同一地震多个震源机制中心解的确定

一个地震发生后,根据不同方法和资料可以求出地震的震源机制解.由于采用的方法和选择资料不同,得到的震源机制会有一定差别.为解决在多个震源机制解中确定一个合适的震源机制解进行后续分析的需求,首先推导了表示两个震源机制差别的最小空间旋转角,采用示例验证了最小空间旋转角表达了两个震源机制的差别.为找到一个与多个震源机制差别的平方和最小的震源机制,将待定震源机制与所有震源机制的最小空间旋转角的平方和作为目标函数,并且将非线性的最小空间旋转角的平方和线性化,采用Levenberg-Marquardt方法给出了求解方法.根据这种方法,给出了2008年汶川地震和2018年新疆精河地震的中心震源机制解.该方法为在多个已经求出的震源机制中确定中心解,从而进行其他诸如应力触发、地球动力学分析等提供了工具.     

用单纯形法和PTD法对2016年新疆阿克陶M_S6.7地震序列的震源深度测定分析

用单纯形法计算了阿克陶M_S6.7主震的震源深度,结果为7.5 km,但单纯形法对设定的初始深度依赖值过高,震源深度值不一定可靠。用PTD法计算了阿克陶M_S6.7主震的震源深度,结果为9.4 km,且用了44个台站的震相数据共组成99个有效样本数参与了计算,不仅样本数多,而且震源深度样本数的集中度也比较符合高斯分布的特征,所以震源深度值可信度高,也非常接近国内和国外地震研究机构给出的此次地震的震源深度。当主震的震源深度已知且适合单纯形法设定的初值时,用单纯形法来计算地震序列的震源深度,不仅残差小,而且软件实现简单,确保了地震序列的按时提交。再用PTD法来检验该地震序列震源深度的准确性,结果显示,2种方法得到的震源深度差值不超过10 km,符合中国地震台网对震源深度误差的要求。     

单台sPL震相测定珊溪水库地震震源深度

稀疏台网下的传统走时定位难以确定中小地震的震源深度,而地震波深度震相蕴含着震源深度信息,为确定地震震源深度提供了新的途径。近震深度震相sPL和直达Pg波到时差与震源深度呈线性关系,可用以约束地震震源深度。本文以珊溪水库2014年震群事件为例,利用单台sPL震相测定了地震震源深度。结果表明:震源深度的测定结果与基于水库台网高密度台站下Pg和Sg走时定位Hyposat方法和全波形拟合CAP方法测定的震源深度高度一致,为4—6 km,与区域活动断层探测结果相符。sPL震相的优势震中距为30—50 km,区域台网范围内sPL与Pg的到时差与震源深度的线性关系相对固定,因此利用单台sPL震相即可快速获取可靠的地震震源深度,适用于稀疏台网下的中小地震震源深度的确定,且误差可控制在1—2 km范围内。      

考虑椭圆模型MW≥5.5地震震源参数时域计算方法

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模型,提出了一种适用于中、大地震矩震级、拐角频率和应力降等震源参数时域计算方法,并分析了场地效应、地震动传播衰减、震源效应和滤波频带等因素对时域方法的影响.结果表明,该方法能利用P波信息快速获取震源能量释放过程,量化随破裂传播震源谱拐角频率、应力降和破裂面积的演化过程,为地震动预测提供更多重要的震源参数.     

复杂介质地震定位中震源轨迹的计算

在地震定位中常常需要求解震源轨迹,但由于复杂介质中的震源轨迹较为复杂,难以给出其解析解,因此震源轨迹的计算通常仅限于简单介质模型.本文基于最小走时树射线追踪技术,提出了一种计算复杂介质中震源轨迹的方法.为回避发震时间问题,以观测到时差作为震源轨迹的约束条件.首先从模型节点中选出少量理论到时差与观测到时差之绝对差,即双重时差较小的点作为震源轨迹的代表点,然后以其中双重时差最小的点为初始点,在双重时差场中利用最小走时树射线追踪方法计算出初始点到其他震源轨迹代表点的射线路径作为震源轨迹.当选的震源轨迹代表点较多时,得到的震源轨迹较为粗略,此时可去掉射线经过次数较少的代表点的射线路径使震源轨迹更为精细.为减少计算量,对最小走时树射线追踪方法的终止条件做了修正.以一个复杂介质模型中的地震为例,计算了包括速度扰动、到时扰动等不同情况下的震源轨迹,结果表明所提出的震源轨迹计算方法切实可行.     

地形起伏对基于地震波形的浅源地震深度反演影响——以2017年9月3日朝鲜M6.3事件为例

震源深度是核试验以及塌陷等浅源地震研究中的关键参数,可以为事件成因分析提供关键信息.然而朝鲜核试验区域地形起伏较大,地形效应可能对震源深度反演的结果造成影响.本文基于理论地震图进行测试,研究了地形起伏对震源深度反演的影响.发现震源深度小于2km时,不考虑地形影响,反演得到的震源深度会系统偏浅0.2km左右.然后利用MDJ2速度结构模型,我们反演了2017年9月3日朝鲜M6.3事件的震源参数,结果显示震源深度约为0.8km.进一步基于带地形的格林函数重新反演了该事件的震源深度,发现在1km处波形拟合结果较好.不同速度模型测试结果显示该事件的震源深度反演误差约为1km.案例研究表明,基于层状均匀速度模型,利用区域地震波形资料反演的震源深度可以为浅源事件成因分析提供关键约束.     

用初至P震相联合深度震相sPL测定海南中小地震深度

两种测定中小地震震源深度的方法:一是基于走时测定震源深度,二是基于波形测定震源深度。以海南地区4次中小地震为例,采用初至P震相联合深度震相sPL测定震源深度的方法,测定其结果为11—12 km,结果一致性较好,表明两种方法适合用于测定中小地震的震源深度。      

2019年6月17日四川长宁6.0级地震中心震源机制解及震源区构造应力场研究

不同资料和方法给出的2019年6月17日四川长宁6.0级地震震源机制解存在较大差异,为了找到1个合适的震源机制解来研究此次地震的发震方式,通过数学方法得到了与现有震源机制解差别最小的中心震源机制解,节面I的走向、倾角、滑动角分别为194.78°、52.68°和139.16°,节面Ⅱ的走向、倾角、滑动角分别为312.44°、58.67°和45.22°,根据本次地震余震分布拟合得到的断层面的走向为312.17°,与中心震源机制的节面Ⅱ走向一致,因而推断节面Ⅱ为本次地震的发震断层面。之后,利用此次地震之前震源区地震的震源机制解,反演了震源区的震前构造应力场。结果表明,长宁6.0级地震的中心震源机制解和震源区震前应力场均为逆冲型为主兼走滑分量的类型,震前应力场压轴为NWW—SEE向,中间轴为NNE—SSW向,两轴倾角接近水平,而张轴较陡,表现为逆冲型的应力场。将反演得到的应力场投影到中心震源机制解给出的与余震分布一致的节面上,发现中心震源机制解的滑动角和应力场预测的滑动角差别仅为13.45°,表明此次地震受背景应力场控制而发生在先存的薄弱面上。     

2015年新疆皮山M_S 6.5地震序列震源深度测定

采用震源深度测定的确定性方法(PTD)和HypoSAT方法,使用新疆地震台网记录的原始地震波形数据,计算2015年7月3日皮山M_S 6.5主震和余震序列震源深度。结果显示,对于主震,采用PTD方法得到震源深度为21 km,采用HypoSAT方法得到震源深度为20 km;对于地震序列,采用PTD方法得到的震源深度主要分布在15—35 km,平均深度为23 km,而采用HypoSAT方法得到的震源深度主要分布在5—30 km,平均深度为19 km;采用PTD方法计算得到的震源深度较深,与中国地震局地球物理研究所采用矩张量反演得到的矩心深度(24 km)相差不大。     

陆地可控震源发展综述

在地球物理勘探中,地震信号的激发源分为爆炸震源和非爆炸震源两种.其中爆炸震源自20世纪20年代一直沿用至今,而非爆炸震源已由最初的落重式震源发展到今天的可控震源,成为较完善的机电一体化设备.本文介绍了可控震源的发展,并且根据我国地震勘探发展对电火花震源、夯击震源、电磁驱动可控震源、液压式可控震源以及精密可控主动震源进行了分析,发现适用于浅层高分辨率地震勘探的电磁驱动高频可控震源一直没有大规模的应用于野外地球勘探,吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心对此开展了研究工作,自行设计研制出PHVS-500/1000型国内第一台电磁驱动的轻便高频可控震源.根据地震勘探仪器技术发展现状,以及当前地球物理勘探技术进步与市场的发展需求,展望了小吨位、经济型的电磁可控震源的发展方向.     

The effect of focal depth error on moment tensor inversion

ＴｈｅｅｆｅｃｔｏｆｆｏｃａｌｄｅｐｔｈｅｒｏｒｏｎｍｏｍｅｎｔｔｅｎｓｏｒｉｎｖｅｒｓｉｏｎＬＩＳＨＥＮＧＸＵ（许力生）ＹＵＮＴＡＩＣＨＥＮ（陈运泰）ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＳｔａｔｅＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ...     

用Pn-Pg走时差计算内蒙古地区地震震源深度

震源深度是地震学研究的关键参数,也是难以准确测定的参数之一。由于Pn和Pg震相的路径特征,其走时差对震源深度的变化较敏感,Pn和Pg震相是地震台网观测报告中数量较丰富且精度较高的震相数据,因此Pn-Pg方法为震源深度测定提供了简便且可行的方式。本文讨论了使用Pn-Pg走时差测定震源深度的实现方式,使用模拟数据评估了该方法的误差,结果表明,震相到时误差在一定范围时,此方法可以给出较可靠的深度结果。使用Pn和Pg走时差计算了内蒙古地区地震的震源深度,重新测定的深度频次分布更加合理,区域差异也比较明显,东部和西部的震源深度较深,中部地区震源深度较浅。     

The Present Status and Prospect of Earthquake Focal Depth Locating

Locating an earthquakes focal depth is always a key project in seismology. Precise focal depth is of critical importance for evaluating seismic hazards, deciphering dynamic mechanisms of earthquake generating,estimating aftershock evolutions and risk,as well as monitoring nuclear tests. However,how we determine an accurate focal depth is always a challenge in seismological studies. Aiming to solve these problems, we analyzed and summarized the present status and the future development of earthquake focal depth locating. In this paper we first reviewed the present status of focal depth locating in the world,and summarized the frequently-used relocating methods and ideas at present,and introduced two types of focal depth relocating ideas: arrival time relocating and waveform modeling methods. For these ideas,we systematically described the S-P and the Pn-Pg methods that belong to arrival time method,and polarization focal depth locating and amplitude focal depth locating that belongs to waveform modeling,and further analyzed the advantages and limitations of these methods. Since the depth phase methods are highly sensitive to focal depth,and are relatively free from the uncertainties of crustal models,we mainly reviewed the depth phases of s Pm P,s PL,s Pn,and s Sn,and quantitatively evaluated their availabilities and characteristics. Second,we also discussed the effects of crustal velocity models on the reliability of focal depth locating,and reviewed the advancements of seismic tomography techniques over recent years. Finally,based on the present status of the progress on the focal depth locating,and studies of seismic velocity structures,we proposed an idea of combining multiple datasets and relocating methods,jointly utilizing seismologic and geodetic techniques to relocate focal depth,which should be the major research field in investigating focal depth and source parameters in the near future.     

USGS地震目录中4～5级震源深度异常地震可靠性初步研究:以南北地震带若干地震为例

在南北地震带地区,USGS全球地震目录中存在一些震源深度大于30km的地震.这些地震的震源深度是否可靠,对于研究这一地区的孕震机制、岩石圈强度和构造演化等科学问题具有重要意义.本文以南北地震带2012年发生的5个4~5级地震为例,利用区域地震台网的波形数据,基于sPL深度震相、短周期瑞利面波以及CAP等独立方法测定了其震源深度.结果表明:sPL深度震相和CAP方法给出的震源深度比较一致,差别小于2~3km,能够得到比较可靠的震源深度;短周期瑞利面波及其与P波振幅比也确定了地震震源深度较浅的特征.本文研究结果显示:宁夏会宁4.7级、云南富民4.8级和四川会东4.7级地震的震源深度约为8~12km左右,仍为发生于上地壳的地震,USGS地震目录给出的30km甚至更深的震源深度存在明显偏差;对于四川隆昌4.6和4.9级地震,本文给出的震源深度为1~2km,属于极浅源地震,USGS地震目录给出的10km和35km的震源深度结果尚需进一步改进.     

基于地震波反演研究南天山中西段的震源深度

南天山中西段位于塔里木块体与西昆仑之间,地震频发。本文利用基于波形反演的CAP方法对南天山中西段地震震源深度进行了反演,得到的震源深度与用到时定位得到的震源深度进行了对比,发现用到时定位得到的震源深度整体偏浅。同时,南天山中段山前地区震源深度比南天山中段中部地区震源深度浅,南天山由西往东呈现震源深度变浅的趋势。南天山中西段震源深度整体分布在15—23km,有明显的地震活动深度下界。     

福建地区地震震源深度特征的统计分析

根据福建数字地震台网记录的地震震源深度资料, 统计分析了1998年7月至2008年6月期间福建及邻区M_L≥1.0并有震源深度参数且观测精度为1类地震1431次。 采用0.4°×0.4°网格和以0.2°为滑动步长, 统计了网格内地震的平均深度, 并绘制了平均深度等值线图。 分析结果表明: ① 福建地区地震震源深度总体上呈现东南深、 西北浅的特征, 东南沿海地区平均震源深度大于14 km, 西北地区平均震源深度小于10 km; ② 平均震源深度等值线展布大致呈NE向, 在福建南部地区平均震源深度在沿NE向展布基础上, 还受到NW向断裂控制, 断裂构造通过的地区平均震源深度相对较深; ③ 福建地区地震动力成因与中国大陆其他地区有所不同。     

芦山7.0级地震序列的震源位置与震源机制解特征

基于中国国家和四川区域数字地震台网记录,采用HypoDD方法精确定位了四川芦山M_L2.0级以上地震序列的震源位置,采用CAP方法反演了36次M_L4.0级以上地震的最佳双力偶震源机制解,并利用小震分布和区域应力场拟合了可能存在的发震断层面参数,从而综合分析了芦山地震序列的震源深度、震源机制和震源破裂面特征,探讨可能的发震构造.结果显示,7.0级主震的震源位置为30.30°N、102.97°E,初始破裂深度为15 km左右,震源矩心深度为14 km左右,最佳双力偶震源机制解的两组节面分别为走向209°/倾角46°/滑动角94°和走向23°/倾角44°/滑动角86°,可视为纯逆冲型地震破裂,绝大多数M_L4.0级以上余震的震源机制也表现出与主震类似的逆冲破裂特征.M_L2.0级以上余震序列发生在主震两侧,集中分布的长轴为30 km左右,震源深度主要集中在5～27 km,M_L3.5级以上较大余震则集中分布在9～25 km的深度上,并揭示出发震断层倾向北西的特征.利用小震分布和区域应力场拟合得到发震断层参数为走向207°/倾角50°/滑动角92°,绝大多数余震发生在断层面附近10 km左右的区域.综合地震序列分布特征、主震震源深度和已有破裂过程研究结果,可以推测主震破裂过程自初始点沿断层的两侧扩展破裂,南侧破裂比北侧稍长,滑动量主要集中在初始破裂点附近,可能没有破裂到地表.综合本文研究成果、地震烈度分布和现有的科学考察结果,初步推测发震构造为龙门山山前断裂,也不排除主震震中东侧还存在一条未知的基底断裂发震的可能性.     

2001年昆仑山口西8.1级大地震前后震源区应力水平估计a

提出了估计地震前后震源区应力水平的方法. 以2001年昆仑山口西8.1级地震为例， 估算了地震前后震源区的应力水平. 结果表明:地震前震源区的应力值为6.3~8 MPa；地震发生后，震源区的应力值为5~6.7 MPa. 震后震源区的应力仅下降了20%左右.