复杂介质地震定位中震源轨迹的计算

交切法是最基本的地震定位方法之一.该方法利用震源轨迹进行定位,不需要求解方程,即使仅有少量的地震记录,利用交切法也能获得有价值的震中信息.但另一方面,交切法的定位精度较低,特别是震源深度的误差常常较大.     

三维复杂速度模型中地震事件震源轨迹的计算

地球内部三维速度图像的广泛建立为进行高精度的地震定位提供了良好条件.使用震源轨迹确定震源位置不仅稳健而且直观,但三维复杂速度模型中的震源轨迹难以给出解析解.为此,本文提出了一种较准确地计算三维复杂速度模型中震源轨迹的数值方法.根据震源轨迹在残差场中的特点：（1）震源轨迹位于残差正负极性彼此不同的邻点之间;（2）绝对梯度在震源轨迹的法线方向最大;（3）在法线方向上越靠近震源轨迹残差绝对值越小,对于每个模型节点分别和残差正负极性与其不同的邻点组成的点对,将其中绝对梯度最大的点对作为震源轨迹法线点对,选取法线点对中残差绝对值较小的点（即震源轨迹所在模型单元的节点）作为震源轨迹代表点;在绝对残差场中数值较小的连通区域（可能有多个）内,利用最小走时树算法依次计算出每个连通区域中地震波从绝对残差最小点至同一连通区域内震源轨迹代表点的射线路径作为震源轨迹.算例表明：本文方法适用于三维复杂速度模型,对震源轨迹的稳定性及构成段数没有限制,计算的震源轨迹精细且较完整、可用于高精度的地震定位.

     

基于射线追踪技术计算地震定位中震源轨迹的改进方法

使用震源轨迹确定震源位置不仅稳健而且直观,但当介质复杂时震源轨迹难以给出解析解.基于最小走时树射线追踪技术计算震源轨迹的方法(以轨迹所在的残差场中残差最小的点(初始点)至残差较小的点(震源轨迹代表点)的射线路径表示震源轨迹)适用于复杂速度模型,但尚不能正确计算由多段组成的震源轨迹,同时兼顾计算轨迹的完整性和精细性较为困难,计算参数设置烦琐不适于大批量数据的自动处理.针对该方法存在的问题,本文对其进行了改进:(1)采用一种"削皮"算法选取震源轨迹所经过的模型单元的节点作为轨迹代表点;(2)将残差较小的区域作为震源轨迹计算区域(该区域依轨迹分布自适应地划分为若干个连通区域),从未计算的轨迹代表点中选取残差最小者作为射线路径初始点,利用最小走时树算法依次计算所有连通区域内的震源轨迹;(3)通过去掉较短的不再分叉的射线路径使震源轨迹更为精细.虚拟和真实事件的算例表明,改进方法有效克服了原方法的不足,可便捷地计算复杂速度模型中事件的震源轨迹,计算的轨迹精细且较完整.     

三维复杂速度模型的交切法地震定位

地震定位是地震监测与减灾研究重要基础.基于均匀或横向均匀介质模型,利用震源轨迹确定震源位置的交切法具有稳健和效率高的优点,但定位精度较低,特别是震源深度.为提高震源定位精度,我们提出适用于三维复杂速度模型的地震定位交切法.将地壳速度模型由均匀或横向均匀介质模型扩展为三维复杂速度模型;均匀或横向均匀介质模型对应的原假设为球面或双曲面的震源轨迹通过最小走时树射线追踪技术予以确定.确定震源位置的震源轨迹以到时差作为约束条件;将震源定位于震源轨迹交汇最密集的点处,即总的到时差残差(RDT)最小的点处.定位结果的不确定性可通过RDT值较小节点的空间分布予以定性表示.考察了准确速度模型、扰动速度模型、扰动观测到时及地震在台网外等4种情况下改进方法的地震定位效果,结果表明改进的交切法可用于三维复杂速度模型的地震定位;综合利用P波与S波的到时差信息,可明显改善震源位置约束;使用多条震源轨迹进行定位,有助于减少由随机因素导致的定位误差.     

复杂速度模型的地震交切定位方法

交切法是最基本的地震定位方法之一,该定位方法具有稳定性强、速度快的优点。由于速度模型假设为均匀或水平均匀介质,与实际介质有较大偏差,因此定位精度较低,特别是震源深度。为克服传统交切法的缺点,我们对其进行了改进。在改进的方法中,震源轨迹不再假设为圆形或双曲线形,而是利用最小走时树射线追踪方法进行精确计算。数值模型计算表明,本文提出的改进方法,可用于复杂速度模型的地震定位。     

一种基于插值技术高精度计算稀疏网格地震定位中震源轨迹的方法

区域和全球地震定位越来越多地基于更接近实际的横向非均匀速度模型.速度模型主要来自于地震体波层析成像结果,分辨率不是很高.这样,模型宜于以稀疏网格剖分以减少计算时间和计算机内存需求.当剖分的模型单元较大时,基于射线追踪技术计算复杂介质地震定位中震源轨迹的方法——选取震源轨迹所经过单元节点（位于单元中心,称为震源轨迹节点）为轨迹参考点,利用最小走时树射线追踪方法计算绝对残差场中连接轨迹参考点的射线路径作为震源轨迹——计算结果误差较大,难以满足精定位需要.针对该问题,本文对其进行了改进：不将震源轨迹节点作为轨迹参考点,而是基于插值技术计算每个轨迹节点其法线点对（即该节点与其周围残差正负极性不同的相邻节点组成的点对中梯度绝对值最大的那对）间残差为零的点作为震源轨迹参考点.算例表明：和原方法相比,改进方法计算的震源轨迹更为精细,计算精度提高数十（线性插值）至数百倍（非线性插值）,而计算效率基本保持在同一数量级,使利用震源轨迹进行直观、快速和高精度的区域或全球地震事件定位成为可能;壳幔界面反射纵波（PmP）对震源的约束和直达纵波（Pg）相似;同一台站PmP-Pg波到时差约束的震源轨迹对震源深度有很好的约束.

     

运用改进的地震定位交切法重定位2001—2010年云南地震

传统地震定位方法利用震源轨迹确定震源位置,但基于均匀或横向均匀介质模型必然导致定位误差。为此对传统方法进行改进,发展适用于三维复杂地壳速度模型的地震定位交切法。利用最小走时树射线追踪技术,以离散方式准确计算三维复杂地壳速度模型中的震源轨迹,将震源定位于震源轨迹交汇的密集点。将该方法应用于云南地区地震重定位,得到较高定位精度。     

三维复杂介质中转换波走时快速计算

复杂介质中转换波走时计算是多波勘探地震学中重要内容之一.本项研究利用惠更斯原理和费玛原理,获得了三维复杂介质中转换波快速计算的改进型最小走时树方法.其中,在保证精度的条件下,为了提高三维转换波走时计算效率,首先对初至波最小走时树基本算法进行了改进.本方法通过将转换波分为上、下行波分别进行射线追踪以实现三维转换波走时的快速计算.模型计算表明,方法的计算速度快,而且稳定性强,对多波地震勘探具有较大的应用价值.     

大庆地区地震精定位与震源机制解分析

依托大庆城市活动断层探测项目,开展大庆区域地震活动性研究。筛选黑龙江省及周边662个地震事件的震相到时,修订研究区域走时模型。对研究区148个地震运用交切法和双差法重新定位,对比发现,双差定位后地震定位精度显著提高,地震空间分布更加集中,条带状更为明显,震源深度表明,研究区孕震层基本位于地壳中上部。利用震源机制解资料,对工作区现代构造应力场进行分析,认为本区域构造应力场主压应力方向为NE向,以水平走滑作用为主。     

大同地震前后介质Q值和小震震源参数的变化

本文使用北京台网微机数字记录,通过波谱分析研究了大同地震前后介质Q值和小震应力降的变化。研究结果表明:(1)大同地震发生在低Q值区,震前Q值升高,震后恢复正常。(2)大同地震前,小震应力降明显升高,震后恢复正常,震前震后应力降的变化与介质Q值变化和应力变化有关。(3)大同地震前后小震震源参数确实有明显不同,无论是应力降、平均位错还是震源尺度都有明显不同。(4)大同地震前后小震波谱有明显变化。     

Earthquake location in transversely isotropic media with a tilted symmetry axis

The conventional intersection method for earthquake location in isotropic media is developed in the case of transversely isotropic media with a tilted symmetry axis (TTI media). The hypocenter is determined using its loci, which are calculated through a minimum travel time tree algorithm for ray tracing in TTI media. There are no restrictions on the structural complexity of the model or on the anisotropy strength of the medium. The location method is validated by its application to determine the hypocenter and origin time of an event in a complex TTI structure, in accordance with four hypotheses or study cases: (a) accurate model and arrival times, (b) perturbed model with randomly variable elastic parameter, (c) noisy arrival time data, and (d) incomplete set of observations from the seismic stations. Furthermore, several numerical tests demonstrate that the orientation of the symmetry axis has a significant effect on the hypocenter location when the seismic anisotropy is not very weak. Moreover, if the hypocentral determination is based on an isotropic reference model while the real medium is anisotropic, the resultant location errors can be considerable even though the anisotropy strength does not exceed 6.10%.     

横向各向同性介质中地震波走时模拟

横向各向同性介质是地球内部广泛分布的一种各向异性介质.针对这种介质,我们对各向同性介质的最小走时树走时模拟方法进行了推广,推广后的方法可适用于非均匀、对称轴任意倾斜的横向各向同性介质模型.为保证计算效率,最小走时树的构建采用了一种子波传播区域随地震波传播动态变化的改进算法.对于弱各向异性介质,我们使用了一种新的地震波群速度近似表示方法,该方法基于用射线角近似表示相角的思想,对3种地震波（qP, qSV和qSH）均有较好的精度.应用本文地震波走时模拟方法对均匀介质、横向非均匀介质模型进行了计算,并将后者结果与弹性波方程有限元方法的模拟结果进行了对比,结果表明两者符合得很好.本文方法可用于横向各向同性介质的深度偏移及地震层析成像的深入研究.     

近台资料对近震相对定位算法的影响

从地震定位的基本原理出发,分析认为近台资料可用于双差定位算法,但不能用于其他相对定位方法.在此基础上,通过分析和模拟计算表明,应用近台资料时,双差法有可能给出一定精度的地震绝对位置.但仅采用近台资料时,相对位置的误差会比使用远台资料时有所增加.近台和远台资料的联合使用,有利于得到较为精确的定位结果.当震源深度远小于震中距时,如果没有深度震相的参与,只能得到误差较小的震中相对分布,深度的相对位置仍有较大的误差.对2003年新疆伽师地震余震序列中部分余震的重新定位试验,验证了近台资料对双差定位算法的上述影响.     

用PTD方法测定巴林左旗5.9级地震震源深度

震源深度是描述震源的最基本参数之一, 给出了地震发生在地球内部的具体位置, 对了解地震孕育和发生的物理化学条件, 以及地震能量集结、 释放的活动构造背景都有重要的意义。 根据PTD方法, 对2003年8月16日发生的内蒙古自治区巴林左旗5.9级地震的震源深度进行了测定, 测定震源深度为20 km, 与东北地震构造区地震平均深度11±5 km相比偏深。 文中进一步分析讨论了对测定结果产生误差的各种因素, 给出了减小误差的应对措施; 在此基础上结合相关研究成果对地震区周围的地壳P波速度结构进行了探讨, 给出了具体的P波二层均匀速度结构。     

传统地震目录中增加矩震级及震源机制解的必要性分析

本文梳理了我国地震目录的产出现状,对于我国近几年应急机构和区域台网产出的震源机制解、矩震级进行了比较研究。结果表明:中国地震局地球物理研究所和地震预测研究所对于国内陆地地区6级以上地震的地震矩张量解的产出率为100%,5级以上地震的地震矩张量解产出率为81%。这两个研究所给出的3种矩张量结果和GCMT给出的矩张量结果较为一致,类型统计一致率分别达到71%、86%和66%,其中P、T轴空间夹角优势分布在15°左右。产出的矩震级和GCMT解得到的矩震级相差不大,偏差在0.1以内的比率分别为46%、86%和71%,偏差在0.3以内的比率分别为85%、100%和97%。结果表明对于我国内陆地区的5级以上地震,这两个研究所产出率较高、结果较为一致。而由各台网据震源参数得出的5级左右地震的矩震级和GCMT求解的矩震级比较起来明显偏小。由此探讨了在传统地震目录中增加震源机制解及矩震级的必要性。