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陕西地区小微震震源机制研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

震源机制的准确求解对于地震预测预报、发震断裂性质以及由地震资料开展构造区的应力分布等研究具有重要意义。目前,通过计算描述地震波传播路径的格林函数借助波形反演技术能很容易得到远场纪录以及区域的中强地震的震源机制[1-2]。但这些技术对于求解小微震的震源机制仍无能为力。

研究小微震事件震源机制主要存在两个难点。一是格林函数的准确性。由于小微震事件的震中距比远场事件小,因此相对需要在地震波形资料的高频部分进行分析。高频地震信号波的长短易受地下介质小尺度不均匀性影响,因此根据理论计算得到的理论地震图与实际观测资料相比在波形和振幅上都有差异。为了保证高频格林函数的准确性,要求有可靠的三维速度模型,而现今全球只有少数地区有可靠的三维速度模型,因此多数求解技术仍基于一维速度模型进行。震中距较近(几十公里)的台站资料对于准确求解中小地震(尤其小震)事件至关重要。另一是小微地震事件激发能量有限,且高频信号随震中距衰减快,此时能够清晰记录到地震事件的台站数目有限,如何从有限记录中准确获取震源参数信息同样是一个难题。总而言之,求解区域及地方小微地震事件震源机制面临的主要问题是如何使用有限的高频记录准确获取震源机制。小微震震源机制是区域应力场及其他地球动力学研究的基础资料,准确获取小微震震源机制资料具有重要意义。国内外研究人员利用P波初动和/或振幅信息资料开展了大量的研究工作[3-6],却一直没有形成被广泛采纳的方法。作为对已有研究工作的补充和发展,严川等[7-8]提出了广义极性振幅技术(GPAT),通过一系列数值实验检验了其可行性与抗干扰能力,并在四川、云南等地区进行了实际应用,进一步证明了这种技术的有效性。

陕西省属于汾渭地震带、南北地震带和华南地震带三者控制的交叉区域,地震构造复杂,新构造运动强烈,活动断裂发育,历史强震活跃。全省特别是关中地区存在发生中强地震的背景,全省10个市均发生过5级以上破坏性地震。1556年华县8级特大地震造成83万人死亡,是世界上有史料记载的死亡人数最多的一次大地震。近些年来,随着全国地震台网建设的进步,越来越多的小微震事件被记录到。陕西地区的小微震多发生于中上地壳,属浅源构造地震[9]。如果能准确求解这些事件的震源机制,通过分析其相关特征,对于了解陕西地区小微震分布特征、大震孕育发生机理、区域应力场相关特征及防震减灾工作都有重要的理论与指导意义。

比如说“东汉青釉双系瓷壶”,只翻译成了Double-lug Celadon Kettle,“东汉”却没有翻译。关于文物的出土地大多没有翻译。出土地应该属于提示性公示语,对于对象起到提示或者告知作用,应当翻译,却没有翻译。

本文以陕西省地震台网在2011年4月至2015年12月间所记录到的121次小微震(震级ML1.5~3.5)事件的波形资料为基础,利用GPAT方法反演这些事件的震源机制,并对求解结果进行分析。

1 研究方法

广义极性振幅技术(GPAT)是严川等[7-8]提出的求解小震事件震源机制的方法。该技术以震相振幅和极性为资料,运用网格搜索技术反演震源机制。假设地震产生的地表位移可以表示为:

(1)

其中:j=1,2,3分别代不同分向;uj可以是P波、S波、面波和其他震相;上角标P、S、F和O分别表示P波、S波、面波和其他震相。为讨论问题方便,只考虑P波、S波和面波的情形。构建两个矢量:

v1=[aijk], v2=[bijk], i=1,2,…,N,

j=1,2,3, k=1,2,3

(2)

其中:φ,θ,λ,d依次表示断层的走向、倾角、滑动角和震源深度。广义极性振幅技术对不同深度通过网格搜索算法,反演ρ→1的非线性求解问题,从而得到震源机制。

(3)

令:

(4)

(5)

其中:w为振幅信息与P波初动信息的相对权重;αm为观测矢量元素;βm为合成矢量元素;T表示行矢量的转置。

如果给定震源的标量地震矩、震源位置和震源机制与实际地震完全相同,则有:

η′=η

(6)

如果仅有标量地震矩不同但其他参数相同,则两者相似,那么η′和η线性相关。令ρ为两者的相关系数,则:

(7)

其中:分别表示αmβm的平均值。βm依赖于待定事件的震源机制和震源位置。若震中位置确定,则依赖于震源机制与震源深度,此时ρ是震源机制和震源深度的函数:

ρ=ρ(φ,θ,λ,d)

(8)

其中:i=1,2,…,N为不同观测点;j=1,2,3表示三分向;k=1,2,3分别代表直达P波、S波和面波;a为矢量v1的元素,表示绝对值最大但带有极性的振幅;b为矢量v2的元素,代表P波初动极性(b=+1代表初动向东、北和上;b=-1代表初动向西、南和下;b=0代表初动方向不明确)。按照式(2),对于给定的震源产生的波场可以写出类似的矢量:

2 资料及地震事件筛选

经过“十五”测震台网及“灾后恢复重建”建设,陕西省目前管理的国家和区域测震台站达52个,其中包括4个国家数字地震台,48个区域数字地震台;汇集周边20个台站(其中四川3个,湖北4个,山西3个,河南2个,宁夏2个,甘肃3个,内蒙3个)及榆林市地方地震台7个,陕西台网能同时接收79个台站的信号。陕西省内59个台站较为均匀地分布于全省境内,平均台间距约60 km,北部地区台站间距较大,约80 km,东部及南部老震区,为加强地震监测,台站分布较为密集(图1),台站间距约为50 km。基于目前台站布设情况,关中、陕南地区监测能力达到1.5级,部分地区达到1.0级。

陕西省数字地震台网目前直接管理的52个测震台站技术系统主要由地震计、数据采集器、GPS天线、通讯设备、电源及避雷系统构成,台站主要设备有CTS-1E甚宽带地震计、CTS-1EF甚宽带地震计、BBVS-60宽频带地震计、JCZ-1T超宽频带地震计、EDAS-24IP数据采集器、EDAS-24IP3数据采集器、EDAS-24IP6数据采集器、EDAS-24GN数据采集器等。横山台采用联通3 G传输,其余台站采用2 M光纤SDH传输,尽可能保证了观测系统的总体稳定性。陕西北部的鄂尔多斯块体内部地震活动强度及频度均低,但其周边地震活动频繁,天然地震主要分布于鄂尔多斯块体以南的渭河断陷带及秦岭断块山地内,断陷带两侧均为正断层所控制[10]。本文使用陕西测震台网记录的2011年4月至2015年12月间陕西及省界30 km以内的地震事件,并对每一次地震记录进行了仔细的筛选与分析。反演震源机制时,选用震中距100 km以内有高信噪比P波震相记录不少于6个台站的天然地震事件(35.5°N以北地区受鄂尔多斯块体控制,没有天然地震发生),最终选取了121次小微震(图2)。其中,ML1.5~1.9地震51次,ML2.0~2.9地震62次,ML3.0以上地震8次。

3 数据预处理、速度模型及格林函数

本文所选取的121次地震事件所使用的波形资料的震中距分布介于20~250 km间。考虑到地震震级较小,波形记录的频率较高,所以资料的采样率和滤波频率需根据具体情况而定。设置滤波频率的原则是消除背景噪声并保证波形主频不变。根据波形资料的实际情况,将这些事件的滤波范围设置在1~4 Hz;采样频率设置为滤波频率上限的5倍。使用反射-折射率方法计算格林函数库[11],其深度为0~30 km,间隔为1 km。计算格林函数的速度模型为2015地壳速度模型,该模型是陕西省地震局科技人员在参考前人相关研究成果[12-15]的基础上,根据地震、爆破及塌陷等震相资料,通过数据拟合、稳定性分析、折合走时曲线拟合、Hyposat批处理搜索和结果检验等方法,建立了水平分层速度模型(表1)。该模型已通过了中国地震局的测试。

截至2017年12月,武隆区纳入低保保障对象共11504户21133人,其中城镇低保户3029户4716人,农村低保户8475户16417人;累计发放城乡低保金8697.6万元,其中城镇低保2509.6万元,农村低保6188万元。按照100元/人的标准,为47935个贫困人口购买了精准脱贫保,已赔付2633人160万元;健康扶贫医疗救助基金已赔付3324人150万元;解决大病医疗救助268.8万元,惠及贫困人口202人次。

图1 陕西数字测震台网台站分布图 Fig.1 The distribution map of Shaanxi digital seismic network stations

图2 震中分布图(粗黑线为Ⅰ级板块边界,蓝线为Ⅱ级板块边界) Fig.2 Epicenter distribution map (Thick black line indicates the Ⅰ-level plate boundary,blue line indicates Ⅱ-level plate boundary)

表1 陕西2015地壳速度模型 Table 1 The 2015 crustal velocity model of Shaanxi

vP/(km·s-1)vS/(km·s-1)H/km6.093.58246.673.83157.994.46-

4 GPAT震源机制结果

根据震源机制解3个应力轴倾角大小,将震源机制解类型(即其反映的应力状态)分为4种:正断型(NF)、走滑型(SS)、逆断型(TF)和不确定型(U)。具体分类标准列于表2。

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表2 震源机制解类型划分表 Table 2 Types of focal mechanism solutions

类型P轴倾角B轴倾角T轴倾角NF>45°<45°<45°SS<45°>45°<45°TF<45°<45°>45°U上述类型之外的震源机制解

根据上述分类标准,用不同的颜色表示不同类型的震源机制解,其分布情况见图3。正断型有25次,占总地震数的20.7%;走滑型53次,占总地震数的43.8%;逆断型27次,占22.3%;不确定型16次,占13.2%。可见,整个陕西区域的天然地震中具有走滑性质的事件最多。

图3 震源机制解分布图(红色为正断型,蓝色为走滑型,绿色为逆断型,黑色为不确定型) Fig.3 The distribution map of Focal mechanisms (Red for the normal type,blue for the strike-slip type,green for the reverse-type,black for the uncertain type)

把 GPAT 反演得到的震源深度(G深度)与通过常规定位得到的震源深度(L深度)进行整体比较(图4)。为了做出定量评价,我们计算了G深度相对于L深度的偏差。其中最小偏差为0 km,最大偏差为9 km,平均偏差为0.039 km,表示L深度相对G深度平均深0.039 km。其中偏差小于3 km的占69.4%。尽管定位深度代表初始破裂点的位置,矩心深度代表地震事件的矩心位置,但对于破裂较小的小微震事件,两者应较为接近,图4的结果印证了这一点。由此可见,对于小微震GPAT深度与常规定位深度具有相当好的一致性。

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图4 震源深度对比图 Fig.4 Comparison betweem focal depths

图5展示了GPAT得到的陕西台网内地震事件矩震级与定位得到的近震震级之间的对比图。图中横轴表示地震事件对应的近震震级(ML),纵轴对于定位结果来说表示近震震级大小(青色圆点),对于震源机制求解来说表示矩震级大小(红色圆点)。该图表明对于ML3.5以下的地震事件,GPAT 得到的矩震级大于近震震级,随着事件震级的下降两者的差别越来越大,这和先前研究结果总体上较为一致[16]

图5 矩震级MW与近震震级ML的对比图 Fig.5 The compared graph of moment magnitude MW and local earthquake magnitude ML

5 结论与讨论

设S(q)=xf(x)dx+(1+α)qf(x)dx=q(1+α)-F(x)dx 为期望销售量,零售商从供应商处购买产品的期望订货量为: N(q)=(1-β)qf(x)dx+xf(x)dx+ (1+α)qf(x)dx=S(q)+F(x)dx.

选择一处动人的美景,以达到最佳的效果。我们选择在沙滩上进行拍摄,焦点是远处的小岛。为了能够在黄金时段拍摄,我们赶在日落前抵达那里,这样能保证成片中的天空呈现温暖舒服的色调。

鄂尔多斯块体的西南缘是一条特殊性质的边界,它没有发育拉张性质为主的地堑式盆地,而是以一组向北突出的弧形断裂为特色。这些弧形断裂第四纪以来以强烈的挤压性质及左旋走滑运动区别于鄂尔多斯边缘的其他活动断裂[17]。细看本文得到的震源机制解,不难发现在陇县一带的震源机制解均具有走滑分量,可见该区域的应力场应为挤压走滑型。这和盛书中等[10]利用P波初动符号资料所得结果及崔笃信等[18]利用GPS观测数据所得应变率结果大体上一致。

GPAT方法是研究小微地震事件震源机制解的有效手段。笔者以陕西测震台网产出的地震事件波形为基础,计算得到了陕西地区121次地震事件的震源机制结果,得到以下结论:

(1) 整个陕西地区的小微震震源机制解结果以走滑型和正断类型为主。在渭河断陷带内震源机制结果以正断类型为主,与鄂尔多斯周缘断陷带现今的拉张状态相一致;在鄂尔多斯西南缘震源机制解类型主要为走滑型,反映了鄂尔多斯块体在西南缘受到青藏高原北东向的挤压作用;在秦岭断块山地内震源机制解类型也主要为走滑型,正断类型主要分布在汉中盆地,反映了其为以拉张性质为主的地堑式盆地。

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工程地质勘查质量管理标准化的目的是统一地质勘查单位质量管理标准,充分发挥质量管理体系在地质勘查单位管理中的主导作用,提高地勘单位管理水平,保证地质工作质量。质量管理规范明确了对地勘单位质量管理的基本要求、组织职责、人力资源管理、基础设施管理、工作环境管理、项目建设、招标承包管理、物资采购明确了项目实施过程中的管理、质量管理、项目的质量验收、质量管理活动的评价和改进等。

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20例OSAHS患者的手术前后的相关数据,采用用Windows SPSS 13.0进行统计学分析,本临床实验中涉及的数据以均数±标准差形式表示,采用t检验分析手术前后相关参数变化是否具有统计学意义,本实验中t检验结果以P<0.05认为差异具有统计学意义。

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截止2016年11月底,辖区内共有各类饲料企业11家,兽药生产企业1家,饲料经营单位120家、兽药经营单位27家。其中配合饲料生产企业10家(配合饲料、浓缩饲料、精料补充料),单一饲料生产企业1家(鱼排粉、发酵豆粕等),生产饲料品种187个。截止2015年10月底,辖区内生产饲料65.5万t。其中生产配合饲料65万t,生产复合预混料0.4万t,生产单一饲料0.1万t。

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在项目管理期间,不仅需要监督和控制项目质量,还需要采用各项有效措施满足项目需求,充分发挥出工程项目自身价值与作用。所以从某种程度上讲,项目管理需要对建设周期成本以及安全风险之间的矛盾关系进行协调,平衡处理不同需求,减少工程各利益方的矛盾冲突。

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盛书中等[10]利用2007年8月1日至2013年7月21日发生在鄂尔多斯周缘的P波初动符号资料,应用综合震源机制解法获得了鄂尔多斯块体周缘的地壳应力场。在与本研究重叠的渭河断陷带内,其认为综合震源机制解结果以正断型为主,部分综合震源机制解有少量的走滑分量,且现今处于拉张型应力状态。渭河断陷带位于本研究的34°N以北区域,断陷带北部边缘震源机制以走滑型为主,在断陷带内部则主要为正断型(图3),这与盛书中等[10]的结果较为一致(图3)。这表明自2007年至2015年渭河断陷带内发生的地震机制类型具有一致性。

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C城真的存在,我试图通过现象学原理梳理我的拍摄经历,我们“看见的”永远比表面上显现的要多。透过C城的照片,其实是对过往生活表达一份深深的怀念。用照片来讲述一座小城的琐碎往事。

[10] 盛书中,万永革,黄骥超,等.应用综合震源机制解法推断鄂尔多斯块体周缘现今地壳应力场的初步结果[J].地球物理学报,2015,58(2):436-452.

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(2) 对于小微震,GPAT深度与常规定位深度具有相当好的一致性,它能反映震源的深度;GPAT得到的矩震级大于近震震级,且随着震级的下降差别越来越大。严川等[16]认为上述现象是由反演时所使用的滤波频带与地震定位使用的滤波频带范围差异和标量地震矩换算矩震级的公式对于小震事件不适用造成的。至于是否与以上两者有关,且各自对结果的作用大小均有待进一步深入研究。

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股骨颈骨折术后要恢复患者髋关节功能,需配合有效的功能锻炼。常规功能康复训练对于老年术后患者应用效果有限[1]。并且大多数老年患者术前多合并糖尿病、高血压等疾病,长期卧床更易导致肌肉萎缩、下肢深静脉血栓等并发症发生。所以,在本研究中,针对手术治疗的股骨颈骨折患者应用阶段性康复功能训练,以期提高患者预后,现报告如下。

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本项目地面建筑建成后结构自重大于地下水浮力,需考虑地下水抗浮力影响的主要是场地中间半地下车库部分。综合考虑场区东侧已建好马路标高(28.02~28.32 m)及场区地层等情况,本工程抗浮设计水位标高可按27.70 m考虑(场地室外地坪下0.8 m)。雨季施工时应保持连续降水,以保证地下水位在基础面以下,必要时应采取适当抗浮措施,优先采用增加自重、上部覆土、底板压重等措施。

惠少兴,严川,王平,金昭娣
《地震工程学报》 2018年第02期
《地震工程学报》2018年第02期文献

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