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基于川滇地区3D格林函数的震源机制研究

批准号:
42074066
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
郝金来
学科分类:
地球内部物理和地球动力学(含地热学)
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郝金来

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
地震震源机制解对于研究发震构造有着重要意义,目前多数震源机制解的求解,仍然使用横向均匀的一维速度模型计算格林函数。结构的近似会导致震源机制的不准确,前人研究显示震源的非双力偶分量可能部分是模型不准确带来的假象。川滇地区是典型的地壳结构横向不均匀十分显著的地区,又是地震多发区域,如2019年6月17日的四川长宁M6.0级地震即有着显著的非双力偶分量。近年来有多个川滇速度模型的成果发表,但仍缺乏研究,以量化评估模型对增进震源机制解求解精度的作用。基于多个最新的川滇速度结构模型,正演机制较确定的事件的理论波形(如2013年芦山Mw6.6级地震等),通过与实际记录的比较,以误差函数评价,并选定最优的模型,使用谱元法计算建立川滇区域3D格林函数库。利用3D格林函数,研究区域内2010年以来M>4.5级的震源机制解,特别是2019年长宁M6.0级地震,增进对近年来多次5-6级强震发震机理的认识。
英文摘要
The focal mechanism is significant for investigating the causative tectonic structures. At present, most of the focal mechanism solutions are still constrained by the Green’s functions calculated in the transverse homogenous one-dimensional velocity model. The inaccurate velocity model will lead to the inaccurate focal mechanism. The previous researches show that the non-double couple component will dramatically decrease when a 3D velocity model is used. Chuandian region is a typical area with obvious lateral non-homogenous crustal structure and high seismicity. For example, the M6.0 earthquake in Changning, Sichuan Province, which occurred on June 17, 2019, has significant non-double couple component. A series of results of velocity model in Chuandian region have been published. However, we doesn’t carefully evaluate how state-of-the-art velocity models improve the study of the focal mechanism. Based on state-of-the-art Chuandian velocity models, synthetic waveforms of ground-truth events (for example, the 2013 Lushan Mw6.6 earthquake) are simulated. After comparing the synthetic waveforms with the observed records, the preferred model is selected to build the 3D Green’s functions by spectral element method. Using 3D Green’s functions, the focal mechanisms of earthquakes with M > 4.5 since 2010, are investigated, especially the M6.0 Changning earthquake in 2019. The results will improve the understanding of the causative tectonic structures of a series of strong earthquakes with magnitude from 5 to 6 during the past two years.
精确测定地震震源机制是地震学的主要任务之一,而格林函数的精度起着决定性的作用。全球和区域台网记录的宽频带地震记录中蕴含了丰富的震源信息,然而目前可供使用的频带和震相还十分有限,传统做法采用一维速度结构计算理论地震图,为了避免速度模型不准确产生的影响,通常需要使用长周期的地震波形。本项目关注使用三维格林函数开展震源机制反演,特别是川滇地区事件的研究。在本项目中,首先通过谱元法程序包基于不同尺度速度结构模型,实现了三维速度模型的建模与正演,建立了三维格林函数数据库,并成功应用于点源机制解反演。以全球速度模型为例,通过三维格林函数数据库,计算了全球30个GSN台站的三维应变格林函数,显著提高了地震波波形的相似性及震相的振幅和到时与观测记录的一致性。然而,三维模型在面波与S波的可用周期上仍存在局限性,为了充分发挥三维模型的优势,仍然建议使用震中附近的中等强度地震记录对到时校准后再进行震源机制反演分析。利用该三维格林函数数据库分析了2013年Mw6.6芦山地震点源机制解,结果显示可以获取更为精确的震源深度和标量地震矩。其次,分析了青藏高原东南缘川滇地区陡变地形对地震波传播的影响。通过建立含三维地形起伏的速度结构模型,对比有无地形条件下的正演波形,发现垂直分量受地形影响大于水平分量,山区存在波形放大效应和高频面波,可通过0.02-0.2Hz滤波消除地形影响。此外,项目对川南地区2017-2021年18次M>4.5级地震的震源机制解进行了研究,建立了自动化预处理流程,引入机器学习算法PickNet和限幅判定算法,并通过OpenMP优化提升效率。初步反演结果显示,该区域地震深度普遍较浅,集中在2-6km,浅源地震易引发较大灾害。最后,项目对云南漾濞Mw6.1级和鲁甸Mw6.2级地震的破裂过程进行了联合反演研究。漾濞地震的余震揭示了共轭断层的存在,主震破裂与共轭断层高度相关;鲁甸地震的近场数据分析表明,地震在两个共轭断层上同时破裂,浅部滑动是此次地震造成巨大灾害的主要原因。
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