计算综合地震图的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法（二）——对不同深度点源的算法

本文讨论了计算近场综合地震图时使用的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法,并对不同深度点源的情况给出了新的算法及相应的计算实例。用本文提供的新算法,与原算法相比,可以减少60％的计算时间。在需要计算大量点源格林函数时,该方法是很有实用价值的。     

近场强地面运动研究

近场地震记录是获取震源过程信息和预测强地面运动的重要资料来源,综合地震图是解释地震图的有效工具。本文综合介绍了近场综合地震图的计算方法,以及用近场地震记录研究震源过程,预测强地面运动的主要途径和一些研究结果。     

对二滩水电站坝区场地地面运动的估计

本文以二滩地区为例,介绍如何结合地震危险性分析的结果,采用理论模拟方法估计工作地区近场强地面运动情况,为工程抗震设计提供必需的地面运动动力学参数。 文中采用理论方法计算剪切位错点源的格林函数;根据断裂动力学模型、近场地面峰值加速度衰减曲线和场地附近的加速度谱来标定震源模型;计算了若在坝区附近发生M_s=6.2级地震时场地的综合地震图、加速度傅氏谱和反应谱等。由理论模拟计算的峰值加速度衰减曲线和观测结果符合较好。在震中距为20km处的加速度谱的截止频率f_max与观测值相吻合（约为8 Hz左右）,相应的峰值加速度为211cm/s²,振动持续时间为3.4秒。     

一种适于近场理论地震图宽频域计算的矩阵分解算法

理论地震图方法在地震震源过程的研究中得到了广泛的应用。为了研究震源过程的细节,必须利用近场地震资料的高频信息,但是在应用Haskell矩阵法计算近场理论地震图时,格林函数的高频成分的数值不稳定性是计算宽频域理论地震图的一个基本困难。因此,目前仅有不超过10Hz的算例。本研究采用Haskell矩阵的一种新的分解组合形式,在数值计算时有效地避免了在计算过程中数值结果的溢出,实现了近场理论地震图的宽频域计算。同时,由于利用了矩阵运算中的解析关系,减少了运算的次数,从而提高了计算的速度。根据本算法建立的Fortran程序,在Univoc-1100计算机上进行了数值检验。结果表明,计算得到的格林函数至少在0-40Hz频率域范围内仍保持良好的数值稳定性。本文给出的这种Haskell矩阵分解组合形式的矩阵元素简单,且具有一定的对称性。对于这种分解所包含的物理意义,将有待进一步深入研究。     

宏观地震忽略吸收确定震源深度问题的通解及其精确度

分析G-R-闵公式后得出,它是从点源幅射场导出的,与地震宏观场不相应。因在近场震源不能视作点源。在分析过程中,导出相当于点源、线源或面源以及复杂源的幅射场的深度公式。对实际的地震,它的源类型一无所知,所以不预作假定,将源指标几何扩散率n作为待定参数,导出了一个物理意义明确而又普遍化的震源深度公式。此公式的诸解法中,以计算方法准确、精度高,作图法有直观的优点,但准确性差、精度低,图算法只作获取粗略值和考察数据均匀性用。计算了9个8级以上巨震、1个71/2大震,和两个M_L=3的有感地震的震源深度,经对比结果很好,利用计算得出震源类型,结合宏观场研究了这些地震的震源几何学。并且首次在国际上给出宏观地震震源深度值的标准误差。     

论确定地震震源深度的地震宏观方法及其解答

作者基于在近场震源不能视作点源的认识,分析导出了相当于线、面源幅射场的深度公式,进而对源的类型不予作假定,将源指标的几何扩散率n作为待定参数,导出了一个物理意义明确且普遍化的震源深度公式。该公式的诸种解法中,以计算方法较准确,精度高;作图求解有较直观的优点,但准确性差,精度低;图算法仅作为获取粗略值和考察数据的均匀性用。用该公式对我国发生的一些不同震级的地震的震源深度进行了计算,经对比,效果很好。利用计算所得震源类型,初步研究了这些地震的震源几何学,并且首次给出了宏观地震震源深度测定值的标准误差。     

层状各向同性多孔介质中井间地震的数值计算

依据Ｂｉｏｔ理论，提出计算理论地震图的相应传播矩阵算法，并针对井间地震震源和检波器的不同配置进行数值计算，结果表明，本文算法高频可达１０００Ｈ２以上．文中算例说明利用震源和检波器相对于储油层的不同位置，可从反射震相记录波形上的差异，判定储油层存在与否．     

震源区和接收区结构不同情况下体波合成地震图的矩阵-射线方法

本文进一步扩展了合成地震图的广义射线方法.由于算法中将地球模型划分成震源区、接收区和地幔区,因此可用于计算震源区与接收区速度结构不同时的体波合成地震图.新算法把广义射线理论与传播矩阵理论结合起来,并采用了分层Q值模型,从而可以自动包括指定介质层内所有多次波的混响.为简便数据准备,设计了射线编码自动生成算法. 本文算法与Kind扩展的反射率法用相同的地球模型进行了数值结果对比,结果表明,矩阵-射线方法用于计算体波地震图时,不但有足够好的精度,而且还具有速度快并适于单个震相研究的优点.在计算由10个接收点组成的地震剖面时,其计算时间仅为反射率法的7％左右.     

震源区和接收区结构不同情况下体波合成地震图的矩阵-射线方法

本文进一步扩展了合成地震图的广义射线方法.由于算法中将地球模型划分成震源区、接收区和地幔区,因此可用于计算震源区与接收区速度结构不同时的体波合成地震图.新算法把广义射线理论与传播矩阵理论结合起来,并采用了分层Q值模型,从而可以自动包括指定介质层内所有多次波的混响.为简便数据准备,设计了射线编码自动生成算法. 本文算法与Kind扩展的反射率法用相同的地球模型进行了数值结果对比,结果表明,矩阵-射线方法用于计算体波地震图时,不但有足够好的精度,而且还具有速度快并适于单个震相研究的优点.在计算由10个接收点组成的地震剖面时,其计算时间仅为反射率法的7％左右.     

利用近场加速度记录确定近震震源参数的研究

本文对利用强震近场加速度记录确定时,空、强三个完整的震源参数。文中给出一种利用计算机自动识别地震记录的Ｐ波初动到时和Ｓ波震相到的算法。根据新近发表的Ｗｏｏｄ－Ａｎｄｅｒｓｏｎ地震仪器的最新参数,修牍正唐山地区量规函数。利用唐 山数字震观测台阵得到的近场加速度数据,计算了１０次地震的震源位置和震级,并对定位误差进行了综合分析,将强震台网测定的震源参数与地震台     

弹性半空间位错内源的数值解

本文首先将一般剪切位错点源表示成四种基本点位错的组合,断层面倾角和滑动系数仅与组合系数有关.利用将三维动力学问题化为两维的处理方法,将每一基本点源问题化成求解位移函数的轴对称问题,最后将人工透射边界的处理方法同有限差分结合起来,提出一种简便、节省的计算理论地震图的方法.利用这种方法获得了四种基本点位错源的典型近场理论地震图,并初步讨论了近场地面运动的若干特征,表明浅源地震近场地面位移中震相不能分离,且点位错源在近场产生大小相当的水平与垂直位移.本文的方法可用于研究复杂的近场地震波传播问题.      

山西地区震源机制一致性参数时空特征分析

利用山西数字地震台网记录到的中小地震波形资料,采用层状介质中点源位错模型的广义透射系数的快速算法和理论地震图拟合直达波最大振幅比来求取小震震源机制解的方法,计算了2001年—2012年山西地区281个中小地震震源机制解,根据优势分布得到山西地区现今平均构造应力场分布,计算震源机制解应力主轴与相应的区域构造应力场主轴之间的震源机制一致性参数,分析一致性参数时空分布与中等地震活动的关系。结果显示,2001年以来山西5次ML≥5.0地震前均有震源机制趋于一致性现象,震中分布在一致性参数低值附近或高低值过渡区域。     

层状介质中内源引起的地震波理论地震图的部分分离变量——有限差分计算方法

文献〔1〕给出了震源在地表时计算理论地震图的部分分离变量——有限差分方法。本文继〔1〕讨论了震源在介质内部时,特别是震源在介质分界面上时理论地震图的计算方法。含贝塞尔函数的数值积分是用FiLon方法完成的,它具有精度高,运算速度快的特点。作为例子,本文最后给出了利用所述计算方法得到的不同内源在含两个高速夹层地壳模型中的理论地震图。     

根据震源的两个节面的走向角和倾角求滑动角

文中推导了双力偶点源模型震源机制解得出的震源参数和用地震矩张量反演得出的震源参数之间的转换关系。并给出了实例的计算结果     

云南禄劝地震部分余震的矩张量反演

利用数字盒式磁带记录加速度仪组成的流动地震台网所记录的三分向近场加速度图,通过矩张量反演确定了1985年4月18日云南禄劝 Ms=6.1地震的部分余震的震源机制.以均匀半无限弹性介质的格林函数解释路径效应,并通过正演计算识别由两次积分得到的位移地震图中的直达 P 波、直达 S 波和 SP 转换波震相,然后用这些震相进行矩张量反演.反演结果表明,在解超定线性方程组时,采用适当的加权系数,可使上述直达波和转换波的理论计算值与观测值拟合得较好.尽管用以反演的三个余震大小不同(震级 ML48,3.2,3.5),震源位置也有差别,但它们的震源机制却非常接近,且与主震的震源机制相当一致.这一特征显示了余震的发生与主震发震构造的内在联系.这些实例说明,由震源球球面上分布适宜的数字地震台网取得的近场加速度资料,借助于即使是简单的介质模型,通过地震矩张量反演,不但可以得出这些地震震源的主要成份————剪切位错源,同时还可得出震源所含的其它成分,如膨胀源和补偿线性向量偶极.      

地下核爆近场强地面运动资料的分析处理方法及对于MILROW事件的研究结果

本文以美国MILROW事件(当量为IMT)为例,简单地介绍了处理地下核爆近场强地面运动资料的方法和结果。场地附近地壳分层结构的P波部分是用钻探和地震方法测定的,而S波部分则是根据近场记录资料中的面波来确定。本文使用广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法计算地壳介质的响应函数。该方法比DWFE法计算速度快约10倍左右。地下核爆的震源函数可以用形如ψ(t)=ψ∞〔1—e~(-Kt)(1+Kt+1/2kt)~2-B(Kt)~3〕的折合位移势函数来描述。对于MILROW事件的研究结果表明该事件可用一个等效的爆炸点源来描述,其震源参数为:φ∞=1.7×10~(11)厘米~3,K=9.0,B=1.0。文中还介绍了对于复杂事件,如BOX CAR可用以一个爆炸点源和一个地震震源的复合模式来解释。     

滇中地区震源机制一致性参数时空分布与强震活动

利用云南数字地震台网记录到的地震直达波Pg、Sg振幅资料,采用层状介质中点源位错模型的广义透射系数的快速算法,计算理论地震图的Pg、Sg最大振幅比值,将其与观测值拟合,反演得到1999年至2009年11月14日滇中地区206个中小地震的震源机制解,计算震源机制解应力主轴与相应的区域构造应力场主轴之间的一致性参数,分析震源机制一致性参数时空分布与强震活动的关系.分析表明,强震发生前3年至数月,强震震源区附近出现多个震源释放应力场与区域应力场一致或接近的中小地震,强震就发生在中小震震源机制一致性参数低值分布区内或其边缘附近.     

地震矩张量及其反演

用地震矩张量描述一般类型的地震点源时,二阶矩张量是可以用来简明地表征震源特征的物理量。比如,可用它将震源表示为膨胀中心和双力偶的叠加。二阶地震矩张量可以分解成各向同性部分和纯偏量部分的相加,并且对偏量部分还可作多种形式的分解。本文通过对在主轴坐标系下的矩张量本征值的不同组合,给出了几种矩张量分解的形式及由它们所确定的等效点源模型,并根据本征值的大小,讨论了点矩张量所表示的震源机制解。本文还介绍了反演地震矩张量的方法。     

地震位移场和板内地震震源力学性质的讨论

本文推导了各类点源和线源（压性、张性、压扭性、张扭性、单力偶和双力偶）的理论地震位移场公式, 讨论了板内地震的震源力学性质.根据实测地震位移场、建筑物破坏和倒塌的优势方向等近场资料与理论结果对比, 作者认为, 1966年邢台地震震源机制符合于张性断裂的模型;1966年东川地震震源机制符合于压扭性断裂的模型.根据理论公式和实际位移资料, 给出了邢台地震的地震矩 M0为6.51026达因厘米, 应力降△为39巴.最后指出大地震的震源力学机制反映了该区域长期构造应力作用的状态, 认为双力偶（剪切位错）不一定是板内地震震源机制的最合适的、唯一的模型.      

考虑吸收时确定震源深度的宏观地震方法

基于对在近场吸收系数A/km~2和源指标几何扩散率n都因实际地震而异的认识,导出了完整宏观地震震源深度公式,获得确定震源深度考虑吸收的宏观地震方法的通解。对此通解及宏观地震震源深度公式各提出三种算法以满足三种需要,经过三个实例,两公式六种算法对比计算结果都很好,并利用所得震源类型结合宏观场探索了震源几何学,为钻探地震直接观察震源的钻孔设计提供依据。