四川芦山Ms7.0级强烈地震震源运动学特征

使用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2013年四川芦山“4·20”7.0级强烈地震的震源运动学特征.基于点源的震源机制解揭示：地震发震断层面参数分别为走向214°/倾角47°/滑动角96°,表现为一次高倾角的逆冲型事件.矩心在水平方向上位于震中（30.303°N/102.988°E）西南向约4.5 km,矩心深度约17 km.平均总标量地震矩M₀为1.16×10¹⁹ N·m,矩震级M_w约6.6.进一步模拟高达0.5 Hz高频波形,获得了芦山地震破裂过程图像,结果显示：此地震为一次不对称双侧破裂事件.破裂半径约15 km,整个破裂面积为706.7 km²,平均滑动量约0.231 m.破裂在8 s内释放了大多数能量.震后0~3 s内,破裂以孕震点为中心向四周同时扩展,3 s后,破裂表现出明显的方向性,主要向北北东扩展,导致位于震中北东向多数台站视破裂持续时间总体偏小,最小值为4 s.破裂约8 s后基本停止.     

2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征

使用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征.基于点源的震源机制解揭示:地震发震断层面参数分别为走向342°/倾角83°/滑动角-34°,表现为一次左旋走滑型为主兼有少量正断倾滑分量的事件.质心在水平方向位于震中(103.354°E,27.109°N)东南约5.4km,最佳波形拟合的质心深度约4.4km,平均总标量地震矩M0为2.1×1018N·m,矩震级MW约6.1.破裂过程图像显示:此地震为一次不对称双侧破裂事件,破裂半径约10km,整个破裂面积为227.6km2,平均滑动量约0.16m.破裂在6s内释放了大多数能量,震后0～2s,破裂以孕震点为中心向NW和SE两侧同时扩展,2s后,破裂表现出明显的方向性,主要向SE(沿走向342°相反方向)扩展,故导致SE向多数台站视破裂持续时间总体偏小,最小值为2s.约6s后破裂基本趋于停止.推断鲁甸地震破裂在上地壳浅层集中释放了大多数能量是导致灾害严重的主要原因之一.     

从全球长周期波形资料反演2001年11月14日昆仑山口地震时空破裂过程

利用从全球数字地震台网记录的资料中选择出的震中距小于90°且震相清晰的20个台站的长周期垂直分量P波震相, 通过反演得到了2001年11月14日昆仑山口地震的震源时空破裂过程. 结果表明, 这次地震由三次子事件构成. 第一次子事件的破裂从震中位置(35.97°N, 90.59°E)开始并向东西两侧扩展, 向西以4.0 km/s的破裂速度扩展了140 km, 向东以 2.2 km/s的破裂速度扩展了80 km, 表现为以自东向西为主的不对称双侧破裂, 形成了约220 km长的断层. 在第一次子事件的破裂开始后大约52 s, 在震中以西约220 km的地方, 第二次子事件的破裂开始. 此时, 第一次事件没有结束, 但已进入愈合阶段. 第二次子事件的破裂向东西两侧扩展, 向西以2.2 km/s的破裂速度扩展了50 km, 向东以5.8 km/s的破裂速度扩展了70 km, 表现为以自西向东为主的不对称双侧破裂, 形成了约120 km长的断层. 在第二次子事件开始后大约 12 s, 第二次子事件的破裂与第一次子事件的破裂在震中以西约140 km处发生了聚合. 在第一次子事件的破裂开始后大约56 s, 在震中以东约220 km的地方, 第三次子事件开始. 此时, 第一次事件仍未结束, 但已进入愈合阶段的尾声. 第三次子事件的破裂向东西两侧扩展, 向西以4.0 km/s的破裂速度扩展了140 km, 向东以3.7 km/s的破裂速度扩展了130 km, 基本上是一次不对称双侧破裂, 形成了约270 km长的断层. 在第三次子事件开始后大约36 s, 第三次子事件的破裂与第一次子事件的破裂在震中以东约80 km处发生了聚合. 此后, 震源过程主要是第一次子事件与第三次子事件聚合后的断层运动过程.     

利用阿拉斯加台阵资料分析2008年汶川大地震的破裂过程

2008年5月12日,四川省汶川县发生M_S8.0地震.我们利用美国阿拉斯加区域台网的部分宽频带地震台构成广义台阵, 应用非平面波台阵技术——迁移叠加方法,获得了这次地震的高频（>0.1 Hz）能量辐射源随时间和空间变化的图像.图像表明,这次地震破裂从震中开始向北东方向扩展约300 km,震源过程至少长达90 s,平均破裂速度为3.4 km/s;整个过程可分为两大阶段,前段持续时间50 s,破裂长度约110 km,破裂传播的平均速度为2.2 km/s,后段持续时间约40 s,长度约190 km,平均破裂速度为4.8 km/s.这意味着地震过程的后期似乎发生了超S波破裂,而且后段很可能为前段动态触发所致.     

2020年Mw7.7加勒比海地震:反投影成像确定的一次超剪切事件

利用反投影方法,使用美国阿拉斯加台网的远场P波垂直分量地震数据,对2020年1月28日M_W7.7加勒比海地震的破裂过程分两个频段(0.2~1.0 Hz,0.5~2.0 Hz)进行成像.结果显示,地震沿西向单侧近线性破裂,破裂规模约为250 km,破裂时长约为98 s,平均破裂速率约为2.55 km·s^-1.破裂的瞬时速率存在明显波动,在大约53~62 s达到约6 km·s^-1,超过了所在深度的S波速度,为超剪切破裂.地震在5~15 s,21~30 s和66~79 s存在三个高频能量释放峰值,相应时段破裂速率较低,破裂能量得以在局部区域集中释放.破裂一直延伸至大洋中脊附近受阻挡而停止,转换断层几乎完全破裂,释放了加勒比板块和北美板块之间由于相对运动而长期积累的应力.发震断层特殊的空间几何特征和长期积累的应变能,为此次超剪切破裂事件的发生提供了断层几何和动力条件.     

2014 年云南盈江Ms 6.1 地震震源机制研究

利用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南盈江Ms6.1地震基于点源模型的震源机制解和有限断层模型.考虑到使用不同的波形资料类型和简化的一维速度模型等因素对震源参数反演结果的影响,进行了大量的测试比较.结果表明,使用近震波形和本区域简化一维速度模型M1,波形拟合误差最小.基于点源模型的震源机制解显示此次地震发震断层面参数分别为:走向176°/倾角84°/滑动角-173°,表现为一次右旋走滑错动为主的事件.矩心在水平方向上位于震中(24.99°N,97.84.E)北东向约7km,最佳波形拟合矩心深度7km.平均总标量地震矩M0为7.56×1017N·m,计算成矩震级为Mw5.8.进一步模拟高达0.5Hz的高频波形,获得了盈江地震的有限断层模型,结果显示此次地震未表现出明显的破裂方向性.破裂半径约10km,整个破裂面积为267.2km2,平均滑动量约0.05m,破裂在5 s内释放了大多数能量.震后0～2s内,破裂以孕震点为中心向四周同时扩展,在深度7～ 17km内释放了部分能量.2s后,破裂朝断层面顶部和沿走向两侧进一步延伸,约5s后破裂基本停止.     

2018年印尼帕卢MW7.5地震——一次超剪切破裂事件

利用反投影方法,使用日本密集台网Hi-net远场垂直分量568条P波资料对2018年9月28日印尼帕卢M_W7.5地震震源破裂过程进行成像,结果显示此次地震的能量释放比较集中,主要集中在10~20 s之间.破裂有两个集中区,破裂峰值分别位于12 s和19 s,最大能量释放区域位于震中南侧约0~50 km内,另一破裂集中区覆盖了帕卢市及周边区域.破裂主要向南侧延展,破裂总长度至少100 km,平均破裂速度约4.1 km·s^-1,属于一次超剪切破裂事件.     

2013年4月20日四川芦山7.0级地震震源破裂特征

2013年4月20日四川芦山发生7.0级地震.本文运用反投影远震P波的方法研究了中心频率为1 Hz的芦山地震震源破裂特征.研究结果显示2013年芦山7.0级地震破裂长度约为20 km,震源破裂时间约为26 s.本文认为在芦山地震的开始阶段(0~4 s)震源的破裂是向震中位置两侧进行的.而芦山地震破裂的第二阶段(5~26 s)是单侧破裂.芦山地震最大能量释放区域位于震中以北.本文对比了运用相同方法研究的发生在同一断裂带上的2008年汶川地震震源破裂特征.发现2013年芦山地震和2008年汶川地震有三点相似之处,即,破裂主要沿北东走向的龙门山断裂带发展;最大能量释放区域没有位于震中;能量都是通过多次子事件来释放的,且第二次能量释放是最大能量释放.对比两次地震破裂区域,可以看出芦山地震的破裂区域是在2008年汶川地震破裂区域的西南端发展的.两次地震的破裂区域占了整个龙门山断裂带的三分之二.     

2022年9月5日四川泸定MW6.6地震破裂过程研究

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生M_W6.6地震,利用国家烈度速报与预警工程项目建成的基本站强震动数据,使用迭代反褶积和叠加法(IDS)进行破裂过程反演。反演所得破裂模型显示,破裂面呈NNW—SSE走向,破裂持续时间为15 s,分为4个阶段：首个阶段发生在震后3 s,破裂朝着断层面上倾方向以及SE侧传播;第二阶段为震后6—9 s,破裂继续向SE侧传播并在震中SE侧10 km处迅速加剧,此时破裂滑动速率达到峰值;第三阶段在震后9—12 s,破裂能量继续在SE侧释放,破裂滑动速率逐渐减小,破裂静态滑动累积量达到峰值并趋于稳定;第四阶段在震后12—15 s,破裂能量基本释放完毕,破裂结束。整个破裂由震中向SE方向延伸,由深部向浅部扩展。最大破裂点位于震中SE向10 km附近地下5 km处,最大滑动量为0.8 m,破裂可能出露地表。     

2010年中国青海地震：超剪切破裂的中等地震

通过对近场以及远震数据的分析,估算了2010年中国青海地震（MW6.9）的破裂速度。破裂起始模型的计算结果与YUS台站实测近场地震图的比较显示出约为5.0km/s的快速超剪切破裂传播。根据使用包络线反褶积法和经验格林函数事件的远震分析,在震中东南6.5km和41.8km的地方鉴别出2个高频脉冲,说明为2个子事件。高频脉冲事件的地点和时间也显示出4.7～5.8km/s的超剪切破裂速度。超剪切破裂速度可能致使破裂向玉树镇扩展时产生了严重破坏。     

利用多台阵压缩传感方法反演尼泊尔M_W7.9地震破裂过程

2015年4月25日,尼泊尔地区发生MW7.9地震,震中位于28.1°N,84.7°E.为了详细地研究此次破坏性极强的地震的破裂过程,本文利用多台阵压缩传感方法,使用了阿拉斯加、欧洲和澳大利亚三个台网的共计179个台站的远场P波垂直分量的数据来反演,结果表明本次地震的破裂过程是一个清晰的南东东方向的单侧破裂,破裂尺度约为105km,整体持续时间约为58s.在破裂初始的前15s,能量辐射基本围绕在震源附近,16s后破裂开始向南东东方向以1.9km·s-1的速度破裂.释放能量最大的时间为第38s,位于距震中70km处.该位置从第29秒开始破裂,并持续释放能量长达30s之久.     

1994年5月23日和24日台湾地震震源过程对比

反演地震断层破裂过程是研究地震震源性质的一条重要途径．本研究中,我们选择了两个具有相近发震时间和地点的台湾地震,使用全球数字地震台网的宽频带和长周期记录以及自适应混合全局反演算法,反演了断层平面上的滑动振幅、倾伏角、上升时间和破裂时间,并对两次事件进行了对比．对每一子断层滑动率的计算,提供了断层面上应力和强度的有关信息．前一个地震（面波震级MS＝6.0）,最大滑动振幅2.4 m和最小上升时间1.2 s都位于震中;后一个地震（MS＝6.6）由两个子事件组成,第2个子事件有4 s的延迟．位于震中附近的最大滑动振幅0.9 m对应最小上升时间1.4 s．相应最大滑动率值0.7 m/s,与其它大滑动率区域的峰值相近．我们认为,后一个地震比前一个地震有更复杂的时空分布．      

1996年3月19日新疆阿图什6.9级地震:单侧破裂过程

结合已有的地质、余震分布及地震宏观考察资料,使用全球数字地震台网(GDSN)宽频带P波数据,利用波形拟合和有限断层的全局混合反演方法研究了1996年3月19日新疆阿图什地震的震源破裂时空过程.结果表明,这次地震是发生在柯坪断裂带的哈帕雷克断层上的一次具有逆倾和较小走滑分量的由西向东单侧破裂事件.断层面的走向为252°,倾角30°,震源深度为13km,震源持续时间为15s.破裂面上的滑动分布主要由两部分构成:初始破裂0.3m对应较小上升时间0.8s;最大滑动尺度1.0m则位于沿破裂方向离初始点约25km处,相应的上升时间为3.5s.由于微观震中是指震源开始破裂的地方,而宏观震中则代表地面破坏最严重的区域,我们的反演结果解释了其他研究者得出的微观震中与宏观震中相距约30km的结论.     

2009年4月6日意大利拉奎拉(L′Aquila) MW6.3地震的破裂过程——视震源时间函数方法与直接波形反演方法比较

通过对视震源时间函数方法和直接波形反演方法在意大利拉奎拉（L′Aquila）M_W6.3地震破裂过程反演中的应用,分析比较了两种方法的特点.视震源时间函数结果表明,这次地震的破裂过程由两次子事件组成,其中第二次子事件的多普勒效应显著,表明破裂主要朝震中的东南方向传播.分别采用视震源时间函数方法和滑动角固定以及滑动角可变的直接波形反演方法对拉奎拉地震时空破裂过程进行反演所得到的结果一致表明：断层面上有两块滑动量集中的区域,分别位于震源处和沿走向（132°）方向距震源5~10 km处,最大滑动量分别约为1.2 m和1.0 m.破裂持续时间约为9.5 s.最大滑动速率达0.6~0.7 m/s,快速的破裂和上盘-下盘效应导致了拉奎拉城的严重破坏.     

联合高频GNSS和强震数据快速反演四川泸定6.8级地震断层破裂特征

北京时间2022年9月5日12时52分,四川甘孜藏族自治州泸定县发生6.8级地震.利用震中附近1 Hz高频GNSS观测数据获取了同震速度和位移波形,并快速测定了泸定地震的震中和震级.实验结果表明：高频GNSS反演的震中与美国地质调查局(USGS)发布的震中相差32 km,与中国地震台网中心发布值相差16 km;高频GNSS反演的震级,与两个机构均仅差0.1个震级单位.针对地震预警、震后快速响应等时效性应用,提出了一种联合高频GNSS和强震数据的线源破裂特征快速反演方法.泸定地震实验结果表明：在震后20 s时可获得稳定的线源模型,破裂长度、方向和破裂模式值分别为33.3 km、151°和0.6,破裂方向与USGS震源机制解断层走向相差14°,反演的断层破裂模式为双侧破裂.提出的地震断层破裂特征快速反演方法可用于地震预警、震后灾害快速评估以及紧急响应,同时可为今后联合高频GNSS和强震数据快速测定地震破裂特征提供参考.     

2001年11月14日青藏可可西里（昆仑山）地震：破裂穿过大的张性阶跃带（一）

2001年11月14日青藏可可西里地震(Mw7．8)造成青藏北部的西昆仑断层破裂约400 km。我们对全球地震台网记录的P和SH波采用两种反演方法复原时空破裂过程。观测到的地表破裂由两个走滑段组成,其间有张性阶跃带,范围约长45 km, 宽10 km以上。虽然在阶跃带中的地堑系内几乎没有观测到地表破裂,但我们的结果表明破裂并没有跳过这个大的空挡,而是连续地穿过地堑。地震以小的走滑子事件开始,推测其沿着两个断层段的最西部发展。5 s之后,发生一个约相同大小、具有较大正断层分量的斜断层破裂子事件,其位置可能就在地堑内。倾斜滑动事件可能使破裂转移到主昆仑断层上。主要的矩释放在破裂起始约18 s、沿昆仑断层向东传播350 km之后发生。在这个断层段上滑动非常不均匀,在初始的200 km平均约2 m,在随后的 50 km内突然增加,达到最大值7．5 m,然后又很快下降。沿主段的平均破裂速度较高 (-3．6 km·s-1),可能超过了该区的剪切波速度。Mw7．8级可可西里地震与2002年 11月Mw7．9级迪纳利断层(阿拉斯加)地震相比,具有较长的地表破裂,较快的平均破裂速度及释放了较多的能量,并且可能具有较低的平均破裂能量。证据表明,破裂前缘速度过了最大滑动点后明显下降,这意味着断层两端的摩擦强度有很大不同。     

多台阵反投影方法研究2016年厄瓜多尔M_W 7.8地震子事件及破裂过程

2016年4月17日,厄瓜多尔地区发生MW7.8的破坏性地震,震中位于0.353°N,79.925°W.为了得到此次地震详细的震源破裂过程,利用多台阵反投影方法,使用欧洲、北美中西部、阿拉斯加和南美四个台阵的远场P波垂直分量数据分别进行反投影,并将各个台阵的结果进行加权叠加后获得了本次地震的破裂时空分布.成像结果表明,此次地震是一次以向西南单侧破裂为主的事件,破裂持续时间约为50 s,总体破裂大致为边长为83 km的正方形区域.整个破裂过程包含四个子事件,其中能量最大的子事件位置位于震中以南65 km处.     

2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

模拟2015年尼泊尔地震（主震M_W7.8及最大余震M_W7.3） GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录,构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定,地震矩释放过程则与P波模型相似,静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度;各种比对表明,该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性,棋盘测试展现其具有更优空间分辨率,最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征,压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵,主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km;4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内,最大滑动量为7.4 m;破裂持续总时长为60 s,破裂速度为3.3 km·s^-1,子断层上升时间在10 s内.M_W7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘,滑动量围绕震中扩散,扩展范围为30 km×20 km,最大滑动量约为4.4 m,总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.     

2016年印尼苏门答腊岛海域MW7.8地震震源运动学特征

根据中国和全球地震台网记录的波形记录,采用W震相矩张量反演、反投影分析及有限断层模型反演方法,研究了2016年3月2日印尼7.8级地震破裂过程,分析讨论印尼地震震源运动学特征.结果表明：此地震为一次对称的双侧破裂走滑型事件,北北东─南南西向的断层节面（走向5°/倾角85°）为发震断层面.标量地震矩约6.19×10²⁰ Nm,矩震级为7.79,最大的滑动量约11 m,位于破裂起始点北东,沿着断层走向约30 km处.破裂平均速度2.0~2.2 km·s^-1,破裂持续时间35 s,破裂在5~25 s内释放的能量,约占总能量的97%.最终形成了总长度90 km左右的断层.印尼地震具有破裂持续时间短、破裂速度慢、高滑动能量带相对集中等显著特点.本研究对进一步增进海洋岩石圈地震的震源特性认识有重要参考意义.     

1997年中国西藏玛尼Mem>Ssub>7.9地震的时空破裂过程l

用中国数字地震台网（CDSN）的长周期波形资料反演了1997年11月8日中国西藏玛尼地区MS7.9地震的地震矩张量,用频率域里反褶积方法从P波和S波震相中分别提取了震源时间函数,并经反演依赖于方位的震源时间函数获取了断层面上破裂随时空变化的图象．矩张量反演结果表明:玛尼地震发震应力场的P轴和T轴均接近于水平,P轴在NNE方向（方位角29,倾角7）,T轴在SEE方向(方位角122,倾角23),断层错动以走滑为主;标量地震矩为3.41020 Nm,矩震级MW=7.6．由矩张量反演得到的震源时间函数显示,这次地震是由一次较小事件和较大事件组成的,较小事件大约持续5 s,较大事件持续约10 s．由余震分布可推断出玛尼地震的发震断层是走向为250、以走滑为主的左旋-逆断层,断层面的倾角比较陡,约88．根据反演结果计算了理论格林函数,然后用反褶积方法提取了震源时间函数．从不同台站的P波和S波中分别提取的震源时间函数一致表明这次地震破裂的时间历史比较简单,可用一宽度约10 s的正弦形的函数近似表示．进一步反演从不同台站上得到的、依赖于方位的P波和S波震源时间函数,获得了断层面上滑动的时空分布图象．从破裂的记忆式快照看,破裂开始于断层的西端,然后向东向下发展,总体上具有单侧破裂的特征．破裂面由3个破裂子区构成．一个在断层西端,深度约10 km(西区);另一个距断层西端约55 km,深度约35 km(东区);第3个距断层西端约30 km,深度约40 km(中区)．３个破裂子区构成约长70 km,宽60 km的破裂面．从破裂的遗忘式快照看,这次地震的破裂过程是相当复杂的,在不同时刻断层面上发生错动的地点并不相同,显示出这次地震的破裂过程具有愈合脉冲的特征,而且在断层面上的某些部位发生了多次错动;另一特征是最先和最后破裂的部位都不是主要的破裂区．根据标量地震矩计算了断层面上静态位错的分布,位错最高的3处（西区、东区和中区）的位错值分别为956 cm,743 cm和1 060 cm．由断层面上位错的分布推知,破裂主要集中在震中以东长约70 km的断层上;从余震的分布看,震中以西余震稀疏而震中以东余震密集．这些都表明这次玛尼MS7.9地震是北东东-南西西向至近东-西向断层向东扩展的结果．