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2014年 45卷 第5-6期
2014, 45(5-6): 1-10.
摘要
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摘要:
在20世纪之初,旧金山是太平洋沿岸最富庶、最重要的城市。
在20世纪之初,旧金山是太平洋沿岸最富庶、最重要的城市。
2014, 45(5-6): 11-19.
摘要:
可控源地震学(CSS)是关于岩石层精细构造的主要信息来源。本文的目的是以广角反射/折射方法为重点,对通常用来从可控源地震学数据导出地球模型的该方法给出概述。着重基于全波场的方法,如全波形反演方法,说明了可控源地震学的某些未来前景,不仅能在模拟过程中实现高客观性,而且能显著地提高空间分辨率。应该强调的是,科研人员应该意识到用弹性参数模拟实际岩石性质这一过程中存在的局限性。为了得到这些模型全面的地学解释,应鼓励超越简单的P波模拟,建立基于地震数据或者受其他地球物理场约束的多参数的地球模型。
可控源地震学(CSS)是关于岩石层精细构造的主要信息来源。本文的目的是以广角反射/折射方法为重点,对通常用来从可控源地震学数据导出地球模型的该方法给出概述。着重基于全波场的方法,如全波形反演方法,说明了可控源地震学的某些未来前景,不仅能在模拟过程中实现高客观性,而且能显著地提高空间分辨率。应该强调的是,科研人员应该意识到用弹性参数模拟实际岩石性质这一过程中存在的局限性。为了得到这些模型全面的地学解释,应鼓励超越简单的P波模拟,建立基于地震数据或者受其他地球物理场约束的多参数的地球模型。
2014, 45(5-6): 20-33.
摘要:
2011年日本东北地震(MW9.0)发生之后出现了大量余震,使得在主震后的第一个月内发布了70次预警信息。在这些警报中,有不可忽视的部分(63%)都是虚报,其中最大的预期地震烈度被高估了至少两个烈度或更大。这些错误大部分可归因于多个同时发生的余震,而这些余震通常发生在主震之后较短时间及较长距离内。基于考虑在任何给定时间内出现一个以上事件几率的贝叶斯公式,我们提出了一种适用于区分多个同时发生地震的新颖似然函数,其中使用的是振幅信息。同时,我们还使用了序贯蒙特卡罗探试法,这种方法的复杂性随事件个数呈线性增长关系。我们还进一步实施了质点滤波,并用东北地震后的余震记录在经验上验证了其性能。初步的实例研究表明,这个方法在对发生时间相近的多个地震事件进行区分时能达到预期的效果。
2011年日本东北地震(MW9.0)发生之后出现了大量余震,使得在主震后的第一个月内发布了70次预警信息。在这些警报中,有不可忽视的部分(63%)都是虚报,其中最大的预期地震烈度被高估了至少两个烈度或更大。这些错误大部分可归因于多个同时发生的余震,而这些余震通常发生在主震之后较短时间及较长距离内。基于考虑在任何给定时间内出现一个以上事件几率的贝叶斯公式,我们提出了一种适用于区分多个同时发生地震的新颖似然函数,其中使用的是振幅信息。同时,我们还使用了序贯蒙特卡罗探试法,这种方法的复杂性随事件个数呈线性增长关系。我们还进一步实施了质点滤波,并用东北地震后的余震记录在经验上验证了其性能。初步的实例研究表明,这个方法在对发生时间相近的多个地震事件进行区分时能达到预期的效果。
2014, 45(5-6): 34-52.
摘要:
地震震源机制(用等效于岩体破裂的力描述震源几何形状及其强度)通常被模拟为矩张量(MT),将震源描述为一个点。然而,有时这种近似是不够的,因为地震辐射会由于震源的有限范围而持有方向性。转换为矩张量就可能产生有偏差的机制。Adamová和Šílený(2010)进行的综合研究说明即使是纯双力偶(DC)震源其机制中也出现假非双力偶分量。他们的方法设计了减少假震源分量,通过二阶矩方法来评估假分量在记录中的影响并将它们从数据中去除。在本文中,我们将这个方法应用到具有大非剪切分量的5个中等到大的区域地震事件。它们大多位于预计主要是纯剪切滑动的大构造断层。我们研究了著名的北安纳托利亚断层上的一个地震、太平洋地区的3个地震以及玻利维亚的一个地震。在多数情况下,非双力偶分量实质上减少了,机制的几何形状基本上保持不变。这证实了这样的假设,由于忽视了矩张量检索的常规程序中震源的有限性,区域矩张量解中的部分非双力偶分量可能是假的。此外,由二阶矩(震源椭球和破裂速度矢量)提供的震源的几何学和运动学特征多数与先前研究中的断层几何、余震分布及破裂速度估计一致。
地震震源机制(用等效于岩体破裂的力描述震源几何形状及其强度)通常被模拟为矩张量(MT),将震源描述为一个点。然而,有时这种近似是不够的,因为地震辐射会由于震源的有限范围而持有方向性。转换为矩张量就可能产生有偏差的机制。Adamová和Šílený(2010)进行的综合研究说明即使是纯双力偶(DC)震源其机制中也出现假非双力偶分量。他们的方法设计了减少假震源分量,通过二阶矩方法来评估假分量在记录中的影响并将它们从数据中去除。在本文中,我们将这个方法应用到具有大非剪切分量的5个中等到大的区域地震事件。它们大多位于预计主要是纯剪切滑动的大构造断层。我们研究了著名的北安纳托利亚断层上的一个地震、太平洋地区的3个地震以及玻利维亚的一个地震。在多数情况下,非双力偶分量实质上减少了,机制的几何形状基本上保持不变。这证实了这样的假设,由于忽视了矩张量检索的常规程序中震源的有限性,区域矩张量解中的部分非双力偶分量可能是假的。此外,由二阶矩(震源椭球和破裂速度矢量)提供的震源的几何学和运动学特征多数与先前研究中的断层几何、余震分布及破裂速度估计一致。
2014, 45(5-6): 53-77.
摘要:
通过日本KiK-net台网数据库的各种地震记录,研究了土体的非线性行为对场地响应的影响。这个台网由不少于688个地表-井下仪器构成,从这个台网还获得了直到井孔深度的剪切波和压缩波速度剖面的特征。为了通过计算每个场地的地表与井下频谱比来表征土体的线性行为,我们挑选了井下台站地震动峰值加速度(PGA)<10cm/s2的事件。使用强震动事件(PGA>50cm/s2)计算的场地响应曲线相对线性表征的变化被认为是由非线性土体行为造成的。为了描述每个事件土体非线性行为对场地响应的影响,我们提出了场地响应曲线相对线性估计的变化(放大或衰减)百分比(PNLev,非线性百分比)和有关的位移频率(Shev)。这些参数被用于估计非线性场地响应显著区别于相应线性场地响应的概率。我们发现,不管何种场地,这个概率即使对低输入地震动峰值加速度(井下传感器的值不小于30cm/s2)也是重要的。这表明,在中强地震动场地响应评估中必须考虑非线性土体行为。此外,对记录了至少两个强震事件(井下PGA>50cm/s2)的KiK-net台网数据库的54个场地,我们定义了每个场地的表征土体非线性行为对场地响应影响的另外4个参数:(1)地震动峰值加速度阈值(PGAth),定义为PNLev高于10%的地震动峰值加速度值;(2)地震动峰值加速度为50cm/s2的特定场地的PNL(PNLsite);(3)地震动峰值加速度为50cm/s2的卓越频率的特定场地移位(Shsite);(4)在非线性和线性场地响应之间观测到衰减的频率(fNL)。我们观察到在fNL之下的频率,非线性土体行为可增强放大作用。我们发现fNL介于场地响应基频率和卓越共振频率之间,近地表具有VS反差的场地触发低地震动峰值加速度输入阈值的非线性行为。这些结果表明,非线性行为多发生在地表土层中。此外,通过研究地表的地震水平与垂直频谱比的土体非线性行为,我们发现它们对评估fNL频率和位移频率(Shsite)能够给出满意的结果(等价于井下场地响应的分析),这表明本研究获得的部分结果可以扩展到没有井下传感器的其他数据库。
通过日本KiK-net台网数据库的各种地震记录,研究了土体的非线性行为对场地响应的影响。这个台网由不少于688个地表-井下仪器构成,从这个台网还获得了直到井孔深度的剪切波和压缩波速度剖面的特征。为了通过计算每个场地的地表与井下频谱比来表征土体的线性行为,我们挑选了井下台站地震动峰值加速度(PGA)<10cm/s2的事件。使用强震动事件(PGA>50cm/s2)计算的场地响应曲线相对线性表征的变化被认为是由非线性土体行为造成的。为了描述每个事件土体非线性行为对场地响应的影响,我们提出了场地响应曲线相对线性估计的变化(放大或衰减)百分比(PNLev,非线性百分比)和有关的位移频率(Shev)。这些参数被用于估计非线性场地响应显著区别于相应线性场地响应的概率。我们发现,不管何种场地,这个概率即使对低输入地震动峰值加速度(井下传感器的值不小于30cm/s2)也是重要的。这表明,在中强地震动场地响应评估中必须考虑非线性土体行为。此外,对记录了至少两个强震事件(井下PGA>50cm/s2)的KiK-net台网数据库的54个场地,我们定义了每个场地的表征土体非线性行为对场地响应影响的另外4个参数:(1)地震动峰值加速度阈值(PGAth),定义为PNLev高于10%的地震动峰值加速度值;(2)地震动峰值加速度为50cm/s2的特定场地的PNL(PNLsite);(3)地震动峰值加速度为50cm/s2的卓越频率的特定场地移位(Shsite);(4)在非线性和线性场地响应之间观测到衰减的频率(fNL)。我们观察到在fNL之下的频率,非线性土体行为可增强放大作用。我们发现fNL介于场地响应基频率和卓越共振频率之间,近地表具有VS反差的场地触发低地震动峰值加速度输入阈值的非线性行为。这些结果表明,非线性行为多发生在地表土层中。此外,通过研究地表的地震水平与垂直频谱比的土体非线性行为,我们发现它们对评估fNL频率和位移频率(Shsite)能够给出满意的结果(等价于井下场地响应的分析),这表明本研究获得的部分结果可以扩展到没有井下传感器的其他数据库。
2014, 45(5-6): 78-84.
摘要:
沿中央海岭,延伸的地壳以10~1 000km的尺度分段(MacDonald et al,1988)。在裂谷段相互错开的地方,段与段之间的运动由垂直于主裂谷轴方向的转换断层所容纳。在段叠加的地方,不同几何形状的非转换断层(Grindlay et al,1991)容纳剪切运动。这里,我们采用微震数据来分析冰岛北部出露的两个叠加裂谷段的断层几何形状。在这两个裂谷段之间,我们识别了沿主裂谷走向排列的一系列断层。这些断层为左旋走滑运动。而叠加裂谷段之间的运动则是右旋运动。这些运动一起产生了断层的顺时针旋转,致使地壳块体按书架型断层机制(类似于书架上倾斜放置的书的排列而得名)运动(Mandl,1987)。这些断层或许活化了已经存在的地壳软弱面,如原始走向平行于主裂谷并具有15°顺时针旋转的岩脉侵入体。先期存在、平行于裂谷的软弱面的活化与典型的中央海岭转换断层相反,说明非转换断层容纳着叠加段之间的剪切错动。
沿中央海岭,延伸的地壳以10~1 000km的尺度分段(MacDonald et al,1988)。在裂谷段相互错开的地方,段与段之间的运动由垂直于主裂谷轴方向的转换断层所容纳。在段叠加的地方,不同几何形状的非转换断层(Grindlay et al,1991)容纳剪切运动。这里,我们采用微震数据来分析冰岛北部出露的两个叠加裂谷段的断层几何形状。在这两个裂谷段之间,我们识别了沿主裂谷走向排列的一系列断层。这些断层为左旋走滑运动。而叠加裂谷段之间的运动则是右旋运动。这些运动一起产生了断层的顺时针旋转,致使地壳块体按书架型断层机制(类似于书架上倾斜放置的书的排列而得名)运动(Mandl,1987)。这些断层或许活化了已经存在的地壳软弱面,如原始走向平行于主裂谷并具有15°顺时针旋转的岩脉侵入体。先期存在、平行于裂谷的软弱面的活化与典型的中央海岭转换断层相反,说明非转换断层容纳着叠加段之间的剪切错动。
2014, 45(5-6): 85-100.
摘要:
特大地震的同震及震后滑动能引起地壳介质的时间变化,这是因为强地面震动破坏了近地表的沉积层,或者应力扰动改变了裂隙密度和/或深部流体的移动。这种随时间变化的地壳属性可引起地震波速度出现部分变化,并可根据互相关波形和测量重复地震序列内它们的时间滞后探测到。本文根据2004年苏门答腊-安达曼特大地震和2005年尼亚斯-锡默卢特大地震的重复余震序列,分析了高频(0.5~2.0Hz)P尾波和S尾波以及长周期(0.03~0.1Hz)面波的滞后时间。观测到的滞后时间揭示出几个主要特征:(1)2004年地震序列的S尾波滞后时间系列τ(t)基本上在0值附近波动,有时随消逝时间而变为负值,而2005年地震序列的S尾波的τ(t)则表现为随消逝时间而单调增长;(2)S尾波的平均速度降低(-δVS)是P尾波平均速度降低(-δVP)的2倍,瑞利波的平均速度降低(-δVLR)比勒夫波的平均速度降低(-δVLQ)大3~4倍;(3)δVS和δVLR显示了速度随时间的恢复,特别是2005年地震的序列。2005年地震序列δVS速度随时间恢复的形状与附近大地测量台站得到的位移时间系列类似。尽管我们讨论了可能的人为结果,如震源间距、噪声场的时间变化和仪器响应,但观测结果均表明地壳内的非均匀波速时间降低是由2004年和2005年的特大地震的同震和/或震后滑动引起的。
特大地震的同震及震后滑动能引起地壳介质的时间变化,这是因为强地面震动破坏了近地表的沉积层,或者应力扰动改变了裂隙密度和/或深部流体的移动。这种随时间变化的地壳属性可引起地震波速度出现部分变化,并可根据互相关波形和测量重复地震序列内它们的时间滞后探测到。本文根据2004年苏门答腊-安达曼特大地震和2005年尼亚斯-锡默卢特大地震的重复余震序列,分析了高频(0.5~2.0Hz)P尾波和S尾波以及长周期(0.03~0.1Hz)面波的滞后时间。观测到的滞后时间揭示出几个主要特征:(1)2004年地震序列的S尾波滞后时间系列τ(t)基本上在0值附近波动,有时随消逝时间而变为负值,而2005年地震序列的S尾波的τ(t)则表现为随消逝时间而单调增长;(2)S尾波的平均速度降低(-δVS)是P尾波平均速度降低(-δVP)的2倍,瑞利波的平均速度降低(-δVLR)比勒夫波的平均速度降低(-δVLQ)大3~4倍;(3)δVS和δVLR显示了速度随时间的恢复,特别是2005年地震的序列。2005年地震序列δVS速度随时间恢复的形状与附近大地测量台站得到的位移时间系列类似。尽管我们讨论了可能的人为结果,如震源间距、噪声场的时间变化和仪器响应,但观测结果均表明地壳内的非均匀波速时间降低是由2004年和2005年的特大地震的同震和/或震后滑动引起的。
2014, 45(5-6): 101-108.
摘要:
地震学家研究震源和地球内部结构通常处理基于事件的地震数据,其典型的工作流程包括对一个或多个不同的地震事件相关数据的获取、预处理和分析。
地震学家研究震源和地球内部结构通常处理基于事件的地震数据,其典型的工作流程包括对一个或多个不同的地震事件相关数据的获取、预处理和分析。
2014, 45(5-6): 109-114.
摘要:
描述了一种基于分子电子传感器(MET)技术的微型机械地震计的研制过程。不同于固体惯性质量,分子电子传感器地震计是探测液体电解质相对于固定电极的移动。使用微机电系统技术将探测单元的内部尺寸减小到1μm并且提高了设备的再现性。对600mV的工作偏置电压,在0.32Hz的400μg(g≡9.81m/s2)加速度条件下可测得灵敏度为809V/(m/s2)。在1Hz获得的噪声水平为-115dB(相对于(m/s2)/Hz)。这项工作研发了一个可供选择小尺寸、高灵敏度、低本底噪声、高振动范围和独立安装角度的地震计设备。这有希望成为下一代行星探测用的地震仪。
描述了一种基于分子电子传感器(MET)技术的微型机械地震计的研制过程。不同于固体惯性质量,分子电子传感器地震计是探测液体电解质相对于固定电极的移动。使用微机电系统技术将探测单元的内部尺寸减小到1μm并且提高了设备的再现性。对600mV的工作偏置电压,在0.32Hz的400μg(g≡9.81m/s2)加速度条件下可测得灵敏度为809V/(m/s2)。在1Hz获得的噪声水平为-115dB(相对于(m/s2)/Hz)。这项工作研发了一个可供选择小尺寸、高灵敏度、低本底噪声、高振动范围和独立安装角度的地震计设备。这有希望成为下一代行星探测用的地震仪。
