1994年5月23日和24日台湾地震震源过程对比

反演地震断层破裂过程是研究地震震源性质的一条重要途径．本研究中,我们选择了两个具有相近发震时间和地点的台湾地震,使用全球数字地震台网的宽频带和长周期记录以及自适应混合全局反演算法,反演了断层平面上的滑动振幅、倾伏角、上升时间和破裂时间,并对两次事件进行了对比．对每一子断层滑动率的计算,提供了断层面上应力和强度的有关信息．前一个地震（面波震级MS＝6.0）,最大滑动振幅2.4 m和最小上升时间1.2 s都位于震中;后一个地震（MS＝6.6）由两个子事件组成,第2个子事件有4 s的延迟．位于震中附近的最大滑动振幅0.9 m对应最小上升时间1.4 s．相应最大滑动率值0.7 m/s,与其它大滑动率区域的峰值相近．我们认为,后一个地震比前一个地震有更复杂的时空分布．      

利用近场高频GPS、 强地面运动和远场地震波形数据联合反演2008年汶川MS8.0地震的震源时空破裂过程

联合近场GPS测站1-Hz运动学位移、 强震仪加速度波形和全球台站P震相波形作为约束, 以时空滑动分布约束条件和ABIC模型参数选择方法, 结合先验的滑动方向变化范围, 反演2008年汶川M_S8.0地震的震源时空破裂过程, 给出了能够综合反映震源破裂过程的统一模型。 结果表明, 汶川地震总体上存在4个主要的破裂区, 最主要的一个破裂区位于震源东北40~120 km, 断层面上的最大位错量约为10 m, 主体滑动分布在2~20 km深度范围, 破裂达到地表; 第二个主体破裂区位于断层破裂带南段, 最大滑动量达到6 m; 另外2个主体滑动区位于断层破裂带北段, 但滑动破裂量小于断层南段破裂区的滑动量, 滑动破裂值最大值为4 m, 超过1 m的区域在走向上超过70 km。 反演得到的断层滑动模型的地震矩为9.5×10²¹ Nm, 相应的矩震级为M_W7.95。 汶川地震破裂表现为单侧破裂, 起始破裂在汶川下方16 km深度, 向东北方向一致性地传播, 过程持续~120 s。 在地震发生后0~10 s内, 破裂集中在震源起始破裂区, 滑动破裂值为~1.0 m, 之后破裂向东北方向扩展, 震后20~40 s是主要的破裂时段。 在40~60 s, 破裂跨越断层南段和北段。 在80~90 s破裂最大值开始下降, 在100~110 s时, 下降为~0.5 m, 在110~120 s时, 下降为~0.1 m。 加入近场GPS测站1-Hz 波形数据与近场强震仪波形和远场长周期体波联合反演, 提高了震源破裂模型的空间分辨率, 特别是浅部滑动破裂区的分辨率, 反演的最大滑动破裂值比不用1-Hz 波形数据反演的结果增大, 表明近场1-Hz GPS波形数据对于揭示汶川地震的时空破裂过程具有重要的作用。     

远震体波有限破裂过程反演敏感性测试及其在汶川地震上的应用

本文利用远震P和SH波反演得到2008年5月12日汶川大地震(M_W=7.9)的一系列有限破裂模型。使用一种基于小波变换的模拟退火非线性反演方法, 我们将主断层划分成若干个子断层, 在反演时同时确定每个子断层上的滑移量、 滑动角、 上升时间(rise time)以及平均破裂速度。我们首先根据一个假定的破裂模型生成理论地震图, 将该理论地震数据作为输入进行反演, 对该有限破裂反演方法进行了一系列测试, 以验证反演对断层倾角、 平均破裂速度、 最大破裂深度等参数的敏感性。然后我们采用4个不同倾角的断层面来对汶川地震远震体波记录进行反演。结果表明, 若对只在一个断层面上模拟该地震, 30°倾角是个较为合适的值。反演的结果还表明, 此次地震有两个主要的能量释放区域, 并且主断层面存在倾角变化的可能性。在将来的研究中, 可以结合GPS, InSAR测地学以及强震等数据, 来对强震的破裂过程做更细致的研究。     

2009年7月15日新西兰南岛西海岸近海地震破裂过程快速反演

用地震破裂过程快速反演方法,在2009年7月15日新西兰南岛西海岸近海地震发生后,采用全球地震台网（GSN）的宽频带地震资料,快速反演了这次地震的破裂过程,并于震后4小时内得出了这次地震破裂过程的反演结果．结果表明,这次新西兰南岛西海岸近海地震的破裂过程具有如下基本特征:① 矩震级约为MW7.8;② 地震主要破裂持续时间约为40s;③ 滑动量在断层面上的分布比较简单,整个地震破裂只包含一个滑动量较大的区域;④ 这次地震基本上是一次单侧破裂事件,破裂主要朝向西南方向．      

2011年4月11日日本东北福岛县浜通Mw6．6地震的地表断层破裂和滑动分布

2011年4月11日日本东北福岛县浜通地震于2011年3月11日东北地方太平洋海岸近海地震之后1个月发生在一地震活动区。这次浜通地震在北北西一南南东走向的系浞断层上造成14km长向西的正滑破裂,同时在西北西～东南东走向的汤野岳断层造成16kin长向南的正滑破裂。沿系浞断层的滑动从南端到中部突然增加,其中测量的最大位移近2m;该断层的中段到北西端的滑动逐渐降低。汤野岳断层也有不对称的滑动分布,在其北西段附近峰值约为0．9m。从破裂沿这两条断层扩展的方向来考虑,显然测量到的地表断错在走向上不对称,在更靠近破裂起始的断层末端观测到最大断错,而在破裂终止的方向显现出逐渐减小。滑动分布和震中位置的地表观测结果与滑动反演模型得出的地震破裂的总体特征一致。浜通地震断层超过60％的破裂长度以及其他历史正断层地震,滑动位移量小于或等于最大滑动的30％。根据破裂长度、最大和平均位移估计的该地震的矩震级（Mw）在6．5～6．8之间,与地震学确定值6．6相一致。     

浅部软弱层对走滑破裂引起的强地面运动影响的物理模型

报告了利用泡沫橡胶模拟浅部软弱层对走滑破裂引起的强地面运动影响的结果。走滑地震引起强地面运动的计算机模拟,有时与对断层浅部滑动特性的某些任意假设有关(如:断层面上部2km处的滑动固定为0)。断层滑动反演研究表明,走滑断层浅部的高频辐射通常低于断层深部。在多数情况下,(1)断层区上部几公里的断层可能较弱,不能维持地震高动能释放期间所要求的高水平的剪应力;(2)断层滑动可能具有不同的本构关系,例如,滑动强化。本文的目标是显示利用浅部软弱层进行物理模拟的结果,为假设断层浅部滑动引起长上升时间和高频脉冲降低提供物理基础。软弱区利用在泡沫橡胶模型中插入几英寸宽的软塑性层来模拟。软弱层长时间作用的强度比模型剩余部分低一个量级。瞬时速度强化的作用估计是动力滑动事件中滑动时的3倍。显示了沿走滑断层2km深的软弱区确实能降低浅部滑动的高频能量辐射,这种效果可以由在长得多的上升时间滑动突发时增加一较小幅值的短上升时间脉冲来描述。对15cm的软弱区,平均脉冲幅值降低了约4/10。对于20cm情形,降低了约2/10,30cm时降低了约1/10。根据这些结果可以看出,软弱层越厚,短上升时间加速度脉冲通过软弱层到达表层就越困难。软弱层速度强化特性进一步降低滑动运动和增长上升时间。在模拟研究中,如果已知断层浅部是软弱层或未储存大的剪应力,这些结果支持走滑断层浅部的高频辐射减少的结论。     

2009年8月10日安达曼地震破裂过程快速反演

运用地震破裂过程快速反演方法,在2009年8月10日安达曼地震发生后,采用全球地震台网（GSN）的宽频带地震资料,快速反演了这次地震的破裂过程,在地震发生约４小时后得出了这次地震的破裂过程反演结果．结果表明,这次安达曼地震的破裂过程具有如下基本特征:① 矩震级约为MW7.6;② 地震主要破裂持续时间约为65s;③ 滑动量在断层面上的分布比较简单,整个地震破裂主要包含一个滑动量较大的区域;④ 这次地震基本上是一次双侧破裂事件,同时破裂有明显地向地面扩展的趋势      

Yabuki&Matsu’ura方法在汶川M_W7.9地震反演中的应用

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生汶川MW7.9地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂发生了同震破裂。本文主要利用震后通过复测获得的GPS同震形变场,采用Yabuki&Matsu’ura反演计算方法和分段平面断层模型,反演了地震同震滑动分布。结果表明:映秀—北川主破裂带的断层错动,在映秀附近以逆冲滑动为主,而在北川以北,其走滑运动明显大于逆冲,这一结果与震后地质调查结果与通过地震波研究获得的断层破裂特征相一致;反演得到的最大滑动量达到9.3m和9.6m,分别对应于这次地震中地表破坏最为严重的北川和映秀地区;由所获得的滑动分布计算的地震矩为8.07×1020 N.m,对应的震级为MW7.9。研究结果初步显示,Yabuki&Matsu’ura反演方法可适用在内陆地震断层反演计算中。     

从远震P波得到的1997年委内瑞拉卡里亚科地震的破裂过程

将两步有限断层波形反演法用于1997年7月9日委内瑞拉卡里亚科走滑地震记录到的宽频带远震P波,以期确定主震滑动的分布。首先用一个最大上升时间为20s的狭长断层来分析这次地震。这种线源分析表明,断层滑动以恒定破裂速度向西扩展且上升时间相对较短。此结果被用于以60 km×20 km的二维断层的P波波形的二次反演。破裂显示出了震源附近有一个大的滑动带(滑动量1.3 m)和一个更宽的第二个破裂源,此源在深度小于5km处向西向上扩展。第二个源有2.1 m的滑动峰值,由P波估算的地震矩为1.1×10~(26) dyne-cm(M_W=6.6)。由此推断出的破裂图象与在震中区观测到的宏观效应一致。     

2008年汶川大地震的时空破裂过程

利用全球地震台网（GSN）记录的长周期数字地震资料反演了2008年5月12日四川汶川Ms8．0地震的震源机制和动态破裂过程,并在反演所得结果的基础上定量分析了汶川大地震同震位移场的特征,探讨了汶川大地震近断层地震灾害的致灾机理．反演中采用了单一机制的有限断层模型,使用了从全球范围内挑选的、方位覆盖较均匀的21个长周期地震台垂直向记录的P波波形资料．通过反演得出：汶川大地震的发震断层走向为225°、倾角为39°、滑动角为120°,是一次以逆冲为主、兼具小量右旋走滑分量的断层;这次地震所释放的标量地震矩为9．4×10^20～2．0×10^21 Nm,相当于矩震级Mw7．9～8．1．汶川大地震是在破裂长度超过300km的发震断层上发生的、破裂持续时间长达90s的一次复杂的震源破裂过程．整个断层面上的平均滑动量约2．4m,但断层面上滑动量（位错）的分布很不均匀．有4个滑动量集中且破裂贯穿到地表的区域,其中最大的两个,一个在汶川-映秀一带下方,最大滑动量（也是本次地震的最大滑动量）所在处在震源（初始破裂点）附近,达7．3m;另一个位于北川一带下方,一直延伸到平武境内下方,其最大滑动量所在处在北川地面上,达5．6m．其余2个滑动量集中的区域规模较小,一个在康定以北下方,最大滑动量达1．8m;另一个位于青川东北下方,最大滑动量达0．7m．汶川地震整个断层面上的平均应力降约18MPa,最大应力降约53MPa．由反演得到的断层面上滑动量分布计算得出的汶川大地震震中区地表同震位移场表明,汶川大地震地表同震位移场的分布特征与该地震烈度分布的特征非常一致,表明了汶川大地震的大面积、大幅度、贯穿到地表的、以逆冲为主的断层错动是致使近断层地带严重地震灾害在震源方面的主要原因．