大地震震源破裂模型:从快速响应到联合反演的技术进展及展望

解析大地震的破裂模型是研究地震成因、破裂动力学机制和探究活动断层结构等研究方向的基础.在地震防灾、应急响应和危险性评估等实际问题中发挥着重要的作用.文章对近年来在大地震破裂模型反演的方法及应用上取得的进展进行综述和分析,结合北京大学地球物理专业相关研究人员在大地震破裂模型的快速反演、震源反投影、大地测量、地震波与形变观测数据的联合反演、复杂地球模型中破裂过程的反演及强地面运动模拟等方面的工作,分析不同研究方法的特长以及不足.提出从短期快速响应到长期科学问题的系统化研究思路,并对从震源模型反演到强地面运动预测的一体化自动应急系统,以及全动力学反演方法进行了分析和展望.     

2006年文安Mw4．9级地震的有限震源波形模拟研究

2006年7月4日发生在河北文安的Mw 4.9级地震,由于没有地表破裂并缺乏能够精确定位的余震序列,从而在地震发震构造的确定上存在困难.本文利用首都圈地震台网9个台站的Z分量数字波形记录,通过与有限震源模型的理论波形模拟结果比较,能够快速分辨发震断层面及破裂扩展方式,同时对震源运动学参数提供一定约束.结果显示,在文安地震震源机制解的两组共轭节面中,走向110°、倾角65°、滑动角8°的节面更有可能代表真实的发震面;破裂扩展方式为一向西扩展的单侧破裂.这一结果与本区域构造应力研究及块体相对运动方向观测结果一致.本文的工作,为中等震级地震发震构造的快速确定提出了一种简单而有效的方法.     

1989年10月大同地震的震源机制

1989年10月18日夜间到19日凌晨的4个小时里,在山西大同附近接连发生三次5级以上的中强地震,其中最大的地震发生在19日1时1分,震中位于北纬3957,东经11351,震源深度14km,面波震级 Ms=6.1.这次地震靠近北京,有感范围大,是华北地区自1976年唐山大地震以来影响最大的一次地震.尽快准确地测定其震源参数将有助于进一步认识大同地震的区域应力环境及其发展过程.本文通过对长周期 Pnl波波形的拟合,      

中国东北地区高精度相速度层析成像及其构造意义

本文利用均匀布设于中国东北地区的48个中国国家地震台网固定台站所收集的5年期宽频带远震数据,利用双台法手动挑选出68642条高质量的面波频散曲线,并合成为1088条纯路径平均频散曲线.结合东北地区的密集流动台阵得到的背景噪声相速度频散曲线,本文反演得到了东北地区瑞利波各向同性相速度及方位角各向异性图像.长时间搜集并经过严格筛选的相速度频散数据有效地提升了结果的分辨率.短周期各向同性相速度结果主要受控于浅部结构,各大盆地均明显地表现为相对低速,而山区则为相对高速.40 s左右的相速度图像显示松辽盆地西北角有明显的高速.60 s以上图像中,松辽盆地分为较为明显的南北两部分:北部各向同性相速度值略低,且有明显的北西—南东向方位角各向异性;南部各向同性相速度值偏高,且方位各向异性不明显,可能说明盆地北部100 km以下存在速度较低、流动性较强的地幔,而南部该深度范围似乎对应高速、流动性较弱的地幔.结果似乎表明,松辽盆地西北角可能仍然存在不太厚的完整的岩石圈,但其他区域均已遭到不同程度的破坏.区域内各大火山区在相速度图像中均显示为相对低速,长白山下方在短周期到长周期图像中均显示为较强的低速;五大连池火山群从25s到60s存在较明显低速;大兴安岭—带哈拉哈和阿巴嘎火山群的低速可延伸至120 s.同时,五大连池、哈拉哈和阿巴嘎火山在60~100 s的范围内的低速"根"通过松辽盆地下方各向异性为北西—南东向的低速结构与东部长白山火山的低速"根"相连,显示区域内的新生代火山活动很可能与长白山下方热物质的上涌有关.     

正演推算1730年北京西郊地震的发震断层和滑动角

通过设定一定的标准,对1730年发生在北京西郊61/2级地震的破坏记录进行数字化,得到地震在地表造成的实际破坏的定量分布图像;使用有限差分方法,计算出两条可能的发震断层--NE向的清河隐伏断层和NW向的东北旺-小汤山断裂在滑动角为0°和90°时,在地表产生的加速度的分布.通过将峰值加速度分布图像与实际破坏程度定量分布图像进行拟合,推算出了两条可能发震断层在这次地震中的作用(权重)及滑动角,从而判断出此次地震的主要发震断层是东北旺-小汤山断裂.为增加结果的可信度,文中还讨论了不同的地表破坏程度数据化模型对拟合结果的影响.     

芦山地震序列震源机制及其构造应力场空间变化

利用近震波形拟合方法获得2013年芦山Ms7.0地震序列共37个余震的震源机制解及其深度(3.4≤Mw≤5.1).大部分地震震源机制以逆冲为主,有个别走滑型地震.震源深度主要分布在10~20 km范围.在稳定可靠的震源机制解基础上,用阻尼线性逆推法,划分不同间距网格,分别计算研究区平均构造应力场.结果表明,芦山及其周边地区的应力状态以挤压为主,应力性质主要为逆冲型,但局部地区出现走滑应力性质,最大主应力方向主体呈NW-SE,不同深度的构造应力性质和方向在局部地区存在一定差异.对比分析汶川地震震源区一带的构造应力场,龙门山断裂带西南段,除北西向小鱼洞破裂带外(最大主压应力和最小主压应力近水平,应力性质以走滑为主),其应力状态基本一致,以挤压为主,应力性质主要是逆冲型,有少量走滑型,最大主应力方向与龙门山构造带近垂直.