利用MSDP震相直接計算震源機制解的方法及其應(yīng)用

梁向軍，劉林飛，范 瑾，蘇 燕

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西 太原 030025；3.山西省地震局太原基準地震臺，山西 太原 030025)

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·地震活動性·

利用MSDP震相直接計算震源機制解的方法及其應(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.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西 太原 030025；3.山西省地震局太原基準地震臺，山西 太原 030025)

利用山西數(shù)字測震臺網(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軟件嵌套的震源機制解方法進行計算，結(jié)果表明，與SNOKE方法得出的結(jié)果基本一致。說明此方法可應(yīng)用于速報地震震源機制解的快速測定，既確保結(jié)果的穩(wěn)定性、準確性，又節(jié)省大量的數(shù)據(jù)準備時間，進而提高工作效率。

震相；震源機制解；MSDP

0 引言

震源機制解是反映震源動力學(xué)過程的重要參數(shù)，是理解震源斷層的力學(xué)性質(zhì)和動力學(xué)特征的關(guān)鍵。在震源機制計算方面方法眾多，如P波初動符號法[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波初動符號法主要針對小震和中強地震，而CAP方法和矩張量反演方法針對中強地震，但這些方法均不適用于快速測定。在日常工作中，要求地震速報結(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制解。鑒于一些研究學(xué)者的經(jīng)驗，對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M<4.0的地震，一般采用初動或者聯(lián)合振幅比方法計算[16-17]，劉杰等[18]和胡幸平等[3]研究表明該方法能準確確定中小以上地震的震源機制解。該方法的不足是：需要手工量取P波初動，地震周圍的記錄臺站包圍性要好，清晰的初動符號要達到幾十個；需要運用臺站經(jīng)緯度和地震震中經(jīng)緯度計算出每個臺站的方位角以及離源角，離源角結(jié)合初動信息進行反演得到震源機制，所用時間較長，影響速報工作的成果產(chǎn)出。隨著臺網(wǎng)密度的增加，一個M≥2.0以上的地震，能被周圍幾十個臺站同時記錄到，且臺站能很好地包圍震中，利用速報時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，采用MSDP綁定的格點嘗試法來[3，19]實現(xiàn)一鍵計算震源機制解，探討其實用性。

1 臺網(wǎng)基本情況及研究數(shù)據(jù)選取

山西數(shù)字測震臺網(wǎng)由均勻分布于山西省內(nèi)的56個臺站組成，以寬頻帶地震計為主，甚寬頻帶地震計為輔，配用24位IP數(shù)據(jù)采集器。采用山西移動公司的2MSDH光纖通過IP方式將信號實時傳送到省局臺網(wǎng)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集，通過中國地震臺網(wǎng)中心實時共享周邊各省、自治區(qū)(陜西、河南、河北、內(nèi)蒙古)15個測震臺站的實時波形數(shù)據(jù)。目前，山西臺網(wǎng)中心共接收71個臺站的波形數(shù)據(jù)(見第2頁圖1)。

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

2 震源機制解的計算步驟

(1) 臺站選取。要求使用信噪比較好、沒有時差及其他干擾的臺站 ；(2) 地震定位；(3) 選取phase文件；(4) 開始計算。在程序?qū)υ挻皟?nèi)(見第2頁圖2)選擇滿足計算的條件，點擊確定后開始計算，得到震源機制解結(jié)果(見第2頁圖3)。

3 結(jié)果分析

2009年1月至2013年12月，61次ML≥3.0地震的震源機制解計算結(jié)果表明，與SNOKE方法的測定結(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符號法，而SNOKE方法是用初動與振幅比聯(lián)合測定，雖然在測定時盡可能選取相同的臺站，但由于計算程序不同，讀取震相的清晰度會有偏差，導(dǎo)致計算的結(jié)果可能會有誤差。

圖1 山西測震臺網(wǎng)臺站分布圖Fig.1 Distribution of stations in Shanxi seismic network

圖2 震源機制解計算界面圖Fig.2 Calculation interface for focal mechanism solution

為進一步比較MSDP軟件自動測定結(jié)果的可靠性和準確度，選取同一地區(qū)、不同時間的2次地震以及同一地震、不同方法的測定結(jié)果進行比較。

3.1 同一地區(qū)地震的震源機制解結(jié)果比較

選取山西朔州2013年11月9日和11日的2次地震，震級相近，選用的臺站也基本相同，計算得到的震源機制解完全一致(見圖3)。

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

3.2 與SNOKE方法計算結(jié)果的比較

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

從圖4、表1、第3頁表2的結(jié)果看出，2次地震用不同方法計算的結(jié)果基本一致，節(jié)面解兩者相差一般在10度以內(nèi)，對于速報工作而言，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(°)滑動角(°)走向(°)傾角(°)滑動角(°)本研究所用方法28056-262569-144SNOKE方法28558-474551-137

另外計算61次M≥3.0地震的震源機制解結(jié)果，與SNOKE方法的結(jié)果進行比較，2種方法不同等級范圍內(nèi)差異所占的百比分在允許范圍內(nèi)。此項工作是速報工作結(jié)束后在規(guī)定的時間內(nèi)快速測定，結(jié)果較可靠，可為震后的早期趨勢判定提供一定的參考依據(jù)(見圖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)不同等級差異對比圖Fig.5 Contrast of two methods with different levels of the same parameter

4 結(jié)論與討論

通過以上分析看出，直接用MSDP掛載的震源機制解方法測定結(jié)果滿足速報的需要，在短時間內(nèi)能夠快速提供震源機制解結(jié)果。值得強調(diào)的是，在初期量取P波初動時，要量取初動清晰可靠的臺站，對存在鐘差和信噪比低的臺站要去掉，所選臺站盡可能包圍震中，得到的結(jié)果可信度較高。運用此方法可減輕工作量，提高工作效率。

此文在完成過程中，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

中國地震局青年骨干項目(20140305)，山西省地震局科研項目(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，高級工程師。

P315.3

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