加州南部安扎地震台网剪切波偏振的定量测量:剪切波分裂与地震预测之间的关系

1.引言对地震剪切波质点运动的大量研究显示出异常现象,这可能是由于地壳各向异性产生剪切波分裂造成的(例如 Gupta,1973b;Booth 等,1985;buchbinder,1985;Crampin 等,1985;Crampin

通过叠加SS前驱波对过渡带速度间断面形貌的全球成像

通过叠加长周期水平分量地震图绘制了大尺度的410和660km地震波速度间断面的形貌图,数据由全球数字地震台网(GDSN)(1976～1996)、地震学联合研究协会-国际部署加速度仪(IRIS-IDA)(1988～1996)和地球透镜计划(Geoscope)台网(1988～1996)提供。来自这些间断界面的下底面反射波是SS震相的前驱波,可用它们的到时来获得各反射界面深度的全球变化。我们分析了13000多个地震记录,这些地震的震级m_o>5.5,震源深度<75km,震中距范围在110°到180°之间。我们拾取并校核SS震相,然后沿间断面反射波理论走时曲线对记录进行叠加,获得了416个半径为10°的等间距覆盖的叠加记录;几乎所有覆盖区的叠加记录都可以看到清晰的410和660km的反射面,而在大约一半的覆盖区可以看到520km的反射面。每个叠加记录上都可量取SS到时与前驱波的走时差,并使用模拟重采样方法获得其不确定性的估计。然后相对于40s周期的各向同性的初始地球参考模型(PREM)计算了间断面的深度,其中地表地形和地表厚度变化校正用Mooney等(1995)的CRUST5.0模型,上地幔S波速度的非均勻性校正用Masters等(1996)的S16B30模型。间断面形态的结果图象比之以前的研究具有更完整的覆盖;相邻覆盖之间观测深度高度相关,并且显示出大尺度的形态变化。660km间断面显示了约38km峰-峰起伏,其区域性的凹陷与环太平洋地区现今和过去的消减带地区密切相关。410km间断面的大尺度形态变化幅度小,与660km界面上的形态变化大不一致。过渡带厚度W_(TZ)按410和660km间断面之间的距离来计算,活动消减带地区(如千岛群岛、菲律宾群岛和汤加群岛)最厚,在南极洲和中太平洋的大部分地区都较薄。W_(TZ)的空间变化与洋-陆差异不相关,但大致与S16B30的过渡带速度相关,这同两种类型的共同热源相一致。小幅度起伏的520km反射界面更难分辨,但就优先观测到的具有大多数资料的那些反射点覆盖来看,它具有一定的全球性。

南加州橡树岭地下18km深处一断层小震丛集的证据

在1989年近一个月内南加州橡树岭发生了一组约50个小震(M≈1.5)的震群。由于在地震图上的到时信号弱及其突然性,因此用一般的到时分析方法,这些事件的定位精度受到了限制。然而,由于在各个单台上记录到的地震波形的相似性,用波形互相关技术可以得到精确的相对的事件位置。重新定位后的事件形成了一个小丛集,约1km跨度,18km深,沿着一个向北西倾35°角的平面排列。估计定位的标准误差一般小于50m。序列的时间演化过程表明,地震活动逐渐离开它的起始点向外迁移。有3个续发性事件发生在几个月以后,它们沿着同一平面排列,但从主震群向南东方向偏移了约500m。由于可得到的台站记录少,发射角的范围受到限制,以及在许多地震图上初至波信号弱,因此对这些事件很难得到可靠的断层面解。把每一个台上不同事件的记录叠加起来,大大地降低了到时前的噪声水平,有助于分辨平均P波初动。对这些初动资料的分析表明,震源机制解的滑动面与由地震活动分布确定的平面不一致。地震活动排列面可能是锡米断层的进一步延伸,在此情况下,只有断层倾角变浅,才能在18km深处与观测到的35°倾角相当。

近距离观测的散射P′P′波

在震后2300～2450s的时间内,于震中距30°～50°之间发现了以前从未报道过的1Hz散射波。这些散射波可能是在上地幔和地壳发生的PKPbc到PKPbc的反方位角散射而产生的,为绘制地幔非均匀性的小尺度变化(10km)提供了一个新的手段。大孔径地震台阵(LASA)记录的阵列波束清晰地展示了散射波能量从噪声中逐步显露,在大约80s后达到最大振幅,并在150s后恢复到噪声水平。横向与径向慢度(ρt,ρr)的叠加显示在大约(2,-2)和(-2,-2)s/°存在两个峰值,表明这些波是沿着主弧路径(180°～360°)到达,而且明显是反方位角。基于上述观测资料,我们提出一种地幔和地表的PKPbc到PKPbc的散射机制,因为(1)这与散射波到时和散射波特有的慢度特征相吻合,(2)它的散射路径与之前观测到的深部地幔PK·KP散射路径类似(Chang and Cleary,1981)。观测到的上地幔散射波和PK·KP波均符合散射波的广义集合,我们称其为P′·d·P′,可以在地幔的任意深度d散射。

利用震源特有台站项得到的南加利福尼亚的地震定位

为了提高相对定位精度,我们用空间上变化的台站项对南加州地震台网(SCSN)1975～1998年记录的297 400个地震进行了重新定位。我们的方法应用了已有的 SCSN 的 P 波和 S 波到时、平滑一维速度模型和基于 L1范数的迭代网格搜索方法。通过计算作为震源位置函数而连续变化的台站到时校正,我们对三维结构应用了经验校正。通过将地震活动性在天然邻区进行棋盘形布量来平滑相邻地震的残差,获得每个地震的台站项,然后进行迭代直到得到一组稳定的地震位置和台站项。该方法得到的相对定位精度在局部上与主震方法相当,但同样能用于较大范围。我们最终定位的中值估计标准误差,水平位置上为328m,深度上为741m。我们的定位显示出,与 SCSN 目录相比,离散要小得多,特别是在深度上,而且显示出能说明断层结构的排成线性和平面特征的更大趋势。我们的结果和先前 SCSN 用联合震源一速度反演技术重新定位的结果相当,且在某些情况下更好。白天与夜间的事件对比图能分辨出天然地震和人工地震群。我们没有观察到地震活动的最大深度和地表地质间有简单关系。