地震动旋转分量的研究

本文用相关分析的方法获得了三次地震波沿地表传播的视波速,讨论了地震动旋转分量的物理概念和有限差分法,并用有限差分法对行波法的精度进行了检验。研究结果表明:1.不同地震波通过同一场地时沿地表传播的视波速有很大不同;2.在本文所研究的频带内,行波法有相当的精度;3.行波法的精度与震中距有关。     

地震动旋转分量的反应谱估计

地震动旋转分量对结构物的破坏作用越来越引起人们的注意。从工程应用考虑,首先要解决的问题是如何获得旋转反应谱。本文从弹性波动理论出发,提出了两种直接从平动反应谱获得旋转反应谱的方法。一种是“反应谱定义法”,另一种是“近似反应谱-功率谱转换法”。然后基于随机振动理论。对这两种方法的精度及其各自的适用范围进行了深入的讨论。     

声发射矩张量反演

地震矩张量反演是获取震源过程的有效方法.岩石变形过程中的声发射与地震类似,均是弹性应变能快速释放.如假设条件得到满足,矩张量反演方法同样可用于了解声发射震源过程.声发射矩张量反演可使用P波位移进行计算.当样品尺寸远大于声发射波长,且声发射由微破裂产生,声发射源的尺度很小时,P波矩张量反演可采用远场近似.本文首先针对声发射的特点,实现根据远场P波反演声发射矩张量的算法,并通过人工声发射实验对算法的正确性和可靠性进行了检验.最后,用声发射矩张量反演方法对花岗岩单轴压缩实验的声发射源特征进行了分析.结果表明：对于纯剪切破裂模式,声发射矩张量反演可得断层面;对于非纯剪切破裂模式,如纵向挤压导致的横向张性劈裂,由于存在多解性不能得到断层面,但可通过矩张量的迹区分破裂模式.     

地震动的转动分量

本文根据已记录到的三个正交方向的平动地震动分量，提出了一个计算地震动转动分量时程方法。本文的方法适当地考虑了波的入射角与频率的关系。文末给出了转动分量的数值例子。     

非对称地震矩张量时间域反演:理论与方法

本文在对称地震矩张量反演的基础上,进一步研究了非对称地震矩张量时间域反演的理论与方法,结果表明:非对称地震矩张量反演与对称地震矩张量反演类似,只需将对称地震矩张量反演方法略加改动,即增加3个待解参数,便可实现非对称地震矩张量反演.为了判断非对称地震矩张量反演相对于对称地震矩张量反演是否存在过度拟合,运用了AIC准则 (赤池信息准则).为了定量地描述地震矩张量之间的差异,引入了地震矩张量的矢量表示法.通过分析格林函数与地震矩张量各分量之间的关系,得出:在非对称地震矩张量反演时,若仅用垂直向地动位移数据,将无法区分M_xy与M_yx这两个分量, 需要同时运用垂直向与水平向地动位移数据进行联合反演才能区分M_xy与M_yx; 若采用不同的速度结构模型或不同的格林函数计算方法,则需重新评估地震矩张量各分量的分辨度问题.为检验非对称地震矩张量反演方法的可行性, 利用合成地震图进行了一系列数值试验.数值试验结果表明,在非对称地震矩张量反演中,有必要引入S波进行P波与S波联合反演以提高反演的准确性和判定断层面的能力.      

由矩张量反演得到的北部湾地震的震源机制

1994年12月31日和1995年1月10日,在北部湾海域发生了MS=6.0和MS=6.1地震．运用广义反射-透射系数矩阵方法计算格林函数,利用中国数字地震台网(CDSN)记录的两次地震的长周期体波资料,用频率域矩张量反演方法得到了这两次地震的震源机制．反演结果表明,这两次地震都是以剪切位错为主的事件,它们都是在相同的构造环境下,受到同一断裂的构造运动所控制,在北西-南东向为主压应力、北东-南西向的主张应力的作用下发生的．连续发生的MS=6.0,6.1地震,与菲律宾海板块和欧亚板块沿近北西-南东向碰撞有关．MS=6.0地震发生后震源区应力场发生了明显的变化,MS=6.1地震的发生与MS=6.0地震的发生引起的应力场调整有一定的联系．     

2004年首都圈地区中小地震的矩张量反演

通过首都圈地区宽频带数字地震波形反演, 获得了2004年发生在该地区的51次中小地震的矩张量解, 由此确定了这些地震的标量地震矩、 矩震级、 双力偶分量和补偿线性矢量偶极分量的大小以及断层面参数和应力轴参数, 并通过数值试验对反演结果进行了评价.     

地震矩张量及其反演

用地震矩张量描述一般类型的地震点源时,二阶矩张量是可以用来简明地表征震源特征的物理量。比如,可用它将震源表示为膨胀中心和双力偶的叠加。二阶地震矩张量可以分解成各向同性部分和纯偏量部分的相加,并且对偏量部分还可作多种形式的分解。本文通过对在主轴坐标系下的矩张量本征值的不同组合,给出了几种矩张量分解的形式及由它们所确定的等效点源模型,并根据本征值的大小,讨论了点矩张量所表示的震源机制解。本文还介绍了反演地震矩张量的方法。     

用地震矩张量反演的鄂尔多斯地块运动与临汾大地震

本文用地震矩张量反演断裂形变带运动学特征的方法，讨论了近６００多年来鄂尔多斯地块不同时段的构造运动。结果表明，大华北第３地震活动期中该地块运动增强，其构造运动参数２倍于正常期，指出１６９５年临汾大地震是在此区域构造运动背景下产生的。     

On the limits of linear moment tensor inversion of surface wave spectra

Some theoretical and practical limits to linear moment tensor inversion of surface waves are analyzed in detail, in particular when one or few stations are used for rapid determination of source parameters. The theory is briefly outlined and steps of preprocessing, especially corrections for source history and propagation, are discussed in order to guarantee the validity of the moment tensor inversion. The inverse problem is first studied from a theoretical point of view. Then the feasibility of the moment tensor inversion is tested from synthetic computations and the formalism is improved in order to obtain a better system conditioning. Finally, some cases of practical nonuniqueness of the solution are shown and possible restrictions to the applicability of the method are discussed. All steps are illustrated with the example of theM _s =6.9 Erzincan (Turkey) earthquake of March, 13, 1992.     

一种矩张量反演新方法及其对2008年汶川Ms 8.0地震序列的应用

本文利用全球地震台网（GSN）的宽频带与长周期地震波形资料,采用矩张量反演的新方法,反演得到了2008年5月12日四川省汶川县MS8.0地震及其7个较大余震（MS5.0-6.0）的矩张量解与震源时间函数等震源参数.文章首先简要叙述矩张量反演新方法的理论背景和技术途径,并以汶川大地震的一个余震为例阐述了具体的实现过程;然后给出包括主震在内的8次地震的矩张量解和震源时间函数;最后分析探讨这些结果的构造意义.本文提出的矩张量反演新方法,不但与全球矩心矩张量（GCMT）一样,可以给出点源矩张量解,而且还可以给出点源的震源时间函数. 反演得到的汶川大地震的7个较大余震的震源时间函数表明,即使是中等强度的地震也可能有复杂的震源过程;汶川大地震的多数余震发生在以逆冲为主、兼具小量走滑分量的龙门山断裂带的主断裂上,但很可能有些余震则发生在主断裂附近的次级走滑断裂上.      

The effect of focal depth error on moment tensor inversion

ＴｈｅｅｆｅｃｔｏｆｆｏｃａｌｄｅｐｔｈｅｒｏｒｏｎｍｏｍｅｎｔｔｅｎｓｏｒｉｎｖｅｒｓｉｏｎＬＩＳＨＥＮＧＸＵ（许力生）ＹＵＮＴＡＩＣＨＥＮ（陈运泰）ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＳｔａｔｅＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ...     

地面运动旋转分量观测综述——以中国台湾地区旋转运动观测为例

旋转地震学是一门全面研究由地震、爆破以及周围环境震动引发的地面旋转运动的新兴学科.随着观测水平的提高及旋转运动研究的深入,旋转运动研究的重要性也逐渐突显出来.目前国际上对于旋转地震学研究较多,而中国大陆地区鲜有文章提及旋转运动观测.本文从3个方面对旋转运动观测进行描述.首先基于经典弹性力学,介绍了旋转运动的基本理论,表明可以通过直接、间接的两种方法获得旋转量.其次介绍了旋转运动观测进展,表明观测技术的发展对旋转运动的观测具有重要影响.最后考虑到中国台湾是旋转运动观测研究较早并且较为深入的地区,重点介绍了中国台湾地区的观测实例.本文对旋转运动观测进展进行梳理,期望对国内开展旋转地震学观测及研究提供一定的帮助.     

Applications of seismic moment tensor inversion in fast response to earthquakes

IntroductionAfteramoderateorstronger(Ms25.0)earthquake,themosturgentworkofthedivisionforearthquakemonitoringandpredictionistodetermineitstimeoforigin,hypocentrallocation(longitude,latitudeanddepth)andmagnitudeandtojudgethetrendofseismicregimedevelopmentassoonaspossible.Ingeneralcases,whenanearthquakewithMS25.0insideChinaoraonewithMS26.0inneighboringareasofChinahasoccurred,theEarthquakeBulletinofChineseSeismologicalNetworkcanprovidedeterminationoftheorigintime,hypocentrallocation(longitude,…     

A new approach of selecting real input ground motions for seismic design: The most unfavourable real seismic design ground motions

This paper presents a new way of selecting real input ground motions for seismic design and analysis of structures based on a comprehensive method for estimating the damage potential of ground motions, which takes into consideration of various ground motion parameters and structural seismic damage criteria in terms of strength, deformation, hysteretic energy and dual damage of Park & Ang damage index. The proposed comprehensive method fully involves the effects of the intensity, frequency content and duration of ground motions and the dynamic characteristics of structures. Then, the concept of the most unfavourable real seismic design ground motion is introduced. Based on the concept, the most unfavourable real seismic design ground motions for rock, stiff soil, medium soil and soft soil site conditions are selected in terms of three typical period ranges of structures. The selected real strong motion records are suitable for seismic analysis of important structures whose failure or collapse will be avoided at a higher level of confidence during the strong earthquake, as they can cause the greatest damage to structures and thereby result in the highest damage potential from an extended real ground motion database for a given site. In addition, this paper also presents the real input design ground motions with medium damage potential, which can be used for the seismic analysis of structures located at the area with low and moderate seismicity. The most unfavourable real seismic design ground motions are verified by analysing the seismic response of structures. It is concluded that the most unfavourable real seismic design ground motion approach can select the real ground motions that can result in the highest damage potential for a given structure and site condition, and the real ground motions can be mainly used for structures whose failure or collapse will be avoided at a higher level of confidence during the strong earthquake. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Full moment tensor inversion constrained by double-couple focal mechanism for induced seismicity*

In this study, we propose a new method to determine full moment tensor solution for induced seismicity. This method generalizes the full waveform matching algorithm we have developed to determine the double-couple (DC) focal mechanism based on the neighbourhood algorithm. One major difference between the new method and the former one is that we adopt a new misfit function to constrain the candidate moment tensor solutions with respect to a reference DC solution in addition to other misfit terms characterizing the waveform matching. Through synthetic tests using a real passive seismic survey geometry, the results show the new constraint can help better recover the DC components of inverted moment tensors. We further investigate how errors in the velocity model and source location affect the moment tensor solution. The synthetic test results indicate that the constrained inversion is robust in recovering both the DC and non-DC components. We also test the proposed method on several real induced events in an oil/gas field in Oman using the same observation system as synthetic tests. While it is found that the full moment tensor solutions without using the DC constraints have much larger non-DC components than solutions with the DC constraints, both solutions are able to fit the observed waveforms at similar levels. The synthetic and real test results suggest the proposed DC constrained inversion method can reliably retrieve full moment tensor solutions for the induced seismicity.     

稀疏台网反演区域地震偏量矩张量解的稳定性

使用区域地震台网的波形资料,研究了2010年2月26日台湾以东海域Mw5.4地震的偏量矩张量,所得结果与Havard CMT目录给出的解之间的Kagan角为9.5°,两者较为一致;反演得到这次地震的震源深度为41 km,接近USGS给出的定位结果,可能更接近真实的震源深度.选择不同的台站组合,分析了台站布局对矩张量解的...     

利用矩张量反演法研究江苏高邮—宝应M_S4.9级地震震源机制解和震源深度

基于江苏、安徽、山东和浙江等省区域台网共19个宽频带数字台站的地震波形,采用HypoDD双差定位方法确定了2012年7月20日江苏高邮—宝应MS4.9级地震震中位置,再利用时间域矩张量反演法TDMT_INV获得了其震源机制解和震源深度.反演结果显示:最佳双力偶解为节面Ⅰ走向290°,倾角88°,滑动角-21°;节面Ⅱ走向21°,倾角69°,滑动角-177°,地震矩震级为MW4.95,震源深度约为7~9km.利用滑动时窗相关法提取sPn震相测定震源深度为8.95km,两者一致性较好.随后不同地壳模型和不同震中定位误差对反演结果的影响试验揭示了反演结果具有稳定性.通过以下几种分析:1与利用CAP(Cut and Paste)矩张量反演法得到的结果进行对比;2P波初动投影;3正反演试验探求反演结果不稳定的影响因素等方法,验证了反演结果的可靠性.综合本文研究成果、震后科学考察结果(包括重力测量和地震烈度分布图)及现有的地质构造资料,推测此次地震的发震构造为杨汊仓—桑树头断裂,节面Ⅱ为断层面,是一个右旋走滑兼有少量正断层性质的错动.