震源机制和余震序列在地震应急烈度快速判定中的应用研究

【摘要】：中国是一个地震频发的国家,地震给我国造成了巨大的人员伤亡和经济损失。现阶段,地震预测仍是一个难于实现的目标,因此震后应急救援工作就显得尤为重要。论文主要以地震应急的关键问题为方向,着重解决地震应急快速评估的影响因素,特别是烈度判定的地震学应用。在地震烈度初评估的基础上,研究利用余震频度、余震能量场、矩心、震源机制解等与地震烈度之间的相关性,提出了地震烈度的快速动态修正方法,为地震应急救援工作提供参考。烈度初评估采用速报震中,距离震中最近的活动断裂走向以及区域烈度衰减关系计算出的长短轴半径确定烈度等震线。本文搜集了中国大陆地区1958-2014年以来有较完整震源深度的震例资料,整理出大陆分区的震级、震源深度和震中烈度的经验关系,以此作为震中烈度评定依据。论文搜集了南北地震带1913-2013年Ms6以上的41次地震烈度资料,运用椭圆衰减模型,基于最小二乘法拟合,得到了我国南北地震带烈度沿长短轴方向的衰减关系,这适用于一般中小地震。由于大地震破裂尺度较大,断层破裂模型更为合适。因此本文对大陆地区2013年之前的27次Ms6.5以上的历史震例资料进行统计,得到了震级-破裂长度统计关系。考虑到断层破裂模型近场短轴长度往往过小,文章提出了高烈度区用面积-破裂长度作为参数的断层破裂模型。大地震的烈度等震线形状在近场接近“跑道”状,中远场又趋于“椭圆”。因此,论文尝试用两种不同衰减关系的混合模型分别拟合大地震跑道区(VIII度及以上)和椭圆区(VI度、VII度)。本文分别用几种不同方法计算汶川地震、玉树地震、芦山地震和漳县岷县地震VI度以上烈度区长短轴长度,并和实际值进行比较。我们发现面积-破裂长度关系的结果改善了近场高烈度短轴值过小的问题,同时长轴-长短轴比率均值明显提升了中远场长轴长度与实际值的吻合度。文章表明了基于椭圆模型的烈度区间长短轴比例统计关系和基于断层距模型的面积-震级关系联合确定大地震影响场的方法可以为应急烈度评估提供一定参考。宏观震中和微观震中之间往往存在偏离。本文旨在通过研究我国西部1970年-2014年以来七个6.5地震24小时内余震频度或余震能量场的空间变化,分析和判定主震破裂过程的大致范围,从中得出可能的宏观震中位置。在实现余震频度法、余震能量场法时,本文利用Wiemer等(2000)提出的拟合效果测试法估计24H余震序列完整性震级及其时空分布,然后利用网格化技术统计节点频度和能量值。最后,通过对应余震震级进行估计极震区确定,并利用Arc GIS数字化提取估计极震区范围及估计震中。由余震频度法、余震能量场法估计得到的极震区和地震灾害调查评估的结果对比表明,估计极震区与地震重灾区分布特征具有较好的一致性。通过哈佛矩心矩张量目录1976-2013年中国西部6.5的26个地震矩心和宏观震中对比,发现矩心作为估计震中缩小了微观震中和宏观震中的距离。上述3种方法的结果明显改善了直接使用速报震中作为宏观震中造成的偏移,对于震后应急救援具有一定指导意义。震源破裂方式会对烈度的衰减特性造成影响,本文通过1931-2013年间250次5级以上震例资料,根据中国大陆构造应力场分区,利用椭圆衰减模型,基于最小二乘法拟合,建立了基于震源机制解的分区地震烈度衰减关系。论文分析了几种震源机制解的烈度衰减关系特征,通过和前人成果的对比与实际结果比较,得到了更符合实际的区域烈度衰减关系。本文结果佐证了地震破裂方式对烈度衰减的影响,将有助于我们更加准确地估计影响场的大致范围。