渭河断陷盆地及邻区环境剪应力场及其与震源参数关系研究

利用陕西数字地震台网的数字地震资料研究了渭河断陷盆地及邻区的震源参数和环境剪应力场, 结果表明该地区地壳内环境剪应力处于较低水平, 平均值为12.7×10⁵ Pa, 并据此分析了该地区的地震活动性, 建立并探讨了环境剪应力与震级M_L、 地震矩M₀、 矩震级M_W的关系, 讨论了环境剪应力与震源深度间的关系。     

晋冀鲁豫交界地区震源参数特征

利用晋冀鲁豫交界地区邯郸地震台网记录的地震波形资料,选取2005—2016年M_L≥1.8地震事件,采用Brune震源模型,结合遗传算法得到该区中小地震震源参数,并分析各参数形态特征。研究表明：①晋冀鲁豫交界地区中小地震的地震矩取值范围1.34×10¹¹—2.63×10¹⁵ N·m,震源半径取值范围132—1 044 m,拐角频率f_c取值范围1.25—9.82 Hz,应力降取值范围0.036 4—11.063 1 MPa;②震源参数之间相互关系;③按照震中分区分析不同区域应力降分布特征,河北邯郸、邢台等地及附近地区应力降范围为0 MPa<Δσ≤5 MPa,河南濮阳以及范县和山西黎城等地及附近地区应力降范围为5 MPa <Δσ≤11.063 1 MPa,该区处于高应力背景场状态。     

内蒙古西部地区震源参数反演

基于遗传算法,采用Atkinson方法,选取2009-2017年内蒙古数字地震台网记录的内蒙古西部地区M_L ≥ 2.7地震事件波形资料,反演得到83个地震的震源参数。分析结果表明：该地区的拐角频率、地震矩、零频振幅与震级之间的相关性较好,而地震矩与应力降以及应力降与震级之间呈弱相关性,地震矩与拐角频率呈良好负相关性。其中,应力降集中分布在0.7-20 MPa,当M_L > 3.6时,随着震级增大,应力降呈现较为离散的特征。     

首都圈地区地震视应力的计算及空间分布

本文计算了首都圈地区2003年9月到2007年12月117个M_L>2.5地震的视应力, 计算视应力的两个参数地震矩(M₀)和地震辐射能量(E_s)都是通过分析地震波形得到。 首先用多重窗FFT获得观测谱, 在扣除仪器响应后对其进行几何扩散和非弹性衰减校正。 几何扩散使用Gail提出的三分段几何模型, 非弹性衰减用随频率变化的Q值来表征。 之后通过遗传算法找到一组Brune圆盘模型下的低频水平(Ω₀)和拐角频率(f_c), 使得它们的理论震源谱和校正过的观测谱残差最小。 通过Ω₀可以得到M₀, 通过对校正过的观测谱求积分再加上有限仪器响应带宽补偿可以得到E_s, 最后就能通过M₀和E_s获得视应力。 计算结果与先前的一些研究比较符合: 视应力随地震矩不存在系统变化; f_c随着M₀变化和定标率M₀∝f^-3_c符合较好; M₀和M_L的关系与定标率lg(M₀)=1.20M_L+10.0符合较好。 最后给出了视应力的空间分布, 结果显示视应力在邢台、 唐山和晋冀蒙交界处的空间分布有不同的特征。 还显示在2006年7月发生M5.1地震的文安北东方向有一个较大的视应力值, 唐山地区视应力从南西到北东方向大体是增加的。     

2017年8月8日九寨沟MS7.0地震震源谱及震中区域品质因子

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_S7.0地震,国家强震动台网中心正式发布了此次地震中收集的66组强震动记录,采用其中震源距不超过150 km且台站场地反应已确定的8组记录,基于S波傅氏谱反演方法确定了此次地震的震源谱及震中区域的地壳介质品质因子.结果为：品质因子Q（f）=84.9f^0.71,说明该区域的S波非弹性衰减较为强烈;根据ω^-2震源谱模型,确定该地震的地震矩为9.42×10¹⁸Nm,其对数标准差为0.12,相应的矩震级M_W=6.616±0.079,拐角频率为0.131±0.011 Hz,应力降为3.854 MPa,该值明显低于全球板内地震的应力降平均水平（4.89 MPa）,但高于2013年芦山M_W6.6地震的应力降.     

再论地震大小的度量

本文是针对迄今为止中国在地震大小的度量方面存在的主要问题撰写的。 在阐明地震大小物理含义的基础上, 首先指出由震源辐射能量E_R出发所定义的传统震级标度M_L, m_b(m_B), M_S都存在着“以偏概全”, “震级饱和”和M_L震级标度的“局限性”, 以及不同标度的震级之间不可相互换算等问题。 而由在地震破裂的整个过程中震源区“等效力”所做的功出发导出的地震矩M₀是对地震大小最科学的度量。 为继续应用“震级”这一术语来描述地震的大小, 由M₀所定义的矩震级标度M_W不仅克服了传统震级标度存在的各种问题, 而且适用对不同大小、 不同震中距、 不同震源深度地震大小的度量。 因此近20年已被国际地震学界普遍采用。 最后强调推进地震大小的度量与国际接轨是推进中国地震科技现代化必须解决的重要基础性工作, 不仅有利于国际地震科技交流合作, 而且有助于增强防震减灾工作的科学性。     

地震大小的度量

本文首先对地震大小度量的研究历程作了简要回顾。在此基础上着重指出以下几点: ① 近几十年广泛使用的M_L、m_b(m_B)、M_S震级标度,作为对地震大小的度量,不仅都存在着“以偏概全”和“震级饱和”的问题,而且由于未充分顾及地震波衰减的区域差异,尤其台站场地对地震动放大作用的差异,因此都只是对地震大小的不精确的度量。 ② 地震矩M₀不仅物理含义明确,而且克服了M_L、m_b(m_B)、M_S震级标度所存在的各种问题,是最适合科学度量地震大小的物理量。为了继续延用“震级”这一术语,Kanamori定义了矩震级标度M_W,虽然其假定的前提条件仍有待研究,但也是对地震相对大小的较合理的度量。 ③ 为更加科学地度量地震的大小,必须充分利用现代区域数字地震台网产出的大量波形数据,加强地震波衰减特征、场地效应和震源参数测定及有关定标关系的研究,在完善M_L、m_b(m_B)、M_S震级测定方法的基础上,重点改进、完善M_W标度,逐渐推进以M_W作为统一度量地震相对大小的物理量,为地震科学研究和地震预测研究奠定更加坚实的基础。     

新的震级国家标准在陕西地震台网的应用

选取陕西地震台网及邻省共享台站记录到的2008年5月至2021年5月104次地震资料,应用新的震级国家标准GB 17740—2017《地震震级的规定》得到新国标震级。研究表明：①新的地方性震级M_L比原规范的M_L震级系统偏大0.3左右,这主要是二者的量规函数不同造成的;②宽频带面波震级M_{S （BB）}和矩震级M_W震级基本一致,无系统偏差,大多数地震震级偏差为-0.1—0.1;③宽频带面波震级M_{S （BB）}比面波震级M_{S （CENC）}整体偏小0.2,二者之间存在系统偏差;④绝大多数地震的面波震级M_{S （CENC）}比M_W偏大0.2—0.3,二者之间存在系统偏差。     

地震力标度及其在华北地区的应用

讨论了华北地区中强地震前地震力标度的时空变化特征, 首先介绍了地震力标度的物理意义, 给出了由传统经验公式推导出的地震力标度σ值的计算方法, σ值是一个表征地震时震源处断层平均驱动力的物理量, 基于地震波能量推导得到, 介于地震频度和能量之间, 根据经典通用的经验公式, 地震力标度σ值与震级M_L存在lgσ=1.14M_L+6.22标度关系; 结合华北地区(34°~42°N ; 110°~124°E; )地震活动的特点, 利用1980年以来2500多次3级以上地震, 研究了M_S≥5.0中强震前σ值的变化规律, 结果发现该指标能客观反映地震活动的增强与平静。 中强地震前存在σ值高值异常, σ值有由低转高, 在高值点发震的特征。 空间上σ值的分布与地质构造、 地震带和强震孕育过程有关, 中强震前地震力标度σ值有成片增加的过程, 对中强地震预测有一定的指导意义。     

华东地区地震空区预报效能评估

对华东地区1970年以来的地震空区进行了预报效能评估。 结果表明: M_L≥3.0地震空区的报准率为0.45, 虚报率为0.55, 漏报率为0.57, R值为0.26; M_L≥3.5地震空区的报准率为0.31, 虚报率为0.69, 漏报率为0.75, R值为0.08; M_L≥4.0地震空区无对应的M_S5.5以上地震。 M_L≥3.0地震空区的R值高于具有97.5%置信水平的R₀值, 具有一定的预报能力, M_L≥3.5和M_L≥4.0地震空区不具有预报能力。 主震一般发生在空区内部边缘, 震前空区一般不会被打破; 空区的持续时间、 空区尺度、 震级下限与主震震级无明显线性关系; 空区主要分布在江苏、 山东及附近海域。     

长岛震群震源谱参数反演和震源参数特征

采用高频截止(High-Cut)震源模型,以均方根误差最小原则稳健地求解震源谱参数,并由此推算震源尺度和静态应力降。实际应用显示,该模型的理论谱对观测谱有很好的拟合,可明显改善拐角频率识别准确度。计算了长岛震群内71次M_L≥2.5地震事件的震源参数,结果表明：(1)拐角频率处于2～10 Hz范围,与震级大小存在一定的相关性,截止频率范围处于10～30 Hz之间,与地震大小的相关性不明显;(2)地震矩M₀分布在10¹²～10¹⁴ N·m,与震级M_L存在正相关关系：logM₀=0.977M_L+10.186;M_L与矩震级M_W之间的关系为：M_W=0.651M_L+0.766;(3)根据相对应力降时域演化发现,自2017年3月3日M_L4.5地震之后应力快速释放,应力降水平在均值附近波动,而且多数M_L≥3.5地震发生于...     

川滇活动块体中-北部主要活动断裂带现今应力状态的分区特征

恢复2009年1月1日-2015年12月31日间川滇活动块体中-北部1012次2.0≤M_L≤5.0地震的震源谱,计算标量地震矩M_o、震源尺度r和应力降△_σ等震源参数并拟合各参数间的定标关系,基于区域地震构造背景、活动断裂展布以及地震活动的成丛分布将研究区划分成四个统计单元,分别讨论各构造单元的应力分布特征、地震应力降随地点位置的变化以及应力-应变加载作用与区域变形的动力学过程的关联.结果显示:中小地震释放的应力降△_σ在0.1~10 MPa;标量地震矩M_o与近震震级M_L呈现较好线性关系(lgM_0=0.92M_L+10.46);应力降与地震大小的关系与Nuttli的增加应力降(ISD)模型比较吻合(1g△_σ=0.31 1gM_0-3.92).震源应力降结果显示:①金沙江断裂端部为低应力区,断裂单元整体滑动速率较高、强震活动极少,不具备强震发生的应力高度集中条件;在3条次级断裂构成的条带断裂结构中,理塘断裂上的应力-应变加载作用自北西向南东逐渐减弱,相对闭锁的北西段较其他部位更易积累应变.②鲜水河断裂带的地震应力降以康定为界南低北高,南段(康定-石棉)短期内难以积累较高应变,北段(甘孜-康定)应力水平较高,已发生的中强地震尚未能填充地震矩释放的亏空区,段落局部仍有较高的应力积累.③安宁河-则木河断裂上高应力降地震事件集中,该单元的应变积累强、应力水平最高,地震危险性大.④丽江—小金河断裂上不同震级地震的应力降特征并不相同,推测与当地复杂的构造背景有关,具体原因尚需深入探讨;木里地区应力背景较低,可能受当地构造环境的影响.研究表明,地震应力降随地点位置而系统变化,高应力降地震事件多发生在断裂与断裂的交汇部位,而断裂无闭锁条件、断裂以蠕滑为主且断面松弛、断裂端部为高温或破碎塑性变形带时,多以低应力降地震事件为主;与通常所认为的"走滑断裂不易积累应力"相反的是,鲜水河断裂带、安宁河—则木河断裂带均表现出较高的应力水平,其原因一方面可能是因为已发生的中强地震无论数量还是强度都尚不足以释放已经积累的能量,另一方面也许是在区域变形的复杂动力学过程中,当构造单元间阻碍断层运动和协助积累应力的作用占主导时,相同震级的地震会释放更多的应力.     

汶川地震科学钻探3号井孔附近微震震源参数确定及其意义

基于微震监测仪器频带及波形记录的时频特征,我们筛选出汶川地震科学钻探3号井孔周围微震台阵2012年记录的218个t_s-t_p1 s的微震.通过盖戈法与和达法相结合确定微震震源的几何参数,发现这些微震分布大体呈NE-SW展布,与龙门山断裂带的走向基本一致.无论是采用《地震台站观测规范》中的量规函数(量规函数GF)还是李学政等(2003)的量规函数(量规函数LXZ),近震震级均与矩震级呈现出较好的线性关系,向震级小的一端延伸时都表现为M_LM_W,但采用李学政等的量规函数时该趋势更加明显.同时采用Brune和Boatwright震源谱衰减模型对观测震源谱的拟合表明拐角频率具有模型依赖性:基于Brune模型拟合得到的拐角频率大于基于Boatwright模型得到的拐角频率.无论基于哪一种模型,矩震级与拐角频率、破裂半径的对数线性关系均较弱,与应力降、视应力的对数则存在较好的线性关系.这些关系不支持应力降、折合能量、视应力为常数的观点,表明微震与大地震的震源物理过程存在差异.视应力与应力降成比例,比例系数小于0.5,表明破裂动力学模式符合SavageWood模式.近震震级与矩震级拟合关系Mw=a+bM_L中b的大小与应力降和地震矩的关系有关,△σ∝M_0~γ,则b=1/(1+γ),因此从b的大小可以粗略地判断应力降与地震矩的关系.本文对应于γ≈1的情况,与基于量规函数LXZ得到的近震震级与矩震级关系中系数b=0.53吻合,这说明仅从辐射能量的角度考虑量规函数LXZ较量规函数GF准确.     

震级新国标实施前后中强浅源地震速报震级差异的分析对比

目前震级新国标拟在中国地震震级测定中开始使用。 为系统评估震级新国标对中强浅源地震的速报震级影响, 基于2001—2017年中国大陆发布的5级以上浅源地震速报目录, 本文系统分析了新国标宽频带面波震级与原速报震级的差异, 并与国外面波震级结果以及国、 内外矩震级的结果进行了对比研究。 结果表明: 采用新国标, 国内、 外面波震级对6级以上地震测定结果基本一致, 但5、 6级以上地震的频次分别为原来的80%、 60%左右, 而6.5级以上地震频次差异不大。 国内、 外矩震级测定结果比较一致, 由于国际上目前采用矩震级发布, 而矩震级与面波震级之间存在系统偏差, 因此, 为保持与国际结果一致, 应加快矩震级在地震速报中的应用, 这可能会导致6、 7级地震频次进一步降低。 由于速报震级在实际工作中既有可能采用面波震级, 也有可能采用矩震级, 或两者的结合; 因此, 速报震级仅用于地震信息发布、 地震应急、 科普宣传等社会应用, 如果使用震级进行科学研究、 地震活动性统计等专业应用研究, 最好统一使用一种标度, 即面波震级或矩震级。     

地震视应力在中国大陆西部强震趋势预测中的应用

以中国大陆西部(20°~50°N, 73°~105°E)为例, 以中国地震台网中心月报目录为基础, 参照美国哈佛大学(CMT)逐个筛选出1990年1月1日至2005年12月31日中国大陆191个地震作为样本, 对用哈佛大学提供的地震矩和震级能量公式计算的视应力值σ_app1与完全由震级经验公式估算出的地震矩和地震辐射能量计算出的视应力值σ_app2进行了对比分析。 在此基础上, 通过对1970年以来中国大陆7级以上强震的震例总结, 对地震视应力异常区与强震发生地区的关系进行了研究。 并结合钻孔应力、 应变学科在年度预测中对中国大陆西部强震发生地区的预测情况进行了R值评分。 结果表明: ① 当震级上限固定时, σ_app1与σ_app2的差值序列之方差, 表现出随着震级下限增大而增大的特征。 在3.5≤M_S≤6.0区间内, σ_app1与σ_app2拟合程度较好。 ② 地震视应力异常区的变化与迁移可能是构造大区应力、 应变场中显著应力变化区的变化与迁移的反映, 具有图像直观、 量化、 预测区间有限等优点, 可用于强震发生地区的预测, R值约为0.35。 并对强震发生地区趋势预测的总体思路进行了有意义的讨论。