张北地震在北京市激发的二维强地面运动的模拟

张北县距离北京市约200多km,1998年1月的张北地震是近期北京周边地区发生的一次较强规模的地震,研究它在北京地区引起的强地面运动,有助于分析首都圈内的地震危害性,为地震减灾提供理论帮助.本文利用新的计算工具-局域离散波数法,模拟了张北地震激发的包括来自上地壳、moho面反射波、首播等在内的全波场在北京西部引起的2D强地面运动,分析了该区内第三纪、第四纪沉积地层对于地震的放大效应,得出的主要结论有,薄的第四纪沉积盖层的地点放大效应比厚的第三纪盖层的大很多,说明介质物性是决定地点放大效应的根本原因;不同物性的沉积盖层,在R、Z分量上的放大作用不一样,体现了地点放大效应的复杂性,值得在今后的研究中继续探讨.     

基于可变同位网格的有限差分法地震波模拟

地震波数值模拟在地球内部结构反演和地表强地面运动研究中都有重要的地位.尽管近几十年来计算机技术有了迅速的发展,但仍然不能满足高频强地面运动模拟的需要,尤其是如盆地等带有地表起伏和速度变化剧烈的真实地质模型.在这种介质条件下,传统的数值计算将采用均一网格.     

层状孔隙介质震电波场数值模拟高频不稳定性问题的解析处理方法

自从发现震电现象以来,众多学者进行了相关研究.其中,Pride提出了一套描述流体饱和孔隙介质中震电波场的耦合与传播的宏观控制方程组,该方程组后来被广泛地应用到相关的震电研究中.Chen发展了一套广义反透射系数方法并将其应用到层状介质合成地震图的研究当中,该方法数值计算效率高并且可以处理带弯曲界面层状介质这种复杂模型.基于Pride的震电波场控制方程组,我们将Chen的广义反透射系数方法推广应用到层状孔隙介质中震电波场的数值模拟研究中,但是在数值计算过程中发现,当含源层的厚度相对于地震波波长较大时（即高频情况）,会出现数值计算的不稳定,此即为高频不稳定性问题.针对高频不稳定性问题,一种自然的处理方法就是在原来的含源层中插入两个虚拟界面,构造出一个新的含源薄层,但是这会带来一些额外的计算量,此外,由于虚拟含源薄层的厚度是有限的,必须针对具体模型参数设定一个合适的厚度值.高频不稳定性问题同样存在于层状介质合成地震图的数值计算过程中,Chen提出了一种解析的处理方法,即在原含源层内引入一无限薄的虚拟含源薄层,通过解析的方法解决高频不稳定性问题,该方法不会降低计算效率且适用于任意参数模型.本文首先对层状孔隙介质中的震电波场数值计算公式进行分析,指出源项积分中的指数增长因子是导致高频不稳定性问题的根本原因;其次将Chen在合成地震图数值模拟研究中采用的解析处理方法推广到震电波场研究中,得到了适用于数值计算的公式;然后给出数值算例,并针对一个含源层过厚的模型,比较了自然处理方法和解析处理方法,两种方法得到的结果具有相当好的一致性,而解析处理方法计算效率更高,证实了本文给出的解析处理方法在解决层状孔隙介质震电波场数值模拟的高频不稳定性问题方面的有效性.     

汶川地震震源破裂动力学研究

关于汶川地震的破裂过程的运动学已有许多研究成果,如沈正康小组(2009)、陈运泰小组(2008)、姚振兴小组(2008)和纪晨小组(Jietal,2008)。尽管各个结果有所不同,但基本特征还是一致的。以沈正康小组最近在Nature Geosciences上的结果为例(Shenetal,2009),地震破裂断层存在两个滑动剧烈的地区:映秀、北川,滑动量近10m,在南坝也有5m的滑动量。如果进一步观察,会发现这些滑动剧烈的局部地区与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)有一致的对应关系。为了从物理上理解这种对应关系,我们利用本课题组近年来发展的能够计算复杂的非平面地震断层自发破裂动力学过程的新方法(Zhang and Chen,2006;Liuand Chen,2008;Zhuetal,2009),系统研究了地震断层的几何非均匀性与等效平面地震断层的剪切破裂强度等动力学参数之间的等效性问题。在此基础上,根据汶川地震发震断层的非平面几何模型(Shenetal,2009;Xuetal,2009),我们模拟计算了该地震的自发破裂动力学过程,结果较好地解释了由震源运动学反演获得的复杂断层滑动过程的主要特征,即断层滑动复杂非均匀分布与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)之间的对应关系。     

Inversion of near-field waveform data for earthquake source rupture process (I): Method and numerical test

In seismological study, most of the earthquake source rupture processes are inverted via matching the waveforms. The hypocenter location and fault parameters (such as strike direction, dip angle, etc.) are assumed firstly, and the fault is divided into a …     

Modal solutions in stratified multi-layered fluid-solid half-space

A new systematic and efficient algorithm to calculate the modal solutions of multi-layered ocean-Earth model is presented. Our algorithm distinguishes itself as terseness of formulation, efficiency in numerical computation, and stableness at high frequencies, thus, thoroughly solving the problem of loss-of-precision at high frequencies. This new algorithm is expected to be very useful in studying the surface waves propagating in ocean-Earth model and other related topics.     

利用τ\|p波场反演法确定东沙群岛的地壳速度模型

本文利用τ\|p波场反演法直接对OBS原始数据进行转换,得到一维速度深度函数.该方法包含倾斜迭加和向下延拓两个线性转换:倾斜迭加将原始数据由时间\|偏移距域(t-x)转换为时间截距\|慢度域(τ\|p);向下延拓将时间截距\|慢度域(τ\|p)波场转换为深度\|慢度域(z\|p)波场. 然后根据五个OBS台站得到的一维速度深度函数,合成东沙群岛地壳的二维速度结构模型.为了检验该速度结构模型,我们用拾取走时和利用模型计算的理论走时进行拟合,得到了满意的结果,从而为下一步进行层析成像提供了可靠的初始速度结构模型.     

不规则形状垂直井孔中波传播的2.5维边界元模拟

本文给出了求解声波测井工作中具有任意形状的垂直井孔中波传播的波数域边界元公式。我们将问题看成是垂向均匀的二维介质,并沿垂直方向变换到离散波数域。通过与有限差分计算的频散曲线的比较验证了算法和程序的正确性。边界元方法可以处理任意形状的边界,作为初步应用,我们研究了垂向裂纹对井孔中波传播的影响。     

伽师强震群震源特征及震源机制力学成因分析

应用改进的主地震相对定位法对17年伽师强震群3级以上地震进行了精确定位,根据较强地震的空间分布和震源机制解推断出伽师震群的发震构造为北北西向的雁行断裂.根据伽师震群地震的2177个P波初动方向记录,计算了伽师震群的平均震源机制解.基于Silver的震源模型,由震源谱推断了伽师震群主要地震的破裂方向,破裂尺度及应力降.文中最后用右阶雁行断裂的数值模型计算了伽师震群的发震构造所产生的扰动应力场的空间分布图像,用其解释了序列地震震源机制的多样性和低应力降现象,并认为特定的雁行发震构造与强震的多发性有关.     

基于频率-贝塞尔变换法的关东盆地S波速度成像

将一种新的方法——频率-贝塞尔变换法（F-Jmethod）应用于日本NIED在关东盆地布设的MeSO-net台网的背景噪声数据中,证明频率-贝塞尔变换法可以有效地从背景噪声中提取高阶频散曲线.利用提取的基阶和高阶频散曲线反演关东盆地区域的沉积层和地震基岩层的S波速度结构,并将我们反演得到的S波速度结构与Koketsu等提出的日本综合速度结构模型进行对比讨论.我们的例子证明,在基阶面波的基础上,高阶面波能减少在反演中的非唯一性,得到更为准确的S波速度结构.