II走向346°,倾角80°,滑动角?176°,主压应力轴走向主要为NE向,其中gCAP方法结果与震源机制中心解的最小空间旋转角相对最小,为12.09°。结合过去地质构造资料,推测2020年6月9日中卫M_L3.4地震的主要错动方式为左旋走滑,且断层面为NEE向节面的可能性较大。      

三种方法分析2017年宁夏固原MS4.6地震的震源机制解

利用宁夏区域地震台网的波形数据,基于三种不同速度模型分别使用相对稳定的 Hash方法、Snoke方法及gCAP方法计算2017年9月2日宁夏固原 M_S4．6地震的震源机制解,并根据这些结果给出了该地震的震源机制中心解.结果表明,该地震的震源机制中心解为节面Ⅰ:走向: 41°,倾角:79°,滑动角:-175°;节面Ⅱ:走向:310°,倾角:85°,滑动角:-11°.基于速度模型3的Hash方法结果和中心解结果之间的最小空间旋转角数值相对最小,震源机制解参数最接近中心解的结果.速度模型分层越精细,结果的精度相对越高,其中 Hash方法及Snoke方法的反演结果受速度模型的影响较为明显,与 Snoke方法相比,Hash方法对台站分布的要求较低,但对波形质量要求较高,要确保整个波形段和剪切波段具有一定范围的高信噪比.在实际应用中,对于台站方位角覆盖不是很好的区域地震台网来说,或者地震震中位于台站分布相对稀少的地区且可利用台站数目不是很多的情况下,在精细速度模型和波形信噪比的阈值等参数设置较为准确的情况下,可以考虑使用 Hash方法来丰富计算结果.     

用格点尝试法求解P波初动震源机制解及解的质量评价

P波初动符号物理图像明确,是稳定的地震波信息.在资料充分时,可以较好地确定震源机制解.网格搜索法是目前流行的利用P波初动符号求解地震震源机制解的方法.不过,在实际观测资料不充分时,虽然较迭代算法优越,但网格搜索法依然有较大的不确定性.到目前为止,人们还没有找到合理的解决方案,极大地制约了这一类方法的应用.针对这一现状,本文在许忠淮提出的格点尝试法的基础上对网格搜索法进行了几个方面的改进.首先,采用新的加权方法计算加权矛盾比：权重因子包括反映初动符号质量的权重以体现资料质量的影响;不包括反映观测点与节面距离的权重以避免因节面附近资料权重的双重减小带来的系统偏差;通过减小震源球上密集资料点的权重以部分地抵消震源球上P波初动符号资料分布不均匀对可能解的影响.在通过加权矛盾比筛选可能的震源机制解时,把震源球分为面积相对均匀的网格进行解的搜索,避免了因网格划分不均匀所导致的平均解的计算偏差.针对资料不足情况下震源机制解会受控于个别观测点P波初动符号的情况,我们借鉴杰克刀（jackknife）技术,在可选解中增加了那些一个观测点被去除后的可选解,既对解的质量有了更好的把握,又增加了找到真解的可能性.进一步地,针对可选解存在多个解簇的情况,本文提出了通过聚类提供多组可选解的做法.最后,针对目前缺乏对解的合理评价体系的现状,提出了主要基于解的离散度并参考加权最小矛盾比对震源机制解质量进行评价的新方案.     

震源机制解谱聚类方法的研究及应用

多参数、多维度的震源机制解很难通过直观观察或简单的对比分析来进行有效的类型划分。谱聚类是一种基于谱图理论的聚类方法,对震源机制解这类非线性可分数据具有良好的划分效果。本文尝试使用该方法对震源机制解进行聚类分析,采用最小旋转角为相似度矩阵,利用规范割集准则(Ncut)完成类型判别,以间隔统计量法(Gap statistic)确定聚类数的最优解,从而对海量的震源机制解数据进行快速准确的类型划分。本文不仅通过一组随机样本数据集验证了这种方法的可行性和可靠性,还分别以海城M_S7.3地震序列和川滇及周边地区的震源机制解集作为研究对象,验证了此方法的实用性。结果表明,该方法合理细分了区域内的震源机制解类型,不同类型解之间的差异性主要体现在受不同的区域构造背景控制,有利于区域地震活动性的研究。总体上看,基于震源机制解的谱聚类方法是区分震源机制解类型较为有效的方法,具有一定的实用价值。     

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.     

岫岩5．4级地震前震源参数与地震波异常变化

通过搜集辽宁地震台网1997～2004年8个台站记录的ML≥2．5地震观测资料,结合前期工作,对岫岩5．4级地震前后地震波特征进行了分析。结果表明：在岫岩5．4级地震前,P波初动、P波和S波振幅比、小震综合节面解及岫岩ML≥4．0地震震源机制解等同时出现明显的变化。     

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.     

利用震源机制解走向判定地震影响场长轴方向

为了评估以震源机制解走向作为影响场长轴方向的适用性,以1970—2020年145个破坏性地震为研究对象,研究各地震的震源机制解走向和极震区长轴方向之间的偏差,发现两者平均差值为17.0°;走滑型、逆断型和正断型地震分别占研究地震总数的56.6%、19.3%和6.2%,其震源机制解走向与极震区长轴方向的平均差值分别为16.4°、16.2°和20.6°;有82.8%的地震的震源机制解走向与极震区长轴走向差值小于30°,说明该方法是可行的。通过统计研究2010—2020年等震线长轴方向明显的50个强震震中附近区域历史强震震源机制解走向与极震区长轴方向差值,结果表明:有13个地震震中30 km范围内有历史强震发生,最近历史强震震源机制解走向与极震区长轴方向差值小于30°的有8个(62%)。如果在距离地震震中30 km以内发生过历史强震,则可以综合考虑距震中最近的历史强震震源机制解走向和活动断裂走向来判定影响场长轴方向。     

2021年吴忠—灵武ML3.6震群重新定位及震源机制研究

2021年7月18日—8月7日,宁夏吴忠—灵武地区发生M_L3.6显著震群活动。本文利用多阶段定位方法对该震群进行了重新定位,并根据gCAP方法反演了2021年7月20日灵武M_L3.6地震的震源机制及震源矩心深度,采用Snoke方法计算了震群中3次M_L3.0以上地震的震源机制,测定了同一地震多个震源机制的中心解。结果表明,该震群中最大的地震即7月20日02时40分M_L3.6地震的震源机制为节面Ⅰ走向289°,倾角72°,滑动角?22°,节面Ⅱ走向26°,倾角69°,滑动角?161°,震源矩心深度为12 km,初始破裂深度为12.5 km;7月20日03时15分M_L3.2地震的震源机制为节面Ⅰ走向290°,倾角82°,滑动角?2°,节面Ⅱ走向20°,倾角88°,滑动角?172°,初始破裂深度为11.9 km;7月21日04时55分M_L3.1地震的震源机制为节面Ⅰ走向285°,倾角53°,滑动角2°,节面Ⅱ走向194°,倾角88°,滑动角143°,初始破裂深度为11.6 km,这些地震震源机制的主压应力轴主要为NE向。该震群序列的震源深度主要相对集中在7—15 km之间,其中M_L3.0以上地震的震源深度主要介于11—13 km,震源深度剖面显示震群相对集中的区域由深到浅大体呈现近似于陡立的展布。本文进一步研究发现区域应力场在灵武M_L3.6地震震源机制NNE向节面产生的相对剪应力为0.393,而在NWW向节面产生的相对剪应力为0.945。结合地质构造和已有断层资料初步分析认为,若NNE向的崇兴隐伏断裂为灵武M_L3.6地震的发震断层,则表明崇兴断裂可能是一条断裂薄弱带,地震破裂方式主要为右旋走滑;若NWW向的未知隐伏断裂为发震断层,则表明NWW向断裂可能为该地震在区域应力场下的剪应力相对最大释放节面,其破裂方式为左旋走滑。      

利用CAP方法分析吉林松原4.9级地震震源机制

地震震源机制解的确定,对于地震研究及孕震机理解释具有重要意义。近年来我国东北几次破坏性地震主要发生在吉林松原地区,分析震源机制,对认识该地区地质构造和孕震机理具有重要的科学价值。2017年7月23日吉林松原发生4.9级地震,利用CAP方法,反演得到此次地震震源机制解：节面Ⅰ：走向307.0°,倾角66.0°,滑动角12.0°;节面Ⅱ：走向212.1°,倾角79.1°,滑动角155.5°;震源深度6.9 km,结果表明此次地震震源机制解类型为走滑型。