梁向軍，劉林飛，范 瑾，蘇 燕

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西 太原 030025；3.山西省地震局太原基準(zhǔn)地震臺(tái)，山西 太原 030025)

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·地震活動(dòng)性·

利用MSDP震相直接計(jì)算震源機(jī)制解的方法及其應(yīng)用

梁向軍1，2，劉林飛2，3，范 瑾1，2，蘇 燕1，2

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西 太原 030025；3.山西省地震局太原基準(zhǔn)地震臺(tái)，山西 太原 030025)

利用山西數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)日常處理軟件產(chǎn)出的2009-2013年地震震相數(shù)據(jù)，直接采用MSDP軟件嵌套的震源機(jī)制解方法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，與SNOKE方法得出的結(jié)果基本一致。說(shuō)明此方法可應(yīng)用于速報(bào)地震震源機(jī)制解的快速測(cè)定，既確保結(jié)果的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，又節(jié)省大量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間，進(jìn)而提高工作效率。

震相；震源機(jī)制解；MSDP

0 引言

震源機(jī)制解是反映震源動(dòng)力學(xué)過(guò)程的重要參數(shù)，是理解震源斷層的力學(xué)性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)特征的關(guān)鍵。在震源機(jī)制計(jì)算方面方法眾多，如P波初動(dòng)符號(hào)法[1-3]、CAP方法[4-5]、SNOKE方法[6-7]以及矩張量反演方法[8-9]等。但不同方法適用范圍有所不同，P波初動(dòng)符號(hào)法主要針對(duì)小震和中強(qiáng)地震，而CAP方法和矩張量反演方法針對(duì)中強(qiáng)地震，但這些方法均不適用于快速測(cè)定。在日常工作中，要求地震速報(bào)結(jié)束后(太原市M≥2.5，省內(nèi)或省緣50 km范圍內(nèi)M≥3.0)迅速得出地震的震源機(jī)制解。鑒于一些研究學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)M≥4.0以上的地震，用CAP方法[10-12]和矩張量反演方法[13-15]，研究結(jié)果穩(wěn)定、可靠。對(duì)M<4.0的地震，一般采用初動(dòng)或者聯(lián)合振幅比方法計(jì)算[16-17]，劉杰等[18]和胡幸平等[3]研究表明該方法能準(zhǔn)確確定中小以上地震的震源機(jī)制解。該方法的不足是：需要手工量取P波初動(dòng)，地震周圍的記錄臺(tái)站包圍性要好，清晰的初動(dòng)符號(hào)要達(dá)到幾十個(gè)；需要運(yùn)用臺(tái)站經(jīng)緯度和地震震中經(jīng)緯度計(jì)算出每個(gè)臺(tái)站的方位角以及離源角，離源角結(jié)合初動(dòng)信息進(jìn)行反演得到震源機(jī)制，所用時(shí)間較長(zhǎng)，影響速報(bào)工作的成果產(chǎn)出。隨著臺(tái)網(wǎng)密度的增加，一個(gè)M≥2.0以上的地震，能被周圍幾十個(gè)臺(tái)站同時(shí)記錄到，且臺(tái)站能很好地包圍震中，利用速報(bào)時(shí)MSDP定位系統(tǒng)生成的定位結(jié)果文件pha中的有效信息和P波初動(dòng)，采用MSDP綁定的格點(diǎn)嘗試法來(lái)[3，19]實(shí)現(xiàn)一鍵計(jì)算震源機(jī)制解，探討其實(shí)用性。

1 臺(tái)網(wǎng)基本情況及研究數(shù)據(jù)選取

山西數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)由均勻分布于山西省內(nèi)的56個(gè)臺(tái)站組成，以寬頻帶地震計(jì)為主，甚寬頻帶地震計(jì)為輔，配用24位IP數(shù)據(jù)采集器。采用山西移動(dòng)公司的2MSDH光纖通過(guò)IP方式將信號(hào)實(shí)時(shí)傳送到省局臺(tái)網(wǎng)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集，通過(guò)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心實(shí)時(shí)共享周邊各省、自治區(qū)(陜西、河南、河北、內(nèi)蒙古)15個(gè)測(cè)震臺(tái)站的實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)。目前，山西臺(tái)網(wǎng)中心共接收71個(gè)臺(tái)站的波形數(shù)據(jù)(見(jiàn)第2頁(yè)圖1)。

選取山西數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)“十五”數(shù)字化以來(lái)M≥2.5的地震，直接調(diào)用MSDP定位結(jié)果文件pha中的信息，進(jìn)行震源機(jī)制解測(cè)定，并將此結(jié)果與其他方法測(cè)定結(jié)果相比較。

2 震源機(jī)制解的計(jì)算步驟

(1) 臺(tái)站選取。要求使用信噪比較好、沒(méi)有時(shí)差及其他干擾的臺(tái)站 ；(2) 地震定位；(3) 選取phase文件；(4) 開(kāi)始計(jì)算。在程序?qū)υ挻皟?nèi)(見(jiàn)第2頁(yè)圖2)選擇滿足計(jì)算的條件，點(diǎn)擊確定后開(kāi)始計(jì)算，得到震源機(jī)制解結(jié)果(見(jiàn)第2頁(yè)圖3)。

3 結(jié)果分析

2009年1月至2013年12月，61次ML≥3.0地震的震源機(jī)制解計(jì)算結(jié)果表明，與SNOKE方法的測(cè)定結(jié)果基本一致，但存在一定的偏差。原因是本研究所用方法是初動(dòng)符號(hào)法，而SNOKE方法是用初動(dòng)與振幅比聯(lián)合測(cè)定，雖然在測(cè)定時(shí)盡可能選取相同的臺(tái)站，但由于計(jì)算程序不同，讀取震相的清晰度會(huì)有偏差，導(dǎo)致計(jì)算的結(jié)果可能會(huì)有誤差。

圖1 山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站分布圖Fig.1 Distribution of stations in Shanxi seismic network

圖2 震源機(jī)制解計(jì)算界面圖Fig.2 Calculation interface for focal mechanism solution

為進(jìn)一步比較MSDP軟件自動(dòng)測(cè)定結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確度，選取同一地區(qū)、不同時(shí)間的2次地震以及同一地震、不同方法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較。

3.1 同一地區(qū)地震的震源機(jī)制解結(jié)果比較

選取山西朔州2013年11月9日和11日的2次地震，震級(jí)相近，選用的臺(tái)站也基本相同，計(jì)算得到的震源機(jī)制解完全一致(見(jiàn)圖3)。

圖3 發(fā)生在同一地區(qū)地震震源機(jī)制解結(jié)果Fig.3 Focal mechanism solutions of earthquakes occurred in the same area

3.2 與SNOKE方法計(jì)算結(jié)果的比較

SNOKE方法[6-7]是利用P波、SV波和SH波的初動(dòng)和振幅比聯(lián)合計(jì)算震源機(jī)制解的方法。研究選取與SNOKE同樣的臺(tái)站進(jìn)行比較。

從圖4、表1、第3頁(yè)表2的結(jié)果看出，2次地震用不同方法計(jì)算的結(jié)果基本一致，節(jié)面解兩者相差一般在10度以內(nèi)，對(duì)于速報(bào)工作而言，此偏差影響不大。

圖4 2011年1月15日山西河津M3.8地震震源機(jī)制解結(jié)果Fig.4 Focal mechanism solution of Hejin M3.8 earthquake in Shanxi on January 15, 2011

方法節(jié)面Ⅰ節(jié)面Ⅱ走向(°)傾角(°)滑動(dòng)角(°)走向(°)傾角(°)滑動(dòng)角(°)本研究所用方法28056-262569-144SNOKE方法28558-474551-137

另外計(jì)算61次M≥3.0地震的震源機(jī)制解結(jié)果，與SNOKE方法的結(jié)果進(jìn)行比較，2種方法不同等級(jí)范圍內(nèi)差異所占的百比分在允許范圍內(nèi)。此項(xiàng)工作是速報(bào)工作結(jié)束后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)快速測(cè)定，結(jié)果較可靠，可為震后的早期趨勢(shì)判定提供一定的參考依據(jù)(見(jiàn)圖5)。

表2 2015年6月2日山西太原M3.2地震2種

圖5 2種方法同一參數(shù)不同等級(jí)差異對(duì)比圖Fig.5 Contrast of two methods with different levels of the same parameter

4 結(jié)論與討論

通過(guò)以上分析看出，直接用MSDP掛載的震源機(jī)制解方法測(cè)定結(jié)果滿足速報(bào)的需要，在短時(shí)間內(nèi)能夠快速提供震源機(jī)制解結(jié)果。值得強(qiáng)調(diào)的是，在初期量取P波初動(dòng)時(shí)，要量取初動(dòng)清晰可靠的臺(tái)站，對(duì)存在鐘差和信噪比低的臺(tái)站要去掉，所選臺(tái)站盡可能包圍震中，得到的結(jié)果可信度較高。運(yùn)用此方法可減輕工作量，提高工作效率。

此文在完成過(guò)程中，得到陜西省地震局趙韜工程師的熱情幫助，在此表示衷心的感謝!

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(英文摘要

Method for Calculating Focal Mechanism Solution by MSDP Seismic Phase and The Application

LIANG Xiang-jun1,2, LIU Lin-fei2,3, FAN Jin1,2, SU Yan1,2

(1.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030021, China;2.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China;3.Taiyuan Referential Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan Shanxi 030025, China)

Using the seismic phase data of 2009-2013 produced by the daily processing software in Shanxi digital seismic network, the focal mechanism solutions are calculated by MSDP software directly. The results are basically consistent with the results obtained by SNOKE method. It is illustrated that this method can be applied to rapid determination of the focal mechanism solution. The results obtained by this method are stable and accurate. It can save a lot of data preparation time and improve the efficiency of the work.

Seismic phase; Focal mechanism solution; MSDP

1000-6265(2016)04-0001-03

2016-06-10

中國(guó)地震局青年骨干項(xiàng)目(20140305)，山西省地震局科研項(xiàng)目(SBK-1618)。

梁向軍(1978— )，女，山西省孝義縣人。1999年畢業(yè)于防災(zāi)技術(shù)高等?？茖W(xué)校，高級(jí)工程師。

P315.3

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