利用广义叠加反演方法估算长岛震群应力降

地震应力降是表征震源特性的一个重要参数,通常由震源谱计算得到.但如何从大量地震的观测谱中校正路径和台站效应,准确地分离出震源谱并计算应力降,仍是一个难题.本文采用广义叠加反演方法通过分阶段叠加从观测谱中迭代分离出震源项、台站项和路径项,并利用分震级的叠加震源项与理论谱的拟合得到经验格林函数,再利用由经验格林函数校正后的真实震源谱估算出应力降.该方法不需要知道仪器响应、场地响应和传播路径上的衰减系数,并且不用事先假设震源具有自相似的恒应力降特征,计算效率很高,适用于反演大量地震的震源参数.我们将广义叠加反演方法应用于长岛震群,利用S波谱估算了1431个ML≥1.0地震的应力降.结果表明,广义叠加反演方法获得的震源参数和用传统方法得到的结果一致;长岛震群地震的应力降较小(中值是0.3 MPa),变化范围很大(0.009～3.04MPa之间),属于低应力降事件集;同时应力降中值随地震矩增大而增大,偏离了自相似理论.应力降空间变化不均匀,高应力降事件主要集中在震群的端部(NW端),到最近断层距离的依赖性不强,在9、10km处的应力降中值略高于其他深度.根据应力降的变化特征和区域构造条件,我们推测地下流体在长岛震群的活动中起到一定的作用.     

利用Lg波计算地震应力降的方法及在青藏高原东缘典型震例中的应用

地震应力降标志震源破裂过程中作用在断层系统上的应力释放水平,是刻画震源物理过程和预测震源辐射特性的重要参数.地震应力降主要受控于构造环境、震源机制和地震类型等.观测得到的应力降还受到观测频带的影响,所以它的绝对值难以准确测定.采用体波、面波以及零频观测（大地测量、GPS、InSAR）等不同类型的数据获得的应力降也存在差异.对于地震波数据,通常采用间接方法去除传播路径中的衰减效应并获得震源激发谱,进而估计应力降.随着宽频带地壳Lg波衰减模型的建立,可以构建直接校正路径衰减的方法,从而获得对Lg波震源激发函数的准确估计.进而通过对观测和理论震源谱的拟合获得整个地震序列中各个地震的标量地震矩、拐角频率和高频下降率等震源参数,再根据断层模型计算应力降.本文分别以青藏高原东缘典型的构造地震2017年Ms7.0九寨沟地震和潜在的工业注水诱发地震2019年Ms6.0长宁地震为例,计算两个地震序列应力降的时-空变化过程,探索构造地震与诱发地震之间的潜在的物理差异. 2017年九寨沟地震的主震应力降为27 MPa,余震震级和应力降均呈快速下降趋势. 2019年长宁地震的主震应力降为32 MPa,余震序列...     

云南和四川中小地震应力降时空特征研究

通过消除S波观测谱中的传播路径、场地响应、仪器响应、噪声等的影响,得到中小地震的震源谱。根据Brune震源模型,运用遗传算法计算了云南地区2121次ML2.0～5.3地震和四川地区323次ML3.0～5.1地震的应力降参数Δσ,分析了云南地区和四川地区中小地震应力降时空变化特征。结果表明:云南地区的地震应力降范围为0.03～47.55MPa,其中Δσ≥10.0MPa(高应力降)的地震占4.8%,Δσ的年均值在2.30～5.05MPa之间;四川地区应力降范围为0.19～47.47MPa,其中Δσ≥10.0MPa(高应力降)的地震占21.7%,Δσ的年均值在5.11～8.72MPa之间。Δσ≥10.0MPa(高应力降)的地震主要分布在滇西北至滇东北及川滇交界一带,尤其是在龙门山断裂带有较明显分布。龙门山断裂带Δσ≥10.0MPa的地震占35.8%,Δσ的年均值在5.20～12.09MPa之间,2004～2007年高应力降地震事件明显增多,反映了汶川8.0级大震前的高应力变化过程。     

九寨沟7.0地震余震震源参数特征研究

根据四川测震台网记录的九寨沟7.0地震余震波形,通过扣除传播路径、场地响应和仪器响应等的影响,恢复3.0≤M_L≤5.0中小余震的震源谱,采用ω~2震源模型拟合震源谱后,利用Brune的圆盘模型计算得到81次余震震源参数,对这些震源参数的空间变化特征和彼此间的对应关系进行初步研究。结果显示:九寨沟余震应力降存在分段特征,SE段应力降值分布范围为1.0~5.0 MPa;NW段应力降值分布范围为0.5~10.0 MPa;中段应力降值分布范围为1.7~8.5 MPa。地震矩、矩震级与近震震级M_L之间存在明显的线性关系。     

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．      

胶东半岛地区震源波谱参数研究

利用山东数字地震台网记录到的胶东半岛及附近地区2010年以来的地震波形资料,采用Brune模型,并结合遗传算法反演了本区134次2.0级以上地震的震源波谱参数.结果表明胶东半岛地区中小地震的地震矩在9.76×1011～5.9×1014N·M之间;应力降范围在0.017～25MPa之间,均值是0.97MPa;视应力范围在0.06～10.2MPa,平均应力水平在0.396MPa.地震矩、应力降和视应力都与震级呈正相关关系,拐角频率与震级的关系不是很明显;地震矩和拐角频率成负相关关系.根据本区震源参数和震级的定量统计关系,去除震级影响,通过应力降和视应力随时间的变化得到目前正处于应力的释放时期.     

贵州董箐水库震源参数分析

利用贵州董箐水库附近的地震台站记录的地震波资料,采用Brune(1970)模型,通过几何扩散校正、介质衰减校正、仪器校正等,将速度记录谱归算为震源位移谱,使用遗传算法计算拐角频率及零频极限,然后计算地震矩、应力降等小震震源参数,并系统分析各种参数之间的关系。通过对董箐水库341次较大地震的震源参数计算结果为:地震矩范围为7.79×10~(11)~1.18×10~(15)N·m之间;震源破裂半径为510 m~752 m;地震应力降在0.010 2 MPa~2.70 Mpa之间。地震矩与近震震级、震源半径、拐角频率、应力降之间表现出较好的线性关系。董箐水库区应力降值明显偏低,这可能与水库蓄水诱发地震有关。     

广西龙滩库区地震震源参数定标关系

利用广西龙滩数字地震台网记录的2006年9月—2013年7月1284次ML1.0级以上地震波形资料,采用Brune（1970）模型,通过几何扩散校正,介质衰减校正,仪器校正等将速度记录谱归算为震源位移谱,使用遗传算法计算拐角频率及零频极限,然后计算地震矩、应力降等小震震源参数,给出各种参数之间的定标关系。研究表明：地震矩、近震震级、破裂半径、矩震级和拐角频率等之间可以拟合为对数或半对数线性关系。而应力降、视应力降分布都比较零散,与地震矩、震源半径的关系并不明显,随地震矩、震源半径的变化关系比较弱。     

青岛崂山ML 4．1地震序列应力降变化研究

根据Andrews谱积分方法,采用近震源Brune圆盘模型,研究了2003年6月3日青岛崂山ML4.1地震序列破裂过程中应力降变化情况.结果表明,崂山序列主震静应力降为24 MPa,动态应力降大约为静态应力降的2.2倍;崂山序列余震应力降普遍低于5 MPa,约有80%的余震应力降小于1 MPa,显示出与主震断层面有关的余震低应力降现象,这说明主震的破裂与余震破裂过程之间存在明显的差别.这种现象与崂山序列的弱强度衰减一致,表明此次序列的余震属于低能量破裂过程.计算结果显示:①由Andrews谱积分方法得到的小震应力降与震级大小存在一定的相关性;②小应力降事件的静态应力降和动态应力降的比值普遍小于1,未发现明显的应力降之比与Brune应力降之间的关系.     

用遗传算法反演强地面运动的震源参数和场地效应

用遗传算法反演了神户地震余震震源谱的低频平坦段的幅值、拐角频率和记录台站的场地效应。所有的记录都用传播路径上的品质因子Q作了校正，对于每一个余震假定不同的Ω^2模型，这样所有台站的低频平坦段幅值和拐角频率使得场地效应的标准偏差减到最小。我们观察到岩石场地的场地效应在高频段显示出很大的放大作用。发现这种放大与位于70m深处的各个记录和一个地表台记录的频谱比相关。在估计了地震矩和应力降后，我们发现地震矩M0与拐角频率f0的关系遵循的定标律是M0∝f0^-3。发现在断层带上和深处的凹凸体的周围应力降值最大。     

浙江珊溪水库地震震源参数研究

利用浙江省区域数字地震台网记录的珊溪水库地震波资料,采用Brune(1970)模式,通过几何扩散校正、介质衰减校正、仪器校正等将速度记录谱归算为震源位移谱,使用遗传算法计算拐角频率及零频极限,进而计算震源半径、地震矩等小震震源参数,并系统分析了各种参数之间的关系。研究中使用发生于2002～2006年间ML2.0～4.6珊溪水库库区地震180个,分析结果为:地震矩范围为1011～1015N.m,震源破裂半径为74～727m,地震矩、拐角频率、矩震级及体波震级之间表现出一定的对数线性或半对数线性关系,并可分别表示为:lgM0=0.0061R 11.71,lgM0=1.11ML 10.11,MW=0.7447ML 0.7。地震应力降范围为0.08～4.95MPa,应力降与震源半径之间表现出一定的相关关系。     

小江断裂带及邻区应力降特征分析

在对S波观测记录位移谱进行传播路径、场地响应和仪器响应等校正的基础上,根据Brune圆盘震源模型,利用遗传算法估算了小江断裂带及邻区335次ML2.0～5.3地震的应力降,分析了应力降的时空特征.结果表明:△σ≥10.0Mpa的高应力降地震主要分布在小江断裂带的东川、巧家及其以北地区和元谋、武定一带.小江断裂带北段、中段、南段△σ≥10.0Mpa的地震所占比例分别为10.2％、10.9％和1.6％,据此结合地震活动性分析了该断裂带不同段的强震危险性.结合震源位置和速度结构联合反演方法得到的震源位置精确定位结果,分析了应力降和震源深度变化情况及其所反映的断层深部延伸和分布情况.     

广西南丹大厂矿区震源参数研究

利用广西南丹县大厂矿区地震监测台网记录的地震波资料,采用Brune（1970）模型,将速度记录谱归算为震源位移谱,使用遗传算法计算拐角频率及零频极限,然后计算地震矩、应力降等小震震源参数,并系统分析各种参数之间的关系。大厂矿区38次较大地震的震源参数计算结果为：地震矩范围在2.18×1011~7.89×1012 N·m之间;震源破裂半径78~439m;地震应力降在0.01~1.79 MPa之间。表明：地震矩与震级、震源半径、拐角频率之间呈线性关系,而应力降不依赖于地震矩,分布较为离散。大厂矿区应力降值明显偏低,这可能与该区域背景应力低有关。     

2001年施甸Ms5.9地震序列的震源参数研究

以昆明数字地震台网对2001年4月12日施甸MS5.9地震序列观测的近300次地震事件的波形数据资料为基础, 用横波波谱资料估算了该次地震序列的震源参数. 结果表明,震级在1.5～5.3的范围内, 地震矩范围为1010～1016 N·m, 拐角频率的范围为0.2～8.0 Hz, 震源破裂半径a的范围为200～2 500 m, 地震应力降的范围为0.1x105～20x105 Pa. 通过对地震震源拐角频率fc及地震应力降随时间变化的统计分析, 本文研究结果发现, 施甸5.9级主震前的前震序列地震的平均拐角频率明显低于主震后余震序列的平均拐角频率. 与之相反, 地震平均应力降则是前震序列明显高于余震序列. 分析认为, 主震前后平均拐角频率和应力降的这种随时间变化特征, 具有强震前的前兆信息指示意义. 主震的前震序列具有高应力降显示出主震区储存了较高的剪应力;主震后, 由于释放了绝大部分应力, 余震序列则表现为低应力破裂过程.      

地震视应力在云南地震序列中的前兆特征

在假设震源位移谱符合omega;平方模型的基础上,得到了利用震源位移谱低频水平与拐角频率来计算中小地震视应力值的数学表达式.采用数字化速度波形记录,通过校正仪器响应、介质衰减与吸收效应、台站场地响应等影响因素后,计算得到了云南地区4个地震序列共823次中小地震的视应力值.结果表明,地震视应力在云南地区的这4个地震序列中有很好的前兆特征表现,即:地震序列中只要发生了视应力值超过1MPa的中小地震,其后就一定会有中强震发生;如果序列中中强地震发生后再没有发生视应力值超过1MPa的中小地震,则该序列就不会有强余震发生.同时研究表明,4个地震序列所在地区的平均视应力值为0.8MPa,地震视应力值与地震震级没有显著相关关系.      

盖州青石岭震群的震源参数特征

使用辽宁地区中小地震的数字波形资料,基于Brune圆盘模型计算了2012年2月～2016年12月盖州青石岭震群M_L≥2.5地震的震源动力学参数。结果表明,震群的视应力为0～12bar,视应力随时间整体表现为突升突降中逐渐衰减的变化形态;应力降随震级的增大而增加,这与Nuttli的板内地震增加应力降(ISD)模型较吻合;通过对比1999年岫岩5.4级地震序列中M_L≥3.5地震的震源参数定标率发现,同震级的青石岭地震其应力降要小10倍左右,综合震源区地质构造、震源机制等因素认为,流体可能在青石岭震群的孕育和发生过程中起了重要作用。     

断裂力学地震破裂模式和应力降模式的比较及其应用

借鉴断裂力学的研究成果和位错模式,提出了断裂力学地震破裂模式.根据此模式可以通过测定震源参数(位错量D与断层长度L;或地震矩M0与断层面积S;或地震矩M0与体波震级mb)直接估计构造环境剪应力场,同时还解释了应力降模式所存在的矛盾.用美国哈佛大学给出的1990-1999年分布在全球的7660个地震的M0和mb值,计算了这些地震的构造剪应力场τ0值.结果表明,绝大部分地震的τ0值在5-20MPa之间,平均值为10MPa.利用Geller收集的1923-1968年全球41个大地震的震源参数D和L;M0和S,估计了这些地震的构造剪应力场τ0值.结果表明,板间地震τ0的值为7MPa左右,板内地震为15MPa左右,全部平均值约为10MPa.我们还同时计算了地震时释放的应变能和地震辐射效率值,效率大约为5%,且与地震大小无关.     

地震视应力在地震预测中的应用

选取1999年7月——2005年4月云南省数字地震台网记录到的中小地震数字化波形资料, 在假设中小地震震源位移谱符合omega;2模型的基础上,利用震源位移谱低频水平与拐角频率计算得到了1 020次中小地震的视应力值. 研究发现,在云南地区,地震视应力具有较好的预测意义, 中小地震的视应力值超过0.9 MPa, 可以作为预测该地区未来可能发生中强地震的一个参考指标. 其相应的地震预报能力评分R值具有较高的置信度.      

震源区背景应力水平的区域特征及潜在地震震级的估计

通过发生在全球不同区域内面波震级(或M_w)相同的浅源大地震的体波震级(?)_b、短周期(1—10秒)震源谱以及重复周期不同的地震的破裂长度的对比,可以得出大地震的应力降有明显的地区差异性:发生在板块边缘的地震,重复时间短而应力降低;板内大地震的重复时间长而应力降高,两者可相差5倍;此外,板内不同地区的大地震,比如中国东部和西部的地震,也存在差别。这一结果反映了不同震源区背景应力水平的差别,对于地震灾害的预测是重要的信息。 文中所给出的大地震的破裂长度与重复时间的关系,可用于某些仅能由地质学方法推断潜在断层长度及重复时间的地区估计潜在地震震级,或者已知震级估计重复时间,以进行灾害预测。     

2001年永胜6.0级地震的余震序列应力降研究

根据Haskell提出的一个统计不均匀随机震源ω -立方模型 ,导出了用震源参数估算地面运动峰值速度的量度 ,从而建立了地面运动峰值速度 (r·v)直接与震源参数的依赖关系 ,即 ,以地震矩、应力降作为标度律参数 ,预测的地面峰值速度按照M01 2 Δσ1 2 标度。对永胜地震近场数字地震记录的峰值速度参数资料的分析表明 ,这样的标度关系更适合对小地震的震源参数估算的统计研究。假定Q因子随频率线性变化的指数衰减项作为地震波传播距离的非弹性衰减 ,导出用地面运动峰值速度直接估算地震应力降Δσ的关系 :lg (r·v e-qr) =- 6 0 +0 5lgM0 +0 5lgΔσ ,测定了 2 0 0 1年永胜M6 0级地震近场数字地震台网观测的 1 0 0多次余震序列的地震应力降。结果给出 ,震级在 0 5 相似文献