加州里齐克雷斯特地震序列中观测到的地震成核现象

近源观测表明,加州里齐克雷斯特附近发生的5次M3.8～5.2地震伴有地震成核现象。这些地震突然发生,随之节奏放慢趋于平静,然后加快节奏,以最高矩速率释放出能量。用经验格林函数对仪器和路径效应作反褶积运算结果显示,地震起始的复杂性是一种震源效应。在地震成核现象初期到达且迅速递增的P波支持了Mori和Kanamori(1996)研究所得到的结论:这些地震没有像Iio(1992,1995)所观测到的那种有量级之差的缓慢起始相。

快速地震关联与定位

快速震相关联和事件定位对实时地震监测至关重要。我们提出了一种快速自动关联地震震相并同时对地震事件进行定位的方法(简称REAL)。REAL综合了基于到时和基于波形的检测定位方法的优点。它关联不同震相到时的同时,通过首先计数P波、S波到时个数、其次计算走时残差的方式来实现定位。只要有足够的到时个数在理论走时窗之内,我们就可以把这些到时自动关联到特定地震。地震位置确定在对应拥有最多拾取个数的网格点,如果有多个网格点具有相同的最大拾取数,则选取它们中走时残差最小的那个。我们使用最小二乘定位法(VELEST)和高精度相对定位法(hypoDD)做进一步精定位。REAL计算很高效,可用于快速地震分析。我们将REAL应用于2016年10月意大利亚平宁中部地震序列中的其中5天,这5天位于两个最大震级地震的中间。REAL关联和定位了比意大利国家地球物理学与火山学研究所日常编目记录(862)超过3倍的地震事件(3341)。与编目事件相比,这些重定位事件的时空分布显示了相似但更为集中的式样。我们的研究证明了使用REAL和震相数据快速自动地进行地震活动性分析是可行的。

通过计算高效的相似性搜索进行地震检测

地震学正经历着数据量的快速增长,它已超过处理算法发展的速度。地震检测——连续数据中地震事件的识别——是观测地震学的一项基本操作。使用波形相似性克服了现有检测方法的缺点,从而开发了一种有效的方法来检测地震。该方法称为指纹和相似性阈值法(FAST),分析1个星期的连续地震波形数据用时不到2小时,或者比自相关快140倍。指纹和相似性阈值法采用数据挖掘算法,最初设计用于大数据库中识别相似的音频剪辑。它首先通过提取关键的判别特征来创建波形的紧凑"指纹";然后把相似的指纹组合在一个数据库中,以利于相似指纹对快速、可扩展的搜索;最后生成地震检测的一个列表。指纹和相似性阈值法从位于美国加利福尼亚中部卡拉韦拉斯断层附近的一个台站1个星期的连续数据中检测到了大部分编目地震(24个中的21个)和68个非编目地震,实现了能与自相关相媲美的检测性能,尽管有一些额外的虚假检测。当应用于地震台站的分布式台网、非常长的持续时间数据集上时,指纹和相似性阈值法可望发挥其充分的潜力。指纹和相似性阈值法的广泛应用,可能有助于发现意想不到的地震信号,改善地震监测,促进对各种地震过程的更深的了解。

考虑应力触发余震的第三维:1993年俄勒冈克拉马斯福尔斯地震序列

有限维断层上的倾滑产生的静态应力变化在三维情况下有很大改变。1993年的美国俄勒冈州克拉马斯福尔斯地震序列显示出位于断层外的浅源余震群具有混合的倾滑和走滑震源机制。模拟的静态应力变化与余震位置表明,用传统的二维方法观察会得出使人误解的结果。而完整的三维分析方法表明浅源右旋滑动与倾滑主震之后的局部应力扰动一致。

1992年加州兰德斯地震的前震序列及对地震起始的推断

1992年6月28日加州兰德斯地震(M_w=7.3)震前有一个7小时的前震序列,它至少由28个地震组成。在这次研究中,我们根据附近台站记录的地震波形互相关的高精度定位,对几何条件和时间进程进行了仔细调查。与其试图获得各次地震的走时,不如使用排列波形,这样可以大大提高计时的精度,并且使初至波的走时选取非常准确。我们用改进的走时进行综合再定位,减少了相对定位误差,使其在水平方向小于100m,垂直方向小于200m。改进后的定位,使前震序列的几何条件变得很清晰。兰德斯前震发生在主震断层面上的直立阶跃处,长500m。由前震序列所确定的起始带在直立阶跃的南面向东南发展,在北面向北发展。这个几何条件被前震序列的震源机制所证实。它是右旋的,并且沿着断层两个相连部分上前震定位所确定的走向。当前震在阶跃处发生时,它顺时针旋转。前震序列的范围在水平和垂直方向上均约1km。由所有先前的前震引起的库仑应力变化的模型表明,前震很有可能不相互激发。这个结果对于Mw=4.4的紧临前震尤为清楚。因为序列中的应力传递似乎没有在它的发展中起到重要作用,我们推断出一个下伏的无震起始过程,很有可能为无震蠕动。其他的研究表明,地震的起始现象可以由断层带的不均匀性所控制。在兰德斯地震中,确实出现了这种情况,虽然不均匀的尺度很小,以至用常规定位技术都无法确定。