提取视震源时间函数的PLD方法及其对2005年克什米尔Mw7．6地震的应用

通过重构用于确定视震源时间函数有效持续时间的判别函数,对提取视震源时间函数的PLD方法进行了改进;利用合成资料和实际资料,验证了改进后PLD方法的可行性和稳定性.将PLD方法应用于2005年克什米尔Mw7.6地震及其11个余震的1887条记录,在84个台站处获得了这次地震的视震源时间函数.分别平均从不同台站的P波、S波、Rayleigh波和Love波中得到的视震源时间函数,获取了主震的平均视震源时间函数.对视震源时间函数的分析表明,2005年克什米尔Mw7.6地震的持续时间大约为25 S,这是一次"急始型"地震,总体上表现为圆盘形破裂.但有迹象表明,破裂在初期有向西北方向发展的单侧传播趋势.     

利用改进的粒子群算法反演视震源时间函数

视震源时间函数的提取是研究震源参数的重要途径. 本文提出了利用改进的粒子群(PSO)算法反演视震源时间函数的方法, 以水平线方法得到的结果作为PSO算法的初值, 并对PSO算法的惯性因子和学习因子进行改进, 提高计算效率. 采用改进的PSO算法对模拟数据进行了反演计算, 并与映射Landweber反褶积(PLD)方法和遗传算法(GA)进行了对比分析. 结果表明, 相对于PLD方法, 改进的PSO算法反演结果与真实结果误差更小; 相对于遗传算法, 改进的PSO算法计算效率提高了5倍以上. 最后, 利用改进的算法对2005年10月8日巴基斯坦克什米尔M_W7.6地震的P波视震源时间函数进行了提取, 结果表明此次地震P波视震源时间函数在25 s之内, 震源沿西北向破裂. 该结果与张勇等的结果一致.     

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。     

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％．      

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.      

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.     

新丰江地区部分地震的震源时间函数

广东省数字遥测地震台网建成以来积累了较丰富的数字化地震记录，作者利用这些数据开展震源研究，得到新丰江地区的部分地震震源时间函数的初步结果。得到结果的3组地震它们各自较大地震的震级分别为ML1．8、2．3和3．0级，对应的震源时间函数上升时间分别为0．07s、0．09s和0．11s，函数形态较为简单。     

2009年4月6日意大利拉奎拉(L′Aquila) MW6.3地震的破裂过程——视震源时间函数方法与直接波形反演方法比较

通过对视震源时间函数方法和直接波形反演方法在意大利拉奎拉（L′Aquila）M_W6.3地震破裂过程反演中的应用,分析比较了两种方法的特点.视震源时间函数结果表明,这次地震的破裂过程由两次子事件组成,其中第二次子事件的多普勒效应显著,表明破裂主要朝震中的东南方向传播.分别采用视震源时间函数方法和滑动角固定以及滑动角可变的直接波形反演方法对拉奎拉地震时空破裂过程进行反演所得到的结果一致表明：断层面上有两块滑动量集中的区域,分别位于震源处和沿走向（132°）方向距震源5~10 km处,最大滑动量分别约为1.2 m和1.0 m.破裂持续时间约为9.5 s.最大滑动速率达0.6~0.7 m/s,快速的破裂和上盘-下盘效应导致了拉奎拉城的严重破坏.     

用经验格林函数方法研究澜沧-耿马MS=7.6地震的破裂过程x,auto,auto,415px);} h

运用经验格林函数反褶积方法,用中国数字地震台网(CDSN)6个台记录的MS=6.3余震的地震图作为经验格林函数,研究了1988年11月6日中国云南澜沧-耿马MS=7.6地震的破裂过程．反褶积结果表明,MS=7.6地震是一次比较简单的事件．分析了破裂的方向性,得出MS=7.6地震的破裂开始于微观震中,然后沿西北、东南两个方向近似对称地扩展,破裂总长度为70 km,持续时间19 s,破裂速度约为2 km/s．      

Research on nonlinear R/S method and its application in earthquake prediction

4 Conclusions The preliminary result of this work was obtained in 1992. At Consulting Meeting for Seismic Trends of China in Jan. 1993, we handed in a report and predicted that “Until now, the average magnitude curve haven’t gotten risen again after a fall, and the value ofH is under 0.4, so no alarm is made by each of these two. We predicted that, seismicity of the Chinese mainland in 1993 may be at the same level as in 1991–1992, or a little higher than it, but mustn’t be very high; this is to say that no earthquake withM _s⩾7.2 will occur in the Chinese mainland in 1993.” The real situation is: No earthquake withM _s⩾7.2 occurred in the Chinese mainland, and it shows that this real prediction is true. To state succinctly: (1)In ths paper nonlinearR/S fractal method is applicated in earthquake prediction, and two algorithms RSH and RSHM are proposed. (2)R values of this two algorithms reached a notable value, and pass confidence test, so a certain efficiency is presented. But RSHM is some better. (3) It is presented by the successful prediction example that there is a good prospect in predicting with fractal method. Contribution No. 95A0056, Institute of Geophysics, SSB, China. This study is supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation.     

A new technique for moment tensor inversion with applications to the 2008 Wenchuan M S8.0 earthquake sequence

A MS8.0 earthquake occurred in Wenchuan County, Sichuan Province, China, on May 12, 2008, and subsequently, numerous aftershocks followed. We obtained the moment tensor solutions and source time functions (STFs) for the Wenchuan earthquake and its seven larger aftershocks (MS5.0~6.0) by a new technique of moment tensor inversion using the broadband and long-period seismic waveform data from the Global Seismic Network (GSN). Firstly, the theoretical background and technical flow of the new technique was briefly introduced, and an aftershock of the Wenchuan earthquake sequence was employed to illustrate the real procedure for inverting the moment tensor; secondly, the moment tensor solutions and STFs of the eight events, including the main shock, were presented, and finally, the interpretation of the results was made. The agreement of our results with the GCMT results indicates the new approach is efficient and feasible. By using this approach, not only the moment tensor solution can be obtained but also the STF can be retrieved; the inverted STFs indicate that the source rupture process may be com-plicated even for the moderate earthquakes. The inverted focal mechanisms of the Wenchuan earthquake sequence show that the most of the aftershocks occurred in the main faults of the Longmenshan fault zone with predomi-nantly thrustingwith minor right-lateral strike-slip component, but some of them may have occurred in the sub-faults with strike-slip faulting in the vicinity of the main faults.     

用接收函数建立区域模型的震源机制反演及其在芦山地震序列研究中的应用

本文提出并试验了一种基于接收函数建立区域模型进行震源机制反演的方法.选取四川地震台网记录的M≥3且信噪比高的近震波形资料,反演得到了芦山地震序列中74个地震的震源机制.通过对震源深度和震源机制的综合分析,探讨了芦山地震的发震构造和区域应力场状态.采用接收函数方法反演获取了26个台站下方的S波速度结构,对不同区域的台站反演结果进行叠加平均,以此区域平均S波速度作为本文震源机制反演使用的区域模型的S波速度;区域模型的P波速度由经验公式给出.反演稳定性测试表明,使用不同模型或对原始波形记录加入随机噪声的反演结果与原始反演相比,震源深度最大误差为1 km,断层面各参数误差水平也很低,且显示的发震类型是一致的,其中随机噪声带来的误差小于模型带来的误差.主震反演得到的震源机制解为:震源深度17 km,矩震级6.47;节面Ⅰ走向213°,倾角51°,滑动角98°;节面Ⅱ走向20°,倾角40°,滑动角80°;显示芦山主震可视为纯逆冲型地震,发震构造可能是某个具有较大倾角的逆冲断层,而不是低缓的推覆构造的基底滑脱面.同时本文反演获取的73个M≥3余震的震源机制绝大多数也显示了类似的发震类型,逆冲型地震为67个,占92%,具有绝对优势;走滑型地震为5个,正断型地震为1个.其中5个走滑型地震中的4个均分布在震源区的东北端.整个芦山地震序列深度集中在12~20 km,且沿震源区短轴的余震深度剖面有自西向东呈逐步变浅的趋势,呈现清晰的铲形断面结构,结合本地地质构造,可以推断芦山地震序列主要发生在龙门山前山断裂以东的逆冲推覆体内的一个隐伏断裂上.P轴方位角优势方位与区域应力场及汶川震源区南段的相一致,表明芦山序列地震活动主要受区域应力场控制,且汶川震后该区应该不存在应力场变化.P轴仰角随深度分布则显示了孕震层在浅部为脆性上地壳,而深部已经进入了中地壳低速层.断层面的几何形态简单,倾角均值在不同深度保持稳定在55°左右,与主震倾角接近,这与汶川震源区南段的研究结果明显不同,揭示了龙门山断裂带南段与此次芦山发震断裂在断层面几何形态上的明显差异.     

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.

     

用改进的相对幅值法反演震源机制及其在核爆炸地震事件识别中的应用

与波形反演方法相比,相对幅值法在利用短周期地震波反演震源机制时不需要高分辨率的地球模型,因此更适合于低震级地震事件的震源机制反演．本文以Pearce的传统相对幅值法为基础,引入一种新目标函数以量化特定震源机制解模型的直达P波与地表反射pP和sP波的理论相对幅值与实际观测之间的不吻合程度,由此提高了相对幅值法的容错能力．利用改进的相对幅值法,反演了吉尔吉斯斯坦伊赛克湖地区震级分别为mb4.9和mb3.8的两次天然地震震源断层面解．对于较大的地震,利用5个远震台阵上观测的pP/P和sP/P相对幅值得到的震源断层面解,与哈佛大学的CMT断层面解非常接近;对于哈佛大学没有给出CMT解的较小地震,利用同样方法得到的震源断层面解的走向与震中位置处主要断层的走向一致,而且利用该断层面解可以拟合和解释区域台站上的长周期波形和P波初动方向．最后,为了说明相对幅值法在地下核爆炸地震事件识别中的应用,利用改进的相对幅值法分析了朝鲜2006年10月9日核试验的远震P波波形,发现没有断层面解与远震台站上的P波波形特征相吻合．