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。

根据震源机制迭代联合反演应力和断层取向

根据震源机制反演应力张量需要知道哪个节面是断层。如果这类信息缺失,而且断层面和辅助节面有交换,应力反演就可导致不精确的结果。众所周知,Michael研制的线性反演方法即使震源机制的断层面选择错误时得到的主应力方向也相当准确。然而,形状比对于断层面的选择更为敏感,用辅助节面替代断层会导致明显误差。通过修改Michael的方法并联合反演应力和断层取向克服了这种困难。断层取向通过对断层不稳定性施加约束来确定,迭代计算得到应力。作为副产品,断层上的总体摩擦系数也能同时确定。数值试验表明,新的迭代应力反演方法快速、准确,表现明显优于标准线性反演方法。该方法通过克里特岛中部和捷克共和国的波希米亚西部震群区的实际数据为例进行说明。在克里特岛中部数据中,联合迭代反演法正确识别了38个断层中的36个。在波希米亚西部数据中,反演识别的断层接近震源丛集描绘的主断层面。总体摩擦系数在克里特岛中部和波希米亚西部分别为0.75和0.85。