地震频谱与震源参数

自从弹性位错理论用以研究地震震源的破裂及其地震波辐射问题以来,引进了表征震源的一些物理参数,主要有地震矩、应力降、平均错距、断层尺度等。从而使人们对震源的认识更为深刻。 震源参数可以在频率域或时间域中分别进行测定。为了运用地震波频谱测定这些震源参数,需要计     

张北地震序列波谱分析

引言一般认为,在地震孕育过程中,地壳介质处于高应力状态,辐射的地震波频谱特征、衰减特性等和低应力状态不同。对某一地区的地震进行波谱分析,求取各类震源参数,分析其发展变化规律,对于探寻该地区的应力状态和地震孕育过程很有意义。以前一般的做法是,对记录台站不同的同一地震,分别求取各自的低频幅值和拐角频率,进而求出各震源力学参数,再对各台的结果求平均值。由于各台的测定结果往往差异较大,从而导致最后结果的误差较大。我们的做法是:从“组合分析”的思路出发,由地动位移谱归算到震源谱U0(ω),由各台记录的震源谱理论上应该是相…     

2013年前郭震群5次M_S≥5.0地震远场地震波辐射能特征研究

2013年吉林松原前郭震群是一次典型的爆发式强震群活动,前郭震群MS≥5.0的5次主要地震事件呈现出了较为特殊的起伏特征。本文基于震源谱理论及震群型地震的特点,研究了该震群5次主要地震事件的远场地震波辐射能的特征。选取国家级台站长春台,针对前郭震群的地震动观测记录,分析观测记录的时间域、频率域特征,结合考虑震群型地震的地震动谱与震源谱参数的关系,计算5次地震事件的远场地震波辐射能,并进一步定量化地描述其在震源谱及地震波辐射能等方面的差异。研究结果表明,前郭震群中5次主要地震事件的第2次地震事件(No.2)为整个震群的转折点,其震级上表现出来的衰减特征与其地震波能量释放特征呈现出了明显的非一致性。实际上,No.2事件是前郭震群中最重要的一次事件,主要表现为相对低的震级和相对高的远场地震波辐射能。     

2013年前郭震群5次MS≥5.0地震远场地震波辐射能特征研究

2013年吉林松原前郭震群是一次典型的爆发式强震群活动,前郭震群MS≥5.0的5次主要地震事件呈现出了较为特殊的起伏特征。本文基于震源谱理论及震群型地震的特点,研究了该震群5次主要地震事件的远场地震波辐射能的特征。选取国家级台站长春台（CN2）,针对前郭震群的地震动观测记录,分析观测记录的时间域、频率域特征,结合考虑震群型地震地震动谱和震源谱参数的关系,计算5次地震事件的远场地震波辐射能,并进一步定量化地描述其在震源谱及地震波辐射能等方面的差异。研究结果表明,前郭震群中5次主要地震事件的第2次地震事件（No.2）为整个震群的转折点,其震级上表现出来的衰减特征与其地震波能量释放特征呈现出了明显的非一致性;实际上,No.2事件是前郭震群中最重要的一次事件,主要表现为相对低的震级和相对高的远场地震波辐射能。     

能量震级测定方法研究

正地震能量ES是关于震源定量的特征量,地震能量的测定是地震定量化研究中一个重要的基本问题,也是数字地震学中重要的研究课题,对地震定量化和工程地震学等研究具有不可忽视的推动作用。地震以地震波形式辐射的能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此能量震级M_e更适合描述地震的潜在破坏性。对于地震灾害与风险评估,人们更关注的是地震辐射能量E_S的大小,特别是其高频成分的地震辐射能量。从断裂动力学、运动学以及地震所造成灾害     

地震序列振幅比偏差的特征

我们分析了1978年8月10日福建平潭海外5.3级地震资料,初步结果表明,可用地震波的振幅比的偏差来识别前震序列。地震序列的类型与震源区应力场的特征有关。地震所辐射的纵横波振幅的辐射图型呈四花瓣形,振幅比     

中强地震能量震级测定

本文根据地震波衰减特性,开展了利用宽频带地震波形数据测定地震波能量E_S和能量震级M_e的方法研究。利用震中距处于20°—98°范围内的宽频带远震P波波形数据,测定了4次国外和4次国内中强震的能量震级M_e,并对其面波震级M_S、矩震级M_W及能量震级M_e进行了分析对比。结果表明:面波震级M_S表示的是地震在某一固定频率所辐射的地震波能量大小;矩震级M_W与地震所产生的断层长度、断层宽度、震源破裂的平均位错量等静态构造效应密切相关;而能量震级M_e反映的是震源动态特征,与地震震源的动力学特性密切相关。由于地震是以地震波形式辐射,能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此能量震级M_e更适合描述地震的破坏性。由此可见,联合测定面波震级M_S,矩震级M_W和能量震级M_e对于地震定量研究以及地震灾害与风险评估具有重要作用。      

构造应力方向与震源机制解

本文根据二维模型实验的结果,探讨了地震波辐射图型、震源机制解以及构造应力方向之间的关系.地震波辐射图型取决于地震时震源介质运动的方式.它不但与震前存在的应力有关,而且依赖于震源区的地质条件等因素.根据岩石力学实验和我们实验的结果,可以认为,构造应力的主压应力方向要比震源机制解推断的释放主压应力方向更偏近断层面一些.      

基于加速度包络的芦山地震高频辐射反演

基于经验格林函数和加速度包络,利用差分进化法反演了芦山地震断层面上高频地震波(1~10 Hz)辐射区域,其高频地震波的辐射强度利用震源时间函数的幅值表示。结果表明,芦山地震断层面上高频辐射分布很不均匀,其中凹凸体部分是高低频辐射最强的区域,另外,凹凸体周边以及断层破裂停止的区域也存在较强的高频地震波辐射,而这些区域的低频地震波辐射则很弱。这表明芦山地震地震波辐射过程是极其复杂的,研究结果对宽频带地震动模拟芦山地震震源模型的建立具有一定的应用价值。     

云南姚安地震序列震源参数研究

2000年1月15日云南姚安发生5.9级和6.5级地震,利用布设在震中附近的6个流动数字地震台所记录的地震波资料,采用波谱分析和Brune理论的方法,得到姚安地震序列震源谱参数和震源参数。结果表明:地震序列的地震矩在108～1014N·m之间,应力降在0.005～10MPa之间,震源半径分布在50～660m之间,并得到地震矩M0和震级ML的关系为:lgM0=8.24+1.4ML。随着地震矩增大应力降增加,拐角频率反而减小;随震级的增大震源半径变大,但震源半径与应力降之间不存在明显的相关关系。     

持续时间比T_H/T_V的前兆分析

强震孕育过程中震源区及附近介质性质的变化可能改变孕震区内小震震源辐射的波谱特征,并影响经过该区的地震波衰减。研究区域地震的地震波振动持续时间比,可能获得大震的前兆信息。本文分析了不同震级、震中距的若干震例,得到了T_H/T_V前兆变化的一些结果,还比较了T_H/T_V的几种不同测定方法。     

第21章：地震图的结构及解释

地震图的解释是用于识别地震记录上出现的且形成相当复杂结构的各种地震波（震相）的技艺。正确识别所记录的震相及该震相在地球内部的传播路径是所有利用地震观测数据进行研究的途径。一幅地震图的形态反映了震源、传播路径、仪器特性和接收台站周围噪声的共同作用。理解地震图的复杂结构需要震源物理、地球结构和地震波传播的知识。总之，需要有分析地震波的长期经验。一个经验丰富的地震图分析员经常可发现并正确解释新手们不能察觉的记录特征，     

用10分钟P波窗估算2004年12月26日苏门答腊—安达曼地震的辐射能量

苏门答腊—安达曼MW9.1级地震的破裂过程持续了大约500秒,这一时间几乎是一般情况下用于计算远震辐射能量的P到时和PP到时之间时间窗长度的两倍。为了测量整个地震所辐射的P波,我们将时间窗扩展为从P波到时到S波到时,并用扩展窗对震中距大于60°的台站的地震记录进行分析。这些持续时间8～10分钟的窗内包含了PP,PPP,ScP震相和其他一些多次反射震相。为了测量包含这些附加震相的影响,我们计算了由扩展窗(P波到时和S波到时之间)得到的震源谱和由标准窗(P波到时和PP波到时之间)得到的震源谱的比值。对扩展窗的分析是在假设它只包含P-pP-sP波群的情况下进行的。我们分析了发生在MW9.1级主震附近具有相似深度和震源机制的4个相对较小的地震事件。这些地震的震级范围从2005年1月9日的MW6.0级余震到震中位于苏门答腊-安达曼地震南部的2005年3月28日MW8.6级的尼亚斯地震。将得到的这4个地震事件的震源谱比值取平均,就得到扩展窗的频变算子。然后对扩展窗得到的2004年12月26日主震的震源谱进行校正,就得到苏门答腊-安达曼地震整个破裂过程(～600秒)的完整的或校正的震源谱。我们计算的地震辐射总能量为1.4×1017J。经过对整个地震的校正震源谱与破裂过程的前～250秒的震源谱(由标准远震窗得到)比较,我们发现主震破裂过程的前半部分辐射的地震波能量多于破裂过程后半部分辐射能量,尤其对于周期从3秒到40秒的地震波,这种现象更加明显。     

地震学百科知识(四)——慢地震

引言慢地震是指以几小时到几个月的时间尺度缓慢地发生了有限的断层位移、但没有地震波辐射的断层慢滑动事件。由于有人将震源过程慢、但仍辐射地震波的地震(常常是与发生海啸有关的地震)称为慢地震,所以不辐射地震波的慢地震有时被称为"静地震"。     

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.      

由地震和爆炸激发的地震P波层析成像——第一部分基本概念与理论

地震波的数字宽频带观测日益普遍,它们正在取代传统的观测,因为后者仅仅给出了地震震源产生的地震波场的部分图像.新的观测提供了远场地震波场的丰富信息,有的似乎是全部信息.然而宽带记录看上去很复杂,如果需要提取更详细的震源过程的信息和相关介质的结构的信息,就需要新的分析方法.为了识别到达观测点的地震信号的形态,我们引入谱地震图的方法.据此,传统的地震波场的显示方法不能呈现的信息细节可以被呈现出来.     

腾冲炎山区微震类型与波谱分析

利用腾冲火山地区流动数字化地震台网的微震资料,对发生于火山区内及附近地区的２４个微小地震事件进行波谱分析。采用布龙模式计算震源参数。研究这些微震震源参数,显示位于火山区南部的热海和马鞍较高,主要以小震群、微破裂及汽爆等方式释放应力。通过对微地震记录事件的时域和频域分析,将腾冲火山地区微地震事件划分为四个类型,即包络型、汽爆型、高频型和震群型。     

2013年岷漳地震和2014年景谷地震的能矩比对比研究

2013年岷漳地震和2014年景谷地震两个地震的矩震级均为M_W6.1,但相同等级烈度区域的面积差异显著,前者均明显大于后者.地面震动的强烈程度与震源破裂过程中辐射的地震波高频成分密切相关,作者系统地测定与研究了这两个地震的震源谱和反映其震源特征的能矩比等震源参量.结果表明,虽然岷漳地震和景谷地震释放的地震矩基本相同,分别为1.6×10¹⁸Nm和1.8×10¹⁸Nm,而且前者还比后者略小些,但其释放的地震波辐射能却差异显著,分别为1.3×10¹⁴J和0.6×10¹⁴J;因而前者的能矩比（8.1×10^-5）是后者能矩比（3.3×10^-5）的大约2.5倍.相应地,岷漳地震的视应力和应力降也都明显大于景谷地震的视应力和应力降.此外,这两个地震震源谱结果均显示出其高频趋势均按角频率ω的-2幂次衰减,符合"ω²模式";采用理论震源谱公式计算结果分别约占实际结果的54%和50%,两个地震的地震波辐射能解析解之间的差异依然约2.3倍.震源破裂特征的显著差异导致岷漳地震单位地震矩释放的地震波辐射能更多,即岷漳地震能矩比更大,是导致这两个矩震级均为M_W6.1地震的地震烈度差异显著的一个重要原因.     

多层弹性半空间中的地震波（一）

为了了解地震震源和地球介质的性质,很有必要对地震波的辐射、传播和衰减问题作仔细的分析。作为一种近似,可以暂且忽略地球的曲率,把传播地震波的地球介质视为多层半空间。为简便起见,地震波的衰减问题另作考虑。这样,便需要研究多层、均匀、各向同性和完全弹性半空间中地震震源辐射的地震波传播问题。 用哈斯克尔（Haskell）矩阵法解多层介质中弹性波的传播问题是很方便的。如果     

高铁震源地震信号的稀疏化建模

我国每天有数千趟高铁列车运行在两万多公里的高铁线路上,不但会引起高铁路基的振动,还会激发出地震波.地震检波器所接收到的数据中不仅包含窄带分立谱特性的高铁震源地震信号,还包含宽频带特性的背景信号.如何实现从检波器所接收到的高铁震源地震数据中分离出高铁震源地震信号和宽频带背景信号是准确利用该类信号的关键.考虑到高铁震源地震信号与宽频带信号在频率域明显的形态特征差异,本文首次将形态成分分析这种信号分离手段引入到高铁震源地震信号处理中,实现高铁震源地震信号的稀疏化建模并进而实现从接收数据中分离出高铁震源地震信号以及宽频带背景信号.对北京大学在中国南方某高铁沿线采集到的大量高铁震源地震数据进行处理,结果表明:采用形态成分分析并结合分块坐标松弛算法,能够实现实际采集高铁震源地震数据中的高铁震源地震信号和宽频带信号的分离.