峰值速度和加速度对环境剪应力的依赖性

从导出的地震定标律和地震破裂过程的断裂力学模式出发,得到了震源平均位移、速度和加速度谱的表达式,进而又推导出震源的峰值位移d_m,速度v_m和加速度a_m的表达式:d_m=k_dM_0~2/~3τ_0^(2/3),v=k_vM_0^(1/3)τ_0^(4/3),a_m=k_aτ_0~2式中M_0是地震矩,τ_0是环境剪应力值,k_d,k_v,k_a为适当的常数.我们选用了66个地震的观测资料,这些地震的矩震级范围包括了从1级左右的极微震,3—5级的小震,直到6—7级的大震;地震矩从10~9—10^(20)Nm,跨越了10个数量级,并用这些地震检验了上述公式. 令所有地震的平均应力为5MPa,定出常数k_d,k_v,k_a,进而由速度和加速度观测资料求得66个地震的环境剪应力τ_0值,这些数值相当稳定.多数极微震的τ_0值在2—4MPa之间;小震的τ_0值多数在4—8MPa左右;大震的τ_0值为10MPa左右。τ_0值对震源深度和断层类型有明显的依赖性.一般深度很浅的小震和极微震,τ_0值很低;正断层地震的τ_0值相对较低;逆断层地震的τ_0值较高;走滑断层地震的τ_0值则居中.

地震辐射能对环境应力场的依赖性

用圆盘形位错模式,并认为位错是裂纹尖端的塑性位移,而不是整个断层面上的弹性位移,在时间域内计算了地震破裂释放的地震波总能量 E.结果表明能量正比于地震矩 M0和区域应力场τ0 的平方,并随破裂速度 v(?)的增加而增加,即 E∝ M0τ_0~2f(v_r).f 是 v_r 的增函数.在频率域内,用我们导出的地震定标律公式对震源速度谱的平方进行积分,也同样得到了 E∝M_0τ_0~2的结果.如果τ_0=10MPa,则 E=4.79M_0,这个结果与 Vassiliou 和 Kanamori 的结果一致.还计算了地震辐射效率 η=5.26%.从地震波能量的分配上看,大部分能量在第一拐角频率 f_(?)和第三拐角频率 f_(c3)之间,占92.3%.频率 f<f_(?) 的能量占3.85%,f>f_(c3)的能量占3.85%.对于矩震级 M_w=6.0的地震,f_(c3)≈8Hz,所以这些地震的绝大部分能量的频率范围都<2Hz.这个现象已被 Vassiliou 和 Kanamori 所证实.上述结果表明,地震释放的能量对区域应力场有强烈的依赖性.

测量震源辐射的谱震级和谱地震图

为测量地震强度所做的努力已有100多年了。1935年,里克特用伍德-安德森地震仪记录的南加州地震建立了地方震震级标度M_L,所用地震波的周期范围为0.1～2s。1945年,古登堡(1945a)根据远震记录周期为(20±3)s的水平向面波建立了面波震级标度M_s;古登堡(1945b)还分别用平均周期为5s和10s的P波和S波引进了体波震级标度m_b。