2016年4月16日熊本地震滑动分布反演与分析

综合利用强震数据、GPS数据和InSAR数据基于双断层模型反演熊本地震滑动分布,通过选择合理的介质模型和平滑因子,分别对数据进行单独反演和联合反演。从结果分析可以看出:三种数据联合反演的结果最优,最终滑动模型为:断层1走向为236°,倾角65°,滑动角-150.6°,最大滑动量为6m;断层2走向为206°,倾角72°,滑动角-155°,最大滑动量为4m。基于K-net和Kik-net获取永久位移快速反演得到的滑动分布结果与基于GPS数据,Sentinel-1A InSAR数据反演甚至联合反演得到滑动分布结果比较一致,表明大震后利用高密度强震动台网后快速获取滑动分布用于震后应急响应和灾害评估是切实可行的,同时认为此次地震发震断层为右旋走滑的断层系统。     

2011年日本东北Mw9．0地震：GPS与强震数据的比较

近场地震动数据可半实时地或由现代强震台网获得,或由连续全球定位系统（GPS）台网获得,能得到震源参数的稳健可靠解,这助于快速灾害评估及早期预警。这些广泛的应用需要地震动数据覆盖非常宽的频带,然而这通常情况下很难达到。本文是2011年日本东北Mw9．0地震的实例研究,说明来自大地测量和地震仪器的地震动信息如何互补,并建议联合使用这两种数据,尤其是台网覆盖稀疏时。本文首先使用自动经验基线校正工具对日本两个台网K—NET和KiK—Net的强震记录进行分析。通过二重积分得到静态同震位移,然后用于导出地震断层上的永久滑动分布。通过与相应基于GPS解的对比,对经验基线校正的不确定性得出了定量估计。另外,选择12对位置邻近的GPS和强震台站进行比较,来说明它们在时间序列中的信息相互一致。最后,讨论联合使用两种地震动观测系统的方法,并重点说明该方法的广泛可行性。     

熊本MW7.0地震近场地表与井下地震动对比研究

选取日本熊本M_W7.0地震断层距小于200 km的82个近场KiK-net台站记录到的三分量记录数据进行基线校正后,获得近场地面运动水平向的峰值加速度PGA、峰值速度PGV及周期为0.2,1,2,3,5和10 s的加速度反应谱数据,并与美国NGA-West2的地震动预测模型相比较,研究熊本地震地表和井下地震动峰值及反应谱的衰减特征,通过比较KiK-net台站地表与井下记录结果,探讨浅层场地放大效应的影响。研究结果表明:① 对于井下观测结果,NGA-West2的地震动模型对PGA和短周期0.2 s的反应谱的预测值与井下观测值相比整体偏高,而PGV和较长周期地震动（如1,2和3 s的反应谱）的预测值与井下观测值较为吻合;② 地表观测记录的PGA,PGV和周期为0.2—3 s的反应谱残差整体上随v_S30对数值的增大呈线性减小的趋势,而周期为5 s和10 s的长周期部分,其场地效应的影响很小;③ 相对于井下记录,地表记录的地震动PGA,PGV和周期为0.2,1和2 s的反应谱有明显的放大,这种放大作用随浅层场地剪切波速的增大而减小;周期为3,5和10 s时长周期地震动的放大效应很小。      

芦山7.0级地震强震动记录及其震害相关性

2013年4月20日芦山地震中的强震动记录是我国自2008年汶川地震后再一次比较全面地获得的高质量的数字强震动记录。国家数字强震动台网共获得3分量自由场记录114组,成都地震烈度速报台网获得63组。文章对强震动记录进行了常规处理,统计了强震动记录随断层距的数量分布情况,绘制了空间地震动加速度等值线图。结合芦山地震震源机制解和破裂过程研究成果,选取典型记录,分析加速度、速度时程的波形、振幅等特征,识别了此次地震滑冲现象,估算了竖向最大永久位移。通过利用观测数据与国外的地震动预测公式对比,分析了不同周期反应谱地震动幅值及加速度反应谱衰减规律,阐明了此次地震的地震动在近场高频成分较卓越的特点。震后现场考察了3个典型强震动台站附近建筑物震害,分析了地震动与工程震害的相关性,地震烈度的评定反映了地震破坏的程度。     

一种实时场地校正方法及其在地震预警中的应用

地震预警系统对地震数据处理的实时性要求极高。其系统数据来源除布设在基岩的测震台站外,还有大量非基岩场地的强震动台站和地震烈度仪台站,其场地影响不容忽视。为了考虑震级估算和地震动场预测中的场地影响,需实时对各种场地条件下的地震波形进行校正。目前处理一般使用某个标量来表征场地放大效应。本文采用一种实时的场地校正方法,首先计算目标场地与参考场地的谱比,然后通过最小二乘法、双线性变换将谱比转化为因果递归的无限冲激响应(IIR)时域滤波器,之后可以应用该滤波器进行实时场地校正。该方法考虑了场地放大系数的频率依赖性,相比于标量校正提高了准确度。应用我国四川和日本部分强震动台站记录,验证并讨论了这种实时场地校正方法在地震预警中的应用效果。     

近场强震记录对汶川地震破裂过程的解释能力研究

选用方位角覆盖较均匀的43个近场强震记录,通过基线校正、积分和滤波后得到速度时程。采用非负最小二乘法和多时间视窗技术,反演了2008年汶川地震破裂过程。研究表明:①所选43个近场台站记录对近乎平行的北川断层南段和彭灌断层的滑动分辨能力不同,所选记录能很好地分辨北川断层南段的滑动,而对彭灌断层的滑动分辨能力要差;②为满足破裂后方区域台站合成记录的第二个波包,北川断层南段或彭灌断层需产生往破裂后方西南侧方向的破裂。综合考虑波形拟合残差及反演结果与地表破裂数据的吻合情况,得到可能的破裂顺序:破裂起始于北川断层南段深部低倾角位置,接着引起彭灌断层破裂,进而引起小鱼洞断层破裂,小鱼洞断层触发北川断层南段高倾角区域发生双侧破裂。     

高频GPS和强震仪数据在汶川地震参数快速确定中的初步应用

高频GPS可以实时获取地表位移数据,在地震学中有十分重要的现实应用,比如快速获取震中、震级、地震烈度甚至震源破裂过程.本文以汶川地震为例,首先利用近场7个GPS台站数据反演震中位置,由于高频GPS和测震学确认的震相不一致,两种震中结果相距约15.7 km.然后对高频GPS和强震动数据进行了比较分析,我们的统计结果表明,尽管由于工作原理不同,高频GPS数据中的地震动峰值与强震记录相比存在明显差异,但是高频GPS记录的PGA、PGV和PGD同样可以作为计算地震烈度的指标.进而,使用SMBLOC程序对强震记录进行事后的基线偏移校正,得到与实时高频GPS精度相当的地表位移序列.最后,采用移动平均窗口对这些位移数据作平滑,基于最速下降法和OKADA模型,对汶川地震断层破裂的过程进行了回溯性准实时反演.结果表明,汶川地震主断层由西南向东北方向破裂,以14∶28∶04为基准,在震后20 s提供初始震级M_W7.0,震后70 s震级稳定在M_W7.8,但断层仍在破裂,在震后159 s根据位移波形判断事件基本结束.研究表明,实时地表位移数据可以快速准确获取强震震级和破裂方向,从而使得高频GPS将对现有地震预警系统提供很好的补充.     

强震动记录自适应基线校正方法:汶川地震应用

基线校正是强震动记录数据处理非常关键的环节之一。现有方法大都依赖主观经验,得到的永久位移值存在较大的不确定性,不能实现自动化处理。为此,提出一种自适应的强震动记录基线校正方法,以汶川地震中汶川卧龙台站(051WCW)获取的强震动记录为例叙述新方法的每个环节,并与已有方法进行比较,验证了新方法的计算准确性。最后,将新方法运用于汶川地震主震中,得到了37个强震动台站的永久位移场。通过与Wang等的研究结果比较,发现除3个台站由于数据不全无法比较外,新方法给出的24个台站的最大永久位移无论是数值还是对应方位角都与其一致。表明新方法具有一定的可靠性,同时通过对比也发现新方法存在一定的局限性,还有待进一步改进。     

地表岩土层对地震动特性的影响分析

<正>地震动场地效应一直都是地震工程领域的研究热点,土层条件是影响地表地震动特性的重要因素之一。从Kik-Net中选取两个基岩台站FKOH06、KGSH03,两个土层台站TCGH16、IBRH17。各台站地震事件随机选取,PGA尽量覆盖各个等级,其中FKOH06中29个地震事件,地表和井下共174条记录;KGSH03共25个地震事件,地表和井下共150条记录;TCGH16共45个地震事件,地表和井下共270条记录;IBRH17     

近场强震动记录基线校正方法的振动台实验研究

为了获取近场永久位移,通常采用基线校正方法,对近场加速度记录进行基线校正并积分得到永久位移值,但这一结果主观性较强,其可靠性也往往缺乏验证。为了解决这一问题,本文提出了一种能产生包含永久位移振动过程的振动台实验方案,采用振动台加滑动机构的方法,模拟记录到永久位移台站测点的真实振动情况;在实验中分别采用加速度计、摄影测量方法分别直接得到加速度和位移时程,对加速度时程进行基线校正并积分得到位移时程,将其与直接获得的位移时程进行对比,以验证采用基线校正方法的有效性。实验结果表明,在实验室条件下采用现有的基线校正方法校正后,通过积分能得到可以接受的位移时程。     

汶川地震破裂过程联合反演及高频辐射研究

汶川地震是发生在叠瓦状曲面断层上的一次复杂破裂过程,北川—映秀断层和灌县—江油断层以及与其垂直相交的小鱼洞断层均有地表破裂发生,已有动力学和运动学研究表明断层破裂扩展至3个断层相交处发生了重要的转换。因而,北川断层、彭灌断层和小鱼洞断层的破裂顺序是反演汶川地震破裂过程的关键。本文首先建立合理的三维复杂断层模型,采用3种可能的破裂方式,基于并行非负最小二乘法和多时间视窗技术,联合远场、近场、GPS和地表破裂资料,反演汶川地震精细破裂过程,给出了合理的破裂方式。进一步采用近场加速度记录和差分进化方法,反演断层面上高频辐射分布规律,对比分析高低频地震波辐射的差异。主要成果如下:1.综合考虑三维发震构造模型、余震分布和地表破裂调查,建立更符合实际的曲面断层模型;采用远场36个台站垂直向P波位移记录,利用并行非负最小二乘法结合多时间视窗技术,反演了汶川地震破裂过程。研究表明:(1)目前震源破裂过程反演广泛采用的单侧破裂,在北川断层虹口—映秀近地表区域不产生与地表破裂相符的位错。如果彭灌断层与小鱼洞断层相交处发生双侧破裂,则会在断层南段近地表处产生高达4 m的位错,且在北川断层虹口—映秀近地表区域不产生位错,这与地表破裂矛盾。而北川断层浅部区域从与小鱼洞断层相交处发生双侧破裂,则会在虹口—映秀近地表产生与地表破裂相符的位错,明显优于单侧破裂。综合3种破裂方式的结果,本文认为北川断层在与小鱼洞断层相交处发生双侧破裂更符合汶川地震的实际情况。(2)北川断层南段和彭灌断层空间上接近,两者在远场台站的格林函数波形相似,基于远场记录的反演不能区分两者的位错,且北川断层南段位错分布的可靠性大于彭灌断层的位错分布。2.选用近场方位角覆盖较均匀的43个台站三分向速度记录,采用并行非负最小二乘算法结合多时间视窗技术,得到了汶川地震破裂过程。研究表明:(1)与远场记录反演结果相似,单侧破裂和彭灌断层在与小鱼洞断层相交处发生双侧破裂,北川断层虹口—映秀浅部都不产生位错。要使虹口—映秀区域发生与地表破裂吻合的位错,只有北川断层在与小鱼洞断层相交处发生双侧破裂才能满足,所以北川断层需发生双侧破裂。北川断层西南侧高倾角区域有明显的破裂停顿和二次破裂,部分区域破裂持时可达15 s左右。(2)51MZQ、51SFB、51MXN和51MXT等台站水平向较大的PGV与断层面相邻区域的滑动速率具有很好的一致性。说明断层面上发生较大滑动速率的区域,其临近台站往往伴随有较大的PGV产生。3.为了克服单一数据分辨率不足的缺陷,联合远场和近场资料以及联合远场、近场、GPS和同震位移观测资料反演了汶川地震破裂过程。研究表明:(1)联合远场和近场资料,提高了北川断层南段高倾角部分、PGF南半段区域以及北川断层北川附近滑动分布的识别能力。(2)反演中加入GPS资料能很好地控制断层浅部和北川断层北段的滑动分布。(3)联合反演结果显示,汶川地震破裂持续时间达100 s,释放地震矩为1.058×1021 N·m,断层面上存在5个凹凸体,表明此次地震至少由5个子事件组成。滑动主要分布在北川断层上,说明北川断层是主要的破裂面。在北川断层南段上,龙门山镇下侧以及虹口—映秀近地表区域的位错以逆冲错动为主,最大滑动量达12 m,位于虹口下侧;在岳家山到清平近地表附近错动以逆冲为主兼有走滑错动,最大滑动量约为10 m。北川断层北段上,北川附近滑动以逆冲为主,最大滑动量10 m;南坝到青川区域以走滑错动为主,最大滑动量10 m。在彭灌断层上,白鹿下方区域的位错也以逆冲为主,断层深部位错达8 m。4.利用芦山地震记录建立的加速度包络衰减关系和汶川地震近场30个台站的加速度包络,基于线源模型采用差分进化方法反演了汶川地震断层面上高频(1 Hz)辐射区域分布。结果表明:(1)断层面上高频辐射分布很不均匀,辐射较强的区域主要位于:产生较大地表破裂的映秀、北川和南坝区域;映秀和北川等凹凸体的周边区域,包括震中东北侧60—90 km区域、北川和南坝东北侧30 km处;断层破裂停止的东北端约30 km长的区域。其中,破裂贯穿到地表的映秀、北川和南坝是高频和低频辐射都很强的区域。(2)对于无观测记录场点,选择其临近且场地条件类似的台站加速度提取平稳随机过程,结合高频辐射分布和衰减关系得到的包络,合成了加速度时程,可为汶川地震结构震害分析提供地震动输入。     

用近场强震动记录快速估计同震位移并反演震源滑动分布

利用自动经验基线校正方法,分析日本2008年岩手-宫城内陆M_w6.9地震震中周围密集强震动观测台网资料,快速解算出了同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的同震位移幅值、方向和总体分布特征较为接近.基于相同断层面参数反演的震源模型空间展布形态、主要滑动范围、平均和最大滑动量、滑动方向以及由模型计算的矩震级等均吻合较好,从而验证了方法的可行性.讨论了自动经验基线校正方法尚存在的问题和不足,为今后利用强震资料快速解算M_w6-7级及以上地震的同震位移场并反演震源滑动分布提供参考.     

芦山7级地震的同震位移估计和震源滑动模型反演尝试

利用自动经验基线校正方法,分析2013年4月20日芦山MS7.0级地震13个近场强震动台的观测资料,以估算同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的芦山7级地震的水平近场同震位移场幅度都不超过cm级,均显示为典型的逆冲型地震(兼有少量左旋走滑错动).强震最大水平和垂直永久位移分别为4.9cm和4.4cm,分别出现在51YAM台和51QLY台.两种资料反演的震源滑动模型虽显示多事件特征,但主要滑动均集中在第一次事件,即初始滑动点两侧的走向长约30km、倾向长约25km的相对集中的较小范围内,强震和GPS模型的最大滑动量分别为1.14m和1.09m,较为一致.其余子事件滑动量小且分布零散,不能排除其数值效应的因素.反演矩震级均在Mw6.7左右,地表破裂应该不明显.文章还讨论了目前在我国利用近场强震动记录估计Mw6~7级地震同震位移场存在的困难和问题,为今后类似工作提供参考.     

芦山7级地震的同震位移估计和震源滑动模型反演尝试

利用自动经验基线校正方法,分析2013年4月20日芦山M_S7.0级地震13个近场强震动台的观测资料,以估算同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的芦山7级地震的水平近场同震位移场幅度都不超过cm级,均显示为典型的逆冲型地震（兼有少量左旋走滑错动）.强震最大水平和垂直永久位移分别为4.9 cm和4.4 cm,分别出现在51YAM台和51QLY 台.两种资料反演的震源滑动模型虽显示多事件特征,但主要滑动均集中在第一次事件,即初始滑动点两侧的走向长约30 km、倾向长约25 km的相对集中的较小范围内,强震和GPS模型的最大滑动量分别为1.14 m和1.09 m,较为一致.其余子事件滑动量小且分布零散,不能排除其数值效应的因素.反演矩震级均在M_w6.7左右,地表破裂应该不明显.文章还讨论了目前在我国利用近场强震动记录估计M_w6~7级地震同震位移场存在的困难和问题,为今后类似工作提供参考.     

逆断层地震近场地震动影响场和地表形变模拟

本文设计了一个MW7.0级地震的简单的逆断层有限移动源破裂模型,计算了断层周围64个观测点的加速度、速度和位移时程及峰值,简单讨论了近场地震动峰值、断层附近地表永久位移(或地表形变)的分布特点,并讨论了永久位移和地面运动速度大脉冲的关系。重点研究了断层附近三分量的永久位移(或地表形变)大小、方向和地震动作用特点。     

汶川地震余震震源参数及地震动衰减与场地影响参数反演分析

基于强震动观测台钻孔数据, 统计得到了四川、 甘肃地区20 m深的浅硬土层场地平均剪切波速模型． 通过与美国加州地区的波速模型对比, 结合四川、 甘肃地区地震预报的地壳模型, 延拓剪切波速模型至40 km． 应用四分之一波长法计算了浅硬土层场地的平均场地放大系数． 利用场地放大系数, 消除13次余震中浅硬场地的台站场地响应, 反演了龙门山断层上、 下盘的介质品质因子以及13次余震的有效应力降． 通过与普通土层场地的强震动记录对比, 对浅硬土层场地的放大系数进行调整, 得到了深厚土层场地的平均放大系数．      

基于第四代地震区划的跨越发震断层永久位移概率分析方法

本文主要借鉴了Lee(2007)和Youngs(2003)提出的地表永久位移估计方法,联合中国第四代地震区划图的潜在震源区参数,给出了适合中国跨越发震断层永久位移概率分析方法。震害调查表明,近场的结构破坏不仅是地震动引起的,地震地表的破裂或永久位移引起的破坏也占很大比重。应用与概率估计地震动相似的方法,给出不同概率水准的地震地表永久位移,使之服务于穿越地震发震断层管线、桥梁工程的抗震设防,采取有效的抗御永久地表位移措施,减小地震灾害带来的损失。     

2021年5月21日漾濞Ms6.4地震近场地震动特征和方向性效应分析

利用中国国家强震动观测台网(NSMONS)和云南地震预警台网获得的158组强震动记录,分析了漾濞Ms6.4地震观测的近场地震动幅值、反应谱值特征以及不同周期反应谱值的空间分布.将近场台站反应谱值与NGA-West2预测方程进行对比,结合现场震害调查结果验证此次地震近场地震动的方向性效应,研究结果表明,近场30 km内地震动峰值加速度(PGA)表现出南北向(NS)高于东西向(EW)的方向性差异,PGA最大相差达1.86倍;在水平向加速度反应谱值(SA)卓越周期附近的谱值普遍高于基本设计谱,漾濞台NS向卓越周期对应的SA是罕遇设计谱平台值的3.87倍;空间分布显示,断层破裂前方(震中东南方向)观测的水平向SA显著大于破裂后方,在短周期更为明显,随着周期的增大差异有所减小;破裂前方台站观测的短周期SA大于NGA-West2预测结果,而破裂后方台站观测的SA在整个周期范围内均小于NGA-West2预测结果,表现出显著的方向性效应;震害调查结果也表明近场区域的建筑物破坏呈现NS向破坏较EW向严重的方向性差异.     

四川汶川8．0级地震山西数字强震动记录特征与分析

对2008年5月12日四川汶川8．0级地震,山西数字强震动台网27个台的地震加速度记录,进行了处理和分析,包括对加速度波形数据的基线校正,滤波,加速度傅立叶和反应谱计算,以及速度和位移计算。结果表明：局部场地的介质特性对地震动特征有相当大的影响,较厚的覆盖土层对较长周期的地震波有明显的放大作用。厚覆盖土层场地的强震动观测对自振周期较长建筑物的抗震设计具有重要的意义。     

福建地震台网接入的台湾台站场地响应研究

福建地震台网接入了16个台湾台站,利用这些台站记录的92个地震波形资料,反演台湾地区的非弹性衰减和其中12个台站的场地响应,其非弹性衰减Q(f)=271.6f~(0.381);其场地响应低频部分在1附近波动,高频部分出现衰减;其中一个台在低频部分出现放大效应。经过研究,在计算台湾海峡地震的震源参数时可以提高计算精度,同时为下一步福建台网产出台湾地区地震的震源参数建立数据基础,丰富福建台网的数据服务内容。对震级校正、台站场地选点及评价、地震工程和灾害评估有一定的参考意义。