地震波在測定地下核爆當(dāng)量和地震震源過程中的應(yīng)用研究.pdf

1、地下核爆或天然地震發(fā)生時，都會產(chǎn)生地震波，研究地震波所帶來的信息是地震學(xué)的主要內(nèi)容之一?；诘卣鸩ɡ碚?，根據(jù)地震波波形特征，分析和解釋地震記錄圖，是測定地下核爆炸的震源參數(shù)、研究天然地震震源過程的有效途徑。
　　當(dāng)量和埋深是地下核爆中兩個重要參數(shù)，準(zhǔn)確的估計(jì)當(dāng)量和埋深對于合理評估核爆的威力以及對核爆進(jìn)行地震學(xué)監(jiān)測的可信性檢驗(yàn)具有重要意義。傳統(tǒng)的當(dāng)量估計(jì)方法通常是利用振幅或震級與當(dāng)量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系獲得當(dāng)量的估計(jì)，然而在地方性及區(qū)域地

2、震范圍內(nèi)，用于研究的體波震相Pn,Pg，Sn和短周期面波 Lg波形較為復(fù)雜、容易受到源和路徑不均勻性等影響，同時直達(dá)波的不確定性導(dǎo)致需要用多臺站平均來減少實(shí)際數(shù)據(jù)中振幅散射等問題，這些因素均能在震源大小和當(dāng)量估計(jì)上引起較大誤差。
　　為了避免上述因素帶來的誤差影響，并在進(jìn)行當(dāng)量估計(jì)的同時獲得埋深的結(jié)果，根據(jù)尾波對源區(qū)輻射花樣、路徑不均勻性等不敏感且波形穩(wěn)定的特征，建立了通過單一地震臺站擬合區(qū)域波形全波列的尾波包絡(luò)，同時獲得當(dāng)量和埋

3、深估計(jì)的方法。首先，基于尾波單一散射模型，以震源譜、傳播效應(yīng)、臺基響應(yīng)、傳遞函數(shù)及其尾波形狀函數(shù)的物理模型為基礎(chǔ)，直接建立了地方性及區(qū)域范圍尾波包絡(luò)的解析表達(dá)式。利用此關(guān)系，將單個區(qū)域震相擴(kuò)展到區(qū)域全記錄，并結(jié)合中國東北區(qū)域范圍內(nèi)地震臺站觀測記錄，進(jìn)一步解釋傳播、臺站等因素的影響，最終得到區(qū)域地震臺站水平分量尾波包絡(luò)，振幅穩(wěn)定，包絡(luò)振幅的變化清晰地顯示區(qū)域震相的位置。在此基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)格搜索的方法來比較不同當(dāng)量、不同埋深事件的理論包絡(luò)與

4、實(shí)際波形記錄，找出最佳擬合范圍，最終獲得五次核爆當(dāng)量以時間為序從0.6±0.2 kt到3.0±1.5 kt，增加至10.0±2.0 kt，之后降到8.0±2.0kt，又增加至11.0±2.0 kt，并達(dá)到最高值。埋深基本表現(xiàn)為由淺到深，從150±100 m到350±100 m，隨后兩次都為500±200 m達(dá)到最深范圍，再略微下降為500±150 m。研究結(jié)果均在埋深-當(dāng)量關(guān)系線之下，與前人研究成果具有良好的一致性，既驗(yàn)證了結(jié)果的可靠性

5、和準(zhǔn)確性，也說明了使用單一地震臺站尾波振幅包絡(luò)是可以同時約束地下核爆當(dāng)量和埋深。
　　震源破裂過程是地震學(xué)的重要組成部分，在地震發(fā)生之后獲得主震破裂過程和震源區(qū)地面震動圖像，可以為判斷受災(zāi)范圍、程度和強(qiáng)余震時空分布提供參考。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算強(qiáng)震之后在周邊俯沖帶上引起的靜態(tài)庫侖應(yīng)力的變化是研究震源區(qū)附近應(yīng)力變化的有效手段，進(jìn)一步提供地震觸發(fā)和余震分布的判斷依據(jù)。
　　利用小波域中有限斷層反演的方法，通過遠(yuǎn)場體波和面波波形聯(lián)合反

6、演，對2015年智利伊拉佩爾Mw8.3級和2010年馬烏萊Mw8.8級地震的震源過程進(jìn)行研究。結(jié)果顯示這兩次地震均為逆沖型大地震，滑動分布較為集中，2015年伊拉佩爾地震的滑動主要分布在震中北側(cè)，斷層面上的平均滑動量約為2.43m，平均滑動角度107°，平均破裂速度為1.82km/s，標(biāo)量地震矩為3.28×1021Nm，95％的標(biāo)量地震矩在104s內(nèi)得到了釋放。最大滑動量約8m，位于沿走向75km，深度8km處。2010年馬烏萊地震為雙

7、側(cè)破裂事件，滑動向南北兩側(cè)擴(kuò)展，平均滑動角度為109°，平均滑動量4.95m，平均破裂速度1.90km/s，標(biāo)量地震矩為1.86×1022Nm，95%的標(biāo)量地震矩在121s內(nèi)得到了釋放。最大滑動量約12.5m，位于沿走向100km，深度21km處。滑動分布結(jié)果與前人研究成果在總體上較為一致。此外，2015年伊拉佩爾地震淺部更大的滑動量應(yīng)該是其引起了較大海嘯的一個原因?；谄屏鸦瑒臃植?，計(jì)算了這兩次地震引起的周邊俯沖帶上靜態(tài)庫侖應(yīng)力變化，