远震体波有限破裂过程反演敏感性测试及其在汶川地震上的应用

本文利用远震P和SH波反演得到2008年5月12日汶川大地震(MW=7.9)的一系列有限破裂模型。使用一种基于小波变换的模拟退火非线性反演方法,我们将主断层划分成若干个子断层,在反演时同时确定每个子断层上的滑移量、滑动角、上升时间(risetime)以及平均破裂速度。我们首先根据一个假定的破裂模型生成理论地震图,将该理论地震数据作为输入进行反演,对该有限破裂反演方法进行了一系列测试,以验证反演对断层倾角、平均破裂速度、最大破裂深度等参数的敏感性。然后我们采用4个不同倾角的断层面来对汶川地震远震体波记录进行反演。结果表明,若对只在一个断层面上模拟该地震,30°倾角是个较为合适的值。反演的结果还表明,此次地震有两个主要的能量释放区域,并且主断层面存在倾角变化的可能性。在将来的研究中,可以结合GPS,InSAR测地学以及强震等数据,来对强震的破裂过程做更细致的研究。

联合地震波和大地测量数据反演2015年皮山M_W6.4地震的同震破裂分布

2015年7月3日在西昆仑推覆构造带前缘发生了M_W6. 4新疆皮山地震,是近40a以来该区域发生的最大的一次中强地震。文中利用近场大地测量数据,包括4个高精度GPS点和一景高空间分辨率ALOS-2 In SAR干涉数据,联合IRIS/USGS提供的25个远震台网P波数据,基于有限断层理论,采取多参数非线性模拟退火算法反演了此次地震的同震破裂模型。联合反演的断层滑移模型显示皮山地震的主破裂区深度集中于9～16km,最大滑移量为95cm,释放的矩能量相当于M_W6. 42,且沿断层走向N302°W单侧破裂,与余震分布吻合。通过与单一数据源反演结果进行对比分析,文中采用的多源数据可以同时约束地震矩能量和断层破裂分布,有效解决了远震台网波形数据模型空间分辨率低(尤其对中强地震而言)和近场大地测量数据在地震矩评估方面不够精确的问题。

震源破裂过程反演方法研究现状及展望

介绍了震源破裂过程反演方法研究的必要性及意义,简要回顾了震源破裂过程反演研究的历史,详细阐述了现在几种主要的震源破裂过程反演方法,分析了它们各自的优势和不足。展望了震源破裂反演的发展方向,指出地震波数据同其他多类数据尤其是大地测量数据(InSAR和GPS)联合进行反演是未来震源破裂过程反演的发展趋势。

一种基于遗传算法的地震震源破裂过程反演方法

提出一种可以同时采用近/远场地震波反演地震破裂过程的方法 ,以便可以更好地利用近场高频GNSS数据及远场地震波形数据。在一个给定的区间内以一定步长搜索破裂传播速度,对于每一个破裂速度,采用遗传算法得到归一化的子断层震源时间函数,通过线性反演快速得到各子断层的滑动分布。采用2013年芦山6.6级地震的源-场模型,进行了数值模拟实验,验证了本方法的可行性与稳定性。

近场强震记录对汶川地震破裂过程的解释能力研究

选用方位角覆盖较均匀的43个近场强震记录,通过基线校正、积分和滤波后得到速度时程。采用非负最小二乘法和多时间视窗技术,反演了2008年汶川地震破裂过程。研究表明:①所选43个近场台站记录对近乎平行的北川断层南段和彭灌断层的滑动分辨能力不同,所选记录能很好地分辨北川断层南段的滑动,而对彭灌断层的滑动分辨能力要差;②为满足破裂后方区域台站合成记录的第二个波包,北川断层南段或彭灌断层需产生往破裂后方西南侧方向的破裂。综合考虑波形拟合残差及反演结果与地表破裂数据的吻合情况,得到可能的破裂顺序:破裂起始于北川断层南段深部低倾角位置,接着引起彭灌断层破裂,进而引起小鱼洞断层破裂,小鱼洞断层触发北川断层南段高倾角区域发生双侧破裂。

GPS测定的四川芦山Mw6.6地震同震形变

对芦山地震震中周围的GPS连续站观测资料进行分析处理，获得静态同震水平位移和动态高频形变。震中50km范围内高频GPS同震形变波形清晰，最大震动幅度为70mm，震动持续时间约30S。同震水平位移分布符合逆冲断层破裂形变模式，同震位移矢量指向震中，大小随震中距离而衰减。距震中29km观测到最大水平位移为21mm，距震中150km同震位移约1～2mm。以GPS静态同震形变初步约束单断层的产状及滑移量，结果显示芦山地震主要破裂位于震中附近20km内，平均逆冲滑动量约0．6m。GPS测定的同震形变研究表明，芦山地震是发生在龙门山断裂带南段的一次逆冲型地震事件。

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题:(1)引入北斗系统,基于高频GNSS(GPS/BDS)双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;(2)开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;(3)强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;(4)测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;(5)基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从“二网融合”到“三网融合”提供坚实的技术支撑.