中国地震科学实验场地区-震源机制解目录(郑勇、姚华建、储日升版)

川滇地区由于其独特的构造背景,中小地震频发,有着丰富的中小地震的观测资料。而地震的震源参数是研究地震和认识地震的重要组成部分,通过研究地震的震源参数,可以深入的了解地震性质、发震机理、构造应力场等,能够为区域构造、岩石流变特性、应力状态等地震学研究提供关键信息。此外,研究中小地震的震源参数可以认识区域应力场小尺度的时空变化,可以在更广的范围更加全面的认识区域应力状态以及介质的流变性质(罗艳,2010a);强震余震的中小地震震源参数可以为主震发震机理研究提供重要的信息(Wu and Takeo,2004;郑勇等,2009)。中国地质大学(武汉)郑勇教授、中国科学技术大学姚华建教授、中国科学院测量与地球物理研究所储日升研究员等对川滇实验场区域的4.0级以上的地震震源机制解进行研究,给出研究区域的地震震源性质和深度,以及起断层特征,可以为建立统一的川滇实验场模型提供关键性的支撑。

收集2009-2017年间川滇实验场区的地震的波形数据,对级的地震,采用波形反演方法及序列发展方法计算其震源机制解、震源深度和矩震级;对于速度模型比较好的情况,采用矩张量反演,确定双偶源和非双偶源的成分。对一些显著地震,结合精细的速度结构,利用CAP、gCAP等方法和深度震相波形对比方法对震源深度进行精确确定,将这些地震作为参考震例,进一步提高地震定位的精度。

地震目录来自中国地震台网中心,收集了川滇地区2009-2017年地震事件共2468个,其中可用地震事件共634个,地震事件共1663个。地震分布下图所示,其中红色点表示地震事件。台站采用国家固定台网,分布如下图,实际计算每个事件时,选择地震事件350km以内的台站。

为了更好的保证数据质量,我们除了采用地震目录之外,利用AIC-autopick方法自动拾取初至,然后利用人工检测初至拾取的好坏。最终选取信噪比较高,初至清晰的地震事件的波形数据进行反演,共计选出了400多个地震事件进行了震源机制反演。

图1 地震事件分布图

 

图2 台站分布图

 

由于川滇地区地下结构复杂,因此采用了三种速度模型计算格林函数:云南-贵州地区速度模型来自云南地震局;四川盆地速度模型以及青藏高原东南缘速度模型来自郑勇等(2013)的噪声成像结果,具体如下图所示。

图3反演采用的三种速度模型

 

数据和结果的质量分析:

⑴对原始数据:①检视地震波形,去除无地震和低质量数据;②查看震源深度和发震时刻,去除错误信息。

⑵对震级机制解反演结果:①检视理论波形和观测波形的拟合程度,确保两者方向一致,振幅接近,相关系数足够大;②参与反演的台站分布尽可能的均匀,数量至少为6个。

按以上原则对原始数据和反演结果进行筛选,确保震级机制解的可靠性。

 

三个组分别对实验场的震源机制进行了反演。已完成实验场区2009~2017年来ML≥4级的中强地震的震源机制解目录。

郑勇课题组研究结果

郑勇课题组利用gCAP方法总共得到了634个地震事件的震源机制解,但考虑台站的方位角分布以及台站数量不少于8个,最终得到592个结果比较好的震源机制解结果。采用马文涛等(2004,2008)震源机制解分类方法,结果展示如下图所示,其中走滑断层地震223个,正断层地震112个,逆断层地震257个。

图7  2009-2017震源机制解gCAP反演结果。黑色为走滑地震,蓝色为拉张地震,红色为逆冲地震。

 

为了更好的了解川滇地区近几十年的震源机制解的时空变化,我们收集了1970-2008年Harvard CMT 的震源机制解;谢祖军等(2013),吕坚等(2012b)的结果,得到了1970-2017年川滇地区震源机制解分布图,如下图。

 

图8 1970-2017震源机制解结果。2009年以前的结果摘自Harvard GCMT结果。

 

为了展示拟合的情况和结果的可靠性,图9、图10具体展示了201606161512267、200901021100104两个地震事件的计算结果,图中左边是波形拟合结果,右边两个图是台站分布以及由残差随深度变化确定的震源深度。可以看到,波形拟合度很高,绝大多数波形的拟合相关性系数在0.9以上。同时,深度的拟合情况也很好,满足单一极小,可以将矩心深度误差控制在1km左右。

姚华建课题组研究结果

根据数据的信噪比和初至的清晰程度,姚华建学科组对446个地震事件进行了震源机制反演。

 

图12  姚华建学科组446个地震事件反演得到的震源机制沙滩球。

 

 储日升学科组结果

储日升学科组利用CAP方法,收集2009-2017年Ml>=4.0地震数据进行反演,共获得536个地震的震源机制解、矩震级和深度。

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