2013年前郭MS5.8震群矩张量研究

2013年吉林前郭M_S5.8震群为爆发性震群,目前余震活动仍然在持续.基于吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古四省地震台网记录的前郭震群波形资料,利用波形信噪比、震源类型、台站及速度模型组合的指标选择最佳的反演方案,应用矩张量的三种反演模式,对序列中5个M_S≥5.0地震进行矩张量反演研究,获得了全矩张量、偏矩张量和纯双力偶的矩张量.使用F-test对地震的三种模式的矩张量反演结果进行显著性检验来确定最佳反演模式.结果显示,5个地震的最优矩张量解均为全矩张量模式反演获得的结果,其双力偶分量仅有20%~65%,矩心深度位于地下3~4 km处,地震在Hudson震源类型图上的投影远离双力偶震源类型区域.这些结果表明,震源类型并非典型的构造地震,推断前郭地震可能是与人类活动有关的诱发地震.     

几次强震有争议的非双力偶机制：二阶矩方法

地震震源机制（用等效于岩体破裂的力描述震源几何形状及其强度）通常被模拟为矩张量（MT）,将震源描述为一个点。然而,有时这种近似是不够的,因为地震辐射会由于震源的有限范围而持有方向性。转换为矩张量就可能产生有偏差的机制。Adamov和íleny（2010）进行的综合研究说明即使是纯双力偶（DC）震源其机制中也出现假非双力偶分量。他们的方法设计了减少假震源分量,通过二阶矩方法来评估假分量在记录中的影响并将它们从数据中去除。在本文中,我们将这个方法应用到具有大非剪切分量的5个中等到大的区域地震事件。它们大多位于预计主要是纯剪切滑动的大构造断层。我们研究了著名的北安纳托利亚断层上的一个地震、太平洋地区的3个地震以及玻利维亚的一个地震。在多数情况下,非双力偶分量实质上减少了,机制的几何形状基本上保持不变。这证实了这样的假设,由于忽视了矩张量检索的常规程序中震源的有限性,区域矩张量解中的部分非双力偶分量可能是假的。此外,由二阶矩（震源椭球和破裂速度矢量）提供的震源的几何学和运动学特征多数与先前研究中的断层几何、余震分布及破裂速度估计一致。     

各向异性ATI介质剪切位错源地震矩张量

考虑震源区为各向异性ATI介质情形下,给出了剪切位错源地震矩张量解析表达式并模拟了震源区各向异性对双力偶分量(DC)、补偿线性偶极子分量(CLVD)和各向同性分量(ISO)的影响,结果表明,即使剪切位错源仍能产生非双力偶各向同性分量,其导致沿着ATI介质对称轴方向体积变化;当断层面位于ATI介质对称平面或者震源区为各向...     

用混合源模型研究矿山地震震源机制

本文讨论了矿山地震的混合源机制问题，并根据内源矩张量分解的特点提出了一种较合理的点源混合机制以及拟合求解方法。这相当于利用Ｐ波初动振幅进行相对矩张量反演，对于区分双力偶事件和非双力偶事件是有意义的。在简化情况下，对１９８７年发生在门头沟煤矿的１５次事件进行了讨论，发现它们大多属于剪切事件。     

利用区域台网快速自动反演中等强度地震矩张量

震后快速得到地震矩张量, 可以更好地为烈度速报、 应急救援和震后趋势判定等服务。 本文基于中国区域地震台网现状, 对Dreger的矩张量反演方法进行改进。 结合区域地震速报系统, 将系统触发、 地震相关信息与地震波形记录获取、 矩张量反演计算和最佳解挑选等过程实现自动化, 建立了地震矩张量快速自动反演系统。 将该系统在线运行于福建地震台网, 实现了对闽台地区中等强度地震的矩张量在线快速自动反演。 将反演结果与其他研究机构的结果对比, 验证了本文方法的可靠性。     

用P波波形资料反演中强地震地震矩张量的方法

本文给出了利用不同震中距范围（３°-９０°）的长周期Ｐ波记录资料，通过波形拟合和反演确定地震矩张量的方法．在求解过程中，不引入矩张量的迹为零这一约束条件．有６个独立分量的地震矩张量解可分解成各向同性部分、最佳双力偶和补偿线性矢量偶极．文中给出了发生在中国的５次６级以上地震的地震矩张量反演结果，表明在一些地震的震源过程中存在不可忽略的体积变化．     

2000年姚安MS6.5地震3.0≤ML ＜5.0余震的地震矩张量反演

建立合于云南地区的速度结构模型,对云南数字地震台网记录的2000年姚安Ms6．5地震3．0≤ML〈5．0余震的垂直分量进行频率域内的地震矩张量反演。结果表明：矩张量分解得到纯膨胀（各向同性）分量P、纯剪切（双力偶）分量M0和补偿线性矢量偶极C三部分,其中纯剪切（双力偶）分量帆占主要部分,表明地震的震源破裂过程以剪切破裂为主。从余震震源机制解可知,NW-NWW方位的节面占主导,结合余震分布尺度可以判断发震断裂是北西向的断裂。     

非对称地震矩张量时间域反演:理论与方法

本文在对称地震矩张量反演的基础上,进一步研究了非对称地震矩张量时间域反演的理论与方法,结果表明:非对称地震矩张量反演与对称地震矩张量反演类似,只需将对称地震矩张量反演方法略加改动,即增加3个待解参数,便可实现非对称地震矩张量反演.为了判断非对称地震矩张量反演相对于对称地震矩张量反演是否存在过度拟合,运用了AIC准则 (赤池信息准则).为了定量地描述地震矩张量之间的差异,引入了地震矩张量的矢量表示法.通过分析格林函数与地震矩张量各分量之间的关系,得出:在非对称地震矩张量反演时,若仅用垂直向地动位移数据,将无法区分M_xy与M_yx这两个分量, 需要同时运用垂直向与水平向地动位移数据进行联合反演才能区分M_xy与M_yx; 若采用不同的速度结构模型或不同的格林函数计算方法,则需重新评估地震矩张量各分量的分辨度问题.为检验非对称地震矩张量反演方法的可行性, 利用合成地震图进行了一系列数值试验.数值试验结果表明,在非对称地震矩张量反演中,有必要引入S波进行P波与S波联合反演以提高反演的准确性和判定断层面的能力.      

2007年甘肃部分地震的震源参数反演

2007年甘肃测震台网记录到M_L>3.0的地震43次,本文选取了其中17例,利用垂直向PG波初动波形进行了地震矩张量反演,给出了最佳双力偶解,并对一些地震发震背景和发震机理进行了分析讨论.对地震机理研究及未来地震预报提供了参考依据.     

断层滑动分布反演及实时校正场地放大系数研究

正十五期间,我国累计部署约2 000个强震动台站,台站分布密度增加,观测技术得到很大发展。我国即将实施"国家地震预警与烈度速报工程"建设,建成后台网台间距将达到20—40 km,资料能够快速获取。但强震动数据在滑动分布反演方面尚未应用于地震应急和灾害评估中。强震动数据大量应用于实时或者近实时地震动预测系统中,在实时场地放大系数研究方面,现有研究大多利用标量值来表征场地放大系数,缺少实时校正依赖于频率的场地放大系数的研究,期望通过研究改进实现在地震应急与地震动预测中发挥重要作用。本文围绕强震动数据深入应用于断层滑动分布反演和地震动预测方面,主要研究了快速基线校正获取可靠永久位移的方法、利用近场位移进行快速滑动分布反演、实时校正依赖于频率的场地放大系数3个方面的内容。论文主要取得了以下认识和成果:(1)分析了强震动记录基线漂移的原因,总结了国内外提出的基线校正方法,针对现有基线校正方法自动化程度低,难以快速获取近场位移的问题,改进和完善了自动基线校正方法,形成了针对国内外多种强震动仪器记录数据进行快速处理获取永久位移的能力,并利用改进的基线校正方法对不同强震动台网的强震动数据进行处理,并与附近GPS台站记录的位移对比,验证了计算结果的可靠性。研究显示改进的方法能够获得近场专业强震动仪记录到的强震动记录的永久位移,同时也检测到P-alert台网近场永久位移偏离严重,显示大地震发生时MEMS传感器记录强震动数据可能难以恢复可靠近场永久位移。(2)总结了均匀半空间和水平成层半空间的同震位错理论和反演理论及方法。利用台湾CWB和NCREE强震动台网记录到的近场永久位移数据、GPS数据、 Sentinel-1A和ALOS-2In SAR数据基于单断层模型和双断层模型分别反演与联合反演得到了美浓地震滑动分布结果,对比分析不同模型下反演结果,显示本次地震单一发震断层模型结果更加合理。研究显示地震以倾滑为主,主要滑动破裂集中在9—15 km之间,并没有延伸到地表,破裂主要发生在震中西北区域,近地表最大滑动量为0.95 m,最终矩震级为6.29,平均应力降为1.21 MPa,最大应力降为6.31 MPa。(3)利用日本F-net测震数据基于考虑震源时间函数效应的矩张量反演方法反演得到了熊本主震的震源机制解。利用日本K-net和Kik-net强震动台网记录的近场永久位移、ALOS-2In SAR数据、Geonet位移数据分别建立单一断层和分段式断层模型进行滑动分布单独反演与联合反演研究,显示分段式断层模型结果更加合理,滑动分布主要在震中东北方10—30 km间,同时震中附近具有较大的滑动量,破裂延伸到地表,分段1断层模型平均滑动量为2.19 m,最大滑动量6.00 m,平均应力降19.66 MPa,最大应力降90.75 MPa。分段2断层模型平均滑动量约1.48 m,最大滑动量为4.00 m,平均应力降为15.72 MPa,最大应力降为116.62 MPa,矩震级为7.04,破裂过程在阿苏火山西南段结束。基于K-net和Kik-net快速获取的永久位移反演滑动分布结果和基于Geonet GPS位移数据、Sentinel-1A In SAR形变数据反演得到滑动分布结果都比较一致而且可靠,研究显示大震后利用高密度强震动台网后快速获取滑动分布用于震后应急响应和灾害评估是切实可行的。(4)系统总结了国内外场地放大系数校正研究现状,显示利用标量数值来校正场地放大系数的方法不能产生依赖于频率的放大系数,因此,研究实时校正依赖于频率的场地放大系数,设计因果递归无限脉冲响应滤波器(IIR)来建模场地放大系数,完成了软件实现。收集了Kiknet IBRH10与IBRH19两个台站208次地震的强震动记录,利用谱比法得到了井下台站和地面台站之间的相对场地放大系数,设计IIR滤波器对井下观测数据滤波模拟得到了自由地表地震动。利用谱比法计算IBRH10和IBRH19两个台站间的相对谱比,设计因果递归滤波器实现场地放大系数,模拟得到了IBRH10台的加速度时程和傅里叶谱。统计分析所有观测数据和模拟数据的仪器地震烈度,发现预测准确程度有较大提高。本方法很好的改进了加速度时程和仪器地震烈度的预测。为场地放大系数的实时校正提供了一种比较准确的计算方法。(5)以熊本地震为例,基于联合反演滑动分布结果,利用随机有限断层方法模拟得到了熊本地震KMMH12台站与KMMH13台站的基岩加速度时程,提出将IIR方法引入到随机有限断层地震动模拟。通过熊本地震两个台站从井下到地表的模拟和自由地表台站之间的模拟,均取得了较好的模拟结果,验证了方法的有效性。将相关工作结合起来,对更加准确的预测地震动场有重要的支持作用。     

福建地震台网接入的台湾台站场地响应研究

福建地震台网接入了16个台湾台站,利用这些台站记录的92个地震波形资料,反演台湾地区的非弹性衰减和其中12个台站的场地响应,其非弹性衰减Q(f)=271.6f~(0.381);其场地响应低频部分在1附近波动,高频部分出现衰减;其中一个台在低频部分出现放大效应。经过研究,在计算台湾海峡地震的震源参数时可以提高计算精度,同时为下一步福建台网产出台湾地区地震的震源参数建立数据基础,丰富福建台网的数据服务内容。对震级校正、台站场地选点及评价、地震工程和灾害评估有一定的参考意义。     

基于场地响应和量规函数对唐山5.1级地震的震级校正

利用2010年以来河北省测震台网记录到的654个M_L≥2.5地震波形数据,使用Moya方法联合反演计算震源谱及各台站场地响应。河北省测震台网实时接收168个台站数据,最终反演得到151个测震台站场地响应结果。结果显示,频率1～20Hz内各台站均存在不同程度的场地放大效应,随着频率的变化,各类基岩台的场地响应变化较为复杂。位于第四系沉积类的台站场地响应在低频段1～8Hz内放大效应显著,在高频段8～20Hz内呈现快速衰减趋势。选取2017年以来河北省测震台网记录的M_L≥2.0地震数据,对各台站单台震级与台网平均震级进行对比统计、分析,最终得出代表河北地区的地方性震级M_L新量规函数。针对2020年7月12日河北唐山5.1级地震,利用本文得到的台站场地响应结果对震级偏大且有放大作用的台站进行放大作用消除,再分别用现用地方性震级M_L量规函数和河北地区地方性震级M_L新量规函数对单台震级进行重新计算,结果显示震级偏差均有所减小。     

根据震源的两个节面的走向角和倾角求滑动角

文中推导了双力偶点源模型震源机制解得出的震源参数和用地震矩张量反演得出的震源参数之间的转换关系。并给出了实例的计算结果     

2004年首都圈地区中小地震的矩张量反演

通过首都圈地区宽频带数字地震波形反演, 获得了2004年发生在该地区的51次中小地震的矩张量解, 由此确定了这些地震的标量地震矩、 矩震级、 双力偶分量和补偿线性矢量偶极分量的大小以及断层面参数和应力轴参数, 并通过数值试验对反演结果进行了评价.      

区域台网地震矩张量快速反演系统研究

基于美国内华达大学地震实验室的矩张量反演程序,采用JAVA和HTML语言,研发了一套近实时全波形矩张量快速反演系统,用于区域台网地震矩张量的快速产出.该系统由区域地震速报系统触发,能自动实现中等强度地震矩张量的快速反演,同时也包含人机交互模块,可进行人工校正,最终以网页形式对外服务.本文将系统运行以来成功反演的结果与USGS和中国地震局地球物理研究所的计算结果进行对比,验证了该系统的可靠性.      

地震矩张量及其反演

用地震矩张量描述一般类型的地震点源时,二阶矩张量是可以用来简明地表征震源特征的物理量。比如,可用它将震源表示为膨胀中心和双力偶的叠加。二阶地震矩张量可以分解成各向同性部分和纯偏量部分的相加,并且对偏量部分还可作多种形式的分解。本文通过对在主轴坐标系下的矩张量本征值的不同组合,给出了几种矩张量分解的形式及由它们所确定的等效点源模型,并根据本征值的大小,讨论了点矩张量所表示的震源机制解。本文还介绍了反演地震矩张量的方法。     

2022年四川泸定MS6.8地震震源基本特征

2022年9月5日,在四川省甘孜州泸定县发生M_S6.8地震.本研究收集区域台网震相数据、全球地震台网(GSN)、国际数字地震台网联盟(FDSN)与德国地学中心GEOFON台网的宽频带P波数据,利用双差定位、矩心矩张量解反演、有限断层波形反演和视震源时间函数分析等方法,分析了此次地震震源的基本特征.重定位结果显示,余震分布具有丛集性,3个地震丛分别集中在震中附近以及相距30 km左右的东南端和西北端,总体上西北端地震较浅,东南端地震较深.矩心矩张量反演表明,矩心位于29.55°N,102.14°E,深度16 km,释放地震矩1.0068×10¹⁹ N·m,相当于矩震级M_W6.60,双力偶成分占88%,是一次近纯走滑的地震事件.结合余震分布可以断定,地震发生在走向163°、倾角77°(倾向西南),滑动角为-5°的断层面.有限断层反演显示,破裂区主要由两部分构成,破裂起始点及其周围是主要破裂区;另一破裂区位于其东南,总体表现为从西北向东南的单侧破裂,最大滑动量约1.4 m,位于起始破裂点附近.从矩心矩张量反演和有限断层反演得到...     

福建地区的非弹性衰减和台站场地响应研究

福建台网共建有88个速度型观测台站,利用这些台站记录的50个地震波形资料,用Atkinson方法反演了福建地区的非弹性衰减,其非弹性衰减Q(f)=483.6f~(0.352),这与福建地区构造活动较为稳定,介质的均匀程度相对较高,对频率的依赖较少的理论相符.用Moya方法计算台站的场地响应,大部分台站在1~2附近波动,说明其台基良好;部分台站在高频部分出现放大效应,说明台基存在一定的风化;部分台站则在高频出现衰减,说明台基存在一定的松软沉积层.经过本文的研究,为下一步福建台网产出地震的震源参数建立数据基础,丰富了福建台网的数据服务内容.对震级校正、台站场地选点及评价、地震工程和灾害评估有一定的参考意义.     

基于W震相技术的全球强震(MW≥6.5)矩心矩张量自动反演系统评估

使用最近构建的虚拟全球地震台网记录的波形数据,采用OpenMP的并行编程技术优化原有算法, 研制了基于W震相技术的全球强震(M_W≥6.5)矩心矩张量自动反演系统.为了评估该系统的准确度和时效性,将离线自动测定的2008年1月—2013年7月全球140次地震(M_W6.5—9.0)的矩心矩张量与全球矩心矩张量工作组(GCMT)的结果进行了比较.结果表明:该系统可准确测定全球M_W≥6.5地震的矩张量,绝大多数地震矩震级与GCMT给出的矩震级呈现出良好的线性趋势,两者之差ΔM_W的标准方差约0.13,ΔM_W位于区间(-0.2,0.2)的地震占总数的96%;地震矩6个分量分别与GCMT相应的结果沿对角线近线性分布,多数地震矩心水平位置与GCMT给出的矩心水平位置比较接近,两者间大圆弧距离位于区间(0,50km)的地震次数占总数的84%;在台站覆盖较均匀的条件下,该系统能够实现震后25—40分钟自动准确测定全球M_W≥6.5地震的矩心矩张量.      

各向异性ATI介质地震矩张量理论研究

引言地震矩张量描述了地震点源的基本特征,其内容涉及到各类震源(包括剪切位错震源、张裂震源和体积震源)的力学机制、震源辐射、地应力场、震源运动学和强地面运动等地震学中的重要课题。一般认为,浅源构造地震是因断层面间的快速纯剪切错动而辐射地震波,造成在地表的振动,传统上该解释被称为双力偶机制。但实际地震观测和地震矩张量反演结果