四川地震辐射能量和视应力的研究

利用国家地震台网和全球地震台网的宽频带远震P波波形数据,通过测定2014—2019年间国内M_W≥6.0和国外M_W≥6.5共105次浅源地震的辐射能量和能量震级,研究了震源机制解对辐射能量估计的影响。结果表明：① 震源机制不同导致地震能量辐射差异较大,其中走滑型地震对辐射能量的影响最大,对能量震级的平均影响因子为0.34,正断型地震对能量震级的平均影响因子为0.08,逆断型地震对能量震级的影响最小,平均影响因子为0.05;② 不同震源机制类型地震的差震级ΔM也不同,走滑型地震的ΔM为 0.31,正断型地震的ΔM为0.21,逆断型地震的ΔM为0.08,这表明走滑型地震辐射能量的效率较高,正断型次之, 逆断型最低;③ 根据鲁甸地震的测定结果分析可知,当能矩比与慢度参数均远高于全球平均水平时,即使该地震震级较小,也存在造成严重破坏的概率;④ 能量震级M_e和矩震级M_W分别反映了震源的动态和静态属性,二者的联合测定对地震灾害合理评估和地震应急具有重要意义。     

利用区域地震记录测定地震辐射能量

地震辐射能量作为描述地震大小的物理量,可为地震应急和灾害评估提供重要参考.现有快速测定地震辐射能量的方法多使用远震记录（35°≤Δ < 80°）,受到几何扩展和频率相关衰减校正方法的限制,利用区域地震记录（5°≤Δ < 35°）测定地震辐射能量的难度较大.因此,本文发展了一种利用区域地震记录快速测定地震辐射能量的方法.研究结果表明：（1）利用该方法可以测定5.0级以上地震的辐射能量,弥补了由于低信噪比和台站分布影响,导致利用远震记录只能稳定测定6.0级以上地震辐射能量的不足;（2）将该方法应用于2009—2021年发生在中国大陆的66次M_W>5.0地震,结果显示74%的单台区域能量震级与远震能量震级的偏差在±0.3以内;对于44次M_W≥5.5地震,区域结果与远震结果基本一致,86%的事件区域能量震级与远震能量震级的差在±0.2之间;（3）结合地震矩资料,得到中国大陆地区地震的能矩比范围为5.2×10^-6~8.1×10^-5,平均能矩比为2.4×10^-5;走滑型地震的平均能矩比高于倾滑型地震,能矩比整体分布存在区域特征,西域地块地震的平均能矩比高于青藏地块东部地震,青藏地块西部地震的平均能矩比最低,同一区域内的地震能矩比也存在差别,这表明不同断层上发生的地震能量释放过程存在明显差异;（4）该方法具有广泛的应用前景,可以在地震台网的日常工作中测定地震辐射能量,为科学研究、地震应急和地震灾害评估提供新的地震参数.

     

Study of characteristics of long-period ground motion response spectra by using broad-band records of the Chinese digital Seismograph Network

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｔｕｄｙａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｆｒｏｍｓｔｒｏｎｇｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄｓｈａｖｅｂｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｅｉｓｍｉｃｄ...     

分析云南地震资料给出的近震震级ML和面波震级Ms

云南省区域数字地震遥测台网自1999年建成以来,记录了大量地震波形资料,从2000年1月至2006年2月,云南省及邻区共发生ML≥4.0地震168次,对这些地震的震级重新进行了测定,结果表明,对于云南省的区域地震,近震的体波震级ML和面波震级MS之间不满足昆明地震台网多年使用的MS=1.13ML-1.08这一换算公式,且发现ML也不一定大于MS。     

2010年4月14日青海玉树7.1级地震序列中小地震辐射能量的估计

本文利用震后架设的4个流动台站和震源区周围3个固定台站记录到的青海玉树7.1级地震序列波形资料,资料时间截止到2010年5月19日.经过传播路径效应和场地响应校正后,估算了玉树地震序列中80个中小地震的辐射能量.比较了辐射能量估计中不同方法之间结果存在的差异性,首次考虑了由于仪器频带宽度的限制而造成的中小地震辐射能量的低估与补偿问题,得到以下主要结论:(1)分别采用Andrews方法、震源实际谱方法(区分能量补偿前和后二种情况)和根据理论模型并将积分上限外推到所计算地震拐角频率的10倍的方法(理论谱方法)计算出的中小地震辐射能量4种结果基本上位于同一个量级水平之上,表明结果具有一定的可靠性和稳定性.这其中,Andrews方法得到的辐射能量最低,理论谱方法得到的结果最高,而由实际谱方法得到的地震辐射能量介于两者之间.(2)由古登堡经验公式得到的地震辐射能量远高于上述4种方法计算出的结果,能够达到理论谱方法结果的4倍,而且随震级的增大,由它带来的辐射能量的高估趋势更加明显.(3)由于没有考虑地震能量的补偿,Andrews方法得到的地震辐射量明显偏低.用两种不同方法进行地震辐射能量补偿后得到的结果比较接近,但考虑到仪器频带上限值设定的复杂性,认为由理论谱方法计算中小地震的辐射能量更加合适.(4)经过能量补偿后地震辐射能量要高于未作能量补偿的结果,能量补偿带来的辐射能量增加的作用对于小地震更加明显.在本文研究范围之内,不同方法得到的折合能量均明显存在随地震矩的增大而增大的现象,反映出玉树余震序列中大震地震辐射效率高于小震.     

有限断层地震波辐射能估算及其在合成强地面运动中的应用

对有限断层地震波能量辐射的估算通常采用断层面上子源能量的逐点求和方法。基于Brune圆盘模型,Anderson推导出有限断层地震波能量辐射S波的求解公式,即 ,其中 为断层面上地震矩, 为剪切模量, 和 分别为动态应力降和静态应力降,并指出在复合震源模型强地面运动预测应用中 以满足能量守恒。Rivera和Kanamori则从能量辐射表象定理出发,给出了有限断层中辐射能量的积分表达式,明确地指出了逐点求和所存在的问题。依据该积分表达式,本文推导出了复合源模型中新的辐射能完整的求解方法,指出Anderson方法实为断层面上点源辐射能量的简单叠加求和,后者则充分考虑了断层面上任一点在任一时刻能量传播过程中受到的断层面上所有位移破裂路径的交互影响。以1976年唐山7.6地震为例,应用上述方法分别计算了有限断层模型的辐射能量及近场强地面运动,如质点运动加速度,速度。结果表明如果模型参数满足 时,由本文给出的求解方法计算所得到的地震波辐射能已远远超出实际的辐射能量值,直接导致了对近场强地面运动参数如质点速度、加速度等的过高估算。因此,Zeng等和Anderson工作的局限性是非常明显的:地震矩守恒以及非物理的 无法准确地预测近场地面运动。未来工作中,对于有限断层模型的建立,在地震矩守恒这一约束条件的基础上,远场和近场能量解（或视应力）将可作为另一个重要的约束条件,为强地面运动的模拟提供一个更为恰当的求解方案。      

地震辐射能量测定方法研究及其在汶川8.0级地震中的应用

地震辐射能量是关于震源定量的特征量,地震辐射能量的测定是地震定量化研究中一个重要的基本问题.本文基于点源震源模型,开展了地震辐射能量测定方法的研究,推导了计算地震辐射能量的理论公式,自主研发了一套利用远场垂直向P波记录测定地震辐射能量的软件系统,能够快速测定全球范围内5.5级以上浅源地震的地震辐射能量.以2008年5月12日汶川8.0级地震为例,检验了地震辐射能量测定方法和软件系统的科学性和准确性,研究结果表明：（1）汶川地震的地震辐射能量为2.84×10¹⁶J,各台站地震辐射能量的分布与震中距和方位角都没有明显的依赖关系,说明使用理论格林函数法消除路径效应对地震辐射能量测定的约束效果较好;（2）汶川地震的能量震级M_e为8.04,震源机制校正可以使能量震级测定结果的标准差更小,结果更稳定;（3）反演得到汶川地震的地震矩为8.97×10²⁰N·m,转化为矩震级M_W为7.9,M_e比M_W高0.14,说明汶川地震的地震辐射能量偏高.（4）汶川地震的能矩比为3.17×10^-5,约为全球浅源地震平均能矩比的2.6倍,约为全球逆冲型地震平均能矩比的4倍,地震辐射能量释放效率明显偏高;能矩比取对数可得慢度系数为-4.50,慢度系数可以更直观地显示地震辐射能量释放效率的高低,更适合在普通群众中推广.（5）地震辐射能量、能量震级、能矩比、慢度系数和等效震级差这些新的地震参数,能够定量表示震源的动态特性,对于地震灾害快速评估具有重要意义.

     

昆明数字遥测台网近震震级的测定

2000年1月至2002年8月昆明数字遥测台网26个子台记录的718个地震的数字地震记录,通过系统的传递函数,仿真为短周期的DD-1地动位移记录和中长周期DK-1的地动速度记录,记录仿真前后均测定地震震级,分别记为Msz和Mfz;对其中云南常规模拟地震台网40个台站记录的259个地震,也从记录图纸测定了地震震级,记为Mmn。对Mfz、Msz和Mmn进行系统的比较表明:在1.0≤ML<2.5的地震中,仿真后所测震级Mfz比仿真前所测震级Msz平均偏高0.16;在2.5≤ML≤2.9的地震中,Mfz比Msz平均偏高0.12;而在3.0≤ML≤3.9的地震中,Mfz与Msz的平均偏差基本为0;ML≥4.0的地震中,Mfz比Msz平均偏小0.02;MS的仿真震级Mfz比Msz平均偏高0.04;特别由模拟记录所测的震级Mmn与Mfz的平均偏差基本为0;不同震级间的差别基本呈正态分布。     

能量震级及其测定

对于地震灾害与风险评估,人们更关注的是地震辐射能量E_S和能量震级M_e的大小,能量震级M_e反映震源动态特征,适合描述地震的潜在破坏性。本文介绍地震波能量E_S和地震矩M₀的物理意义及能量震级M_e的定义和测定方法,并测定得到2017年8月8日四川九寨沟M_S 7.0地震的能量震级M_e为6.3。     

由CDSN数据测定IPz分量谱震级初探

本文尝试用ＣＤｓＮ的ＩＰｚ分量强震记录来测定谱震级。通过对测出的谱震级ｍ＿（Ｔ）与体波震级ｍ＿（Ｂ）、ｍ＿（ｂ）的相关分析，得出其反映震源特性的峰值，出现在周期Ｔ＝１秒左右。此外，谱震级还有随周期而变化的特性。根据谱震级与能量的关系，推导了它的通用形式为ａｍ＿（Ｔ）＝ｌｏｇ（Ｅ／Ｅ０）（式中ａ＝２，ｌｏｇＥ＿０＝５．６）。它的最高震级为９．６级。运用谱震级的通用形式对本文测定的４个谱震级进行检验，结果表明它比传统方法测定的ＩＰｚ分量体波震级ｍ＿（Ｂ）系统偏小０．３１级。因谱震级是扣除了介质滞弹性吸收影响后的产物，故这种偏差是比较合理的。     

新一代CDSN地震事件盘的生成

向广大地震研究人员提供数字化地震事件数据，是ＣＤＳＮ最重要的任务之一。本文详细阐述了新一代ＣＤＳＮ数据管理中心提取地震事件数据的处理过程，及地震事件盘生成程序的研制与使用方法，该程序的研制极大提高了产生ＣＤＳＮ地震事件盘的效率，并确保了其操作的正确性。     

利用宽频带数字地震记录测定谱震级

谱震级是表征地震强弱的量度,是地震学研究中的一个重要的地震参数。在地震预测和工程地震研究中具有重要的实际意义。谱震级测定还可得到地震辐射的能量,再通过和标量地震矩的比较,可以估计地震震源处的视应力,而视应力也是震源物理研究中一个重要的物理量。考虑到我国地震台网分布不均匀的情况,本文尝试利用单台的宽频带波形资料进行谱震级的测定。选用CDSN昆明地震台(KMI)记录的近震宽频带波形资料,分析地震图垂直分量上的P波,采用 Duda等人提出的谱震级的测定方法,改进并提出了一种能够利用宽频带波形资料,直接用速度谱值测定地震谱震级的方法。所得谱震级结果与ISC给出的Ms震级对比后,发现相差不大;所得的能量结果与NEIC用远震体波测得的能量结果具有较好的一致性。用同样的方法,将来还可对不同地区更小的地震进行谱震级的测定,这无疑对地震学的进一步研究很有帮助。     

会昌地震台数字与模拟地震波形和震级的对比初探

通过会昌台数字与模拟地震记录到的多个地震事件进行对比分析，认为前者在记录带宽、获取更多的地震动物理量、记录波形能力及可操作性等方面具有显著的优势，数字观测完全可以取代模拟观测；对两种记录计算的地震震级进行了对比与统计分析，发现数字记录近震的震级比远震的偏差要大，远震震级可直接与全国地震目录接轨。     

昆明地震台地面与井下地震计地震记录震级偏差

选取昆明基准地震台观测山洞内放置的宽频带地震计BBVS-60及井下放置的GL-S60B深井宽频带地震计记录资料,采用新的震级国家标准（GB17740-2017）,对地面及井下地震记录计算M_L、m_b、m_B（BB）、M_S、M_S（BB）等5种震级,得到2种地震计的震级偏差。结果显示,M_L平均偏差0.18,m_b、m_B（BB）平均偏差0,M_S平均偏差-0.02,M_S（BB）平均偏差-0.01。     

宽频带地震辐射能量测定方法研究

地震辐射能量的测定是地震定量化研究中一个重要的基本问题,也是数字地震学中重要的研究课题,对地震定量化和工程地震学等研究具有不可忽视的推动作用。本文对地震宽频带辐射能量理论和测定方法研究的进展进行综述。在此基础上,总结近年来辐射能量测定方法和应用研究的最新进展,并对存在的问题进行比较,对今后的发展方向进行展望。     

CDSN网月带数据结构和文件格式

经过中国国家地震局（ＳＳＢ）和美国地质调查局（ＵＳＧＳ）的通力合作，中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）于１９８７年１０月开始运行，记有三分向短周期ＳＰ、宽频带ＢＢ、长周期ＬＰ和超长周期ＶＬＰ４种频带的数据记录。ＣＤＳＮ的网月带中记录了数字化的ＶＬＰ地震波形数据，网月带中含有网月带中记录了数字化的ＶＬＰ地震波形数据，网月带中含有网月带月志文件、台站月志文件和ＶＬＰ数据文件，其中ＶＬＰ数据文件有数据月志和Ｖ     

影响福建数字遥测地震台网震级测定的部分因素

通过对福建数字遥测台网1999年所监测到的“9.21”台湾南投大震群和“9.23”福州小震群中的一系列较大地震进行分析，利用地震的时间和空间相对集中这一特点，有效地避开震源、路径及随时间变化的地质背景等因素对测定震级的干扰，发现了对测定台网平均震级影响的主要因素，不仅仅来自于台站地质背景的影响、台网使用的起算函数的影响，而且还发现在一定距离内地震周期也会对台网平均震级测定产生明显的影响。通过计算地动位移随震中距衰减的系数和起算函数随震中距增幅的系数，求出起算函数引起震级偏差的大小，提出了改进和消除这些影响的方法。     

Bounding of near-fault ground motion based on radiated seismic energy with a consideration of fault frictional mechanisms

The energy radiated as seismic waves strongly depends on the fault rupture process associated with rupture speed and dynamic frictional mechanisms involved in the fault slip motion.Following McGarr and Fletcher approach,we derived a physics-based relationship of the weighted average fault slip velocity vs apparent stress,rupture speed and static stress drop based on a dynamic circular fault model.The resultant function can be approximately used to bound near-fault ground motion and seismic energy associated with near-fault coseismic deformation.Fault frictional overshoot and undershoot mechanisms governed by a simple slip-weakening constitutive relation are included in our consideration by using dynamic rupture models named as M-and D-models and proposed by Madariaga(1976) and Boatwright.We applied the above function to the 2008 great Wenchuan earthquake and the 1999 Jiji(Chi-Chi) earthquake to infer the near-fault ground motion called slip weighted average particle velocity and obtained that such model-dependent prediction of weighted average ground velocities is consistent to the results derived from the near-fault strong motion observations.Moreover,we compared our results with the results by McGarr and Fletcher approach,and we found that the values of the weighted average particle velocities we obtained for these two earthquakes are generally smaller and closer to the values by direct integration of strong motion recordings of the near-fault particle velocity waveform data.In other words,if this result comes to be true,it would be a straightforward way used to constrain the near-fault ground motion or to estimate source parameters such as rupture speed,static and dynamic stress drops.     

基于钻孔应变地震波记录确定地震面波应变震级

近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10 Hz采样应变地震波资料,共选出震级M≥4.0的浅源地震68个,用最小二乘法求得应变震级公式为M_ε=lgE_max+1.65lg(Δ)+1.43.对于6.5级以下的地震,计算得到的应变震级■_ε与中国地震台网中心公布的震级M_CENC基本一致:■,但本研究中的两个7级地震,应变震级出现了震级饱和现象.本文的基本结论是:应变定震级是可行的,但对于两个7级地震的饱和现象需要进一步深入研究,因为它们不但涉及震级确定,而且涉及远震动态库仑应力触发地震的研究.今后要对更多的大震钻孔应变波形记录进行分析.