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中小地震的多联合研究

汪贞杰  
【摘要】:精确的确定震源参数(地震矩,深度,断层走向、倾向和滑移角)对了解地震构造,地面运动模拟有着重要的意义。对于M5.5 - 6.5级地震,可以很好地采用点源近似。其远场波形有较高信噪比,且全球台网都可以记录到,通常可以使用远震深度震相sP或pP来确定震源深度,同时由于远震波形离源角小,对震源球的采样区域主要集中在中心部位,对断层倾角,能够很好的约束。为此我们发展了一联合反演算法综合利用近场和远场波形数据来联合反演震源深度和震源机制解。我们基于Zhao and Helmberger于1994年所提出的用于反演震源机制解和深度的CAP方法,添加远场波形数据,并对近场和远场波形数据给予变动的权重的来反演震源参数。我们研究了具有不同断层几何参数的地震事 件。首先分别基于近场和远场波形,采用CAP方法研究了2004年7月11日Ms6.6级和2005年4月7日Ms6.6级西藏仲巴地震的震源参数,通过比较得出了近场和远场波形在反演震源参数的不同敏感性。然后联合近场远场波形反演了这两次地震的震源机制和震源深度。综合利用幅度比信息,包括近场扩展P波与面波部分,瑞利波和勒夫波部分,远场P波和SH波部分,CAPjiont方法能得到一个稳定而可靠的机制解;综合利用近场深度震相如sPL,sPg,sPn等,远场深度深度震相(sP,pP)及自由表面反射的SH波震相等,CAPjiont方法能得到一个稳定而可靠的震源深度。同时归结于高质量的Hi-Climb宽频带波形数据,我们采用CAPloc方法反演了仲巴两次地震的部分余震的震源机制和深度。结果显示主震和余震震源机制基本都为正断层,部分略带走滑性质,大致呈南北走向,表明了高原板块内部东西向的拉张作用,符合区域背景构造。本文所研究的地震序列中,震源深度最深为14km,最浅为3km。显示出该地区上地壳浅部的脆性盖层,符合青藏高原板内地震的分布规律。 M6.0-6.5级地震相对强震M7.0级地震更为频发,通常情况下给定点源近似就能很好的描述,通过地震学方法获取震源机制解,可以对发震断层能有很好的认识。而更为详细的震源过程,有如有限断层模拟,仅仅通过远场波形资料来限定M7.0级地震的断层尺度的断层面上的滑移量,其分辨率很难达到需要的精度,而且对地震波形在较高频率分析时往往不能忽略三维速度结构的影响,在没有很好的速度模型,其反演结果可信度不高。在缺乏近场地面强震动资料时,相对来说远场波形记录对静态的空间滑移量分布并不敏感。大地测量和遥感技术,如InSAR,GPS和光学图像,能提供额外的地表静态形变场,而 越来越多的被运用到地震研究上来。对仲巴两次主震,进一步基于欧盟局的C波段Envisat卫星观测到前后四幅SAR图像来获取仲巴地震同震形变场,利用敏感迭代拟合算法(Senstitive-BasedIterative Fitting,SBIF)反演了仲巴两次地震的断层面上的滑移分布。研究结果表明,2004年仲巴地震断层沿走向和下倾方向破裂尺度为16km×16km。2005年仲巴地震断层破裂尺度为27.5km×17.5km。为深入了解两次地震断层破裂面,同时对两次地震部分余震进行了重定位。大地测量学和地震学结果显示出很好的一致性,结果表明两次地震的破裂面相互毗连,没有出现重叠现象。InSAR结果还表明,2004年仲巴地震震中位置为83.75E,30.66N,2005年仲巴地震震中位置为83.73E,30.52N,两次地震相差约15km。同时2004年仲巴地震断层破裂滑移量质心位置深度为9.7km,CAP反演得到震源深度为10km,。2005年仲巴地震断层上滑移量质心位置深度为6.4km,CAP反演得到的震源深度为6km。InSAR结果和CAP结果显示很好的一致性。 基于近震CAP方法,加入远震体波波形数据,综合近震远震波形数据联合反演了2008年8月30日四川省攀枝花—会理Ms6.1级地震的震源机制解及震源深度。并利用震中距约为38km的攀枝花台sPL震相,采用波形拟合法,单台确定了主震及部分余震的震源深度。研究结果表明主震震源机制为左旋走滑略兼逆冲分量的断层作用,节面之一走向194°、倾角78°、滑动角12°,与元谋-绿汁江断裂几何形态相符。CAP方法和sPL方法确立的主震最佳拟合深度相互吻合,同为11km。本文所研究的余震震源深度主要集中在11km和16km两个深度附近,与孕震区中强震震源深度有良好协调性。我们推断攀枝花地震序列是属于上地壳脆性层内发生的地震,震区脆-韧性转化带可能开始于17km的深度上。 在第七章中通过对面波的分析,认识到2007年10月9号发生在澳洲西南地震活动带的卡坦宁地震为一浅震,震源深度浅于1km,同时基于面波的频散曲线获取了较为简单的一维分层模型的源区速度结构和并得到相对可靠的震源机制。通过全波形拟合法,确定了震源机制为54.4°/44.0°/131°。进一步采用面波分析获取的S波分层速度模型来模拟InSAR测定的同震形变场。基于Okada断层模型参数,包括走向、倾角、埋深、长度和宽度、中心位置、和滑移量。以InSAR实测变形场为依据,调整震源参数,进行正演计算。当震源深度为0.35km时,跨震区4条位移剖面上模拟形变场和InSAR实测形变场有很好的一致性。地震学上获取的矩震级Mw为4.5与InSAR获取的矩震级Mw4.7存一定差异,可能是由于快速震后形变造成的,InSAR检测的地震矩中有36.9%要归功于震后形变。究其原因,可能与极其浅源处风化盖层或红土层的快速粘弹性松弛有关,或者受极浅源处孔隙回跳效应主导,或者与震后余滑也存在一定联系,具体机制有待进一步研究。 与地震活动有关的地表形变,可以通过几种不同方法来衡量和测量,如采用地震学,雷达,和光学遥感,大地测量学,实地调查,等来研究地震,尽管每种方法都有优点,但是他们概无完全能够探索地震过程的所有方面。因而可以采取其他地表形变测量方法,如全球导航卫星系统(GNSS)、合成孔径雷达干涉技术(InSAR技术)和亚像素相关技术(SCT),能有效的研究地震。因此对震源参数的多手段的联合研究包括地震学不同方法间的联合研究及地震学和非地震学方法联合研究,是非常有必要的。


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