断层厚度的地震效应和非对称矩张量

近几十年来,震源的矩张量表示及其反演获得了巨大成功。在震源物理的研究中,地震矩张量作为一个二阶对称张量已被广泛接受并且得到了成功的应用,但非对称矩张量则鲜有提及。本文阐述了在震源理论中非对称矩张量在物理上的合理性及其重要性,指出断层厚度的地震效应需要用非对称矩张量来表示。     

用广义射线理论线性反演一般地震点源的地震矩张量

用广义射线理论线性反演一般地震点源的地震矩张量刘瑞丰党京平方韶东陈培善（中国北京１０００８１国家地震局地球物理研究所）主题词线性反演地震矩张量点源震源物理的研究工作是当代地震学的一个重要前沿课题．由于地震矩张量在一级近似下完整地描述了地震震源的等效力...     

一种矩张量反演新方法及其对2008年汶川MS8.0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.      

地震动旋转分量用于矩张量反演的数值试验

地震动旋转分量可以提供传统平动分量所欠缺的空间梯度信息,理论上可以提升对震源参数的约束.本文对旋转分量用于矩张量反演进行了较为全面的数值试验.首先分析了均匀无限空间中位错点源产生的旋转波场与平动波场在辐射花样上的互补性,由此推测旋转分量用于矩张量反演能提供额外的约束.随后基于层状介质模型合成的平动和旋转记录,开展了地震...     

用应变地震观测求解震源矩张量的基本原理

震源机制解,即对地震矩张量的推断,对于地震研究具有至关重要的意义.应变地震观测是张量观测,与摆式地震仪的位移矢量观测不同,可以为地震研究提供新的数据源.本文讨论用应变地震观测求解震源矩张量的基本原理.在距离震源足够远的地方,地震波可以看成平面波,其性质决定于震源矩张量.假设平面地震波的应变张量可以由震源矩张量通过坐标变换计算得到,就可以通过观测应变地震波求解震源机制.这个假设至少对于双力偶震源机制是成立的.由此可以证明,在理想的无限介质中,只要有两个以上不同地点的应变地震波观测,就可以解出震源矩张量.这为解决震源机制问题提供了新的方法.目前的地震矩张量求解方法需要两方面的条件:或者需要很多观测点(例如体波反演),或者需要长周期地震波资料(例如面波反演).这些方法只适用于分析比较大的地震.对于小震,因为通常其震中周围不会有足够多的摆式地震仪观测点观测到其地震波,而地震波周期又短,难以利用传统方法给出可靠的震源机制解,所以只需少数观测点就能求解震源矩张量的新方法特别有意义.用应变地震观测求解震源机制,可以给出更为精确的结果.     

西藏高原及其周围地区地震的地震矩张量及震源参数的尺度关系

本研究根据 WWSSN 的长周期远震体波记录,采用广义反演技术确定了1966至1980年期间发生在西藏高原及其周围地区的11个主要浅源地震的地震矩张量,同时得到了震源时间函数和震源深度.部分地震的地震矩张量解明显地偏离双力偶模型,偏离的程度似乎与震源机制参数有关.所分析的地震具有较浅的震源深度,均分布在上部地壳范围内.由最佳双力偶模型所得到的震源机制解与印度洋板块向东北方向移动与欧亚板块相碰撞,以及西藏高原向东移动的假设相一致.尺度关系分析表明,板内地震的应力降系统地高于缝合线附近地震的应力降.地震过程持续时间随着地震的规模而增长,但对于相同规模的地震,缝合线附近地震的持续时间长于板内地震.以上结果反映了大陆内部地震的地震矩张量的特征,并暗示缝合线附近地震具有与板内地震不同的发震环境和震源过程.     

兰州数字地震台网的格林函数库与快速矩张量反演预研究

甘肃省是我国地震多发地区之一,如何利用兰州数字地震台网的波形资料确定中小地震的地震矩张量等震源新参数已成为急需考虑的问题。本文重点介绍了利用台网记录的波形资料快速反演中小地震的地震矩张量所需要的两项非常基础而重要的工作,即速度模型的确立和格林函数库的建立。为了说明格林函数库技术在矩张量快速反演中的可行性和优越性,还给出了122个中小地震的矩张量反演的试验性结果。     

西藏高原及其周围地区地震的地震矩张量及震源参数的尺度关系.

本研究根据 WWSSN 的长周期远震体波记录,采用广义反演技术确定了1966至1980年期间发生在西藏高原及其周围地区的11个主要浅源地震的地震矩张量,同时得到了震源时间函数和震源深度.部分地震的地震矩张量解明显地偏离双力偶模型,偏离的程度似乎与震源机制参数有关.所分析的地震具有较浅的震源深度,均分布在上部地壳范围内.由最佳双力偶模型所得到的震源机制解与印度洋板块向东北方向移动与欧亚板块相碰撞,以及西藏高原向东移动的假设相一致.尺度关系分析表明,板内地震的应力降系统地高于缝合线附近地震的应力降.地震过程持续时间随着地震的规模而增长,但对于相同规模的地震,缝合线附近地震的持续时间长于板内地震.以上结果反映了大陆内部地震的地震矩张量的特征,并暗示缝合线附近地震具有与板内地震不同的发震环境和震源过程.      

2000年姚安MS6.5地震3.0≤ML ＜5.0余震的地震矩张量反演

建立合于云南地区的速度结构模型,对云南数字地震台网记录的2000年姚安Ms6．5地震3．0≤ML〈5．0余震的垂直分量进行频率域内的地震矩张量反演。结果表明：矩张量分解得到纯膨胀（各向同性）分量P、纯剪切（双力偶）分量M0和补偿线性矢量偶极C三部分,其中纯剪切（双力偶）分量帆占主要部分,表明地震的震源破裂过程以剪切破裂为主。从余震震源机制解可知,NW-NWW方位的节面占主导,结合余震分布尺度可以判断发震断裂是北西向的断裂。     

云南禄劝地震部分余震的矩张量反演

利用数字盒式磁带记录加速度仪组成的流动地震台网所记录的三分向近场加速度图,通过矩张量反演确定了1985年4月18日云南禄劝 Ms=6.1地震的部分余震的震源机制.以均匀半无限弹性介质的格林函数解释路径效应,并通过正演计算识别由两次积分得到的位移地震图中的直达 P 波、直达 S 波和 SP 转换波震相,然后用这些震相进行矩张量反演.反演结果表明,在解超定线性方程组时,采用适当的加权系数,可使上述直达波和转换波的理论计算值与观测值拟合得较好.尽管用以反演的三个余震大小不同(震级 ML48,3.2,3.5),震源位置也有差别,但它们的震源机制却非常接近,且与主震的震源机制相当一致.这一特征显示了余震的发生与主震发震构造的内在联系.这些实例说明,由震源球球面上分布适宜的数字地震台网取得的近场加速度资料,借助于即使是简单的介质模型,通过地震矩张量反演,不但可以得出这些地震震源的主要成份————剪切位错源,同时还可得出震源所含的其它成分,如膨胀源和补偿线性向量偶极.      

基于Langston分解和Hilbert变换约束的区域偏量矩张量反演方法及其应用

本文基于Langston的震源机制分解方法以及Minson和Dreger修正后的近场位移的解析解表达式,给出了一种区域纯偏量矩张量的求解方法,方法使用基于Hilbert变换的波形包络作为增强约束．对该方法进行了数值试验. 试验结果表明,定位准确且速度结构已知的情况下,背景高斯噪声水平达30%时,该方法仍可以得到较稳定的解;使用0.01——0.1 Hz的中长周期频段进行反演,在随机震相到时误差最大plusmn;3 s的情况下,近90%的情况可以得到相对准确的解. 速度结构模型的干扰试验表明,平均模型接近真实地壳结构时,可以得到接近真实的解;模型与真实的地壳结构的误差在10%以内时,得到的解与真实解比较接近;误差接近20%时,矩张量解会出现很大的偏差;地震的定位误差主要影响震源深度的判定,从而导致最终解中出现虚假的非双力偶成分,但在约束为偏量矩张量的情况下,反演得到的断层面参数与真实解偏差不大;在台站方位角覆盖较差(＜60deg;)的情况下,使用平均模型仍可以得到较为准确的解．使用该方法研究了2010年10月24日河南周口太康MW4.7地震的震源机制,结果显示矩张量解与初动符号解较为一致．      

利用格林函数库计算2008年青海大柴旦6.4级地震的余震震源机制

通过建立格林函数库可以降低在矩张量反演过程中的计算量,提高获取中小地震震源机制解的速度。运用此方法对2008年11月10日青海大柴旦6.4级地震的地震序列中ML≥2.0的98个余震进行了震源机制解,在小震矩张量反演中克服了模拟资料无法准确得到小震震源机制解的缺陷,初步探索了运用区域数字地震台网资料确定中小地震震源机制解的方法,并对计算结果给出了解释。     

地震学百科知识(二)——震源物理(下)

7震源参数(earthquake source pa-rameters)除上述震源机制参数或地震矩张量解的参数外,描述地震震源还经常使用一些其他的几何参数和物理参数。7.1标量地震矩(scalar seismic moment)对于天然地震,标量地震矩指双力偶点源模型的一个力偶的力矩值[(1)式],或地震矩张量解的双力偶成分的大小[(6)式的MDC值]。研究机构在发布天然地震的地震矩张量解时,常将标量地震矩简记为地震矩。     

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.      

用P波波形资料反演中强地震地震矩张量的方法

本文给出了利用不同震中距范围（３°-９０°）的长周期Ｐ波记录资料，通过波形拟合和反演确定地震矩张量的方法．在求解过程中，不引入矩张量的迹为零这一约束条件．有６个独立分量的地震矩张量解可分解成各向同性部分、最佳双力偶和补偿线性矢量偶极．文中给出了发生在中国的５次６级以上地震的地震矩张量反演结果，表明在一些地震的震源过程中存在不可忽略的体积变化．     

2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震序列地震矩张量及发震构造

2021年5月21日云南大理州漾濞县发生了MS6.4 地震.我们利用区域地震台网记录的地震波形资料,首先采用多点源地震矩张量反演方法确定了漾濞地震序列中 3 次MS≥5.0地震的矩心矩张量解,分析研究了地震矩释放的最佳模型;然后对序列中较大地震进行了绝对定位,结合余震序列重新定位结果研究了地震矩心在断层面上的位置.结果显示MS5.6 前震可用2 点源模型模拟,矩震级分别为MW 5.3、MW5.1,矩心时间相隔约30 s,矩心位置相距约 2 km.MS 6.4 主震可用单点源模型模拟,矩心与起始破裂点平面距离约 5 km.前震和主震的矩心均位于地表以下 6 km处,矩心与起始破裂点的位置关系显示两地震向南东方向单侧破裂,断层以"前震-主震"型地震序列典型的"撤退式"方式破裂,MS5.6 前震的发生降低了断层面的抗剪强度,从而发生了更大的MS6.4 主震.MS5.2余震可用单点源模型模拟,起始破裂点与矩心空间位置相近,在地表以下约 10 km处.余震区构造应力场反演结果显示漾濞 6.4级地震序列属于区域应力场触发的地震活动,地震序列震源机制解符合走滑断裂伴生的负花状构造系统内部断裂的运动特征,余震的空间分布图像显示花状构造系统内部的两条断裂发生了地震活动.     

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...     

用混合源模型研究矿山地震震源机制

本文讨论了矿山地震的混合源机制问题，并根据内源矩张量分解的特点提出了一种较合理的点源混合机制以及拟合求解方法。这相当于利用Ｐ波初动振幅进行相对矩张量反演，对于区分双力偶事件和非双力偶事件是有意义的。在简化情况下，对１９８７年发生在门头沟煤矿的１５次事件进行了讨论，发现它们大多属于剪切事件。     

2009年11月至2010年11月27次中强地震的快速矩张量解

经过半个世纪的发展,地震震源的矩张量表示及其反演已日臻成熟(Dziewonski,Woodhouse,1983).矩张量解不但能够较好地反映地震震源的特性,还能为其它研究提供有用的参考.一些科研机构和组织,如美国地质调查局(USGS)和全球矩心矩张量研究组(GCMT)已经能够在震后5小时内准实时地发布矩     

近震源宽频带记录的地震矩张量反演

以1985年4月18日云南禄劝地震(Ms=6.1)的15次余震为例, 使用简单介质模型进行近震源记录的地震矩张量反演, 并试图通过反演结果的讨论, 进一步明确有关方法的意义和限度。将DCS-302数字磁带加速度仪组成的小孔径流动台网获得的三分向近震源宽频带记录进行两次积分得到位移地震图, 对依据震相特征选出的信噪比较大的直达P波、直达S波和SP转换波波形在频率域进行矩张量反演。反演中采用均匀弹性半空间的格林函数。计算结果表明, 采用简单的介质模型, 选取信噪比较大的震相进行矩张量反演, 对MLL约为4-5的地震可以较好地给出震源机制解。在不十分了解详细结构的情况下, 用本文所发展的反演方法处理大量中小地震求震源机制和构造应力场是十分便利的。地震矩张量反演的结果给出禄劝地区的主压应力轴为近NNW向, 接近水平, 表明该地震与欧亚板块和印度板块边界的构造运动有关。