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.      

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.      

安徽地区震源参数的相关性研究

基于安徽数字地震台网2010年1月至2017年12月记录到的ML2.5~5.0级地震,根据中小地震震源参数测定原理,利用多台多地震联合反演Atkinson方法和Moya方法分别计算了安徽地区地壳平均非弹性衰减因子Q值和安徽24个省属专业地震的台站场地。在此基础上,运用遗传算法求得安徽地区96个地震事件的震源谱参数,进而根据Brune中小地震圆盘模型计算其拐角频率、地震矩、应力降、矩震级、震源尺度等震源参数,并分析其特征及相互之间的关系。研究结果表明:安徽地区中小地震的ML震级与其他震源参数之间存在一定相关关系,而地震矩M0与应力降Δσ、震源尺度r和拐角频率fc之间并未表现出明显的相关关系。     

唐山-北京地区Q因子随频率的变化

应用唐山——北京地区的选频地震仪台网资料, 使用单台法可求出台网中各台台址附近的区域性尾波Q值.为从台站所记录的多个地震中作出归一化的尾波衰减包络线, 以求出表征地区性特点的参数, 代替过去的肉眼估计拼合法, 本文推算出使用补偿值1nA=1.73M, 其中M为实测震级与归一化所用参考震级之差, 1nA是为归一化而取用的尾波振幅补偿值.用这一修正式来归一不同震级所记录地震的尾波震幅, 可取得较为满意的组合衰减包络线, 从而可对每一个地震台利用多个地震记录综合后求出台站周围地区的等效9值, 以及它们与频率间的关系.结果表明:在跨距为百余公里的各台上, Q值均可表达为Q=Q0fn, 其中Q0为1Hz时的品质因数, f为频率, 为因地而异的常数.值得注意的是, 各台的Q0值, 其差异可达一倍以上.最小的为沙城台, Q0=122, 最大的为马道峪台, Q0=292;但六个台中有五个台的Q值幂次都基本相同, 大体在0.60上下.实际测量表明, 马道峪台附近的高Q值是体现在所有频率上均有较高的Q值, 而沙城台附近的低Q值也是表现在所有频率上均有较低的Q值.因此, 一方面可看出实际测量结果有较好的可信度, 另一方面可认为值的一致性反映各台上引起衰减的物理本质大体上是相同的.作为一个大区域来考虑, 综合此地区六个台所有频道上的资料, 进行线性拟合可得出该地区的平均值: f=1Hz时, Q0=189.由于Q值是频率的强依赖函数, 所有关于衰减的研究结果, 特别是在1-40Hz的高频范围内, 必须要考虑频率因素。      

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。     

四川地区震源参数和台站场地响应初步研究

利用成都遥测数字地震台网数字地震波形数据资料,采用Atkinson方法得到四川地区的品质因子Q值与频率,的关系为：Q（f）=203．1f0.834。采用Moya方法反演得到了地震的场地响应,采用Moya方法与Atldnson方法分别得到了相应地震的震源谱参数,两种方法的结果保持了很好的一致性。得到的震源参数结果表明：地震矩与震级的关系为：logM0=17．27＋1．18Mt,地震矩与拐角频率关系,即随着地震矩的增大,拐角频率减小,这些地震的应力降在10-400巴之间,应力降与地震矩之间没有明显的依赖关系。     

中国板内大地震短周期(1—10秒)源谱

本文利用世界数字化台网(GDSN)的记录资料,分析计算了1981年1月23日道孚、1985年8月23日新疆以及1981年1月18日日本本州等七个发生在不同构造区的大地震在1—10秒周期下的源谱(ω);汇集了本文作者用相同方法计算得到的发生在消减带、活动板块边界及板块内部不同地区大震的另外31个矩震级M_W≥6.4的源谱(ω)及由P波最大振幅求出的体波震级。将新疆及道孚地震与消减带相同矩震级地震的平均源谱相比,其M(ω)值在10秒周期下与其差别不大,而在1—2秒周期下前二者的(ω)值则高出2—3倍。这一结果相当于应力降高3—5倍。 本文计算出了上述消减带和板内地震在0.1到1Hz的频率范围内的log(ω)-longω的斜率平均值分别为-1.69和-1.26。由此值及10秒周期下的(ω)平均值,可估算出消减带及板内地震在上述频率内不同矩震级M_W下的源谱振幅值(ω)。 通过对25个倾滑型地震在周期T=1.43秒下的源谱振幅和体波震级进行最小二乘回归计算得出:log=0.91m_b+11.60,式中的单位为N·m。对走滑型地震m_b的修订后,得出中国板内走滑型地震的经验公式为log=0.91+11.87。     

新疆喀什原场地地震动频谱特性研究

2020年1月19日和2020年2月21日在新疆喀什地区先后发生M_S6.4和M_S5.1地震,针对新疆强震动台网收集到的128条强震动记录进行统计分析,研究2次地震记录的幅值及反应谱特性,并与两个现行规范设计反应谱进行对比,结果表明：(1)震级相同时,震中距越小加速度反应谱越大,且加速度反应谱衰减速度越慢;震中距相同时,震级越大加速度反应谱越大,且加速度反应谱衰减速度越慢;(2)震级越大加速度谱值、速度谱值、位移谱值越大;(3)M_S6.4、M_S5.1地震波加速度反应谱及其平均值曲线相近,与我国现行规范加速度反应谱相比差别很大。建议在新疆喀什地区采用基于当地强震记录的加速度反应谱进行结构抗震设计。     

祁连山中东段地区非弹性衰减系数、震源参数和场地响应研究

利用甘肃数字地震台网的波形记录,基于遗传算法,首先用Atkinson方法计算非弹性衰减系数,在此基础上用Moya方法同时反演震源参数和场地响应。反演结果表明,祁连山中东段地区非弹性衰减Q值与频率的关系为:Q(f)=687.9f0.460;除了湟源台(HYQ)外,其余台站的场地响应均有不同程度的放大效应;研究区地震的应力降范围为2~40 bar,优势分布在2~20 bar;震源参数拐角频率与地震矩、地震矩与震级之间存在依赖关系。     

唐山4.8级地震前后视应力变化研究

2012年5月28日唐山发生MS4.8地震,之后宝坻发生MS4.0和MS3.5地震,这三次地震是近十年来首都圈地区较显著的事件。本文利用首都圈数字化地震台网2011年1月至2013年6月唐山地区ML≥2.5地震的宽频带数字地震波资料计算地震视应力。首先采用傅里叶变换获得地震观测谱,扣除仪器响应后进行非弹性衰减和几何扩散校正,几何扩散采用Gail提出的震中距分段模型,用随频率变化的Q值来表示非弹性衰减;然后在Brune圆盘模型下利用遗传算法求出一组fC（拐角频率）和Ω0（零频极限）,使得理论震源谱和校正的观测谱残差最小;通过零频极限求得地震矩M0,通过有限仪器带宽补偿并加上积分已校正的观测谱求得辐射能量ES;最后即可求出视应力。计算结果表明：MS4.8地震视应力表现出震前趋势上升,震时达到峰值,震后趋势下降的变化特点,可以较清晰地反映出区域应力场的演化过程,故可作为地震趋势判断的依据之一;MS4.8地震前后地震视应力与震级表现出一定的正相关,随着震级增大视应力也增大,但MS4.8地震前视应力值总体上大于震后视应力。     

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。     

鄂尔多斯地块地壳内S波衰减特征的研究

采用分布于鄂尔多斯地块及其周缘的32个地震台站记录到的19次地震事件共487条数字化波形记录, 利用遗传算法反演得到了整个鄂尔多斯地块地壳内S波的三段几何扩散参数、S波非弹性衰减Q值随频率变化的关系式、32个台站的场地响应以及19次地震的震源参数. 计算结果表明, 鄂尔多斯地块地壳内S波非弹性衰减在1 Hz处的Q值比地质构造活跃地区的结果要大得多. 32个地震台站的场地响应在高频部分除个别台站外基本没有表现出明显的放大效应,但在低频区间部分台站之间有一定的差异. 19次地震事件的地震矩对数值与震级ML有很好的线性关系.      

赣中西地区地震波谱分析

选取赣中西地区23个ML≥2.0地震的单台波形数据,基于遗传算法,分别采用ω-3和ω-2震源谱模型对每个地震每个水平向的振幅谱进行搜索,得到2组低频水平Ω0和拐角频率fc.目测发现大多数地震震源谱符合ω-3模型,除1个地震的fc接近6 Hz外,其余22个地震的fc均小于3.51 Hz,明显偏低.这23个地震除fc接近6...     

根据加州强地面运动得到的浅壳地震的衰减关系

主要根据加州地震的强地面运动数据给出了浅壳地震的峰值和加速度和反应谱加速度衰减关系。计算了走滑以逆断层地震在岩石及坚实厚土壤沉积中矩震级Ｍ４￣８＋、距离达１００ｋｍ的衰减关系。     

利用天然地震研究蒙城地震台区域范围内介质的品质因子Q值

基于单次散射模型的尾波功率谱分析法,利用安徽省蒙城区域数字地震台1999年12月30日记录震中距35 km,M_S 4.1地震波形资料计算蒙城地震台周边半径约55 km范围内区域地球介质不同频率的Q值,发现0.5—20 Hz频率范围内,Q值随频率的变化关系近似服从幂函数关系Q_c=Q_0f~η,Q_0为1 Hz时的Q值,即Q_c=27.04f~(0.9952±0.0004),其中Q值在13—533范围内,平均值为273,η值在0.9952±0.004。结果表明,蒙城地震台附近范围内Q值具有较强的频域依赖性,与他人研究求得的Q作比较,平均值结果接近该Q值可以较好反映当地地球介质的品质因子;给出当地地震波传播介质的平均自由程为15 km,探讨介质的品质因子Q(Q_c)值的物理意义及应用,对研究本地区的地震活动习性及震后趋势预测具有重要意义。     

峰值速度和加速度对环境剪应力的依赖性

从导出的地震定标律和地震破裂过程的断裂力学模式出发,得到了震源平均位移、速度和加速度谱的表达式,进而又推导出震源的峰值位移d_m,速度v_m和加速度a_m的表达式:d_m=k_dM_0~2/~3τ_0~(2/3),v=k_vM_0~(1/3)τ_0~(4/3),a_m=k_aτ_0~2式中M_0是地震矩,τ_0是环境剪应力值,k_d,k_v,k_a为适当的常数.我们选用了66个地震的观测资料,这些地震的矩震级范围包括了从1级左右的极微震,3-5级的小震,直到6-7级的大震;地震矩从10~9-10~(20)Nm,跨越了10个数量级,并用这些地震检验了上述公式. 令所有地震的平均应力为5MPa,定出常数k_d,k_v,k_a,进而由速度和加速度观测资料求得66个地震的环境剪应力τ_0值,这些数值相当稳定.多数极微震的τ_0值在2-4MPa之间;小震的τ_0值多数在4-8MPa左右;大震的τ_0值为10MPa左右。τ_0值对震源深度和断层类型有明显的依赖性.一般深度很浅的小震和极微震,τ_0值很低;正断层地震的τ_0值相对较低;逆断层地震的τ_0值较高;走滑断层地震的τ_0值则居中.     

2000年姚安MS65地震震源及近邻区的低QS

利用震源距23 km范围内观测的2000年姚安MS65地震余震记录，计算了震源及近邻区域的尾波规一直达S波在频率15～20 Hz之间的傅里叶谱振幅.结果显示谱振幅随震源距增大而增大， 在对谱振幅进行了震源辐射方向性校正之后, 才出现谱振幅随震源距衰减的现象.由此获得了震源及近邻区域S波的Q(f)值,可表示为QS(f)=89f098其值比由尾波得出的姚安地区的平均QC(f)值低得多，表明了震源破裂带的强烈非均匀性对QS(f)的重大影响.     

2000年姚安MS65地震震源及近邻区的低QS

利用震源距23 km范围内观测的2000年姚安MS65地震余震记录，计算了震源及近邻区域的尾波规一直达S波在频率15～20 Hz之间的傅里叶谱振幅.结果显示谱振幅随震源距增大而增大， 在对谱振幅进行了震源辐射方向性校正之后, 才出现谱振幅随震源距衰减的现象.由此获得了震源及近邻区域S波的Q(f)值,可表示为QS(f)=89f098其值比由尾波得出的姚安地区的平均QC(f)值低得多，表明了震源破裂带的强烈非均匀性对QS(f)的重大影响.     

2023年山东平原MS 5.5地震宽频带面波震级和近场地震动反应谱空间分布特征分析

2023年8月6日山东平原发生M_S 5.5地震,中国地震台网中心获得丰富的测震和强震台站三分量波形数据。使用2°—10°震中距范围内80个台站的宽频带垂直向速度记录,测量该地震的宽频带面波震级;使用震中距200 km范围内1 278个强震仪和简易烈度计三分量记录,计算近场强震动加速度反应谱值。结果表明,宽频带面波震级M₍S(BB))平均值为5.5,震中西南侧台站测定震级相对偏小,偏大台站多分布在东北侧。近场强震动加速度反应谱呈NE—SW走向的条带状分布特征,沿断层破裂方向衰减慢,垂直断层方向衰减快。宽频带面波震级和加速度反应谱的空间分布特征支持本次地震以东北向单侧破裂为主,对照震中区地震断层资料,本次地震可能属于高唐和陵县—阳信隐伏断裂体系。     

甘东南地区非弹性衰减系数、震源参数和场地响应研究

利用甘肃数字地震台网的波形记录,基于遗传算法,首先用Atkinson方法计算非弹性衰减系数,在此基础上用Moya方法同时反演震源参数和场地响应。反演结果表明:甘东南地区非弹性衰减Q值与频率的关系为Q(f)=404.2f0.264;9个台站中除了天水台,其余台站的场地响应均没有显示明显的放大效应,这与其均处于岩石地基的情况相吻合;研究区地震的应力降范围为1～70bar;震源参数拐角频率与地震矩、地震矩与震级之间存在较明显的依赖关系。