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地震破裂过程反演及其在大地震应急中的应用研究

张勇  
【摘要】:地震破裂过程研究是地震学的一项重要内容,可靠的地震破裂过程结果有助于更好地了解地震震源的破裂特征和致灾特性。现阶段的地震破裂过程反演研究表现出两大发展趋势,一是采用地震资料和大地测量资料进行联合反演,通过多种资料的约束,得到更加稳定的破裂过程结果;二是致力于快速反演地震资料获取地震破裂过程的工作,其目的是在震后快速获取破裂过程的主要特征,为防震减灾和震后救援等工作服务。本文包括三个方面的工作,首先针对2008年汶川地震,介绍以地震资料单独反演及采用地震资料与大地测量资料的联合反演工作;其次以2009年意大利拉奎拉地震为例,讨论比较了破裂过程反演的视震源时间函数方法和直接波形方法;最后是采用地震资料快速反演破裂过程的工作。 在汶川地震的研究中,采用远震垂直向直达P波资料,首先基于有限断层模型,反演了断层面上的时空破裂过程,并计算了破裂在地表引起的位移场,发现存在两块地表标量位移较大的区域,这两块区域很好地对应着汶川地震烈度图中的两块XI度区域;随后,采用线断层模型,反演得到了汶川地震在断层走向方向上的震源机制的时空变化过程,发现和印证了震中附近以逆冲为主和震中东北以右旋走滑为主的震源机制变化情况,这一现象与野外考察结果大致相符;最后采用远震地震资料、GPS资料和InSAR资料联合反演了汶川地震的破裂过程。在这部分工作中,建立了两条大致平行的双铲形断层模型,以近似发生破裂龙门山前断裂与中央断裂,同时采用格点搜索方法,确定了三种资料的最佳权重大小,从而确定了联合反演结果。联合反演结果的破裂过程时空图像表明,两个滑动集中区域主要集中在震中附近和北川县城附近,这与单一断层反演结果和野外考察结果基本一致。 针对2009年发生的意大利拉奎拉地震,分别采用了两种典型的地震波反演方法——视震源时间函数方法和直接波形反演方法——反演了这次地震的破裂过程,比较讨论了这两种典型反演方法在破裂过程反演中特点。基于此讨论,形成了采用地震资料快速反演破裂过程工作方案。通过优化算法和程序,自2009年1月以来,成功地快速获得了18次大地震的破裂过程结果,通过及时发布和上报,发挥了破裂过程快速反演在震后应急和地震救援工作中的作用。


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