台湾HGSD台站2007～2008年观测的地面旋转和平移运动

受仪器限制,地面旋转运动直到过去10年才被观测到。日本对地震近场旋转的观测(Takeo,1998)表明,地面旋转运动是经典弹性理论估计值的很多倍。由于利用类似Takeo所用的旋转传感器没有得到有价值的地面旋转运动,于是我们在台湾东部HGSD台站布设了灵敏得多的旋转速度传感器(R-1型)。在2004年12月7日至2006年11月12日的一期观测实施期间共记录到数百个地震。这主要是解决野外观测问题的一次实习;一期观测最终因其中两台R-1传感器停止工作而结束。2007年春我们重新安装了K2+R1型仪器,从而开展了二期观测。从2007年5月8日到2008年2月17日,我们观测了52个地方震,记录到信噪比～5的好的旋转速度信号和信噪比～10的极好的平移加速度信号。可惜的是,2008年2月中旬HGSD台站被洪水淹没,野外观测由此中断,一直到2008年6月才恢复正常观测。本文叙述了迄今为止HGSD台站对地面旋转和平移运动的观测,集中描述了我们的仪器和二期观测期间所得到的52个地方震的数据,并给出一些很初步的结果。     

综述:台湾地区爆破和近震地面旋转运动观测的进展

已成功地测量到由大震引起的远场地面旋转运动,其观测结果与经典弹性理论计算结果基本吻合。然而,最近日本和中国台湾地震的近场旋转测量结果却比经典弹性理论预测值大10～100倍。1999年台湾集集地震(Mw7.6)的近场强地面运动记录显示沿长达100km破裂的地面运动极其复杂,因此,要想从加速度数据的二重积分得到合理的位移值则必须进行随机基线校正。因为旋转运动会对地球重力场产生扰动,进而影响到加速度观测,所以我们在台湾开展了相应的对地面旋转运动的观测研究。有3篇文章描述了台湾地区地面运动旋转的观测结果:(1)HGSD台站的观测结果(Liu et al,2009);(2)台湾综合地球动力学研究(TAIGER)项目的两个爆破在N3台站的观测结果(Liu et al,2009);(3)中正大学(NCCU)校园的观测结果(Wu et al,2009)。此外,Langston等(2009)给出了对台湾综合地球动力学研究爆破数据的分析结果。如前面几位作者指出的那样,我们发现台湾地区近震峰值旋转速率(PRR,单位mrad/s)和峰值地面加速度(PGA,单位m/s2)之间存在线性关系,这个关系式为:PRR=0.002+1.301PGA,其相关系数为0.988。     

沿台湾梅山断层观测地面旋转和平移运动的台阵布设:进展报告

对日本(Takeo,1998)和台湾地区(Huang et al,2006;Liu et al,2009)的地震近场测量显示,地面旋转运动的测量值比经典弹性理论得到的预期值高出很多倍。为了在地震学和地震工程学层面上研究近场地震的细节,台湾气象机构(CWB)在台湾嘉义中正大学布设了4套仪器,正在监测一个多世纪前的1906年曾发生过大地震的梅山活断层的地面旋转和平移运动。这次观测布设的仪器是:(1)在自由场地32个测点的地震台阵;(2)在大楼内32个测点的地震台阵;(3)带有宽频地震计和加速度计的6通道仪器;(4)带有加速度计和外设旋转速度传感器的6通道仪器。本文是有关该台阵布设的进展报告。虽然从2007年12月12日到2008年7月3日,所布设的4套仪器中的一套或多套已记录到24次近震,但我们仍在对设备进行升级,改善现场观测。     

2008年3月4日台湾东北部两次TAIGER爆破记录的地面旋转和平移运动

2008年3月4日在台湾东北部的N3爆破点实施了两次爆破。第一次3000kg炸药的爆破编号为N3P,第二次750kg炸药的爆破编号为N3。为了记录这两次爆破,我们使用了8个三轴旋转传感器、13个三轴加速度计以及12个装有全球定位系统接收器的6通道24位数据记录仪在爆破前后几小时进行连续观测。这些仪器安装在距离爆破点250m(1个台)、500m(11个台)、600m(1个台)的地方,其中距离爆破点500m的11个台站形成了台站间距约为5m的中心台阵。除一个旋转传感器外,都得到了量程内的记录。尽管N3P爆破使用的炸药是N3爆破的4倍,但是13个台站记录的N3P爆破的平移加速度和旋转速度的峰值却只有N3爆破的1.5倍。在台站间距大约5m的中心台阵的记录中,我们还发现平移加速度和旋转速度变化很大(百分之几十)。N3P和N3爆破的最大峰值旋转速度分别为2.74mrad/s和1.75mrad/s。本文的主要目的是报告台湾这两次爆破的旋转和平移运动记录,并在网上发布以开放访问。Langston等(2009)已经对本次试验的平移加速度数据进行了分析,我们计划未来发表一篇关于分析旋转速度数据的文章。     

“帕克菲尔德圣安德烈斯断层深部探测计划”——井下主动源监测中观测到的震前波速变化

测量活动地震断裂带内的应力变化是地震学的长期努力目标。途径之一是探测地震波速度的应力依赖性。在“圣安德烈斯断层深部探测计划”主动源钻井试验中,我们探测了波速随应力的变化。文中认为应用该技术的确可以测量应力变化。在两个多月的试验中,观测到剪切波沿固定路径上的传播时间（几个毫秒）与气压变化之间呈现出很好的负相关性。我们还观测到两处明显的走时偏离异常,与观测期间发生的两次地震事件密切相关,而这两次地震均在SAFOD产生了较大的同震应力变化。走时异常分别发生在两次地震事件的前10h和前2h,可能与早期实验室研究发现的破裂前应力导致的裂纹特性变化有关。     

基于形变观测分析2011年日本9.0级地震与断层运动间关系

2011年3月11日日本发生9.0级地震,本文以此次地震的震间、同震和震后形变观测为约束,依据不同时段断层运动空间分布特征分析日本海沟地区强震与断层运动间关系.震间日本海沟地区,断层运动闭锁线深度约为60km,闭锁线以上从深到浅依次为断层运动强闭锁段、无震滑移段和弱闭锁段.由同震位错反演结果,2011年日本9.0级地震同震存在深浅两个滑移极值区,同震较浅的滑移极值区(同震位错量10~50m,深度小于30km)震间为断层弱闭锁段;同震较深的滑移极值区(同震位错量10~20m,深度在40km左右)震间为断层强闭锁段;而在两者之间的过渡带同震位错相对较小,震间断层运动表现为无震滑移.震后初期断层运动主要分布在在闭锁线以上的同震较深滑移极值区,而同震较浅的滑移极值区能量释放比较彻底,断层震后余滑量相对较小.依据本文同震和震间断层运动反演结果,震间强闭锁段积累10m同震位错需要100多年时间,与该区域历史上7级地震活动复发周期相当;震间弱闭锁段积累30~50m同震位错约需要300~600年时间,与相关研究给出的日本海沟9级左右地震复发周期比较一致.在实际孕震能力判定的工作中,由于不同性质的断层段在同震过程中会表现更多的组合形式,断层发震能力判定结果存在更多的不确定性,但利用区域形变观测等资料给出震间断层运动特征的研究工作对于断层强震发震能力的判定具有非常重要的实际意义.     

1995年日本阪神地震近场强地面运动的特征

分析了１９９５年日本阪神地震（Ｍ７．２）近场强地面运动特征．结果表明，震中附近地区水平加速度峰值达６００～８００ｇａｌ，竖向加速度峰值达３００ｇａｌ，强地面运动持续时间为１０～１５ｓ，加速度时程的卓越周期为０．２～２ｓ．谱分析的结果还表明，在较宽的频带范围内该次地震的近场地震动的强度都比较大．     

日本地震与火山喷发预报观测研究5年计划(2009-2014)的基本方针和实施内容

2008年7月17日,在日本科学技术学术审议会上,审议通过了从2009年度开始的有关地震和火山喷发预报观测研究的5年计划《推进地震和火山喷发预报的观测研究计划（2009--2014）》。     

2011年4月11日日本东北福岛县浜通Mw6．6地震的地表断层破裂和滑动分布

2011年4月11日日本东北福岛县浜通地震于2011年3月11日东北地方太平洋海岸近海地震之后1个月发生在一地震活动区。这次浜通地震在北北西一南南东走向的系浞断层上造成14km长向西的正滑破裂,同时在西北西～东南东走向的汤野岳断层造成16kin长向南的正滑破裂。沿系浞断层的滑动从南端到中部突然增加,其中测量的最大位移近2m;该断层的中段到北西端的滑动逐渐降低。汤野岳断层也有不对称的滑动分布,在其北西段附近峰值约为0．9m。从破裂沿这两条断层扩展的方向来考虑,显然测量到的地表断错在走向上不对称,在更靠近破裂起始的断层末端观测到最大断错,而在破裂终止的方向显现出逐渐减小。滑动分布和震中位置的地表观测结果与滑动反演模型得出的地震破裂的总体特征一致。浜通地震断层超过60％的破裂长度以及其他历史正断层地震,滑动位移量小于或等于最大滑动的30％。根据破裂长度、最大和平均位移估计的该地震的矩震级（Mw）在6．5～6．8之间,与地震学确定值6．6相一致。     

用1Hz GPS观测数据推导中强震震源过程的能力:2008年日本岩手—宫城内陆地震例子

通过反演研究2008年日本岩手—宫城内陆地震（M～6.9）,说明了用1Hz全球定位系统（GPS）观测数据推导中强震（M6级）震源过程的能力。比较了此次地震采样率为1Hz的GPS观测波形,发现与强震仪记录波形有很好的一致性。由于震源区及其周围有足够多的GPS台站很好地记录到了地面运动,因而使我们仅仅采用1Hz的GPS观测数据就可进行波形反演。反演的结果与大地测量和强震仪数据联合反演的结果相当一致,如地震矩（Mw～6.9）、累积滑动量分布和破裂传播等。这种一致性证明,采样率为1Hz的GPS观测数据不仅能用来推导M6级中强震破裂过程的动态特征,而且能用来推导其持久（或静态）的滑动。     

用经验格林函数法模拟2008年日本岩手——宫城地震的强地面运动

运用经验格林函数方法,对2008年6月13日日本岩手—宫城(MW6.9)地震进行了近场强地面运动的模拟研究.首先,利用震源谱拟合方法和遗传优化算法计算了经验格林函数法所需的参数,进而估算求得了此次地震主断层面上强震生成区的面积和上升时间.基于所获得的震源模型,计算了近震源区域的强地面运动时程,并同实际观测记录在时域和频域作了分析比较.结果显示,多数台站合成谱与观测谱符合得很好,部分台站两者在低频上有一定的偏差.通过遗传算法搜寻,所得强震生成区的面积与经验关系预测的一致,而上升时间则比经验关系预测的要小.     

用经验格林函数法模拟2008年日本岩手-宫城地震的强地面运动l

运用经验格林函数方法,对2008年6月13日日本岩手——宫城（MW 6.9）地震进行了近场强地面运动的模拟研究.首先,利用震源谱拟合方法和遗传优化算法计算了经验格林函数法所需的参数,进而估算求得了此次地震主断层面上强震生成区的面积和上升时间.基于所获得的震源模型,计算了近震源区域的强地面运动时程,并同实际观测记录在时域和频域作了分析比较.结果显示,多数台站合成谱与观测谱符合得很好,部分台站两者在低频上有一定的偏差.通过遗传算法搜寻,所得强震生成区的面积与经验关系预测的一致,而上升时间则比经验关系预测的要小.