地震破裂时-空过程的研究

我们以 1 990年 4月 2 6日在青海省共和县境内发生的 MS6.9地震及其强余震为例 ,利用中国数字化地震台网的长周期和宽频带波形资料 ,探讨了地震破裂时空过程的研究方法。首先 ,我们用频率域矩张量反演的方法 ,分别反演了 MS6.9的主震及其强余震的矩张量 ;然后 ,分别以几个余震作为经验格林函数 ,对MS6.9地震的长周期和宽频带记录进行反褶积 ,提取了 MS6.9地震的远场震源时间函数 ;最终 ,我们新发展了一种在时间域反演断层面上位错非均匀分布的方法 ,并用该方法分析了共和 MS6.9地震破裂的时空过程。1　长周期波形资料的反演关于 1 990年…     

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．     

2000年6月4日印度尼西亚苏门答腊南部Ｍem>Ssub>8.0地震的震源机制

用全球地震台网的长周期地震仪记录到的远场体波,反演了2000年6月4日印度尼西亚苏门答腊南部ＭS8.0地震的矩张量解. 这个解比USGS、Harvard CMT和东京大学地震研究所得到的矩张量解更为合理.该地震矩张量的最佳双力偶分量为1.51021 Nm, 补偿线性矢量偶极分量为1.21020 Nm,爆炸分量为－5.91019 Nm. 震源机制主要是左旋走滑,带有很小的逆冲倾滑分量. 节面I走向为199, 倾角为82,滑动角为5;节面II走向为109, 倾角为85, 滑动角为172．P,倾角为2;T,倾角为10;B,倾角为80. 该地震的P波显示了明显的方向性效应. P波的这种多普勒效应表明,走向199的节面为断层面. 地震是从东北向西南方向单侧破裂的, 破裂传播方向几乎垂直于爪哇海沟走向.轴方位角为256轴方位角为64轴方位角为154     

1995年7月20日怀来盆地Mem>Lsub>=4.1地震的破裂过程l

1995年7月20日在北京西北的怀来盆地发生了一次ML=4.1地震,这次地震震中位于40.326N,115.448E,震源深度5.5 km．在此主震之后该地区小震活动变得十分活跃．中欧合作怀来数字地震台网记录并精确定位了这一地震序列．在主震之后约两小时发生了一次ML=2.0地震,震中位于40.323N,115.447E,震源深度5.0 km,其震源位置与主震非常接近．我们用这一ML=2.0地震作为经验格林函数,用正则化方法反演了主震的震源时间函数．考虑到怀来数字地震台网的仪器响应是速度型的,为了减少高频噪声干扰,我们在反演之前先将主震和经验格林函数的数字波形记录去掉仪器响应,再积分得到位移记录．我们分别选取了怀来数字地震台网5个野外台站的Z分向P波,各个震相所取长度为0.5 s左右．由各个震相所得结果是一致的,这次ML=4.1地震是两次破裂．各个台站的震源时间函数表现出较强的地震多普勒效应,我们确认由P波初动数据和余震分布确定的走向37,倾角40的节面为破裂面．通过试错法我们反演得到了如下结果：两次破裂的持续时间均约为0.1 s,但第1次破裂长度为0.5 km,比第2次破裂的尺度0.3 km长．第1次破裂速度为5.0 km/s,也明显大于第2次破裂速度3.0 km/s．第2次破裂发生于第1次破裂开始之后0.06 s,第1次破裂在破裂面上的传播方向与破裂面走向夹角为＝140(逆时针为正,下同),第2次破裂在破裂面上的传播方向与破裂面走向夹角为＝80,以第1次破裂的起始点为原点,第2次破裂的起始点位于＝－100的方位,距离第1次破裂的起始点0.52 km．我们用远场地动位移频谱测量法得到了ML=4.1地震的地震矩为3.31013 Nm,应力降为4.6 MPa,破裂半径0.16 km．     

2001年11月14日昆仑山口西Mem>Ｓsub>8.1地震震源破裂过程研究

根据IRIS全球地震台网28个台的长周期地震仪记录的P波数字地震图, 用直接由远场体波地震图反演震源破裂过程的一种新方法, 研究了2001年11月14日昆仑山口西MＳ8.1地震的震源破裂过程. 结果表明: 这是一次极为复杂的地震破裂事件. 破裂从震源位置 (35.95N,90.54E, h: 10 km)开始后, 先向西扩展, 后在有限断层的东端和中部的大尺度空间范围内接连出现了多个破裂生长点. 破裂在这些生长点先后扩展, 最后在矩心位置(35.80N,92.91E, h:15 km)以东50 km范围内结束. 整个破裂持续了约142 s. 破裂过程可粗略地分为3个阶段: 第一阶段, 从第0 s开始至第52 s结束, 持续了52 s，释放的地震矩约为总地震矩的24.4％；第二阶段, 从第55 s开始至第113 s结束, 持续了58 s，释放的地震矩约为总地震矩的56.5％; 第三阶段, 从第122 s开始至第142 s结束, 持续了20 s，释放的地震矩约为总地震矩的19.1％. 地震破裂面长约490 km, 破裂面最大宽度达45 km. 破裂主要发生在30 km深度范围内. 地下岩层的平均静态位错量约为1.2 m, 最大静态位错量达3.6 m，平均静态应力降约为5 MPa, 最大静态应力降达18 MPa. 静态位错量和静态应力降最大的区域位于矩心位置以东50 km范围内.      

2001年1月26日印度古吉拉特邦7.8级地震综述

2001年1月26日印度古吉拉特邦发生7．8级地震，造成生命和财产的严重损失，这是该地区历史上发生的第二次大地震，引起国际社会的普遍关注，本文综述了这次地震的情况，内容包括：震源参数，发震背景，震灾情况，救援情况，地震造成的社会和经济影响以及值得思考的几个问题。     

利用地震波形反演研究震源破裂时空过程

本文对近10多年来利用地震波形反演推断震源破裂时空过程这一领域的研究进展作一简单介绍．论述了理论地震图的计算、反演确定震源参数、以及解释反演结果三方面的发展,并对反演结果进行了归纳总结．研究表明,在本文所提到的地震中,多数大地震的震中附近只有相对小的滑动,而在多数中等地震的震中或其附近有较大的滑动．本文认为,在进一步提高反演解答的稳定性和可信程度的基础上,在大地构造背景下研究震源的性质,对一批不同震级、发生在不同构造区的地震进行系统研究是有意义的．     

利用地震波形反演研究震源破裂时空过程

本文对近10多年来利用地震波形反演推断震源破裂时空过程这一领域的研究进展作一简单介绍．论述了理论地震图的计算、反演确定震源参数、以及解释反演结果三方面的发展,并对反演结果进行了归纳总结．研究表明,在本文所提到的地震中,多数大地震的震中附近只有相对小的滑动,而在多数中等地震的震中或其附近有较大的滑动．本文认为,在进一步提高反演解答的稳定性和可信程度的基础上,在大地构造背景下研究震源的性质,对一批不同震级、发生在不同构造区的地震进行系统研究是有意义的．     

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.     

2000年6月4日印度尼西亚苏门答腊南部 Ms 8.0地震的时空破裂过程

利用全球地震台网的长周期地震仪记录到的远震体波反演了 2 0 0 0年 6月 4日印度尼西亚苏门答腊南部MS8 0地震的时空破裂过程。从P波和S波提取的震源时间函数的方向性效应都清楚地表明 :走向为 199°的节面为断层面 ,地震是从东北向西南方向的单侧破裂。这次地震破裂持续了约 16s。破裂区长约 95km ,宽约 6 0km ,平均静态位错约 11m ,最大静态位错达2 7m。平均静态应力降约为 90MPa ,最大静态应力降达 2 2 0MPa。     

Spatial and temporal rupture process of the January 26, 2001, Gujarat, India, M_S=7.8 earthquake

Introduction An earthquake of MS=7.8 occurred near the Gujarat of India on January 26, 2001, which was one of the most deadly earthquakes since there was the record in the Indian history (Bendick, et al, 2001; Gupta, et al, 2001). The USGS of USA determined the origin time of the earthquake to be 3h16min41s (UTC), and the epicenter location to be 70.32篍, 23.40篘. Shortly after the earthquake, the moment tensor solutions or focal mechanisms and other related parameters were offered by s…     

Spatial and temporal rupture process of the January 26, 2001, Gujarat, India, M S=7.8 earthquake

The source parameters, such as moment tensor, focal mechanism, source time function (STF) and temporal-spatial rupture process, were obtained for the January 26, 2001, India, M _S=7.8 earthquake by inverting waveform data of 27 GDSN stations with epicentral distances less than 90°. Firstly, combining the moment tensor inversion, the spatial distribution of intensity, disaster and aftershocks and the orientation of the fault where the earthquake lies, the strike, dip and rake of the seismogenic fault were determined to be 92°, 58° and 62°, respectively. That is, this earthquake was a mainly thrust faulting with the strike of near west-east and the dipping direction to south. The seismic moment released was 3.5×10²⁰ Nm, accordingly, the moment magnitude M _W was calculated to be 7.6. And then, 27 P-STFs, 22 S-STFs and the averaged STFs of them were determined respectively using the technique of spectra division in frequency domain and the synthetic seismogram as Green’s functions. The analysis of the STFs suggested that the earthquake was a continuous event with the duration time of 19 s, starting rapidly and ending slowly. Finally, the temporal-spatial distribution of the slip on the fault plane was imaged from the obtained P-STFs and S-STFs using an time domain inversion technique. The maximum slip amplitude on the fault plane was about 7 m. The maximum stress drop was 30 MPa, and the average one over the whole rupture area was 7 MPa. The rupture area was about 85 km long in the strike direction and about 60 km wide in the down-dip direction, which, equally, was 51 km deep in the depth direction. The rupture propagated 50 km eastwards and 35 km westwards. The main portion of the rupture area, which has the slip amplitude greater than 0.5 m, was of the shape of an ellipse, its major axis oriented in the slip direction of the fault, which indicated that the rupture propagation direction was in accordance with the fault slip direction. This phenomenon is popular for strike-slip faulting, but rather rare for thrust faulting. The eastern portion of the rupture area above the initiation point was larger than the western portion below the initiation point, which was indicative of the asymmetrical rupture. In other words, the rupturing was kind of unilateral from west to east and from down to up. From the snapshots of the slip-rate variation with time and space, the slip rate reached the largest at the 4th second, that was 0.2 m/s, and the rupture in this period occurred only around the initiation point. At the 6th second, the rupture around the initiation point nearly stopped, and started moving outwards. The velocity of the westward rupture was smaller than that of the eastward rupture. Such rupture behavior like a circle mostly stopped near the 15th second. After the 16th second, only some patches of rupture distributed in the outer region. From the snapshots of the slip variation with time and space, the rupture started at the initiation point and propagated outwards. The main rupture on the area with the slip amplitude greater than 5 m extended unilaterally from west to east and from down to up between the 6th and the 10th seconds, and the western segment extended a bit westwards and downwards between the 11th and the 13th seconds. The whole process lasted about 19 s. The rupture velocity over the whole rupture process was estimated to be 3.3 km/s. Foundation item: 973 Project (G1998040705) from Ministry of Science and Technology, P. R. China, and the National Science Foundation of China under grant No.49904004. Contribution No. 02FE2026, Institute of Geophysics, China Seismological Bureau.     

2012年6月30日新疆新源、和静交界M_S6.6地震的破裂过程

利用IRIS全球台网记录到的远场波形对2012年新源、和静交界MS6.6地震的破裂过程进行了反演,同时,结合发震构造喀什河断裂东段的构造特征和MS6.6地震前天山中段区域应力场状态,对MS6.6地震的可能发生机理进行了讨论。结果表明:1)MS6.6地震破裂持续时间约35s,地震能量主要在前16s内释放。整个破裂过程由2次子事件组成,第1次破裂强度大于第2次。此次地震破裂过程相对简单,具有双侧破裂特征,最大滑移量为45cm。MS6.6地震初始破裂点位于高滑动量区域的边缘,深部主体破裂区以逆冲兼右旋走滑错动为主,浅部以右旋走滑错动为主;2)MS6.6地震的3级以上余震主要分布在主震破裂大滑动量区域的外围或滑动量变化梯度较大的区域,主震发生后短期内余震的震源机制特征与主震破裂面在断层面上产生的滑动矢量分布较为一致;3)新源、和静交界MS6.6地震前,新疆地区逆冲类型的中强地震明显增多,尤其是天山中段,且这些地震的震源机制与区域应力场的状态较为一致。显示了天山中段受构造应力场控制作用增强,进而有利于具有右旋扭错性质的喀什河断裂东段发生右旋走滑运动,这可能是6.6级地震发生的直接原因。     

2010年玉树超剪切破裂地震破裂过程反演

为探讨玉树地震是否为超剪切破裂事件,利用Yagi的方法重新进行了此次地震震源破裂过程的反演。通过给定不同的破裂速度进行对比,发现当破裂速度为4.7km/s时,理论与实际观测结果拟合残差最小,且反演结果更符合实际。另据P波高频辐射能量包络反演,破裂传播速度在4.7～5.8km/s范围内,而该地区的剪切波速度则为3.0～3.6km/s,从而证明了此次地震超剪切破裂现象的存在。反演结果表明,此次地震在玉树段的NW和SE段形成了19和31km的地表破裂,而震中所在的中段由于隆宝湖拉分盆地的存在,造成了15km的未破裂区。超剪切破裂是造成SE段玉树县城遭受严重破坏的原因之一。     

THE SOURCE PARAMETERS AND RUPTURE PROCESS OF THE MW7.0 EARTHQUAKE IN ALASKA,USA ON DECEMBER 1, 2018

A magnitude M_W7.0 earthquake struck north of Anchorage, Alaska, USA on 1 December 2018. This earthquake occurred in the Alaska-Aleutian subduction zone, on a fault within the subducting Pacific slab rather than on the shallower boundary between the Pacific and North American plates. In order to better understand the earthquake source characteristics and slip distribution of source rupture process as well as to explore the effect of tectonic environment on dynamic triggering of earthquake, the faulting geometry, slip distribution, seismic moment, source time function are estimated from broadband waveforms downloaded from IRIS Data Management Center. We use the regional broadband waveforms to infer the source parameters with ISOLA package and the teleseismic body wave recorded by stations of the Global Seismic Network is employed to conduct slip distribution inversion with iterative deconvolution method. The focal mechanism solution indicates that the Alaska earthquake occurred as the result of tensile-type normal faulting, the estimated centroid depth from waveform inversion shows that the earthquake occurred at the depth of 56.5km, and the centroid location is 10km far away in northeast direction relative to the location of initial epicenter. We use the aftershock distribution to constrain the fault-plane strike of a normal fault to set up the finite fault model, the finite fault inversion shows that the earthquake slip distribution is concentrated mainly on a rectangular area with 30km×20km, and the maximum slip is up to 3.6m. In addition, the slip distribution shows an asymmetrical distribution and the range of possible rupture direction, the direction of rupture extends to the northeast direction, which is same as that of aftershock distribution for a period of ten days after the mainshock. It is interesting to note that a seismic gap appears in the southwest of the seismogenic fault, we initially determined that the earthquake was a typical normal fault-type earthquake that occurred in the back-arc extensional environment of the subduction collision zone between the Pacific plate and the North American plate, this earthquake was not related to tectonic movement of faults near the Earth's surface. Due to the influence of high temperature and pressure during the subduction of the Pacific plate toward to the north, the subduction angle of the Pacific plate becomes steep, causing consequently the backward bending deformation, thus forming to a tensile environment at the trailing edge of the collision zone and generating the M_W7.0 earthquake in Alaska.     

用地震标定律研究丽江7.0级地震的破裂过程

本根据Ｈｅａｓｋｅｌｌ二维矩形地震破裂模式，导出了以ω立方的波谱衰减，在分析地震破裂过程特征、考虑三个主要的相似性假定基础上，即假定地震满足断层面几何相似、应力环境相似和动力学相似条件，研究了大小地震相似性问题的标度分析，建立了地震破裂和源参数之间的标定律关系。用云南地区２０多年中数百个地震的地震矩Ｍ０、面波震级Ｍｓ和近震震级ＭＬ系统以及有关的地震参数，建立了适用于云南地区的地震标定律关系。由此     

对1976年河北唐山MS7.8地震地表破裂带展布及位移特征的新认识

1976年河北唐山MS7.8地震发生之后,诸多资料报道了唐山市南侧展布的长8～11km的地震地表破裂带.该地表破裂带由10余条NE方向、具右旋走滑特征的地表破裂呈左阶形式组成,总体走向N30°E,最大右旋位移2.3m,多数地段的垂直位移为0.5 ～0.7m.近年有学者提出,在更大范围内出现的地表破坏现象.分辨这些地表破...     

地震破裂过程的几何学与运动学特征的模拟

本应用形变破裂和激光全息光弹实验，结合断裂力学的观点研究了地震破裂过程的三个方面：１．地震破裂的力学机制；２．地震破裂的应变特征与运动过程；３．地震破裂过程的应力场分布特征。并分析了地震破裂过程的几何学与运动学特征以及探讨了它们与地震发生。前兆和余震迁移的密切关系。此项研究为活动断层分段研究和地震预报提供了实验证据。     

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.     

澜沧—耿马地震的破裂过程

本文收集了国内各个单位和国外EDR报告给出的澜沧——耿马地震的震源参数和震源机制解参数,讨论了它们之间差别的原因。由地震定标律给出了主震7.5级地震的断层长度、宽度、面积和平均错距的估计值,结果分别为52 km,26 km,1.3×10~3 km~2,2.0 m。研究了它们的破裂方向:像是从中间地区分别向东南(产生最大主震7.5级地震)和西北方向(产生次大主震7.0级地震)破裂扩展,但不是同时,相隔了约13分钟。本文还讨论了第二次主震(Ms7.0)比第一次主震(Ms7.5)造成的地面破坏面积大的原因。