康 英 沈玉松 楊 選 鄭斯華

1）廣東省地震局，廣州 510070

2）中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036

在我國，較大地震的震源波裂過程往往是震后幾小時(shí)由研究機(jī)構(gòu)發(fā)布。經(jīng)過汶川地震的慘痛教訓(xùn)，從地震應(yīng)急及地震預(yù)警的角度，需要從地震臺(tái)網(wǎng)快速產(chǎn)出地震的矩張量解，得到地震的破裂面及破裂過程，以對(duì)地震造成的破壞及震情判斷提供依據(jù)。早期的地震矩張量解大都是由P波初動(dòng)符號(hào)確定的，由于受臺(tái)站的分布和初動(dòng)清晰度所限，只有部分地震的斷層面解才能得以確定，且斷層面的不確定度較大。

而利用寬頻帶地震波形記錄來反演地震矩張量，由于既不需要對(duì)震源有任何先驗(yàn)的假設(shè)，也不需要大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，僅利用稀疏臺(tái)站或單臺(tái)三分量波形記錄就能反演矩張量解，可避開利用P波初動(dòng)求解震源機(jī)制的苛刻的條件要求，使能夠確定矩張量解的地震數(shù)目大大增加。由寬頻帶地震波形反演得到的矩張量解反應(yīng)的是整個(gè)地震破裂過程的信息，而P波初動(dòng)解得到的機(jī)制解反映的僅僅是初始的破裂面的信息。而且通過波形來反演地震矩張量，除了可以得到地震的斷層面解以外，同時(shí)還可以得到地震矩張量、標(biāo)量地震矩、矩震級(jí)、各向同性分量和補(bǔ)償線性矢量偶極成分等其他震源參數(shù)。

能夠用于反演地震矩張量的波形類型很多，包括地球的自由振蕩、面波、體波等，而為了適合反演區(qū)域臺(tái)網(wǎng)記錄到的區(qū)域地震的地震矩張量，通常是利用區(qū)域Pnl波形來進(jìn)行反演。該方法利用選取的寬頻帶記錄的三分量地震波形數(shù)據(jù)前2分鐘的長(zhǎng)周期記錄，在速度結(jié)構(gòu)、震源位置比較準(zhǔn)確的情況下，通過理論計(jì)算的合成地震圖與選取的觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的擬合來反演中等地震的矩張量，通過方差減小參數(shù)VR來度量解的質(zhì)量。

廣東地震臺(tái)網(wǎng)很好地記錄了2012年2月16日廣東東源4.8級(jí)地震，其中圖1a為該地震的震源和定位臺(tái)站的分布，有54臺(tái)記錄到很好的初動(dòng)。通過利用初動(dòng)求解震源機(jī)制和波形反演地震矩張量這兩種方法，對(duì)本次地震的震源機(jī)制進(jìn)行了研究，結(jié)果表明利用廣東區(qū)域數(shù)字臺(tái)網(wǎng)記錄到的地震資料，兩種方法都可以很好地求解出該地震的震源機(jī)制解（圖1b和圖1c），且兩種方法得到的震源機(jī)制解比較一致，這說明計(jì)算出的震源機(jī)制解是可靠的。波形反演方法還同時(shí)得到了該地震的矩震級(jí)。

通過兩種方法的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，在臺(tái)站分布合理且較密集的情況下，兩種方法都能很好地勝任區(qū)域地震震源機(jī)制的求解，但在臺(tái)站分布不合理或臺(tái)站稀少的情況下，波形反演方法仍然能較好地反演出地震的震源機(jī)制，而利用初動(dòng)求解的方法則通常會(huì)失效。而且在利用波形反演地震矩張量的過程中，還可以通過對(duì)震源深度的搜索擬合，來進(jìn)一步確定出地震的震源深度。另外波形反演方法需要的人工干預(yù)較少，這有利于在區(qū)域臺(tái)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)地震矩張量反演的快速自動(dòng)化處理。

圖1 臺(tái)網(wǎng)分布與震源機(jī)制結(jié)果