由加速度谱测定矩震级值

企图仅仅根据强震观测资料来确定震级的大小和一个地区的品质因素 Q(f)值.根据笔者曾导出的地震定标率,计算了震源的加速度谱.从理论加速度谱上可见,加速度谱有三个拐角频率 fc1,fc2,fc3,它们依赖于矩震级值.对于6级地震,fc1=0.08Hz,fc2=0.4Hz,fc3=8Hz.从 0-fc1的范围内,加速度谱 Aa()f2从 fc1-fc2的范围内,Aa()f;从 fc2-fc3的范围内,Aa()是平坦的;从 fc3-(),Aa()f-1.采用地震学中较成熟的衰减模式 Q=Q0f,就可以计算出观测点处的理论加速度谱值.经过理论值和观测值的对比,结果是较符合的.经多次对比后,就可求得该地区的衰减模式,同时求出较大地震的矩震级值.据此,我们求得了新疆乌恰地区的 Q0=300,=0.25,同时求出了新疆乌恰地震1985年18次较大余震的矩震级值.为了更方便地求得 Mw,做出了对应不同 Q 值在1Hz 处的加速度谱随距离变化的三个函数表.根据这个表,由 1Hz 处的加速度谱值(震中距已知),即可快速测定该次地震的矩震级值.      

华北中北部地区震源参数和场地响应的联合反演

利用遗传算法反演华北中北部地区27个地震震源谱的低频水平、拐角频率和25个台站的场地响应。具体方法是利用研究区的平均衰减模型对记录谱进行路径校正，然后假定每一个地震的ω^2模型，调整低频水平和拐角频率使所有台站场地响应的标准偏差最小，最后给出参与计算的每个台站的场地响应。结果表明，17个基岩台中11个台的场地响应在1～20Hz范围内接近1，6个基岩台的场地响应部分频段放大或缩小3倍以上。8个井下摆台站的场地响应形态相同，表现为低频放大，高频部分迅速衰减。地震矩与震级的关系为logM0=17．1 1．13ML，地震矩与震源半径的关系为logM0=19．4 0．0052r。     

由二维破裂模式导出的地震定标律

使用二维矩形破裂模式,导出了大小不同地震的震源位移谱的表达式.位移谱有三个拐角频率fc1,fc2,fc3.fc1和fc2分别联系着长度方向和宽度方向的破裂时间,fc3联系着震源函数的上升时间.根据三个拐角频率,可以把位移谱u（）分成四个区域,在Ⅰ区,fc1,u（）=u（0）f0;在Ⅱ区,fc1c2,u（）1/f;在Ⅲ区,fc2c3,u（）1/f2;在Ⅵ区,f >fc3,u（）1/f3.由于在四个区域u（）随频率的增加下降的速度不一样,决定了震源参数在不同的震级范围内（也就是不同地震矩范围）有不同的表达式.假定地震满足几何相似、应力环境相似以及动力学相似条件,因而地震矩M0,长度和宽度方向的破裂时间、上升时间都可以用断层长度L来定标。根据Dziewonski and Woodhouse给出的1981——1983年800多个地震的地震矩M0资料,以及BISC给出的面波震级Ms、体波震级mb,来确定定标律中的常数.这样就可以从定标律推导出震源参数之间的统计关系.      

应用强震动观测资料估算2014年鲁甸MS6.5地震震源参数

通过对2014年鲁甸MS6.5地震13个强震动台站观测记录的谱分析,估算了地震矩、矩震级等震源参数,得到的平均矩震级MW=6.3。讨论了震源Brune模型位移谱形状系数以及局部场地条件对估算参数的影响,结果显示,谱形状系数对参数估算影响不大,但ω2和ω3源谱模型分别能与远场和近场记录获取的源谱吻合更好;同时,仅在场地的卓越频率小于1 Hz时,场地条件影响参数的估算,由于13个台站均处于Ⅰ~Ⅱ类场地上,局部场地条件对本文参数计算结果影响不大。     

基于GP14.3运动学混合震源模型和SPECFEM 3D谱元法的宽频地震动模拟

基于确定性物理模型的全过程地震动模拟是现代地震工程的重要发展方向.然而受限于合理震源模型和计算资源需求,目前模拟的有效频率还多处于低频范围,难以满足工程结构敏感频带(5～10 Hz或更高)需求.本文即借助运动学混合震源模型能激发宽频地震波和谱元法空间高精度及计算收敛快的优势,首先将确定性的凹凸体震源模型与GP14.3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全过程宽频带地震动模拟.将方法首先应用于一维波速结构模型0～10 Hz地震动模拟,通过与频率波数域(FK)方法结果进行比较,验证了方法的精度;进而应用于2021年5月21日云南漾濞6.4级地震0.1～5 Hz地震动模拟,通过与4个台站的时程记录和相应反应谱的比较,以及与NGA-West2地震动衰减方程在频率0.1～5 Hz的反应谱的比较,检验了方法的适用性;最后给出了漾濞地区的地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)云图,分析了漾濞地震下近场强地面运动的空间分布特征.结果显示,震中PGA接近400 cm·s^-...     

利用数字化地震波形资料研究山西中南部地区的非弹性衰减系数、震源参数和场地响应

利用遗传算法反演山西中南部地区14个地震震源谱的低频水平、拐角频率和7个台站的场地响应。结果表明,Q(f)与频率的关系是:Q(f)=299.4f0.563;7个基岩台中岢岚、东山、阳城台在3 Hz~6 Hz附近有6~8倍的放大、离石台在2 Hz~10 Hz有2~3倍的放大。标量地震矩M。与ML震级线性相关较好,震源半径在230 m~508 m之间;拐角频率和地震矩之间的关系表现为拐角频率随地震矩的减小而增大;应力降和地震矩之间存在着应力降随地震矩的增大而增大的关系。     

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...     

沂沭断裂带小震震源参数特征分析

利用山东台网记录的2010-2020年沂沭断裂带范围内的地震波形资料,基于高频截止模型,以理论震源谱对观测震源谱之间的最小绝对残差值作为目标函数,使用稳健的最小二乘法估计模型参数,得到93个地震震源谱的特征参数和震源参数,对不同震源参数之间的定标关系及视应力的时空特征进行分析。研究结果表明,高频截止模型的理论震源谱对观测震源谱有较好的拟合效果,能够明显改善拐角频率识别效果,因此该模型更适用于观测震源谱;沂沭断裂带中小地震的拐角频率为2～15 Hz,与矩震级有较好的相关关系,震级越大,拐角频率越低;地震矩M₀与震级M_L在单对数坐标系下存在较好的线性关系,利用稳健函数线性拟合,可表示为log M₀=1.096M_L+9.78;地震视应力的时间分布特征表明,沂沭断裂带2012-2014年地震视应力偏高,地震强度和频次明显增加,2016年后地震视应力有所降低,地震强度和频次有所降低;沂沭断裂带地震多发生在高视应力内部和边缘地区,断裂带中南部的莒南-临沂和断裂带北段的安丘段存在明显高视应力集中区,这些区域为沂沭...     

地震辐射能对环境应力场的依赖性

用圆盘形位错模式,并认为位错是裂纹尖端的塑性位移,而不是整个断层面上的弹性位移,在时间域内计算了地震破裂释放的地震波总能量 E.结果表明能量正比于地震矩 M0和区域应力场0 的平方,并随破裂速度 vr的增加而增加,即 E M002f(vr).f 是 vr 的增函数.在频率域内,用我们导出的地震定标律公式对震源速度谱的平方进行积分,也同样得到了 EM002的结果.如果0=10MPa,则 E=4.79M0,这个结果与 Vassiliou 和 Kanamori 的结果一致.还计算了地震辐射效率 =5.26%.从地震波能量的分配上看,大部分能量在第一拐角频率 fc1和第三拐角频率 fc3之间,占92.3%.频率 fc1 的能量占3.85%,f>fc3的能量占3.85%.对于矩震级 Mw=6.0的地震,fc38Hz,所以这些地震的绝大部分能量的频率范围都<2Hz.这个现象已被 Vassiliou 和 Kanamori 所证实.上述结果表明,地震释放的能量对区域应力场有强烈的依赖性.      

应力降的标度性质与震源谱高频衰减常数

震源谱的高频衰减常数对于较大的地震接近于2,对于小地震接近于3,而对于大、小之间的地震则通常不是一个整数,并且随地震尺度而变化．我们把震源谱高频衰减常数及其随地震尺度的变化与应力降随地震尺度的变化联系起来,试图给出在地震记录的完整性和高频特性并不理想的情况下,间接地研究应力降标度性质的方法．对1988年澜沧-耿马地震部分余震的研究表明,就这些余震而言,小地震的应力降随地震尺度而增加、大地震的应力降保持不变的模型,可以很好地解释观测得到的震源谱高频衰减常数及其随地震尺度的变化．      

浙江珊溪水库地震：震源参数测定及断层结构和应力状态描述

利用遗传算法,搜索符合Brune ω^2模型的拐角频率（fc）及零频幅值（Ωc）的最佳值,测定浙江珊溪水库震区88条小震（1．5≤ML≤4．6）的地震矩（M0）、震源尺度（r）及静态应力降（△σ）。地震矩M0在10^10～10^14N·m范围内,与拐角频率fc遵循Mo∝fc^-3的规律;震源尺度和地震矩、应力降之间呈现多重标度特征,地震矩大于临界值2．3×10^12N·m（相应的震源尺度特征值约160m）时,震源尺度与地震矩的关系较强;而应力降（△σ）在震源尺度大于160m后基本趋向恒定,不随震源尺度的增大而增大。浙江珊溪水库震区自2002年7月以来,经历2次大规模的震群活动。震群释放的应力降大小与该震群的规模成正比关系,大的应力降集中在发震断层中段5～6km深度的区域,其发生时间既可以在主震之前,也可以在主震之后。     

A study on the focal parameters of Shidian M=5.9 earthquake sequences in 2001

Introduction Comparing with the analog observation, the digital seismic observation is an advanced monitoring technique in the world, which has good points of wide band, large dynamic range, high observation precision and easy and fast analyses and processes. The Kunming Digital Seismic Network started routine observation in 1999 and now is composed of 23 digital stations all over the Yunnan Province. One of the important problems for the study of digital seismology is to de-termine the stru…     

用近震尾波估算昆明及其周围地区的Q值和地震矩

本文应用推广了的Aki尾波理论模式,忽略震源频谱含量的影响,考虑到仪器系统和地球Q-滤波器对尾波频散的影响,计算了f_p-t^*和k-t^*独立的两套尾波响应理论量板。在假定Q与频率有Q（f）=Q₀（f/f₀）ⁿ关系的基础上,用云南区域台网短周期地震仪器记录的小震尾波资料,估算了昆明周围地区频率约1.0Hz的短周期波的地壳Q₀值。结果表明,该区的Q₀值在150-220之间,平均为191;频率相关值η不是常数,多数为0.2-0.3。这些结果与用尾波估算川滇交界地区的结果接近,表明云南地区的地壳Q₀值与美国西部地区类似,是属于低Q₀值地区。 此外,用尾波与地震矩建立的关系,提出用尾波估算地震矩的一种可能方法,讨论了该区震级与地震矩的经验关系。     

短周期地震仪接收函数的可行性分析——以新疆和田地震台阵为例

利用新疆和田地震台阵3 km孔径范围内架设的9个子台(包括1套宽频带和9套短周期地震仪)记录的3年远震波形数据,对比研究和分析了短周期地震仪接收函数的稳定性和可靠性.通过比较和分析短周期和长周期地震仪获取的接收函数波形,结果发现:(1)短周期地震仪记录与宽频带地震仪记录得到的接收函数有很好的一致性,且具有较高的稳定性,无论α取值为1.5还是2.5,短周期地震仪接收函数与宽频带地震仪接收函数都具有较强的线性相关性(相关系数0.9),但Ps震相均存在小幅的振幅差(约20%);(2)采用接收函数震相到时信息的方法(如H-κ叠加搜索),短周期地震仪可以代替宽频带地震仪;(3)由于短周期地震仪缺乏0.155 Hz以下的低频信号和在1 Hz以下频段非线性的振幅响应,仅仅采用短周期地震仪接收函数波形反演台站下方S波速度结构,获得下地壳到上地幔顶部的速度偏差较大(约0.3 km/s),可能会造成错误解释(如下地壳低速层),因此需要和其它对波速值敏感的数据(如面波频散)进行联合分析.     

On the suitability of 1 s geophone for ambient noise measurements in the 0.1–20Hz frequency range: experimental outcomes

Following the ongoing debate about suitability of short-period sensor for seismic noise measurements at frequencies lower than 1 Hz, in this study we compare recordings from two different seismometers (Güralp CMG-3ESPC and Mark L4C-3D) installed side by side in the GeoForschungsZentrum laboratory. The comparison carried out in terms of Power Spectral Density and coherency analysis shows an excellent agreement between the short-period and the broad-band recordings in the frequency band 0.2–20 Hz. Therefore, this result highlights that with a calibrated short-period sensor one can obtain the same results that would be obtained by using a broad-band seismometer in the band of engineering interest.     

不同地区人工爆炸与天然地震记录特征及识别研究

本文分析了河北怀来多次爆炸、河北三河采石场多次爆炸和低震级天然地震事件的记录特征和时频差异。结果显示:河北怀来爆炸的P波能量强、衰减快、S波发育弱;河北三河采石场爆炸的P波、S波主频均低于怀来爆炸,S波与面波混淆,不同震中距的台站记录低频发育明显;而天然地震的有效频带更宽,频率成分更为复杂。将Pg/Sg谱比判据应用于小震级地震与爆炸的识别中,探索交叉频带谱比对不同地区爆炸的识别。结果表明:高频（＞5 Hz）Pg/Sg谱比判据可将研究数据中的爆炸与小震级地震完全区分;与Sg低频（0—2 Hz）有关的交叉频带谱比可对两个不同地区的爆炸进行识别,交叉频带的谱比判据较传统的单一频带谱比判据能够更好地反映出不同类型事件的特征差异。      

首都圈地区爆破、矿塌和天然地震的识别研究

选取首都圈地区2008年8月——2009年9月ML在2.0——2.2范围内的爆破、矿塌和天然地震数据资料,从时间域和频率域进行分析对比,总结出识别爆破、矿塌和天然地震的依据．在时域方面,爆破的初动方向向上,矿塌向下,天然地震的初动方向依赖于台站的分布情况;爆破和矿塌的面波比较发育;天然地震的S波与P波最大振幅比(AS/AP)大于爆破和矿塌,同时,爆破和矿塌的能量衰减比天然地震快．在频域方面,高频成分的能量衰减快于低频;天然地震的拐角频率较高,爆破次之,矿塌的最小;在震中距200 km范围内,爆破的顶峰频率主要分布在5——7 Hz,矿塌分布在2——4 Hz,天然地震的顶峰频率较大,在10——18 Hz范围内.另外,天然地震的频率域较宽,其次为爆破、矿塌．      

High-frequency filtering of strong-motion records

The influence of noise in strong-motion records is most problematic at low and high frequencies where the signal to noise ratio is commonly low compared to that in the mid-spectrum. The impact of low-frequency noise (<1 Hz) on strong-motion intensity parameters such as ground velocities, displacements and response spectral ordinates can be dramatic and consequentially it has become standard practice to low-cut (high-pass) filter strong-motion data with corner frequencies often chosen based on the shape of Fourier amplitude spectra and the signal-to-noise ratio. It has been shown that response spectral ordinates should not be used beyond some fraction of the corner period (reciprocal of the corner frequency) of the low-cut filter. This article examines the effect of high-frequency noise (>5 Hz) on computed pseudo-absolute response spectral accelerations (PSAs). In contrast to the case of low-frequency noise our analysis shows that filtering to remove high-frequency noise is only necessary in certain situations and that PSAs can often be used up to 100 Hz even if much lower high-cut corner frequencies are required to remove the noise. This apparent contradiction can be explained by the fact that PSAs are often controlled by ground accelerations associated with much lower frequencies than the natural frequency of the oscillator because path and site attenuation (often modelled by Q and κ, respectively) have removed the highest frequencies. We demonstrate that if high-cut filters are to be used, then their corner frequencies should be selected on an individual basis, as has been done in a few recent studies.