張麗娜

福建省地震局 福建 福州 350003

引言

由于福建地震臺(tái)網(wǎng)日常工作中需CAP方法快速并產(chǎn)出可靠的震源機(jī)制解，如本省發(fā)生5.0級(jí)以上地震時(shí)，或若地震震級(jí)在5.0級(jí)以下而中國地震局啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)時(shí)，2小時(shí)內(nèi)完成主震震源機(jī)制解的計(jì)算。然而，CAP方法受臺(tái)站布局、臺(tái)站拾取數(shù)量等因素的影響，結(jié)果也存在著差異性。本研究探索臺(tái)站布局等因素，為快速產(chǎn)出較為可靠的震源機(jī)制解提供參考，縮短震源機(jī)制解產(chǎn)出用時(shí)。

1 理論與方法

CAP方法基本思想是將地震記錄波形分割為Pn1和面波波段截開，分別賦予不同的權(quán)重，利用格點(diǎn)搜索的方法進(jìn)行地震震源機(jī)制的反演。設(shè)是臺(tái)站記錄到的去除儀器響應(yīng)后的地震波形，是相應(yīng)的理論波形。一個(gè)雙力偶震源的理論合成位移可以表示為，式中分別對(duì)應(yīng)垂直走向滑動(dòng)斷層、垂直傾向動(dòng)斷層和45°傾向滑動(dòng)斷層3種最基本的斷層類型。標(biāo)量地震矩，為格林函數(shù)，為震源的輻射花樣信息，為臺(tái)站方位角，分別為待求震源機(jī)制解的斷層走向、傾角和滑動(dòng)角。對(duì)于中的未知量，若已知格林函數(shù)，就可以通過求解式子：。將初步得出的震源機(jī)制解與源函數(shù)、格林函數(shù)按照上式計(jì)算之后合成出理論圖，將此理論圖和實(shí)測(cè)圖對(duì)比擬合。

CAP反演運(yùn)算中，理論波形的得出依賴于各個(gè)臺(tái)站位置的格林函數(shù)計(jì)算，目前計(jì)算格林函數(shù)的方法有多種，使用F-K方法( 頻率－波數(shù)法)在水平層狀模型中計(jì)算高頻理論地震圖時(shí)能夠得到多種震相，可以計(jì)算出完整的理論地震圖，并且對(duì)于不同震源類型、震中距都有普適性[1]。

2 數(shù)據(jù)選取與處理

2.1 事件選取

已經(jīng)過測(cè)試，M<3.0級(jí)的事件，CAP反演質(zhì)量數(shù)據(jù)不佳，且臺(tái)站數(shù)分布質(zhì)量參數(shù)也大于0.35。故本文只選取福建仙游M≥3.0級(jí)地震事件，采用不同的臺(tái)站布局和臺(tái)站拾取個(gè)數(shù)進(jìn)行CAP反演。本文采用華南地區(qū)一維速度模型[2]進(jìn)行CAP反演，如表1所示。收集2008年至2020年M≥3.0的福建仙游事件，共8個(gè)，表2數(shù)據(jù)從中國地震臺(tái)網(wǎng)正式目錄下載。

表1 華南模型

表2 福建仙游地震M≥3.0級(jí)事件信息（2008年1月至2020年12月）

2.2 事件定位流程（如圖1）

圖1 事件定位流程圖

3 CAP反演結(jié)果及反演過程影響因素分析

反演結(jié)果如表3所示。表中 Quality是反演質(zhì)量標(biāo)志，Gap是臺(tái)站最大張角，deltaU是臺(tái)站分布質(zhì)量參數(shù)（≤0.35時(shí)臺(tái)站分布質(zhì)量較好），F(xiàn)it是波形擬合度，均值為0.72。每個(gè)事件采用不同的臺(tái)站布局和臺(tái)站數(shù)目，通過檢視理論波形和觀測(cè)波形的擬合程度是否一致，參與反演的臺(tái)站布局是否包圍震中及其合理性，以及臺(tái)站數(shù)量。

表3 福建仙游M≥3.0級(jí)事件CAP反演結(jié)果（2008年1月至2020年12月）

在測(cè)試的過程中，有如下測(cè)試性結(jié)論：①距離震中較近的臺(tái)站以及遠(yuǎn)臺(tái)若參與反演將影響臺(tái)站分布質(zhì)量參數(shù)。事件FJ.201403141953中，距離震中較近的臺(tái)站41km YTGL影響著反演質(zhì)量標(biāo)志這一參數(shù)。而震中距135～140km的兩個(gè)臺(tái)站XMJM、SXFK也影響反演質(zhì)量標(biāo)志這一參數(shù)。②選取震中距50～130km均能獲得較好的反演參數(shù)。③由于CAP選取的臺(tái)站數(shù)不超過50臺(tái)，如表2定位的臺(tái)站數(shù)大部分超過50臺(tái)，使得分析人員需要手動(dòng)挑選臺(tái)，在信噪比較高和初至震相清晰的波形數(shù)據(jù)下，也可采取震中距50～100km和150～200km相結(jié)合反演，效果較佳。結(jié)果顯示反演質(zhì)量較高，結(jié)果可信。

4 CAP挑選臺(tái)站布局所得結(jié)果與邱毅等[3]所采用TDMT法結(jié)果作對(duì)比

在信噪比較高和初至震相清晰的波形數(shù)據(jù)下，CAP挑選臺(tái)站布局，采取震中距50～100km和150～200km相結(jié)合反演結(jié)果和邱毅所采用TDMT法反演福建仙游ML>3.5級(jí)6次地震的結(jié)果，如表4所示，作對(duì)比，差異不大。

表4 邱毅采用TDMT法福建仙游M≥3.0級(jí)事件CAP反演結(jié)果

5 結(jié)束語

此外，還存在一些需要進(jìn)一步討論和研究的細(xì)節(jié)。首先，本文選取數(shù)據(jù)僅限福建仙游M≥3.0級(jí)事件，未涉及福建其他內(nèi)陸震群以及福建海域事件，今后將擴(kuò)大事件范圍繼續(xù)探索CAP方法受臺(tái)站布局等因素影響。其次，本文未探討CAP反演結(jié)果是否受速度模型影響。后續(xù)將嘗試編寫程序，實(shí)現(xiàn)批量處理，繼續(xù)探究。