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2016年 47卷 第4期
2016, 47(4): 269-281.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201604001
摘要
PDF 1874KB
摘要:
地下大约100km的区域称为岩石层。严格来说,岩石层代表了覆盖在低速层或软流层上的地球的固体部分,并且其厚度随构造背景不同而在不同地方变化。然而,我们将不严格地使用这一术语来指代由地壳和上地幔组成的地下100km以上的区域。
地下大约100km的区域称为岩石层。严格来说,岩石层代表了覆盖在低速层或软流层上的地球的固体部分,并且其厚度随构造背景不同而在不同地方变化。然而,我们将不严格地使用这一术语来指代由地壳和上地幔组成的地下100km以上的区域。
2016, 47(4): 282-294.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201604002
摘要:
强震来临之前预先发出警告的地震预警(EEW)系统是减轻地震灾害的关键。目前运行的地震预警系统基于的是点源假设,由于忽视有效源的效应导致震级幅度被低估,从而在大地震事件中效用受限。在这里,我们探讨地震预警使用活断层附近的小孔径地震台阵来实时表征破裂尺寸的概念。反向追踪台阵波形可实时估计出破裂前沿的范围(代表破裂的尺寸)和方向性,为现有的地震预警系统针对M>7地震提供附加的地震预警性能。我们在模拟的实时环境中对其实际运行,并分析由美国地质调查局帕克菲尔德密集地震台阵(UPSAR)监测的2004年加利福尼亚帕克菲尔德M6地震记录,以及由加利福尼亚圣迭戈强震传感器监测的2010年El Mayor-Cucapah M7.2地震记录。我们发现基于较小事件的数据校正由美国地质调查局帕克菲尔德密集地震台阵下方的倾斜结构引起的反方位角的偏差至关重要。我们估计的破裂长度比其他研究推断的长度短30%,但是对于地震预警的目标仍然是合理的。我们把这种差异归因于破裂方向性效应及单个台阵视野有限。这种方法的准确度也许会随视野重叠的台阵网而改善。我们对此通过九州和北海道北部两个Hi-net台网的台站群追踪2011年日本东北地震的破裂来予以说明。所得结果与远震反投影结果一致且得到了破裂长度及方向性的合理估计值。与提出的其他有限断层地震预警方法相比,该台阵方法受全球定位系统或地震台网的粗略性影响较小,提供了破裂的高频特征而对某些结构获得了比地震动更适合的预报因子。
强震来临之前预先发出警告的地震预警(EEW)系统是减轻地震灾害的关键。目前运行的地震预警系统基于的是点源假设,由于忽视有效源的效应导致震级幅度被低估,从而在大地震事件中效用受限。在这里,我们探讨地震预警使用活断层附近的小孔径地震台阵来实时表征破裂尺寸的概念。反向追踪台阵波形可实时估计出破裂前沿的范围(代表破裂的尺寸)和方向性,为现有的地震预警系统针对M>7地震提供附加的地震预警性能。我们在模拟的实时环境中对其实际运行,并分析由美国地质调查局帕克菲尔德密集地震台阵(UPSAR)监测的2004年加利福尼亚帕克菲尔德M6地震记录,以及由加利福尼亚圣迭戈强震传感器监测的2010年El Mayor-Cucapah M7.2地震记录。我们发现基于较小事件的数据校正由美国地质调查局帕克菲尔德密集地震台阵下方的倾斜结构引起的反方位角的偏差至关重要。我们估计的破裂长度比其他研究推断的长度短30%,但是对于地震预警的目标仍然是合理的。我们把这种差异归因于破裂方向性效应及单个台阵视野有限。这种方法的准确度也许会随视野重叠的台阵网而改善。我们对此通过九州和北海道北部两个Hi-net台网的台站群追踪2011年日本东北地震的破裂来予以说明。所得结果与远震反投影结果一致且得到了破裂长度及方向性的合理估计值。与提出的其他有限断层地震预警方法相比,该台阵方法受全球定位系统或地震台网的粗略性影响较小,提供了破裂的高频特征而对某些结构获得了比地震动更适合的预报因子。
2016, 47(4): 295-308.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201604003
摘要:
2004年苏门答腊(MW9.1)地震之前的地震平静开始于主震之前13年。分析了研究区(80°~110°E,10°S~20°N)内国际地震中心建立的1964~2004年期间的地震目录,包括1 153个震源深度小于100km,体波震级为5.0 ≤ mb ≤ 6.7的地震。用网格化技术(ZMAP)对该地震目录的详细分析显示地震平静区位于3°N和6°N之间,它覆盖了震源区的东南部,包括2004年苏门答腊地震的破裂起始点。观察到的平静区的空间图像可以用位于主震断层较深边缘的长期缓慢滑动引起的应力扰动来解释,这可以通过基于实验室实验得出的摩擦定律的数值模拟来预测。虽然该地震平静在统计上不显著,但这种异常平静会与以前研究中报告的其他长期异常(包括b值降低和潮汐触发减少)在几乎相同的时间和地点发生仍被认为是不大可能的。
2004年苏门答腊(MW9.1)地震之前的地震平静开始于主震之前13年。分析了研究区(80°~110°E,10°S~20°N)内国际地震中心建立的1964~2004年期间的地震目录,包括1 153个震源深度小于100km,体波震级为5.0 ≤ mb ≤ 6.7的地震。用网格化技术(ZMAP)对该地震目录的详细分析显示地震平静区位于3°N和6°N之间,它覆盖了震源区的东南部,包括2004年苏门答腊地震的破裂起始点。观察到的平静区的空间图像可以用位于主震断层较深边缘的长期缓慢滑动引起的应力扰动来解释,这可以通过基于实验室实验得出的摩擦定律的数值模拟来预测。虽然该地震平静在统计上不显著,但这种异常平静会与以前研究中报告的其他长期异常(包括b值降低和潮汐触发减少)在几乎相同的时间和地点发生仍被认为是不大可能的。
2016, 47(4): 309-328.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201604004
摘要:
特征地震假设是模拟大断层上随时间变化的地震复发过程的基础。但是,特征地震假设并没有有力的观测证据。鲜有断层段具有单个已破裂事件的悠长历史记录或古地震记录,加上资料与参数的不确定性,很难获取复发的分布特征。例如,科林斯湾断层系(CGFS)的强震记载超过2 000年,虽然最近300年M ≥ 6.0地震的目录是完整的,但其中记录的独立断层段上发生的特征地震则凤毛麟角。采用基于物理的地震模拟算法可以产出长达10万年且包含超过50万个4级以上事件的地震目录。此模拟算法的主要特征是:(1)对断层系中每个断层段都采用平均的地震滑动速率;(2)采用探索式程序实现破裂生长和停止,从而得到自组织的震级分布;(3)地震震源间具有相互作用;(4)应力再分布过程中微小地震的影响。用此算法模拟科林斯湾断层系可以给出较为真实的地震时空强特征。这些特征包括强震的长期周期性、强震与小震事件的短期丛集性以及在较高震级区间偏离古登堡-里克特分布的较真实的震级分布。
特征地震假设是模拟大断层上随时间变化的地震复发过程的基础。但是,特征地震假设并没有有力的观测证据。鲜有断层段具有单个已破裂事件的悠长历史记录或古地震记录,加上资料与参数的不确定性,很难获取复发的分布特征。例如,科林斯湾断层系(CGFS)的强震记载超过2 000年,虽然最近300年M ≥ 6.0地震的目录是完整的,但其中记录的独立断层段上发生的特征地震则凤毛麟角。采用基于物理的地震模拟算法可以产出长达10万年且包含超过50万个4级以上事件的地震目录。此模拟算法的主要特征是:(1)对断层系中每个断层段都采用平均的地震滑动速率;(2)采用探索式程序实现破裂生长和停止,从而得到自组织的震级分布;(3)地震震源间具有相互作用;(4)应力再分布过程中微小地震的影响。用此算法模拟科林斯湾断层系可以给出较为真实的地震时空强特征。这些特征包括强震的长期周期性、强震与小震事件的短期丛集性以及在较高震级区间偏离古登堡-里克特分布的较真实的震级分布。
2016, 47(4): 329-343.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201604005
摘要:
目前解释青藏高原东缘的生长与扩张有诸多动力学模型,如:刚性块体挤出模型、连续变形和中下地壳流模型。由于受到岩石层结构模型分辨率的限制,青藏高原演化和变形的动力学过程仍不清楚。我们利用最新布设在青藏高原东南缘的地震台阵,通过接收函数和瑞利波联合反演得到了该区高分辨率三维岩石层横波速度模型,更好地揭示了壳内低速带(LVZ)分布特征。我们的速度模型显示研究区壳内存在两个低速通道,这两个低速通道边界与该区主要走滑断裂相对应,且沿着东喜马拉雅构造结顺时针分布,这与该区地壳物质顺时针运动模式比较一致。此外,我们观测到该区域主要大地震分布在这两个低速通道边界区域。据此,我们提出塑性流动和剪切变形在青藏高原的隆升和变形过程中都起了重要作用。
目前解释青藏高原东缘的生长与扩张有诸多动力学模型,如:刚性块体挤出模型、连续变形和中下地壳流模型。由于受到岩石层结构模型分辨率的限制,青藏高原演化和变形的动力学过程仍不清楚。我们利用最新布设在青藏高原东南缘的地震台阵,通过接收函数和瑞利波联合反演得到了该区高分辨率三维岩石层横波速度模型,更好地揭示了壳内低速带(LVZ)分布特征。我们的速度模型显示研究区壳内存在两个低速通道,这两个低速通道边界与该区主要走滑断裂相对应,且沿着东喜马拉雅构造结顺时针分布,这与该区地壳物质顺时针运动模式比较一致。此外,我们观测到该区域主要大地震分布在这两个低速通道边界区域。据此,我们提出塑性流动和剪切变形在青藏高原的隆升和变形过程中都起了重要作用。
2016, 47(4): 344-358.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201604006
摘要:
NumPy和SciPy这两个Python库是十分强大的数值处理和分析工具,适用于多种应用程序。我们开发了一个Python库ObsPy(http://obspy.org),目的是使地震学软件包和工作流程的发展更为便利,也利用这些功能为地震学进入更大的科学Python生态系统建桥铺路。许多领域的科学家希望转化他们现有的工具和程序,以便能够利用Python所提供的这类平台环境,但是经常遇到下述困扰,例如特殊的文件格式、未知的专业术语,以及找不到合适的办法来替代软件中的某一个重要功能。我们提出一种方案,即在科学的NumPy包上层实现特定领域的时间序列库。据此,我们显示了一个时间序列数据的内部抽象表现的具体化实现,它能支持各种不同文件格式的读写。随后我们仔细描述了已充分发挥作用的旧代码的集成与改造,使它们能够在Python编写的现代工作流程之中继续发挥作用。最后我们举例研究如何将科研代码整合到ObsPy中,使其受众更为广泛。虽然本文给出的例子针对的是地震学,但是其中许多概念和抽象方法都可以直接应用于其他学科,特别是那些重点放在时间序列分析上的学科。
NumPy和SciPy这两个Python库是十分强大的数值处理和分析工具,适用于多种应用程序。我们开发了一个Python库ObsPy(http://obspy.org),目的是使地震学软件包和工作流程的发展更为便利,也利用这些功能为地震学进入更大的科学Python生态系统建桥铺路。许多领域的科学家希望转化他们现有的工具和程序,以便能够利用Python所提供的这类平台环境,但是经常遇到下述困扰,例如特殊的文件格式、未知的专业术语,以及找不到合适的办法来替代软件中的某一个重要功能。我们提出一种方案,即在科学的NumPy包上层实现特定领域的时间序列库。据此,我们显示了一个时间序列数据的内部抽象表现的具体化实现,它能支持各种不同文件格式的读写。随后我们仔细描述了已充分发挥作用的旧代码的集成与改造,使它们能够在Python编写的现代工作流程之中继续发挥作用。最后我们举例研究如何将科研代码整合到ObsPy中,使其受众更为广泛。虽然本文给出的例子针对的是地震学,但是其中许多概念和抽象方法都可以直接应用于其他学科,特别是那些重点放在时间序列分析上的学科。
