基于震源机制解反演应力场的一种改进方法

本文发展了基于震源机制解反演二维或三维背景应力场方位和主应力相对大小R的一种可靠的、高精度的方法。所使用的震源机制解剔除了可能受到局部应力场的强烈影响、不能反映大尺度背景构造应力场信息的事件。去丛集后的数据利用k均值算法分为若干包含最少地震个数N min到2 N min的组。人工实验测试表明,当R≈0.5时,N min≈30才能保证不同应力体系包含不同噪声水平的情况下得到稳定的结果;当R接近于0或1时,则需要N min≈45。另外的一个实验比较了两种从震源机制解中选择断层面方法的表现:(a)选择震源机制的滑动矢量和应力张量给出的剪应力矢量之间角度最小的那个节面;(b)给定应力场和摩擦系数,选择失稳系数最大的节面,它更接近最优断层。结果发现,失稳准则在所有试验的不同应力体系、主应力相对大小、噪声水平的情况下得到的结果更准确。本文改进的方法将失稳准则迭代选择断层面和加入阻尼迭代反演各震源机制分组的应力场相结合。加入阻尼反演得到的各分区应力场结果中融合了相邻区域的应力场信息,能够得到不受分区影响的高精度结果。本文方法的一些特征在基于南加州圣哈辛托断裂带震源机制解的研究中得到体现。

高频波形匹配反演震源机制解及其在小震级诱发地震中的应用

本文给出了一种利用稀疏地表台阵记录的高频全波形信息得到近震小震震源机制解的方法。波形反演中,除同时使观测波形与模拟波形之间震相和振幅的匹配度最大外,还利用了P波初动及平均S/P振幅比来更好地约束模拟和观测波形之间的匹配度。本文构建了一个包含四种约束的目标函数,并利用优化的网格搜索法在震源参数(走向、倾角和滑动角)的可能取值范围内搜索。为加快计算速度,预先计算了所有可能的震源位置上各地震矩张量分量对应的格林函数,形成一个格林函数库。另外对滤波和互相关部分进行了优化,以进一步加快网格搜索法。本文用由5个地表台站组成的用于监测油田诱发地震活动的台网对新方法进行了测试。人工实验的结果表明,仅使用3~9Hz频率范围的垂直向地震波分量来确定震源机制解时,新方法具有有效性和稳健性。将新方法应用于确定多个诱发地震事件的震源机制解,显示出观测和模拟地震波形之间较为满意的匹配度,并且大多数地震的走向与区域内NE-SW向的主断层平行。正断型震源机制占主要比例,表明垂直向应力大于水平向应力。