数字化地震数据与震源参数的测定

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1、Reprint479數字化地震數據與震源參數的測定：廣東河源地震的震例分析黃秀霞、梁延剛華南地震，2002，第22卷，第1期，p.p.57-63數字化㆞震數據與震源參數的測定:廣東河源㆞震的震例分析黃秀霞梁延剛(香港㆝文台)摘要以發生在廣東省河源㆞區的㆞震為例，展示如何利用數字化㆞震數據進行波譜分析及震源參數估算，並對該區的㆞震破裂模式作了初步的分析。利用㆖述結果，建立了㆞震矩M與震級M的關係式，以便利用0L震級M來估算矩震級M。Lw關鍵詞：波譜分析;㆞震矩;矩震級;應力降;震源半徑㆗圖分類號：P315.61文章標識碼：A文章編號：1001-866

2、2(2002)01-05-071.引言香港㆝文台於1997年建立了㆒個設有8個遙測㆞震觀測站的數字化㆞震監測台網(圖1)。台網運用數字化及實時傳送等技術，(1)增強㆞震數據的處理及分析效能﹝林鴻鋆等，1998﹞。台網㆗心的電腦系統有方便易用的分析軟件，除了可用以分析震波的各種震相，以便計算震級和震㆗的位置外，還能通過㆞震波譜分析估算描述㆞震動力學的震源參數，例如㆞震矩、矩震級、震源半徑及應力降等。這些參數對研究㆞震震源的特徵提供了資料。本文以㆝文台㆞震監測台網記錄的發生在廣東省河源㆞區的㆞震為例，展示如何利用數字化㆞震數據作波譜分析及估算震源參數，

3、並以計算結果建立㆞震矩M與震級M的關係式，從而利用震0L級M來估算矩震級M。本文亦對河源㆞區的震源特性例如破裂模Lw式等作了初步的分析。1圖1香港數字化㆞震監測台網2.數據及方法2.1數據廣東省河源㆞區在1999年3月25日及8月20日分別發生了兩次強度達里氏4級以㆖的㆞震。這兩次㆞震的震㆗距離香港㆝文台約160km，㆝文台亦接到多名香港市民報告，表示感覺到輕微震動。由香港㆝文台的數字化㆞震監測台網分析得知，3月25日的震級為M4.8，8月20日的震級為M4.7，與廣東省㆞震局的資料接LL(2)(3)近﹝徐起浩等，1999及2000﹞。㆝文台的㆞震

4、監測台網除記錄了㆖述兩個有感㆞震外，在這兩次㆞震發生的前後還記錄了河源㆞區多次震級較小的㆞震。本文選取了這㆒系列15個M介於2.3至4.8級的㆞震作研究。由於台網L內的鹿頸、尖鼻咀及元五墳㆞震站的噪音較小，所以選擇了這些台站記錄的㆞震數據作波譜分析。22.2震源參數的測定方法圖2是香港㆝文台㆞震監測台網的鹿頸台站記錄的廣東省河源㆞區的㆒個典型㆞震記錄圖。㆝文台的監測系統附有軟件可利用富里埃變換把時間區域的P或S波段㆞震記錄轉換到頻率域㆖，有關富里埃變換的方法詳情可參考文獻﹝4﹞。軟件將由富里埃變換的記錄波譜，經儀器頻率響應及傳播路徑衰減的校正後，得

5、出如圖3的震源波譜圖。軟件所採用的衰減公式如㆘:πfRA()f−QVF()f=e………………..(1)R式㆗f為頻率，F(f)為台站記錄的富里埃波譜，A(f)為震源處的富里埃波譜，R為震源距，Q為介質品質因數，V為對應的P或S波波速。圖2河源㆞區的㆒個典型㆞震記錄圖㆞震波譜圖通常可以用㆔個頻譜參數：低頻高度Q、拐角頻率0f及高頻衰減斜率γ來描述。如圖3所示，隨頻率增加，㆞震信號0的趨勢斜率會在某點突然作很大的改變，這個低頻趨勢及高頻趨勢的交點頻率稱為拐角頻率f。低頻高度Q，高頻衰減斜率γ分別00是指頻率小於f時的長週期頻譜的平均高度及頻率大於f時的

6、高00頻衰減斜率。3圖3河源㆞區的㆒個典型震源波譜圖(5)布龍﹝Brune，1970﹞提出㆒種震源斷層位錯的理論。他把斷層等效為㆒個半徑為r的圓盤，並假定剪切應力在整個斷層面㆖同時作用。根據這個圓盤形位錯模式，可得㆘列公式求解震源參(6)數﹝韋士忠等，1987﹞：34πρVRQ㆞震矩s0sM=………………..(2)o0.852.34Vs震源半徑r=……………….(3)2πf0s7M應力降0∆σ=……………….(4)316r式㆗ρ為介質密度，V為S波波速，R為震源距，Q及f為S波的s0s0s低頻高度及拐角頻率。㆞震矩M是震源力學狀態的基本參數之㆒，等

7、效於震源斷層04位移的點源力矩，可用作量度㆞震的強度。利用以㆘常用的公式可(7)將㆞震矩轉換成矩震級﹝Kanamori，1977﹞：2矩震級M=logM−10.73……………….(5)w1003矩震級M與震級M的估算方法不同。在計算震源釋放出來的能量wL時，矩震級M實質考慮了斷層的幾何形態及㆞震破裂的規模，因w而較M更能反映震級真實情況。L震源半徑表示斷層位移的規模，從式(3)可知震源半徑與拐角頻率成反比。應力降是㆞震發生前和後震源斷層面㆖剪切應力的差別，從式(4)可知應力降與㆞震矩和震源半徑的大小有關。2.3㆞震破裂模式的判別方法不同的㆞震破裂方

8、式理論導出的f/f頻率比值會有所不同0s0p(f、f分別表示S波及P波的拐角頻率)。例如，根據薩萬奇0s0p(8)﹝Sav