用经验格林函数方法从红山地震台数字化资料提取隆尧地震的震源时间函数

2002年4月22日在邢台老震区隆尧县境内发生了一次ML4．8地震，这次地震邢台地区震感强烈，随后又发生15次小的余震。我们从这些余震中任意选择了5次余震分别作经验格林函数，提取了该地震的震源时间函数，目的是从这个地震来反映邢台震区的地质构造和震源情况。结果表明：无论以哪次余震的记录作为经验格林函数，结果都相当一致。发生于2002年4月22日的ML4．8地震只是老震区断层的单次破裂，此次事件的持续时间较短，只有0．7s左右，上升时间约为0．5s。为了验证所提取的震源时间函数的稳定性和可靠性，作者用5个小余震的UD，EW，NS方向分别作经验格林函数处理，结果相当一致；同时用全波、P波和SH波进行提取震源时间函数的对比，结果表明，用全波和SH波效果较好，所得结果非常一致，而用P波提取的震源时间函数效果不很理想。即同一台站的不同震相求得的震源时间函数的幅度存在差异。     

震源时间函数与震源破裂过程

简要介绍了现代数字地震学的两个重要概念。一个是震源时间函数，另一个是地震震源的时空破裂过程。首先，从地震断层位移表示定量出发，介绍震源时间函数和震源破裂过程的基本概念。然后，分别介绍两种从远场地震记录中提取震源时间函数和获取有限断层面上时空破裂过程图像的反演方法。     

估计震源破裂模型的经验格林函数法

用经验格林函数法模拟断层破裂过程，合成近场地面运动，并通过合成结果和真实记录的时程曲线、反应谱、傅氏谱的对比，估计断层破裂模型。     

用余震作为经验格林函数从GDSN长周期波形资料中提取1999年集集地震的震源时间函数

1999年9月20日17ｈ47minUTC（北京时间9月21日01ｈ47min）中国台湾省南投县集集镇发生Mw7.6地震，随后又发生许多中强余震．我们从这些余震中选择了Mw6.1和Mw6.2两次余震分别作为经验格林函数，并从包括IRIS，GEOSCOPE和CDSN在内的全球数字地震台网的长周期波形资料中提取了主震的震源时间函数．对于发生在9月22日的Mw6.1余震，有26个台站的78条记录的97对震相清晰可用；对于发生在9月25日的Mw6.2余震，有24个台站的72条记录的81对震相清晰可用．对于每个台站，从Ｐ和Ｓ两种震相中提取震源时间函数，分别称之为Ｐ波震源时间函数和Ｓ波震源时间函数．这样，利用两次余震从长周期波形资料中共提取了178个震源时间函数．从这些震源时间函数可以看到，除在特殊方位的几个震源时间函数由于主震和余震的震源机制的差别引起较大的畸变外，大多数台站的震源时间函数都具有相似性；同时，其形状随方位发生一定程度的变化．这两种特征都是对所提取的震源时间函数的稳定性和可靠性的客观反映．通过分析确认，这次地震由两次子事件构成，总持续时间约26ｓ．第二次事件比第一次事件晚大约7ｓ，第一次事件的矩释放率比第二次事件大15％．      

利用视震源时间函数反演尼泊尔M_S8.1地震破裂过程

以2015年4月26日MS7.1余震为经验格林函数事件,利用全国和全球的宽频带记录提取了2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震的P波视震源时间函数和Rayleigh波视震源时间函数,并通过联合反演这些视震源时间函数获得了这次地震的时空破裂过程图像.无论是P波视震源时间函数还是Rayleigh波视震源时间函数都呈现出很强的方位依赖性,表明震源断层具有相当的尺度且破裂朝东南方向扩展.时空破裂过程图像清楚地证实了这一特征,并更清晰地显示,破裂几乎是纯粹的单侧破裂,从破裂起始点开始,沿断层面向东南方向扩展~100km,同时沿断层面向深部扩展~80km,形成~125°的破裂优势方向和~5.8m的最大位错.地震的破裂时间历史相对简单,呈非间断性扩展,持续时间约50s.     

用经验格林函数方法从长周期数字波形资料中提取共和地震的震源时间函数

1990年4月26日,在青海省共和县发生了一次震级MS=6.9地震．这次地震之后,于1990年5月7日、1994年1月3日和1994年2月16日在原震区又发生了MS分别为5.5,6.0和5.7的余震．我们分别以这几次余震的中国数字地震台网的长周期记录作为经验格林函数对该地震的长周期记录进行反褶积,提取了该地震的远场震源时间函数．无论以哪次余震的记录作为经验格林函数,反褶积的结果都相当一致．结果表明,发生于1990年4月26日的MS=6.9地震至少由两次规模相当的事件构成,两次事件的发震时刻相差约30 s．第一次事件的持续时间较短,约12 s,震源时间函数的上升时间约5 s;第二次事件的持续时间较长,约17 s,上升时间约8 s．分析分别从P波和SH波提取的震源时间函数,我们注意到,从SH波中提取的震源时间函数比从P波中提取的震源时间函数复杂,表明这次地震的震源过程除了上述两次规模相当的事件外,还存在规模较小的事件．这一结果与我们由矩张量反演得到的结果以及用宽频带波形资料借助于经验格林函数方法所得的结果一致．我们以较小余震对较大余震做反褶积得到较大余震的震源时间函数．结果表明,发生在1994年1月3日的MS=6.0和1994年2月16日的MS=5.7地震的震源过程相当简单,其震源时间函数为一简单脉冲．对于1990年4月26日MS=6.9地震,我们从不同台站的资料中得到的震源时间函数具有方位依赖性．然而,这种方位依赖性在3个余震的震源时间函数中几乎没有显示．从不同台站或同一台站的不同震相求得的震源时间函数的幅度存在差异,但震源时间函数在其持续时间上的积分却相当稳定,亦即从任何一个台站测得的标量地震矩相当一致．\r\n 以3个余震的记录作为经验格林函数得到的1990年4月26日地震的相对标量地震矩分别为22(以1994年1月3日MS=6.0地震的记录为经验格林函数)、26(以1994年2月16日MS=5.7地震的记录为经验格林函数)和66(以1990年5月7日MS=5.5地震的记录为经验格林函数)．据此推算,MS=6.0地震与MS=5.7地震的相对标量地震矩为1.18;MS=6.0地震与MS=5.5地震的相对标量地震矩为3.00;MS=5.7地震与MS=5.5地震的相对标量地震矩为2.54．这些结果与我们从资料中直接得到的相对标量地震矩(分别为1.15,3.43和3.05)一致,表明了作为提取震源时间函数的经验格林函数方法副产品的相对标量地震矩是地震大小的一种很稳定的度量.     

1995年7月20日怀来盆地ML4.1地震序列震源参数的精确测定

1995年7月20日在北京西北的怀来盆地发生了一次ML4.1地震．这次地震震中位于40.326N,115.448E,震源深度5.5ｋｍ．在此主震之后该地区微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．以８次余震的记录作为经验格林函数提取了ML4.1地震的震源时间函数,并通过叠加得到了信噪比较高的平均结果．结果表明,这次ML4.1地震由一强一弱两次事件组成．各个台站的震源时间函数显示出明显的地震多普勒效应．用试错法得到了ML4.1地震的第一次事件的破裂长度为0.44ｋｍ,破裂速度为4.0km/s;第二次事件破裂长度为0.25km,破裂速度3.0km/s．两次事件的破裂传播方向与破裂面走向的夹角（逆时针为正）分别为140和90,两次事件相距0.57km,第二次破裂发生于第一次破裂开始之后0.09ｓ．用单个经验格林函数提取了怀来盆地ML4.1地震序列中另外13次ML2.1地震的震源时间函数．结果表明,这些小震均由单次事件组成,震源时间函数宽度为0.05～0.16ｓ．用远场地动位移频谱测量法得到了0.9ML4.1的２５次地震的地震矩、应力降和破裂半径．地震矩和应力降都呈现出随震级而单调递增的规律性变化．在0.9ML2.4范围内,求得的破裂半径与震级没有显示出明显的相关性,可以认为,在这样小的震级范围内用本文所用资料已无法准确分辨小震的破裂尺度．     

利用经验格林函数识别地下核爆炸与天然地震

利用目标区域内的小当量地下核爆炸事件作为经验格林函数(EGF), 来估计发生在该目标区域内的可疑地震事件的相对震源时间函数(RSTF). 天然地震和地下核爆炸的震源物理过程的本质区别会通过震源时间函数, 表现出不同的特征. 研究结果表明, 地下核爆炸的远场RSTF表现为简单的、与方位角无关的单脉冲或双脉冲形式, 宽度约为1.0 s; 而基于地下核爆炸事件作为经验格林函数反演得到的天然地震的RSTF通常表现出很复杂的形式; 不仅表现为周期不固定的多脉冲形式, 而且随方位角、震中距的变化而变化. 对目标区域范围内发生的可疑地震事件, 利用已有的经验格林函数来反演其RSTF, 并通过对RSTF的分析来研究是否为地下核爆炸, 对地下核爆炸检测及识别研究不失为一种有效的参考手段.     

应用经验格林函数研究禄劝余震震源参数

本文采用经验格林函数研究1985年禄劝地震的16个M_L3.0至4.1级较大余震的震源参数。地震矩为0.2至3.5×10~(21)达因厘米,应力降为3巴至59巴。沿北64°西的主震断裂面的余震应力降显示出典型的时空变化图象。     

新丰江地区部分地震的震源时间函数

广东省数字遥测地震台网建成以来积累了较丰富的数字化地震记录，作者利用这些数据开展震源研究，得到新丰江地区的部分地震震源时间函数的初步结果。得到结果的3组地震它们各自较大地震的震级分别为ML1．8、2．3和3．0级，对应的震源时间函数上升时间分别为0．07s、0．09s和0．11s，函数形态较为简单。     

经验格林函数法和遗传算法在震源谱研究中的应用

发展了传统的经验格林函数方法，将其与遗传算法结合起来用于地震震源谱的研究，以求得较大地震震源谱的高频衰减趋势的斜率。在此基础上先用遗传算法较为精确地搜索出较大地震的拐角频率，再用遗传算法对较大地震的振幅谱因衰减造成的损耗进行补偿，从而确定自震源至地震台传播途径上的介质品质因子Q值，最后给出了利用乌鲁木齐区域遥测数字地震台网资料测定Q值的范例。从计算结果得出乌鲁木齐至北天山一带的乌苏地区地震震源谱的高频衰减趋势满足ω^-2形式，Q值在480左右。     

由震源时间函数估算地震辐射能量

用实际地震观测中得到的震源时间函数讨论了地震辐射能量的测定问题。指出从辐射能量测定的角度看，实际地震的震源时间函数可以简化为三角形函数，同时一些复杂的地震可用两个或更多的三角形函数来表示。用三角形函数作为实际震源时间函数的简化，估算了一些地震的辐射能量。将NEIC的辐射能量测定结果与用震源时间函数得到的辐射能量的结果进行比较，结果表明两种估计具有比较好的一致性。     

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．     

用经验格林函数方法研究澜沧-耿马MS=7.6地震的破裂过程x,auto,auto,415px);} h

运用经验格林函数反褶积方法,用中国数字地震台网(CDSN)6个台记录的MS=6.3余震的地震图作为经验格林函数,研究了1988年11月6日中国云南澜沧-耿马MS=7.6地震的破裂过程．反褶积结果表明,MS=7.6地震是一次比较简单的事件．分析了破裂的方向性,得出MS=7.6地震的破裂开始于微观震中,然后沿西北、东南两个方向近似对称地扩展,破裂总长度为70 km,持续时间19 s,破裂速度约为2 km/s．      

考虑震源破裂过程的青海玉树地震震动图研究

为了在缺少实时台站数据的情况下,研究震后地表地震动分布,本文尝试通过对震源做出某些约束,以提高震动图的精度.由于青海玉树地震的发震断层近似直立(倾向83°),震源破裂过程在时间和空间上呈明显的分区特征,分别考虑了地表破裂的线源发生模型和主震震级分解方法,用考虑了场地效应的震动图快速生成方法生成震动图.将两种方法生成的震动图与调查烈度比较.结果表明,基于震源破裂过程对主震震级进行分解,综合考虑各子事件生成震动图的方法,对震后的应急决策和灾情的快速评估是可行的.     

提取视震源时间函数的PLD方法及其对2005年克什米尔Mw7．6地震的应用

通过重构用于确定视震源时间函数有效持续时间的判别函数,对提取视震源时间函数的PLD方法进行了改进;利用合成资料和实际资料,验证了改进后PLD方法的可行性和稳定性.将PLD方法应用于2005年克什米尔Mw7.6地震及其11个余震的1887条记录,在84个台站处获得了这次地震的视震源时间函数.分别平均从不同台站的P波、S波、Rayleigh波和Love波中得到的视震源时间函数,获取了主震的平均视震源时间函数.对视震源时间函数的分析表明,2005年克什米尔Mw7.6地震的持续时间大约为25 S,这是一次"急始型"地震,总体上表现为圆盘形破裂.但有迹象表明,破裂在初期有向西北方向发展的单侧传播趋势.     

震源因素对尾波干涉提取经验格林函数的影响

尾波干涉提取经验格林函数作为现今地震学一项重要的研究,其受震源因素的影响值得细致地探讨.本文通过模拟和实际数据的尾波干涉,系统性讨论了震源倾角、方位角和走向以及震中分布对于提取经验格林函数（主要是PKIKP²和PKIIKP²震相）的影响.我们发现PKIKP²震相的平均信噪比随倾角的增大呈现先增大后减小的变化趋势,并在倾角约为45°时达到最大.基于稳相点分析,本文认为这种变化趋势是因为提取的PKIKP²震相主要贡献来源于近乎径向方向,而倾角为45°的倾滑型断层事件辐射出的P波能量在径向上最大.此外,断层走向对尾波干涉提取Rayleigh面波并无明显影响,而方位角的影响非常显著.当事件近似在台站对的大圆弧上时,尾波干涉才能提取清晰的Rayleigh面波,这与面波稳相区的空间分布一致.对于PKIKP²和PKIIKP²震相,只有当事件分布与台站对大圆弧近垂直并且事件断层走向与线状台阵近平行时,才能提取清晰的波形.通过计算不同事件和台站分布的震源辐射能量,上述方位角和走向最有利于地核震相的提取.最后,震中分布对尾波干涉提取PKIKP²震相也有一定的影响：当震中与地心连线和PKIKP²震相射线路径之间的锐角夹角越小,并且震中距越小时,提取的地核震相的信噪比越高.

     

用经验格林函数法和随机方法模拟卢龙地震的比较

在介绍用经验格林函数方法和随机方法模拟地震动的基础上,分别用这两种方法模拟了卢龙5．7级地震。模拟结果表明,用经验格林函数方法模拟地震动的结果与地震记录符合得很好。用随机方法模拟地震动在高频部分与地震动记录符合得比较好,而在中、低频部分符合得不太好。两种方法比较,经验格林函数方法模拟的结果更符合实际记录。但随机方法具有计算简单、无需小震记录的优点,因此发展随机的方法是有意义的。随机方法中中、低频部分不太符合的原因是随机方法中的很多经验关系是在美国大陆得到的。因此建议加强对中国大陆经验关系的研究,并把中国大陆的经验关系加入到随机方法中,使随机的方法成为中国大陆普适的模拟地震动的方法。     

利用方向性函数确定地震破裂特征

本文给出了一种确定地震破裂特征的新方法。定义１与台２的Ｐ波振幅谱之比为方向性函数ＤＧ＝｜ｕ１（ｗ）｜／｜ｕ２（ｗ）｜，比较记录ＤＧ曲线与理论ＤＧ曲线可以同时得到双侧破裂的两个不同方向的破裂长度之比，以及破裂面相对于台１的两个可能的方位角。     

2021年日本福岛县冲地震的震源破裂过程分析基于采用经验格林函数方法的波形反演

利用中小震作为经验格林函数,选取0.2~2.0 Hz频段的强震数据进行波形反演,获得了2021年福岛县冲地震的破裂过程。结果表明:该地震的破裂主要集中在断层面距离震源约25 km的区域内,沿震源向东北延伸约5 km,向西南延伸约20 km;在该区域内,识别出两个滑动量集中的区域,均分布在距离震源约15 km西南侧,主要滑动量集中区域最大滑动量约3.2 m,深度基本与震源一致;次要滑动量集中区域略比主要滑动量集中区域浅约18 km。该震源模型对应矩震级M_w7.3,破裂速度为2.4 km/s。通过选择不同的中小震组合进行波形反演,结果对该震源模型特性无显著影响,揭示了该震源模型的稳健性;基于该震源模型合成反演分析中未使用的强震观测台站强震动,获得的合成波形与观测波形有很好的相关性,充分证明了该震源模型时空特征的可靠性。