Moho面起伏和随机介质对SmS震相影响的数值模拟研究
批准号:
41204045
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
韩立波
依托单位:
学科分类:
D0404.地震学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋长胜、李艳娥
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中文摘要
大距离宽频带的地震动衰减关系是强地面运动研究的重要内容,例如NGA-East项目正在发展0-1000公里、频率范围在0.1-100Hz的广震中距、宽频谱的地面运动衰减方程,为北美中东部地震工程研究及应用提供可靠模型。在我国东部地壳厚度30公里左右的地区,在震中距100km 附近,Moho 界面反射震相SmS 发生了超临界反射,在高频段往往是最强的震相,影响着此范围的地震动衰减关系。地壳速度结构复杂地区SmS 的强度变化比较复杂,一维速度结构模型难以解释部分观测数据,需考虑Moho 界面起伏及地壳内部结构小尺度不均匀性的影响。本项目计划采用有限差分等数值模拟方法模拟Moho界面存在起伏、中下地壳介质速度存在不同尺度不均匀性情形下的高频(1Hz以上)SmS传播过程,分析临界震中距范围内高频地震动衰减关系,为广震中距、宽频谱的强地面运动研究提供参考。
英文摘要
Large distance and broadband ground motion attenuation relationships play a key role in ground motion prediction, e.g. NGA-East plans now are developing ground motion attenuation models up to 1,000km in the frequency 0.1-100Hz, aiming to provide reliable results for earthquake egineering applications in Central and Eastern North-American(CENA) region.Yet at the epicentral distance of about 100km postcritical reflection from Moho SmS phase tends to show the largest amplitude in eastern China regions with Moho depth about 30km. The amplitude of SmS shows considerable variations in the regions where crustal velocity structures are very complicated. Difficulties in explaining the observed data with 1-D velocity models make it is necessary to take Moho topography and small-scale heterogeneities in the crust into account. Here we intend to investigate the effect of uplift of Moho discontinuity and heterogeneity in the crust on high-frequency(>1.0Hz) SmS with numerical simulations. Moreover we also analyze the ground motion attenuation relationships, which can be referenced in strong ground motion prediction.
大距离宽频带的地震动衰减关系是强地面运动研究的重要内容,例如NGA-East 项目正在发展0-1000 公里、频率范围在0.1-100Hz 的广震中距、宽频谱的地面运动衰减方程,为北美中东部地震工程研究及应用提供可靠模型。在我国东部地壳厚度30 公里左右的地区,在震中距100km 附近,Moho 界面反射震相SmS 发生了超临界反射,在高频段往往是最强的震相,影响着此范围的地震动衰减关系。地壳速度结构复杂地区SmS 的强度变化比较复杂,一维速度结构模型难以解释部分观测数据,需考虑Moho 界面起伏及地壳内部结构小尺度不均匀性的影响。本项目计划采用有限差分等数值模拟方法模拟Moho 界面存在起伏、中下地壳介质速度存在不同尺度不均匀性情形下的高频(1Hz 以上)SmS 传播过程,分析临界震中距范围内高频地震动衰减关系,为广震中距、宽频谱的强地面运动研究提供参考。.一维因素采用半解析解的频率波数域积分方法F-K计算,计算了典型的地壳模型下的合成地震图,包括简单分层地壳速度,梯度速度,低速层、衰减等模型。发现低速层和浅层衰减等对SmS震相具有较显著的影响。.SmS在莫霍面反射产生,我们还研究了莫霍面起伏对SmS震相的影响,利用谱元法计算了莫霍面具有两种类型起伏的地震波波场。一种起伏类型为较大尺度的起伏,可以近似为倾斜平面。研究中采用台湾Nidou地震的参数,计算了莫霍面起伏达9km情况下的SmS,结果表明在倾斜面上产生了SmS叠加,使其提前发育,可以在震中距40km附近观测到较S波强数倍的振幅,并延续至100km附近。另外一种起伏为统计描述的随机起伏,是指小尺度的短波长起伏,研究中采用自相关函数(ACF)和高度变化的均方根(RMS)进行描述,据此生成了莫霍面随机起伏模型,模拟结果表明SmS的变化包括波前扭曲、初至振幅的减小和较强尾波的产生等。.高频震相在传播过程中受粘弹性衰减和散射衰减影响。由于SmS的在浅层传播时间较短,受粘弹性衰减影响较小;而其波长与地壳尤其是上地壳浅部随机速度异常体波长相近,受其散射影响较大。地壳中的散射体主要集中在5km以浅区域,根据深钻等研究结果,其速度扰动也符合指数型ACF。在此基础上生成了随机介质模型,计算了相应的SmS合成地震图。结果显示浅部的散射和深部的散射均对SmS震相有比较重要的影响,大幅度消弱了其SmS震相的幅度。
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DOI:10.1785/0220130083
发表时间:2014-01-01
期刊:SEISMOLOGICAL RESEARCH LETTERS
影响因子:3.3
作者:Han, Libo;Zeng, Xiangfang;Long, Feng
通讯作者:Long, Feng
DOI:--
发表时间:2014
期刊:地球物理学报
影响因子:--
作者:秦刘冰;陈伟文;倪四道
通讯作者:倪四道
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