利用广义叠加反演方法估算长岛震群应力降

地震应力降是表征震源特性的一个重要参数,通常由震源谱计算得到.但如何从大量地震的观测谱中校正路径和台站效应,准确地分离出震源谱并计算应力降,仍是一个难题.本文采用广义叠加反演方法通过分阶段叠加从观测谱中迭代分离出震源项、台站项和路径项,并利用分震级的叠加震源项与理论谱的拟合得到经验格林函数,再利用由经验格林函数校正后的真实震源谱估算出应力降.该方法不需要知道仪器响应、场地响应和传播路径上的衰减系数,并且不用事先假设震源具有自相似的恒应力降特征,计算效率很高,适用于反演大量地震的震源参数.我们将广义叠加反演方法应用于长岛震群,利用S波谱估算了1431个M_L≥1.0地震的应力降.结果表明,广义叠加反演方法获得的震源参数和用传统方法得到的结果一致;长岛震群地震的应力降较小（中值是0.3 MPa）,变化范围很大（0.009~3.04 MPa之间）,属于低应力降事件集;同时应力降中值随地震矩增大而增大,偏离了自相似理论.应力降空间变化不均匀,高应力降事件主要集中在震群的端部（NW端）,到最近断层距离的依赖性不强,在9、10 km处的应力降中值略高于其他深度.根据应力降的变化特征和区域构造条件,我们推测地下流体在长岛震群的活动中起到一定的作用.

     

乳山震群震源谱参数的稳健反演

本文引入截止频率fmax提出基于Brune模型的高频截止（High-Cut）模型,采用两步反演的方法来拟合求解震源谱的特征参数,并给出其误差范围;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的准确度.将该方法应用于2013-2015年的乳山震群,计算了乳山震群25次ML≥3.0事件的震源参数（地震矩、破裂半径、应力降等）,进一步对乳山震群的震源破裂特性进行了讨论.结果显示：拐角频率、应力降与震源尺度大小明显相关;高频衰减系数γ与震源破裂区的复杂程度以及破裂性质有关,当观测记录中混杂有其他事件的波形或微破裂时,高频衰减系数大于2,并且不确定性增大;截止频率fmax与地震大小存在一定相关性;使用Beresnev（2001）给出的震源半径计算公式,得到的乳山震群的结果显示与华北地区的经验关系较为一致;乳山震群的应力降明显偏小（最大不超过0.15 MPa）,一方面反映了震中区域的构造应力水平,另一方面可能还意味着此次震群是一个相对非耗散型的脆性破裂过程,属于低摩擦应力的断层作用.     

利用SH波对盖州震群震源谱参数的稳健反演研究

本文在Brune震源模型的基础上引入截止频率f_max,使用高频截止震源模型(High-Cut),采用两步反演拟合的方法稳健获得震源谱参数,并给出其置信区间.首先对观测波形逐步消除仪器响应、几何扩散、传播路径介质衰减等影响后,经过坐标系旋转得到SH分量,其次对SH波进行快速傅里叶变换后,经拟合反演得到盖州震群56个地震事件(M_L≥3.0)的震源谱特征参数和震源参数.结果表明:(1)High-Cut模型的理论谱对观测谱有很好的拟合效果,可明显改善拐角频率识别的准确度,表明该理论模型更适用于观测震源谱.(2)56次地震事件的地震矩在10¹¹～10¹⁵ N·m之间,地震矩M₀与M_L存在明显的线性关系:logM₀=1.248M_L+8.329;拐角频率在0.8～2.9 Hz范围内,拐角频率时域演化基本维持在2倍均方差内;盖州震群应力降σ变化与ISD模式一致,与震级存在正相关的依赖关系:logσ=1.55M_L     

山东乳山震群震源参数变化及其尺度关系

山东乳山震群自2013年10月开始活动,持续5年多时间,累计记录到M_L≥0.0级的地震事件1.3万余次.乳山位于东部沿海弱震地区,却发生了如此长时间、高频度的地震活动,值得深入研究.为了解震群发生、发展过程中震源区介质性质的变化特征,本文利用山东数字地震台网和乳山小孔径台阵记录的地震波形资料,基于Brune圆盘模型,采用S波频谱方法,反演计算了乳山震群167个M_L≥2.0级地震的震源参数.结果显示:乳山震群的震源参数明显偏离了震源的自相似模型,拐角频率、应力降、视应力与地震矩成比例关系,其中拐角频率中值随地震矩增大而减小,应力降和视应力中值随地震矩的增大而增大.乳山震群应力降的变化范围是0.02～4.39 MPa,均值是0.58 MPa,视应力在0.008～1.79 MPa之间,均值是0.23 MPa,应力降和视应力变化范围较大,达到了2个量级以上,均值水平较低.震群中3次M_L>4.5级中有2次地震发生前后拐角频率、视应力等震源参数出现了明显的变化,同时震源参数在空间上差异较大,相对高应力值的地震大多位于震群西北端...     

山东长岛震群震源机制解一致性参数时空演化特征

借助山东数字地震台网记录到的长岛海域的中小地震波形资料,采用P波初动求取小震震源机制解的方法对研究区内293个ML≥2.0地震进行震源机制反演,并根据震源机制解的资料对长岛地区进行应力张量反演,计算各节点震源机制解一致性参数的时空演化,进而分析长岛地区的应力状态以及震源机制一致性参数的时空演化特征。结果表明:(1)研究区地震震源以走滑型为主,正断型次之,逆断型最少,初步判断发震断层为SE走向的高角度的走滑断层,主要表现为水平运动。(2)通过反演得到研究区区域平均应力场主压应力方向为101.4°,倾角29.1°;中等应力方向为280.8°,倾角60.8°;主张应力方向为11.3°,倾角0.3°,应力张量方差为0.085。(3)震源机制一致性参数的时空分布与中等地震活动有一定的关系,具体表现为:在中强地震发生前,震源机制和应力场一致,震源区附近的构造应力场的作用增强,此时震源机制一致性参数处于较低水平。空间上,研究区震源机制一致性参数整体上呈现出中间低两边高的特点,所有ML≥4.0地震都发生在极低值区或者高值区向低值区变化的过渡带上。     

由震源谱推断1997年新疆伽师强震群破裂特性

分析了1997年伽师强震群中12次MS5.0地震的Ｐ波和Ｓ波位移谱,用遗传算法和目测法联合计算了这些地震Ｐ,Ｓ波震源谱的拐角频率,并由此推算出这些地震的震源尺度和静态应力降（以下简称应力降）．根据观测震源谱拐角频率的方位性变化特征,对相关地震的破裂方向进行了估算．主要结果如下:① 伽师强震群中６级强震的震源破裂尺度在10～16ｋｍ,５级地震的破裂尺度在6～10ｋｍ,个别５级地震的破裂尺度超过10ｋｍ;② 伽师强震群中,中、强地震的应力降均在0.1ＭＰａ左右,这种显著偏低的应力降特性表明,该强震群震源区积累的应力释放缓慢,这意味着伽师强震群活动还将持续相当长时间;③ 应力降大小与相应地震震级大小存在统计正相关关系．同时还可清楚地看出,正断层型地震的应力降整体低于走滑型地震的应力降;④伽师强震群中６ 级强震的震源谱拐角频率有一定的方向性,震源谱拐角频率方位分布图显示出这组强震的破裂机制较为复杂,无一致的破裂方向．      

山西地区震源新参数间关系初探

利用“十五”数字化后山西地震台网记录的612次 ML ≥2．0地震,使用中国地震局地震预测研究所推广的中小地震新参数计算软件,计算其中148次事件的震源新参数,对地震矩、矩震级、震源破裂尺度、应力降、拐角频率等参数间的定标关系做初步研究,得出 ML 震级与地震矩、矩震级间存在较好的线性正相关;震级与震源尺度间存在多项式关系;与应力降的对数呈显著正相关,当大于 ML 4．0后,随着震级的增大,释放的应力降略有变缓;与拐角频率的对数呈负相关。     

温州珊溪水库地震序列震源参数研究

根据浙江区域数字台网记录的数字地震波形资料,在扣除了地震记录数据中传播路径、场地响应和仪器响应的影响后,采用Atkinson单个地震、多台记录求平均的反演方法计算震源参数,利用遗传算法测定了2002年7月至2006年11月温州珊溪水库震群4.6≥ML≥2.8的多少个震源参数。计算结果表明:①地震矩和近震震级有很好的线性关系,地震矩范围为1.24×1013～1.83×1015 N.m,震源破裂半径为155～1 227 m,地震矩与震源半径之间呈线性关系。②拐角频率范围为1.06～8.43 Hz,随地震矩的增大而减小。用最小二乘法拟合出拐角频率与地震矩之间的关系式,据此关系式可计算出拐角频率的估计值。拐角频率与其估计值之差的滑动时间进程曲线表明,2006年2月4日到2月11日、2006年3月6日到3月10日震群发生之前出现持续低值,在震群发生过程中其差值回升,具有地震前兆信息指示意义;③地震应力降范围为0.04～2.36 MPa,应力降与近震震级无明显的依赖关系,主震前应力降值比较高;主震及短时间内的较强余震发生后,平均应力降值迅速下降,反映了震中区的应力在主震发生的几天后降到了一个相对较低的水平。     

2021年青海甘德震群震源参数特征

1 研究背景 2021年5月22日2时4分,青海省果洛州玛多县发生MS 7.4地震,震中位于(98.34°E, 34.59°N),震源深度17 km.此次地震发生后,在震中东侧甘德县出现震群活动,空间距离约180 km,截至2021年6月28日,青海地震台网共记录ML≥1.0余震79次,其中, ML 1.0—1.9地震...     

山东长岛海域震群重定位及震源特征研究

基于山东数字化地震台站的震相资料和胶东半岛地区的速度结构模型,利用双差定位方法对2017年2月14日开始的山东长岛地区双震群进行重新定位,结果显示主震群余震序列分布沿一级断裂分布,震群位置比较集中。并利用CAP方法（Cut and Paste）对长岛海域2个震群中的几个较大地震进行震源机制解的反演分析,其中,2017年3月3日的主震震源机制解的节面Ⅰ走向为320°,倾角57°,滑动角为12°;节面Ⅱ走向为223.4°,倾角80°,滑动角为146.4°;主震的最佳拟合深度在9.7km,6次较大地震的节面Ⅰ走向也基本一致。     

糯扎渡水库地区地震活动和震源参数研究

本文利用糯扎渡水库台网和景洪水库台网记录的地震波形反演震源谱, 计算了2011年1月至2014年3月糯扎渡水库附近143个1.0级以上地震的震源参数。 分析研究发现: ① 糯扎渡水库蓄水后, 库区内地震活动明显增强, 尤其是在水位上升3~4个月后; ② 水库开始蓄水后, 库区内地震震源深度变浅, 一段时间以后则与库区外的差别减小; ③ 地震拐角频率随地震矩增大而减小, 且蓄水以后, 库区内地震拐角频率的对数与地震矩的对数线性关系更明显; ④ 应力降、 视应力与地震矩存在正相关关系, 且相同地震矩时库区内的应力降与视应力低于蓄水前和库区外的地震应力降与视应力值; ⑤ 蓄水对库区内地震的影响可延伸至库底10 km深度处, 且在3~6 km深度内影响最大、 库区内外地震频度与视应力均值差异最显著。     

盖州青石岭震群的震源参数特征

使用辽宁地区中小地震的数字波形资料,基于Brune圆盘模型计算了2012年2月～2016年12月盖州青石岭震群M_L≥2.5地震的震源动力学参数。结果表明,震群的视应力为0～12bar,视应力随时间整体表现为突升突降中逐渐衰减的变化形态;应力降随震级的增大而增加,这与Nuttli的板内地震增加应力降(ISD)模型较吻合;通过对比1999年岫岩5.4级地震序列中M_L≥3.5地震的震源参数定标率发现,同震级的青石岭地震其应力降要小10倍左右,综合震源区地质构造、震源机制等因素认为,流体可能在青石岭震群的孕育和发生过程中起了重要作用。     

2001年施甸震群非弹性衰减及震源参数特征研究

本文根据昆明区域数字台网记录的数字地震波形资料,采用Atkinson方法反演了施甸地震震源区非弹性衰减,运用Moya方法反演了施甸震中200km区域内6个数字地震台的场地响应。首先扣除了地震记录数据中传播路径、场地响应和仪器响应的影响,继而利用遗传算法测定了2001年施甸震群的震源参数。结果表明:①地震矩和近震震级有很好的线性关系,地震矩范围为1×1012~1014N.m,震源破裂半径为157~973m,地震矩与震源半径之间亦呈线性关系。②拐角频率随地震矩的增大而减小。用最小二乘法拟合出拐角频率与地震矩之间的关系式,据此关系式可计算出拐角频率的估计值。拐角频率与其估计值之差的时间进程曲线表明,强余震发生之前会连续出现拐角频率与其估计值的差值呈高值或低值异常。③地震应力降范围为0.07~1.55MPa,应力降与近震震级无明显的依赖关系,强余震发生之前会出现高应力降异常。④余震的震源深度主要分布在5~10km,表明地震能量释放主要集中在这一深度范围内。     

胶东半岛地区震源波谱参数研究

利用山东数字地震台网记录到的胶东半岛及附近地区2010年以来的地震波形资料,采用Brune模型,并结合遗传算法反演了本区134次2.0级以上地震的震源波谱参数.结果表明胶东半岛地区中小地震的地震矩在9.76×1011～5.9×1014N·M之间;应力降范围在0.017～25MPa之间,均值是0.97MPa;视应力范围在0.06～10.2MPa,平均应力水平在0.396MPa.地震矩、应力降和视应力都与震级呈正相关关系,拐角频率与震级的关系不是很明显;地震矩和拐角频率成负相关关系.根据本区震源参数和震级的定量统计关系,去除震级影响,通过应力降和视应力随时间的变化得到目前正处于应力的释放时期.     

基于波动方程的微地震震源位置、震源时间及VTI介质各向异性参数联合反演

对于非常规油气开发,水力压裂监控的效果取决于对微地震事件的分析、解释.准确的微地震震源位置是关乎施工成败的重要因素.微地震震源位置的准确性与多个参数相关,其不仅依赖于微地震事件的激发时间,同时也依赖于储层介质参数信息,因此进行微地震震源位置、震源时间、储层介质参数的联合反演尤为重要.页岩气储层通常表现出较强的各向异性,...     

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_p < 1 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_L < M_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Savage-Wood模式.近震震级与矩震级拟合关系M_w=a+bM_L中b的大小与应力降和地震矩的关系有关,Δσ∝M₀^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.

     

华北中北部地区震源参数和场地响应的联合反演

利用遗传算法反演华北中北部地区27个地震震源谱的低频水平、拐角频率和25个台站的场地响应。具体方法是利用研究区的平均衰减模型对记录谱进行路径校正，然后假定每一个地震的ω^2模型，调整低频水平和拐角频率使所有台站场地响应的标准偏差最小，最后给出参与计算的每个台站的场地响应。结果表明，17个基岩台中11个台的场地响应在1～20Hz范围内接近1，6个基岩台的场地响应部分频段放大或缩小3倍以上。8个井下摆台站的场地响应形态相同，表现为低频放大，高频部分迅速衰减。地震矩与震级的关系为logM0=17．1 1．13ML，地震矩与震源半径的关系为logM0=19．4 0．0052r。