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。     

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．     

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％．      

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。     

利用1-HzGPS波形数据反演2011年日本北大地震震源破裂过程

利用1-Hz GPS数据反演2011年3月日本东北大地震的时空破裂过程,通过理论波形图与观测波形图的拟合,以及ABIC准则的判定,反演得到滑移分布的稳定估计.结果表明:破裂集中在震源附近,并在震中以下30 km处达到最大位错量,约72 m,在岩手和福岛靠近海岸线处有两个较小的破裂区,断层的南半段破裂很小,同时也是余震最为密集的地方.整个破裂过程由3个破裂阶段组成,发震后断层从震源向周围缓慢破裂,在50～60 s破裂延伸至地表(海沟);60～90 s在震中下方迅速发生强烈破裂,形成了最大位错区,这一阶段主要是倾向上的双边破裂;90～120 s在断层最北西处和断层南半段发生较小破裂,整个破裂过程持续大约120 s.反演得到的地震矩为3.8×1022 Nm,相应的矩震级为MW 9.0.     

2014年2月12日于田MW6.9地震破裂 过程初步反演: 兼论震源机制对地震 破裂过程反演的影响

通过反演2014年2月12日新疆于田M_W6.9地震的远震波形记录, 比较和分析了各种断层面倾角的破裂过程模型, 于震后2.2小时确定并发布了这次地震的破裂过程结果, 并讨论了震源机制不确定性对破裂过程反演的影响. 根据所确定的破裂模型可知, 2014年于田M_W6.9地震的滑动量分布比较集中, 具有朝西南延伸的优势破裂方向的特征. 这一特征与该地震的余震分布具有较好的一致性.      

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.     

基于小震经验格林函数研究中等地震破裂方向性: 以2008年攀枝花MS6.1地震为例

中小地震破裂方向性研究在确定实际发震面以及地震灾害评估中具有非常重要的意义.本文以2008年8月30日攀枝花M_S6.1地震为研究实例, 以较小余震作为经验格林函数地震, 利用表观震源时间函数随台站方位角变化特性, 确定了主震的破裂方向、破裂尺度以及破裂速度, 验证了该方法的适用性和可行性.研究结果表明, 主震的破裂方向为几乎正南的184°, 破裂长度8.05 km, 破裂速度3.35 km·s^-1, 进一步确认了主震震源机制解其中沿南北向的节面是地震实际发震面, 主震在水平方向沿着南北向元谋断裂从北往南破裂.攀枝花地震震源破裂速度接近地壳剪切波速度, 这可能是造成此次地震虽然震级不大但破坏性严重的重要原因.本文综合分析主震的矩心深度、震源机制解、破裂方向性以及构造应力背景等信息, 探讨了地震发生的破裂过程以及灾害严重的原因.

     

基于三维应变格林函数反演中小震震源机制

随着复杂速度结构反演的发展和高性能计算能力的提升,基于高精度3D介质模型计算格林函数反演震源机制更具可行性。中小地震因具有更好的覆盖和近似点源效应,在区域结构成像中有着广泛的应用。基于波形类的反演方法如波动方程层析成像\,全波形反演都需要震源机制解,而传统的震源机制反演方法不能很好地应用于中小地震。采用有限差分法构建应变格林张量(Strain Green Tensor,SGT)数据库,将合成波形和实际波形按震相截窗并滤波到不同的频带范围,先通过最小化互相关走时差来进行震源重定位,再通过最小化波形残差反演震源机制。通过合成数据测试验证方法的正确性,随后将该方法应用于青藏高原东部边缘龙门山地区,反演一系列M_W3.4～5.7的中小地震震源机制。由于应变格林张量数据库可预先构建,该方法可以应用于(近)实时震源机制解反演。     

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。     

经验格林函数方法理论上的改进

以往的经验格林函数方法存在着两个问题:一是要求大小地震需满足"相似"或"准相似"条件,这就限制了经验格林函数方法的适用范围。二是对大地震断层面的位错不均匀性考虑得不充分,而实际上大地震断层的位错一般是不均匀的。本文在假定大小地震不满足"相似"和"准相似"以及大地震断层面位错不均匀的前提下,对经验格林函数方法进行了改进,并应用于卢龙地震的模拟,模拟的结果与记录符合得比较好,说明改进的经验格林函数方法可以用来估计场地地震动过程。     

用经验格林函数确定中小地震的震源时间函数

采用正则化方法,并以小地震近似地代替通常由理论计算出的格林函数,结合近场加速度资料反演了1985年4月18日云南禄劝 Ms=6.1地震4个余震的震源时间函数.结果表明,较大余震除了震源持续时间较长外,其破裂过程也较为复杂,具有明显的阶段性.而较小余震的震源时间函数则近似为一脉冲函数.根据布龙震源模式,我们估计了这4个余震地震断层的破裂速度和断层面上的平均质点运动速度,结果表明,地震断层面的破裂速度小于地震波传播的横波速度;断层面上的平均质点运动速度为几至十几 cm/s,基本保持在同一水平.      

2015年尼泊尔M_w7.9地震破裂过程:快速反演与初步联合反演

本文介绍了2015年4月25日尼泊尔Mw7.9(MS8.1)地震发生后的破裂过程快速反演工作,以及后续开展的地震波与少量GPS资料的初步联合反演工作.两项工作得到的反演结果尽管在最大滑动量估计方面存在一些差别,但都一致地显示此次地震是发生在低倾角俯冲断裂上的一次单侧破裂事件,破裂主要朝东南方向传播;断层滑动主要发生在震中至加德满都一带.在加德满都附近区域,其下方破裂与朝东南传播的地震波的多普勒聚焦效应可能造成较强的震感和较大的破坏.对比历史大地震发现,2015年尼泊尔Mw7.9地震的浅部破裂紧邻1934年Mw8.2地震的地表破裂,余震分布与1833年M7.6地震的宏观震中基本重合,其破裂填补了前两次地震破裂以西100km左右的空区,表明此次地震是1934年Mw8.2地震与1833年M7.6地震向西继续延伸的结果.     

用改进的经验格林函数方法模拟唐山地震动

建筑物的抗震设防需要尽可能地掌握未来大地震强震动记录信息,但大地震强震动记录的匮乏阻碍了抗震设防实践的发展。经验格林函数方法作为模拟地震动的主要方法,可以提供可靠的大地震强震动记录,但也存在着许多问题,如缺乏对大地震断层滑动分布不均匀的描述、用经验确定小震数目、模拟方法受到大小地震相似条件的限制等。文中对上述经验格林函数方法存在的问题进行了研究,改进的经验格林函数方法,有效地解决了上述问题。并用其对唐山大地震进行了模拟,并把模拟的地震动时程和反应谱与实际记录相比较,发现用改进方法模拟的地震动加速度反应谱比用未改进方法模拟结果更接近实际的地震动记录加速度反应谱。由此说明改进的经验格林函数可更准确的模拟地震动。     

经验格林函数方法的理论探讨

通过比较经验格林函数和理论格林函数模拟地震动方法,认为经验格林函数方法能比理论格林函数更好地模拟地震动。同时亦指出用经验格林函数方法模拟地震动时出现两个问题:(1)模拟的结果高频不稳定。(2)模拟的结果有一个"人造周期"。地震工作者提出选择适当的频响函数,比较有效地解决了模拟结果高频不稳定的问题;还提出了完备经验格林函数集的概念,以提高模拟结果与记录的符合程度。但完备经验格林函数集提出了每个大震子断层上都有小震记录的过于苛刻的要求,使得完备经验格林函数集的获得只能靠理论和经验关系结合的办法。本文通过对大震断层滑动速度函数的理论分析认为:可以用多个不同滑动速度和不同上升时间的小震合成经验格林函数,用这种经验格林函数合成的地震动不会产生"人造周期"。但需要加强对小震记录的反演工作并获得丰富的小震参数。     

利用近场强震记录反演2016年日本熊本县地震震源破裂过程

2016年4月15日16时25分（UTC）,日本熊本县发生M_W7.1强烈地震,给当地人员、建筑及经济造成严重灾难和巨大损失.日本地震观测网F-net给出的震源机制解显示此次地震的震源位置为130.7630°E,32.7545°N,深度12.45 km,节面Ⅰ：走向N131°E、倾角53°、滑动角-7°;节面Ⅱ：走向N226°E、倾角84°、滑动角-142°.与此同时,余震的震中分布及其震源机制结果显示主震的震源机制在破裂过程中有可能发生了变化,单一的震源机制不足以充分解释观测数据.本文依据GNSS和InSAR地表形变反演结果为约束,并结合活动构造资料为参考,构建了震源机制变化的有限断层模型,采用水平层状介质模型,利用日本强震观测台网K-NET和KiK-net的近场加速度观测记录,通过多时间窗线性波形反演方法反演了此次地震的震源破裂过程.研究结果显示,这是一次沿Futagawa-Hinagu断层带发生的右旋走滑破裂事件,发震断层分为南北两段,其中北段走向N235°E、倾角60°,南段走向N205°E、倾角72°,断层深度范围和余震深度分布基本一致,断层面上滑动主要集中于断层北段,最大滑动量约7.9 m,整个断层的破裂过程持续约18 s,释放地震矩5.47×10¹⁹ N·m（M_W7.1）.

     

由反演加速度图成像中强地震的破裂过程

提出了一种以小震的记录作为格林函数来成像中强地震破裂增长的反演方法。该方法通过迭代法中同时拟合多台的Ｐ、Ｓ波形,估计了子事件相对格林函数事件的破裂时间和振幅。我们用小事件作为格林函数反演了发生在帕克菲尔德地区的２次中强地震的加速度图。第１次地震（Ｍ＝４．６）于１９９３年１１月１４日发生在米德尔山,震源深度１１ｋｍ,在下一次帕克菲尔德主震的假定孕震区内。第２次地震（Ｍ＝４．７）于１９９４年１２月２０     

基于改进的经验格林函数方法的地震动模拟

改进的经验格林函数方法弃掉以往完全用经验方法确定用于合成大震的小震数目的方法,考虑了大地震断层各个子断层位错的不均匀性,使得经验格林函数方法的物理意义更加清楚。用改进的经验格林函数方法,以汶川MS6.4余震记录作为经验格林函数模拟了九寨白河台、松潘安宏台、皋兰台和成都中和4个台站的加速度时程,与以往的经验格林函数方法比较,模拟结果的反应谱与记录符合得更好,证明了改进的经验格林函数方法可以反映震源位错的复杂分布,可以在工程地震中用来估计场地地震动过程。