能量震级快速测定方法及实用化研究

来源 :中国地震局地球物理研究所 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hntkpop
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辐射能量E_S是一个重要的物理量,辐射能量的测定是地震定量化研究中一个重要的基本问题,也是数字地震学中重要的研究课题,对地震定量化和工程地震学等研究具有不可忽视的推动作用。地震以地震波形式辐射的能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此辐射能量E_S更适合描述地震的潜在破坏性。能量震级M_e是用辐射能量E_S转换得到的震级,没有震级饱和问题。能量震级M_e与造成灾害的辐射能量密切相关,更适合描述地震的潜在破坏性。如果在大地震后能在短时间内测定辐射能量E_S和能量震级M_e,对于地震灾害评估、地震应急响应具有重要的参考意义。为了实现这个目的,本文主要做出以下工作:首先利用地震波的衰减特性,设计了一个使用远震P波快速测定浅源强震辐射能量E_s和能量震级M_e的计算程序。由于一般需要较长才能得到有关震源的信息,从而模拟出对应深度的理论地震图,因此本文在计算程序中不考虑地震震源机制的影响,提前计算出不同深度的格林函数库,这样的处理能够极大的提高计算效率。大部分地震能在获得数据的半小时内得到稳定结果,少数地震也能在1小时内获得稳定结果。并利用程序计算出2014年~2019年M_W≥6.0的115个地震的辐射能量E_s和能量震级M_e,提供了能量震级的地震目录。同时将本文的计算结果与地震学研究联合会(IRIS)产出的能量震级M_e,美国全球矩张量项目数据中心(GCMT)产出了矩震级M_W对比分析。将其中引发海啸的25个地震的辐射能量与GCMT给出的地震矩的比值与75个没有引发海啸的地震对比;并联合能量震级M_e、估计破裂时间和震源机制因素进行综合比较,探究判断地震海啸潜能的方法。从上述工作中得出以下结果:(1)将本文测定的结果与IRIS的结果进行比较可以发现,两个结果的一致性较好,偏差在0.2以内。不同震源机制的结果差异不大,正断型地震的差异最小,M_e平均值比M_e(IRIS)平均值大0.07 m.u.。造成两种结果差异的原因有两点,即损耗的能量补偿方法和计算公式不同以及是否对地震震源机制进行校正。相对来说IRIS产出震级的结果更正规,而我们产出的结果在保证准确性和稳定性的同时更快,更能满足快速响应的需要。(2)将本文测定的结果与GCMT的矩震级进行比较可以发现,从统计意义上看数据集中的地震的能量震级平均值大于矩震级,从单个地震分析,某个地震的矩震级和能量震级结果可能会相差很大,这与震源的能量释放过程有关,矩震级是基于震源的低频信息得到的,只能反映震源的静态特征,矩震级的大小反应的是断层的破裂面积和位错乘积的大小;能量震级是根据震源的高频信息得到的,可以反映震源从发震时刻起释放能量整个过程的动态特征。因此,与矩震级相比,能量震级更适合评估地震造成破坏的程度。(3)相比于没有引发海啸的地震,引发海啸的地震可能具有的特征是:辐射能量与地震矩的比值较低;能量震级较大;震源深度主要集中在20km到40km;震源机制中倾滑型和含有较多倾滑成分的走滑型地震的比例较高。具有上述特征的地震具有较高的海啸潜能。但是少数地震不具备上述的特征也引发了海啸,造成这种情况的原因与特殊的地形,海底滑坡及震级因素有关,未来需要加入更多判断方法增加判断的可靠性。本文所完成的工作极大提高了能量震级的测定速度,使其适用于快速反应系统中,增强了能量震级的实用性。通过这个工作取得的成果可以为未来地震台网将能量震级作为日常产出震级提供参考,从而快速评估大地震可能造成的灾害和海啸潜能。
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