2010年高雄地震震源参数的近远震波形联合反演

本文改进了传统基于近震波形数据的点源震源参数反演的Cut And Paste(CAP)方法,实现了近震Pnl波、面波和远震P波、SH波的联合反演的CAPjoint算法.对2010年3月高雄地震,分别进行单独反演以及联合反演,获得各自的震源机制解及深度,其中联合反演所得的最佳双力偶机制解参数为,节面1:走向317°,倾角36°,滑移角52°,节面2:走向181°,倾角62°,滑移角114°,深度为21 km.并对不同震中距波形对本次地震以及几种典型机制解断层几何参数的敏感性进行测试.为验证联合反演方法的可靠性,本文采用重抽样思想发展而来的Bootstrap方法,对近震数据的子集及其与远震数据的联合反演所得的参数进行统计,验证了在稀疏近台条件下联合反演中添加远震数据对地震震源参数约束的作用.     

地震震源机制波形自动反演系统的研究现状与展望

震源机制解是地震学研究的重要组成部分, 它从一定程度上描述了震源的性质及其破裂过程, 对其正确、 全面地认识可深化理解地震的孕育、 发生和演化。 而地震波形自动反演系统的建立, 不仅实现了利用地震波形信息进行震源机制解的自动反演, 更重要的是加快了反演的速度, 充分体现了提取震源信息的实效性, 从而有力地帮助震情分析、 余震趋势预测、 震后救援等工作的展开。 本文系统地阐述了震源机制解反演方法, 总结了自动反演系统构建思路以及波形自动反演系统的实现, 为国内构建自动反演系统提供了可鉴的技术思路。     

利用远震P波波形反演渤海地震的震源参数

本文研究用理论地震图反演地震震源参数的方法,利用16个WWSSN台记录的渤海地震（1969年7月18日,M=7.4）远震P波波形,用我们的反演方法重新测定了该地震的震源参数。文中以剪切位错源的理论地震图与实际观测记录波形的相关程度为判据,测得该地震的震源参数为:地震矩3.9×1027达因·厘米;震源破裂持续时间6秒;位错面两个可能的选择解是:（1）θs=207°,δ=87°NW,λ=-159°,右旋;（2）θs=298.6°,δ=69°NE,λ=-3.6°,左旋。其中θS、δ、λ分别是震源位错面的方位角、倾角和错滑角;震源深度为25公里。数值运算的结果还表明,本文提供的测定震源参数的方法实际效能良好。 文中还与用P波初动符号方法测定的震源参数结果进行了对比分析。     

利用远震P波波形反演渤海地震的震源参数

本文研究用理论地震图反演地震震源参数的方法,利用16个WWSSN台记录的渤海地震（1969年7月18日,M=7.4）远震P波波形,用我们的反演方法重新测定了该地震的震源参数。文中以剪切位错源的理论地震图与实际观测记录波形的相关程度为判据,测得该地震的震源参数为:地震矩3.9×10²⁷达因·厘米;震源破裂持续时间6秒;位错面两个可能的选择解是:（1）θ_s=207°,δ=87°NW,λ=-159°,右旋;（2）θ_s=298.6°,δ=69°NE,λ=-3.6°,左旋。其中θ_S、δ、λ分别是震源位错面的方位角、倾角和错滑角;震源深度为25公里。数值运算的结果还表明,本文提供的测定震源参数的方法实际效能良好。 文中还与用P波初动符号方法测定的震源参数结果进行了对比分析。     

2004年东乌珠穆沁旗地震震源参数研究

利用波形反演方法, 研究并确定了2004年3月24日发生在内蒙古东乌珠穆沁旗与西乌珠穆沁旗交界处地震的震源机制及深度。 近震波形对震源机制有很好的约束, 而远震体波对于震源深度分辨率很高, 因此综合利用了近震和远震波形数据。 对于近震宽频带波形记录, 用CAP方法反演震源机制解。 利用远震直达P波、 pP波和sP波的到时能较好的确定震源深度。 综合利用近震宽频带波形和远震体波波形记录, 反演得出2004年03月24日地震为逆冲型, 震级为M_W5.3。 其两个节面分别为: 节面I的走向、 倾角、 滑动角分别为147°、 22°、 87°, 节面Ⅱ的走向、 倾角、 滑动角分别为 330°、 68°、 91°; 震源深度为(12±2) km, 是一个典型的浅源上地壳地震。 与前震序列对比, 节面Ⅰ是可能的发震构造。     

综合近震及远震波形反演2006文安地震（Mw5.1）的震源机制解

2006年7月4日,在距离北京100 km左右的文安地区,发生了Mw=5.1级地震,引起了北京地区的强烈震感.为了更好的认识区域构造,我们利用近震及远震波形反演的方法得到了此次文安地震的震源机制.选择了北京数字地震台网的9个地震台,震中距小于600 km,台站的方位角覆盖较好.为了更好地利用信号相对较弱的P波信号,对于一个地震记录,本文分别截取出P波和面波两个部分,分别给予不同的权重进行反演,结合格点搜索的方法,得到了与记录P波及面波三分量对应较好的地震的方位角、倾角和滑移角.同时考虑到北京西北地区地壳较厚,本文在利用F-K方法计算近震理论波形的时候,对不同的方位角,采用了不同的地壳速度模型.随后结合远震信号中的直达P、pP、sP波形得到了分辨率较高的地震震源深度.反演结果表明,此次文安地震是一个较为典型的走滑型地震,方位角为210°,倾角80°,滑移角-150°,地震的深度为14～15 km,地震的震级为(Mw-5.1).反演结果与断层的几何分布、余震分布及北京地区北北东向应力场有很好的一致性.     

2013 年3 月27 日台湾南投MW 6. 0 地震震源机制解与发震构造研究

采用基于近远震波形的CAPjoint 方法,对2013 年3 月27 日台湾南投MW6. 0 地震分别进行了单独反演和联合反演,获得了各自的震源机制解及震源深度。其中,联合反演所得的最优双力偶机制解参数为,节面Ⅰ:方位角0°,倾角30°,滑动角78°;节面Ⅱ:方位角193°,倾角60°,滑动角96°;震源深度18km。为了验证联合反演的有效性和可靠性,采用由重抽样理论发展而来的Bootstrap 方法,对近远震数据分别进行了重采样,并对其单独反演和联合反演所得的参数进行了统计,验证了联合反演的有效性及稳定性,并发现远震反演震源深度的结果一定程度上受台站分布的影响,若要获得精确的震源深度则需要方位角分布较好的远震台站记录。根据前人对集集地震及车笼埔断层的研究成果以及南投地震的发震断层性质接近车笼埔断层的认识,推测此次地震可能发生在车笼埔断层上。     

2010年河南太康MS4.6地震序列震源参数的精确确定

精确确定地震的震源机制解、震源深度和序列的相对位置是地震危险性分析的重要基础.2010年10月24日和2011年3月8日,河南太康地区分别发生MS4.6和MS4.1显著地震,为分析该弱震、少震区的地震危险性,本文利用CAP方法反演了震源机制解和震源深度,并结合深度震相波形记录进一步确认了深度的可靠性.结果显示,两次地震的震源机制解较为接近,均以走滑为主,深度也均为13km左右.此外,以主震作为参考事件,采用主事件法对余震的水平位置进行了相对定位,定位结果显示余震空间上分布的走向分别与主震震源机制解两个节面走向大致相同.本文结果为研究当地地震危险性提供了一定依据.     

综合近震及远震波形反演2006文安地震(Mw5.1)的震源机制解

2006年7月4日,在距离北京100 km左右的文安地区,发生了M_w=5.1级地震,引起了北京地区的强烈震感.为了更好的认识区域构造,我们利用近震及远震波形反演的方法得到了此次文安地震的震源机制.选择了北京数字地震台网的9个地震台,震中距小于600 km,台站的方位角覆盖较好.为了更好地利用信号相对较弱的P波信号,对于一个地震记录,本文分别截取出P波和面波两个部分,分别给予不同的权重进行反演,结合格点搜索的方法,得到了与记录P波及面波三分量对应较好的地震的方位角、倾角和滑移角.同时考虑到北京西北地区地壳较厚,本文在利用F-K方法计算近震理论波形的时候,对不同的方位角,采用了不同的地壳速度模型.随后结合远震信号中的直达P、pP、sP波形得到了分辨率较高的地震震源深度.反演结果表明,此次文安地震是一个较为典型的走滑型地震,方位角为210°,倾角80°,滑移角-150°,地震的深度为14~15 km,地震的震级为(M_w=5.1).反演结果与断层的几何分布、余震分布及北京地区北北东向应力场有很好的一致性.     

远震体波波形反演获得的震源时间函数

地中海东部大地震成核问题的一个有趣的现象，是它们的震源时间函数的急始特性，使用同一反演方法确定了发生在世界其他一些地区破坏了地表的浅源大地震的震源时间函数都呈现出类似的特性，这些地震的断层滑动类型包括：正断层、走滑断层和冲断层型。这些急始型震源时间函数可能反映了破坏障碍体的困难性，即在破裂成核的动力断裂过程完成后，断层的局部地区仍未破坏，也可能反映了通常发生在大地震破裂期间的某些特殊的物理过程（如蠕变不稳定性）。发生在类似地质构造环境中，且震源机制也类似的地震，反映出共同的模式。     

Source parameters inversion of the 2013 Lushan earthquake by combining teleseismic waveforms and local seismograms

On April 20, 2013, a magnitude M s 7.0 earthquake occurred in Lushan, Sichuan Province, China, and caused heavy casualties and economic losses. Based on the local broadband waveforms in Sichuan and adjacent provinces regional networks and teleseismic broadband records from IRIS stations, the focal mechanism and the focal depth are determined by the CAP (Cut And Paste) and its upgraded methods, CAPtele and CAPjoint, respectively. The results show that the focal mechanisms and depth from different methods are steady, and the best double couple solution derived from the joint inversion is 210°, 44°, and 91° for strike, dip, and rake angles respectively for one nodal plane and 29°, 46°, and 89° for another with 16 km focal depth and M w 6.66 moment magnitude. In order to verify the reliability of the results, a number of tests are performed based on local seismograms with different velocity models. They indicate that there is about 10 degree’s fluctuation in focal mechanisms and about 2 km variation in focal depth with a complex velocity structure. Furthermore, inverted by re-sampling the teleseismic waveforms on the basis of epicentral distance, the solutions are consistent with each other, which manifests that the teleseismic records are effective for constraining source parameters of the Lushan earthquake.     

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.     

震源参数反演及精度评定的Bootstrap方法

在震源参数反演理论研究中,地表形变与震源参数之间为复杂多维的非线性关系,针对传统泰勒级数展开的精度评定方法可能无法适用于震源参数的精度评定问题,本文将Bootstrap方法引入到震源参数非线性反演及精度评定研究中.通过对GPS地表形变观测数据实施Bootstrap重采样获取自助样本,使用遗传算法（Genetic Algorithm,GA）搜索震源参数,设计并给出了震源参数精度评定的Bootstrap方法计算流程.将本文方法用于6个模拟地震、Amatrice地震及Visso地震实验中,通过反演震源参数、获取参数的置信区间及中误差,并与Jackknife方法、Monte Carlo方法进行对比分析.实验结果表明,通过执行本文精度评定方法能够获取比Jackknife方法更加可靠的震源参数置信区间以及更加精确的精度信息.实验验证了将Bootstrap方法用于震源参数精度评定的有效性和可靠性,为研究震源参数精度评定理论研究提供了一种新的采样思路.

     

2010年以来四川地区中强地震震源机制反演及深度确定

2008年5月12日四川龙门山断裂带发生了汶川8.0级地震,之后四川境内发生了两次7.0级地震（其中一个是芦山地震）,为了研究汶川地震之后龙门山断裂带及周边区域的地震活动性,本研究收集了国家地震台网和四川区域地震台网2010年1月1日-2017年12月31日四川地区发生的17次M ≥ 5.0地震以及120多次5.0 > M ≥ 4.0地震的波形资料,利用波形拟合法反演了震源机制解及区域应力场.反演结果显示,位于龙门山断裂带上的地震,震源机制以逆冲型为主,鲜水河断裂带地震震源机制以走滑型为主,而川滇块体西南部的理塘断裂、金沙江断裂附近,震源机制解以正断层为主.根据震源机制解反演得到的龙门山地区、鲜水河地区的主压应力场方向为WNW、近EW向.川滇块体的巴塘、理塘等地区,其主压应力轴方向为12°左右,接近SN向,且仰角接近40°左右.本研究利用面波振幅谱特征对震源深度进行了精确定位,定位结果与中国地震台网中心（CENC）,美国地震调查局（USGS）,国际地震中心（ISC）等机构地震目录进行了对比.结果显示,四川地区强震震源深度主要分布在20 km以上的中上地壳.龙门山地区震源优势分布在10~20 km,鲜水河断裂地震震源深度在10 km左右,川滇块体西南部的理塘断裂,巴塘断裂,金沙江断裂等地区,震源深度一般在5~10 km范围.

     

2010年河南太康MS4.6地震序列震源参数的精确确定

精确确定地震的震源机制解、震源深度和序列的相对位置是地震危险性分析的重要基础.2010年10月24日和2011年3月8日,河南太康地区分别发生M_S4.6和M_S4.1显著地震,为分析该弱震、少震区的地震危险性,本文利用CAP方法反演了震源机制解和震源深度,并结合深度震相波形记录进一步确认了深度的可靠性.结果显示,两次地震的震源机制解较为接近,均以走滑为主,深度也均为13km左右.此外,以主震作为参考事件,采用主事件法对余震的水平位置进行了相对定位,定位结果显示余震空间上分布的走向分别与主震震源机制解两个节面走向大致相同.本文结果为研究当地地震危险性提供了一定依据.