内蒙古中西部地区震源参数研究

选取内蒙古测震台网2009—2016年内蒙古中西部M_L≥2.8中小地震波形记录,采用多台联合反演方法,计算该区中小地震震源谱参数,获得地震矩M₀、矩震级M_W、应力降Δσ和震源尺度r,利用线性回归,分析近震震级M_L、地震矩M₀、矩震级M_W、应力降Δσ和震源尺度r之间的关系。结果表明,各参数之间存在一定线性关系,内蒙古中西部地区应力降模型为增加应力降模型（ISD）。     

能量震级及其测定

对于地震灾害与风险评估,人们更关注的是地震辐射能量E_S和能量震级M_e的大小,能量震级M_e反映震源动态特征,适合描述地震的潜在破坏性。本文介绍地震波能量E_S和地震矩M₀的物理意义及能量震级M_e的定义和测定方法,并测定得到2017年8月8日四川九寨沟M_S 7.0地震的能量震级M_e为6.3。     

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。     

利用重庆地震台网P波记录测定MWP震级

选取2010-2016年重庆地震台网记录的M_S>3.0地震,对P波进行波谱分析,得到P波零频极限值、地震矩及拐角周期,拟合得到拐角周期与重庆地震台网M_S的关系、P波零频极限值与重庆地震台网M_S的关系,利用P波地震矩计算矩震级M_WP,分析M_WP与M_S的差异。结果显示,当M_S ≤ 4.0时,M_WP > M_S;当M_S > 4.0时,M_WP < M_S,对得到的震级计算关系式检验发现,P波矩震级及通过零频极限计算得到的震级与重庆地震台网M_S较为接近,而通过拐角周期计算得到的震级与M_S相差较大。     

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。     

全国环境剪应力场动态变化与强震活动研究

通过采用陈培善等深入研究地震震源谱特征得到的地震短周期体波震级m_b和地震矩M_o与环境剪应力值的关系,测算地震剪切应力强度值f_o的方法,以及由中小地震近震震级M_L和面波震级M_S估算f_o的方法,对1993年至1998年1月发生在全国(包括台湾地区)m_b≥3.8,M_S ≤5.9 地震计算得到地震震源处的相对剪切应力强度f_o值,并确定出环境剪应力场高值分布区,对高剪应力值分布区与主要活动断裂、强震活动的相关关系进行了分析研究,对全国未来1~3年强震危险区及其危险性进行了预测。     

测定的震级之间不应相互换算

新的强制性国家标准《地震震级的规定》（GB17740—2017）规定了地方性震级M_L,短周期体波震级m_b,宽频带体波震级m_B（BB）,面波震级M_S,宽频带面波震级M_S（BB）和矩震级M_W等6种震级的测定方法,并将矩震级M_W作为对外发布的首选震级。由于不同震级所使用的地震波类型不同,所表示的意义也不同,因此新标准明确要求：测定的震级之间不应相互换算。为了帮助相关技术人员更好地理解并能在实际工作中正确使用新国标此项规定,本文从地震的复杂性、震级的多样性、新旧国标的一致性,以及使用地方性震级M_L转换成面波震级M_S开展地震速报所产生的一系列问题等方面,阐述制订该规定的主要原因。     

山东地区地震视应力时空变化特征研究

本文使用山东地区中小地震的地震数字波形资料, 基于Brune圆盘模型得到了2001年1月至2011年7月206个M_L≥2.0地震的辐射能量、 地震矩、 视应力等震源动力学参数。 震源参数标度关系分析结果显示, 视应力呈现随地震矩增加而增加的趋势, 但在视应力较低的2008年9月至2011年3月M_L≤2.8震级段, 视应力和地震矩之间没有趋势性关系。 视应力时空变化特征分析结果表明, 山东地区2004年至2007年应力水平明显升高, 视应力高值主要集中于安丘—昌邑、 莒县—郯城、 聊城—兰考断裂、 胶东半岛等地区, 2009年后处于应力较低水平, 但2011年3月开始有升高现象, 值得继续关注。     

长岛地区构造环境剪应力场的分布特征

利用山东数字地震台网记录资料,根据陈培善等用地震发生的断裂力学模式和震源谱理论,导出的震源处峰值加速度与构造环境剪应力值的关系,计算了山东长岛地区发生的中小地震构造环境剪应力值,并对应力场的分布状况和时空变化进行了分析。结果表明：剪应力τ值随矩震级（ML）的增大而增大,对两者作拟合得到它们之间较简单的关系为：τ=1.8...     

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...     

姚安地震序列与大姚地震序列震源参数的对比研究

2000年1月15日在云南省姚安县发生了M_S6.5地震, 2003年7月21日和10月16日在云南省大姚县发生了M_S6.2、 M_S6.1地震。 这两个地震序列均发生在滇中块体, 震中位置相距42.5 km, 构造、 应力背景相似, 但序列类型不同, 时间间隔短。 为深入研究姚安地震和大姚地震序列的特征, 根据昆明区域数字台网记录的数字地震波资料, 利用遗传算法计算了2000年姚安地震和2003年大姚地震序列的震源参数。 研究结果表明, 姚安地震序列和大姚地震序列的地震矩和近震震级有很好的线性关系, 它们的地震矩M₀均在10¹²~10¹⁴ N·m, 地震矩与震源半径之间呈线性关系。 应力降随震级变化不明显。 拐角频率和地震矩之间有明显的依赖关系, 用最小二乘法拟合拐角频率和地震矩的关系式, 利用此关系式可计算出给定地震矩的拐角频率估计值f_a, 进而可分析实际计算的拐角频率与估计值之差(f_c-f_a)的时间变化曲线。 姚安地震序列和大姚地震序列实际计算的拐角频率与估计值之差(f_c-f_a)及应力降随时间的变化表现出了不同的特征: 姚安地震序列的应力降和拐角频率差值在4.3级和4.6级强余震前均有一个上升-下降过程, 反映余震区应力场有一个增高-下降过程; 大姚地震序列应力降和拐角频率差值在M_S≥4.6强余震发生之前均会出现高值异常, 但在M_S4.6～4.7地震之前出现的高值异常持续时间短, 在M_S6.1地震前出现的高值异常持续较长。 文中结合两个地震的发震构造, 序列类型等特征进行了分析讨论。     

柯坪块体震源介质参数测定

应用2011年1月-2015年4月柯坪块体及周边数字地震台站（38°-42.5°N,75°-80.5°E）记录的3.0 ≤ M ≤ 5.0地震事件,结合柯坪块体介质品质因子和各台站场地响应,计算各地震应力降、地震矩、震源破裂半径、拐角频率等新震源参数,并研究各背景值变化特征及彼此间对应关系。结果表明：柯坪块体地区地震震级与地震矩、矩震级、震源尺度之间表现为较好的正相关性,与地震拐角频率之间呈负相关。地震矩与震源破裂尺度整体呈正相关,但当震源破裂尺度较小时,地震矩变化不大,当震源破裂尺度大于250 m时,地震矩随震源破裂尺度的增大变化较快。由柯坪块体应力降时间分布特征分析可知,研究区具有地震前应力降呈现高值异常、震后缓慢恢复低值的演化过程。     

2011年日本MW9.0地震对沂沭断裂带及其两侧地区地壳运动的同震影响研究

2011年日本M_W9.0地震（简称日本地震）后沂沭断裂带及其两侧地区地震活动显著增强,研究日本地震对该地区地壳运动及地震潜势的影响十分必要.为此,本文通过112个连续GPS观测站获取了研究区高空间分辨率的日本地震同震形变场并得到如下认识：（1）8个定点地球物理观测的同震响应验证了本文同震形变场的可靠性;日本地震的东向拉张使研究区整体上处于张性同震应变状态,但存在局部挤压区域,其中莱州湾至海州湾的挤压条带穿过沂沭断裂带并对断裂带南北两段产生了不同的同震作用,对南段具有拉张作用,对北段产生挤压作用;（2）同震形变场在鲁东隆起和鲁西断块产生了显著的剪应变,地震b值显示上述区域的构造应力在日本地震后增强,因此同震形变场可能改变了这些区域的应力特征;（3）地震矩张量叠加分析显示,同震形变场短期内对鲁西断块、鲁东隆起区和沂沭断裂带南段累积了地震矩,可能有助于上述区域在日本地震以后的地震活动增强;日本地震对沂沭断裂带北段的地震矩具有释放作用,或许是该区域地震活动减弱的原因.     

2016年新疆阿克陶地震Sentinel-1 InSAR同震形变特征

2016年11月25日新疆克孜勒苏州阿克陶县发生M_W6.6地震。 本文利用合成孔径雷达差分干涉测量技术, 对Sentinel-1卫星获取的升、 降轨雷达数据进行了处理, 提取了该次地震的同震形变场, 并结合形变场特征与震源机制解, 采用梯度下降法反演发震断层的滑动分布。 结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有明显不同的形变特征, 主要形变区域分布在断层两侧, 升轨LOS向形变量可达-8.2 cm与11.2 cm, 降轨LOS向形变量可达-21.4 cm与13.1 cm; 反演的升、 降轨干涉形变场与InSAR测量值之间的残差得到有效控制, 大部分的残差介于±5 cm之间; 断层滑动分布主要集中于沿断层面深约2~18 km处, 最大滑动量位于沿断层面深约7 km处可达0.96 m; 平均滑动角约182.29°, 最大滑动处的滑动角约197.13°, 两个滑动分布中心的滑动角均接近180°, 表明阿克陶地震为一典型的右旋走滑破裂性事件; 当剪切模量取32 Gpa时, 反演的发震断层地震矩M₀可达9.75×10¹⁸, 相当于矩震级M_W6.60, 与地震波形反演结果一致。     

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.     

四川盆地荣县—威远—资中地区发震构造几何结构与构造变形特征:基于震源机制解的认识和启示

四川盆地荣县—威远—资中地区属于历史弱震区,然而2019年相继发生多次破坏性地震事件.本文基于四川区域地震台网宽频带地震仪记录波形资料,利用CAP （Cut and Paste）波形反演方法,获得了2016年以来发生在荣县—威远—资中地区的26个M_S≥3.0地震的震源机制解、震源矩心深度和矩震级,对该区域发震构造几何结构与变形特征及构造应力场特征进行了初步分析.主要获得如下认识：（1）26个M_S≥3.0地震的震源矩心深度在1.5~5 km之间,平均深度3.4 km,表明事件发生在上地壳浅部沉积层内;震源深度分布揭示发震断层面倾向SE、缓倾角.（2）26个地震的震源机制全部为逆冲型,表明发震构造整体为逆断层性质.节面优势方位NNE-NE,结合走向与倾角统计结果,本文推测发震构造可能为威远背斜南翼一系列倾向SE、走向NNE-NE的缓倾角盲冲断层.（3）P、T、B轴优势方位单一,表明研究区域处于相对简单的构造应力环境.区域应力场反演获得的最大主压应力轴σ₁方位NW-SE,近水平,与目前已知的该区域构造应力场水平主压应力方向一致,反映区内构造活动主要受区域构造应力场控制;其明显有别于四川盆地南缘2019年6月17日长宁M_S6.0地震余震区NE-SW向的最大主压应力轴方位也揭示出四川盆地构造应力场具有明显的分区特征.（4）26个地震整体的应变花表现为NW-SE向挤压白瓣形态,表明区内发震构造整体呈NW-SE向纯挤压变形模式,明显有别于2019年长宁M_S6.0地震序列NE-SW向挤压兼具小量NW-SE向拉张分量的构造变形模式,进一步表明四川盆地构造变形模式也具有明显的分区特征.     

Apparent stress scaling and statistical trends

Statistical relations between different earthquake parameters, such as M₀ (seismic moment), E_S (seismic energy), τ_a (apparent stress), A (rupture area), g (average slip acceleration), are investigated. For this purpose, a kinematic earthquake model representing averaged earthquake rupture process is formulated. The model implies a scaling relationship for τ_a as a function of three other parameters, related to kinematic (M₀), geometric (A) and material (g) source characteristics, which, according to the model, can change independently. This scaling relation is used to explain statistical trends that characterize different earthquake data sets (including micro-, small, moderate and large events) plotted in the log τ_a − log M₀ space, and to determine the area in this space, where typical earthquakes occur. The scaling relationship is interpreted in terms of the apparent stress minimum (i.e., the most uniform among the possible earthquake rupture patterns). It is concluded that, although the apparent stress increases on an average with increasing seismic moment, small and large earthquakes are essentially similar.