利用广义叠加反演方法估算长岛震群应力降

发布时间：2021-03-02 22:13

　　地震应力降是表征震源特性的一个重要参数,通常由震源谱计算得到.但如何从大量地震的观测谱中校正路径和台站效应,准确地分离出震源谱并计算应力降,仍是一个难题.本文采用广义叠加反演方法通过分阶段叠加从观测谱中迭代分离出震源项、台站项和路径项,并利用分震级的叠加震源项与理论谱的拟合得到经验格林函数,再利用由经验格林函数校正后的真实震源谱估算出应力降.该方法不需要知道仪器响应、场地响应和传播路径上的衰减系数,并且不用事先假设震源具有自相似的恒应力降特征,计算效率很高,适用于反演大量地震的震源参数.我们将广义叠加反演方法应用于长岛震群,利用S波谱估算了1431个M_L≥1.0地震的应力降.结果表明,广义叠加反演方法获得的震源参数和用传统方法得到的结果一致;长岛震群地震的应力降较小（中值是0.3 MPa）,变化范围很大（0.009～3.04MPa之间）,属于低应力降事件集;同时应力降中值随地震矩增大而增大,偏离了自相似理论.应力降空间变化不均匀,高应力降事件主要集中在震群的端部（NW端）,到最近断层距离的依赖性不强,在9、10km处的应力降中值略高于其他深度.根据应力降的变化特征... 

【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(05)北大核心

【文章页数】：16 页

【部分图文】：

观测谱分离原理示意图，其中包括震源项（Source term）、路径项（Path term）和台站项（Station term）五角星代表地震（i=1,2,3，…，m），三角形为地震台站（j=1,2,3，…，n），在地震和台站之间的连线代表传播路径．

然后以震级0.2为间隔将长岛震群1431个震源项进行分组求均值．在实际计算中发现，尽管叠加后的波谱形态更为稳定，但低频部分仍会出现随机不规则的波动（图3）．为减小低频波动对结果的影响，我们利用稳健的加权线性最小二乘法对波谱曲线做平滑处理，在不改变其他频段波谱形状的基础上实现低频部分的平滑．为了保证叠加波谱曲线的稳定性，我们舍去少于20个事件的震级区间，最终保留了ML1.0～2.4之间8个分组平均谱（图5a）用于计算经验格林函数．同时以ML1.6震级档的震源项为例测试了叠加求均值方法的稳定性，按相对对数幅值分为20个区间，计算每个频率点上震源项在每个区间的概率．根据每个频率点上最大概率所在幅值区间、震源项的均值和中值，分别得到了最大概率曲线（图4中紫线）、均值线（图4中红线）和中值线（图4中蓝绿线）．可以看到均值线与最大概率曲线更为接近一些，尤其是在高频部分，基本与最大概率曲线一致．同时均值线相较于其他两条线也更加平滑，均值反映的是所有区间上的共同表现，将差异变小，突出了共同点．同时按照1.2节所说，经验格林函数校正也是为了消除共同路径效应，而且我们的额外测试表明利用均值和中值的计算结果差别可以忽略，因此我们采取了均值的叠加策略．

最后我们利用获得的最佳EGF进一步校正每个地震的震源项后得到真实震源谱（如图3），再利用1.3节提到的非线性最小二乘法与理论谱进行拟合，得到每个地震的低频幅值Ω0和拐角频率fc，并利用基于参数估计的渐进正态分布方法得到拐角频率fc的拟合误差，将拐角频率fc代入公式（8）估算得到了1431个ML≥1.0地震的应力降．图5 长岛震群经EGF校正前和校正后的叠加观测谱示例图


本文编号：3060049