一種地方與區(qū)域地震震源機(jī)制反演技術(shù)：廣義極性振幅技術(shù)(二)
——對(duì)實(shí)際震例的應(yīng)用

嚴(yán)川， 許力生*， 張旭， 李春來， 許康生

1 中國地震局地球物理研究所， 北京 100081 2 甘肅省地震局， 蘭州 730000

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一種地方與區(qū)域地震震源機(jī)制反演技術(shù)：廣義極性振幅技術(shù)(二)
——對(duì)實(shí)際震例的應(yīng)用

嚴(yán)川1， 許力生1*， 張旭1， 李春來1， 許康生2

1 中國地震局地球物理研究所， 北京 100081 2 甘肅省地震局， 蘭州 730000

為了檢驗(yàn)廣義極性振幅技術(shù)(GPAT)的實(shí)用性，我們利用GPAT反演確定了49次實(shí)際地震的震源機(jī)制、矩震級(jí)和震源深度．為了檢驗(yàn)GPAT對(duì)地方地震、區(qū)域地震以及遠(yuǎn)震的實(shí)用性，我們選用了震級(jí)范圍約為ML0.2～MS7.0之間的地震與震中距范圍約在5～8000 km之間的觀測(cè)資料．對(duì)反演結(jié)果的分析表明，利用GPAT獲取的震源機(jī)制結(jié)果在合理誤差范圍內(nèi)是正確的，利用GPAT獲取的矩震級(jí)結(jié)果是可靠的，而利用GPAT獲取的震源深度總體上似乎比常規(guī)定位深度深約0.6 km．總體而言，GPAT在震源機(jī)制、矩震級(jí)和震源深度的反演方面表現(xiàn)出良好的實(shí)用性．

地方與區(qū)域地震； 震源機(jī)制反演； 廣義極性振幅技術(shù)； 實(shí)際震例

The GPAT employs polarities of the P-wave first-motion and the maximal amplitude with polarities. The phases used here are generalized, which are no longer limited to well-known P-waves, S-waves or surface waves. The maximal amplitudes can be adopted as long as they are clearly recorded in spite of the well-known phases. GPAT uses the correlation coefficient between observed data and synthetic data as the objective function, and sets a weight factor for the first-motion polarities and the maximal amplitudes. In this paper we select forty-nine earthquakes with epicenter distances from 5 km to 8000 km, with magnitudes fromML0.2 toMS7.0, including six far-field events in and surrounding China, twelve regional events in Lushan, Sichuan, eight local events in Yingjiang and twenty-three local events in Qiaojia, Yunnan.

The focal mechanisms of the far-field events determined with GPAT are highly consistent with those from GCMT(Global Centroid Moment Tensor). The focal mechanisms of the regional events determined with GPAT are consistent with those from other studies, and they appear to be similar to each other. For the local events in Yingjiang, the focal mechanism of the main shock is consistent with those from other studies and other events have the mechanisms fairly similar to the main shock. For the local events in Qiaojia, they all have similar strike-slip mechanisms. Moreover, the moment magnitudes from the GPAT are reliable，but the focal depths from the GPAT seem to be about 0.6 km deeper than the routinely determined depths on average.

The GPAT is proved to have a good performance in the inversion for focal mechanism，moment magnitude and focal depth．It is not only suitable for far-field data, but also for regional and local data. It is not only suitable for moderate-size events, but also for small and micro events.Keywords Local and regional earthquakes； Focal mechanism inversion； Generalized polarity and amplitude technique； Real earthquakes

1 引言

對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)地震而言，如果地震產(chǎn)生的位移已知，我們可以通過計(jì)算描述地震波傳播路徑效應(yīng)的格林函數(shù)，借助于波形反演技術(shù)很容易得到其震源機(jī)制(Aki and Richards, 1980; Lay and Wallace, 1995)．這種波形反演技術(shù)最初適用于遠(yuǎn)場(chǎng)記錄或較大的地震(Dziewonski et al.,1981)，后經(jīng)國內(nèi)外同行的努力將其應(yīng)用于區(qū)域地震記錄或中等大小的地震(Helmberger and Engen,1980; Dreger and Helmberger, 1991; Dreger and Helmberger, 1993; Zhao and Helmberger, 1994; Zhu and Helmberger, 1996)．但這種技術(shù)對(duì)于小震或微震的震源機(jī)制的求解仍無能為力．對(duì)于小震或微震的震源機(jī)制求解，P波初動(dòng)符號(hào)和/或振幅信息是必不可少的資料， 但究竟如何利用這些資料確定震源機(jī)制卻一直沒有被廣泛采納的方法(Kisslinger, 1980; Snoke et al., 1984; Reasenberg and Oppenheimer, 1985; Ebel and Bonjer, 1990; Julian and Foulger, 1996; Hardebeck and Shearer, 2002, 2003;許忠淮等，1983; 梁尚鴻等，1984;俞春泉等，2009)．作為對(duì)已有研究工作的補(bǔ)充與發(fā)展，我們提出了一種反演技術(shù)——廣義極性振幅技術(shù)(GPAT)，并已經(jīng)通過一系列數(shù)值實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了這種技術(shù)的可行性和抗干擾能力(嚴(yán)川和許力生，2014)．

2 震例與數(shù)據(jù)篩選

為了檢驗(yàn)GPAT的實(shí)用性，我們選擇的地震必須包括具有遠(yuǎn)場(chǎng)記錄的大震、具有區(qū)域記錄的中強(qiáng)震以及具有地方記錄的小震或微震．同時(shí)需要考慮，所選地震的反演結(jié)果盡可能具有可比性．為此，挑選了近年來發(fā)生在我國大陸及周邊的6次地震作為遠(yuǎn)震震例(表1, 圖1a)，發(fā)生于2013年4月的蘆山地震序列(蘆山震群)12次地震作為區(qū)域地震震例(表2, 圖1b)，發(fā)生于2014年5月的云南盈江地震序列(盈江震群)的8次地震(表3, 圖1c)以及巧家流動(dòng)臺(tái)陣記錄到的一個(gè)地震序列(巧家震群)的23次地震作為地方震的震例(表4, 圖1d)．其中表3和表4中定位結(jié)果的不確定性意義已在前文(許力生等，2013a)作過介紹．遠(yuǎn)震的數(shù)據(jù)從IRIS(Incorporated Research Institutions for Seismology，美國地震學(xué)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合會(huì))數(shù)據(jù)中心獲取，反演結(jié)果可以與GCMT結(jié)果對(duì)比．蘆山震群的數(shù)據(jù)從我國國家臺(tái)網(wǎng)備份中心獲取(鄭秀芬等，2009；Zheng et al., 2010)，部分反演結(jié)果可以和利用其他反演方法得到的結(jié)果對(duì)比(呂堅(jiān)等，2013；趙博等，2013)，也可以在群內(nèi)地震之間進(jìn)行對(duì)比．盈江震群的數(shù)據(jù)從云南地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心獲取，部分反演結(jié)果可以和其他機(jī)構(gòu)利用不同反演技術(shù)得到的結(jié)果對(duì)比，同時(shí)也可以在群內(nèi)地震之間進(jìn)行對(duì)比．巧家震群的數(shù)據(jù)從我們布設(shè)的巧家流動(dòng)地震臺(tái)陣獲取，反演結(jié)果只能在震群內(nèi)部地震之間進(jìn)行對(duì)比．注意，在這里我們不得不借助于一個(gè)并不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募僭O(shè)，即一個(gè)震群內(nèi)部的主要事件應(yīng)該具有類似的震源機(jī)制．

表1 遠(yuǎn)震事件的震源參數(shù)Table 1 Source parameters of the teleseismic events

注: 本表參數(shù)來自IRIS．

表2 蘆山震群的震源參數(shù)Table 2 Source parameters of the Lushan earthquake swarm

注：本表參數(shù)來自國家臺(tái)網(wǎng)目錄，5級(jí)以上者為MS，5級(jí)以下者為ML．

表3 盈江震群的震源參數(shù)Table 3 Source parameters of the Yingjiang earthquake swarm

注：本表參數(shù)來自云南臺(tái)網(wǎng)目錄，5級(jí)以上者為MS， 5級(jí)以下者為ML．

表4 巧家震群的震源參數(shù)Table 4 Source parameters of the Qiaojia earthquake swarm

圖1 震中與臺(tái)站分布(a) 6次大震； (b) 蘆山震群； (c) 盈江震群； (d) 巧家震群. 紅色圈為地震震中，藍(lán)色三角形為臺(tái)站，黑色線為斷層.Fig.1 Distribution of the epicenters and the stations(a) The 6 large events； (b) The Lushan swarm； (c) The Yingjiang swarm； (d) The Qiaojia swarm．The red circles are the epicenters，the blue triangles are the stations，and the black lines are the faults．

圖2 地震記錄的震中距覆蓋范圍(a) 6次大震； (b) 蘆山震群； (c) 盈江震群； (d) 巧家震群.Fig.2 The epicentral distances of the used seismic recordings(a) The 6 large events； (b) The Lushan swarm； (c) The Yingjiang swarm； (d) The Qiaojia swarm．

圖3 GPAT震源機(jī)制結(jié)果與其他研究結(jié)果的比較(a) 6次大震的GPAT結(jié)果(紅色)與GCMT結(jié)果(黑色)，其中上方的數(shù)字為事件的編號(hào); (b) 蘆山震群的GPAT結(jié)果(紅色)與趙博等(2013)的結(jié)果(紫色)以及呂堅(jiān)等(2013)的結(jié)果(黑色); (c) 盈江震群的GPAT結(jié)果(紅色)與其他機(jī)構(gòu)對(duì)19號(hào)事件的結(jié)果(黑色)以及其他機(jī)構(gòu)對(duì)20號(hào)事件的結(jié)果(紫色); (d) 巧家震群的GPAT結(jié)果(紅色)．Fig.3 Comparison of the GPAT mechanisms with the other-source ones(a) The GPAT results (red) and the GCMT ones (black) of the 6 large events，where the numbers are the event codes; (b) The GPAT results (red) and the Zhao et al. (2013)′s ones (purple) as well as Lü et al. (2013)′s ones (black) of the Lushan swarm; (c) The GPAT results (red) and the results of the 19th event from other organizations (black) as well as the results of the 20th event from other organizations (purple) of the Yingjiang swarm; (d) The GPAT results (red) of the Qiaojia swarm．

3 數(shù)據(jù)預(yù)處理與格林函數(shù)計(jì)算

表1和圖1a所示遠(yuǎn)震所使用數(shù)據(jù)的震中距分布在約500 km到8000 km之間(圖2a)，覆蓋了部分區(qū)域距離和遠(yuǎn)場(chǎng)距離．在采集反演信息前，我們首先將原始記錄進(jìn)行采樣，使其采樣率降為2 sps(samples per second)，然后對(duì)記錄進(jìn)行濾波以去除噪聲的影響且保證感興趣的震相特征不發(fā)生明顯變化，所以對(duì)較小的事件(事件1、5、6)，采用了0.05～0.2 Hz的濾波窗，而對(duì)較大的事件(事件2、3、4)，采用了0.02～0.1 Hz的濾波窗．在進(jìn)行震源機(jī)制反演時(shí)，我們采集了垂向記錄的P波初動(dòng)信息、直達(dá)P波最大振幅信息和直達(dá)S波最大振幅信息．對(duì)于這些遠(yuǎn)場(chǎng)地震，均使用IASPEI91全球速度模型，利用反射-折射率方法計(jì)算格林函數(shù)(Kennett, 1983; Kennett and Engdahl, 1991; Kennett et al., 1995)．

表2和圖1b所示的區(qū)域地震所使用數(shù)據(jù)的震中距分布在50 km至550 km之間(圖2b)，覆蓋了部分地方距離和區(qū)域距離．在采集反演信息前，首先將原始記錄進(jìn)行采樣，使其采樣率降為10 sps，然后對(duì)記錄同樣進(jìn)行濾波以去除噪聲的影響且保證感興趣的震相特征不發(fā)生明顯變化，在這里采用了0.5～2 Hz的濾波窗．在進(jìn)行震源機(jī)制反演時(shí)，使用了垂向記錄的P波初動(dòng)信息、直達(dá)P波最大振幅信息和直達(dá)S波最大振幅信息．格林函數(shù)同樣是根據(jù)IASPEI91全球速度模型，利用反射-折射率方法計(jì)算得到(Wang,1999)．

表3和圖1c所示的盈江震群所使用數(shù)據(jù)的震中距分布在約55 km至105 km之間(圖2c)．考慮到地方震群的地震較小，波形記錄的頻率較高，所以資料的采樣率和濾波頻率須根據(jù)具體情況而定．設(shè)置濾波頻率的原則是，消除背景噪聲并保證波形主頻不變．根據(jù)這組震群資料的實(shí)際情況，我們將這些事件的濾波范圍設(shè)置為2～4 Hz；設(shè)置采樣率的原則是，采樣頻率為濾波頻率上限的5倍．類似地，計(jì)算格林函數(shù)時(shí)，仍然使用反射-折射率方法(Wang,1999)，但是速度模型則是王椿鏞等(2002)為川滇建立的水平分層速度模型(表5)．這個(gè)模型是我們從已有的多個(gè)研究結(jié)果中挑選而來的(許力生等，2013b)．

表4和圖1d所示的巧家震群所使用數(shù)據(jù)的震中距分布在約5 km至100 km之間(圖2d)．巧家震群的震級(jí)更小，波形記錄的頻率更高．所以我們?nèi)匀徊捎锰幚碛鹑簲?shù)據(jù)的技術(shù)流程，不同的地震采用不同的采樣率和頻率窗．同樣，采用王椿鏞等(2002)為川滇建立的水平分層速度模型和反射-折射率方法(Wang,1999)計(jì)算格林函數(shù)．

表5 根據(jù)王椿鏞等(2002)建立的速度模型Table 5 Velocity model modified after Wang et al. (2002)

4 GPAT震源機(jī)制

4.1 遠(yuǎn)震

表6和圖3a展示了利用廣義極性振幅技術(shù)反演的6次遠(yuǎn)震的震源機(jī)制結(jié)果(GPAT)和全球矩心矩張量結(jié)果(GCMT)．僅從圖3a中的沙灘球幾乎無法辨識(shí)GPAT結(jié)果與GCMT結(jié)果的差異．如果仔細(xì)比較對(duì)應(yīng)參數(shù)，兩種結(jié)果之間還是存在或多或少的差別．我們注意到，只有一次事件的節(jié)面I的走向相差29°，其余都在15°以內(nèi)；只有一次事件的節(jié)面II的走向相差29°，其余都在10°以內(nèi)；所有節(jié)面I的傾角差異都在16°以內(nèi)；所有節(jié)面II的傾角差異都在10°以內(nèi)；只有兩次事件的節(jié)面I的滑動(dòng)角相差17°，其余差別都在7°以內(nèi)；只有兩次事件的節(jié)面II的滑動(dòng)角相差24°和22°，其余都在16°以內(nèi)．雖然GCMT結(jié)果是目前國際上的權(quán)威結(jié)果，但仍不能被認(rèn)為是“真理”．假如我們把GPAT結(jié)果和GCMT結(jié)果的中間值作為真理的更好近似，那么GPAT結(jié)果的偏差就更?。纱丝磥?，GPAT利用遠(yuǎn)場(chǎng)資料和區(qū)域資料反演遠(yuǎn)場(chǎng)大震的震源機(jī)制是可行的．

4.2 區(qū)域震

表7和圖3b展示了蘆山震群的震源機(jī)制反演結(jié)果和部分來自其他研究的結(jié)果(具體參數(shù)見附表1和2)．通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)GPAT反演結(jié)果與來自其他研究的結(jié)果之間的相似性(呂堅(jiān)等，2013；趙博等，2013)．同時(shí)，我們注意到震群內(nèi)各事件的震源機(jī)制也彼此接近．考慮到來自其他研究的結(jié)果遠(yuǎn)不及GCMT結(jié)果那樣權(quán)威，我們并沒有仔細(xì)計(jì)算具體參數(shù)之間的差別．

品牌影響力的路徑系數(shù)為0.73，也說明其對(duì)新疆農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域品牌競(jìng)爭(zhēng)力影響作用顯著，且具有很大提升空間，因此應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)筑新疆民族特色的品牌形象，注重結(jié)合新疆特有的歷史、人文資源，在產(chǎn)品包裝形象、生產(chǎn)環(huán)境形象、經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)形象、社會(huì)貢獻(xiàn)形象、員工層次形象等方面突出新疆特色，增強(qiáng)品牌的文化品位；結(jié)合新疆農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)在消費(fèi)者心中留下的美好印記，進(jìn)而充分利用和開發(fā)本地歷史文化資源，緊跟時(shí)代特色，為農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域品牌做歷史文化背書。將新疆的區(qū)域品牌培育和產(chǎn)品營(yíng)銷結(jié)合，進(jìn)行品牌營(yíng)銷，注重品牌產(chǎn)品在營(yíng)銷中的形象，進(jìn)而提升品牌忠誠度。

需要特別說明的是，我們不但利用遠(yuǎn)場(chǎng)記錄反演了蘆山主震的震源機(jī)制，還分別利用區(qū)域記錄和地方記錄反演了這次地震的震源機(jī)制．表6中事件4的GPAT結(jié)果為遠(yuǎn)場(chǎng)資料的反演結(jié)果，表7中的結(jié)果7和7*分別為使用區(qū)域資料和地方資料的反演結(jié)果．對(duì)于節(jié)面I而言，三種結(jié)果的走向分別為21°、22°和358°，最大差別24°；三種結(jié)果的傾角分別為56°、34°和58°，最大差別為24°；三種結(jié)果的滑動(dòng)角分別為64°、86°和58°，最大差別為28°．對(duì)于節(jié)面II而言，三種結(jié)果的走向分別為242°、207°和228°，最大差別35°；三種結(jié)果的傾角分別為42°，56°和44°，最大差別為14°；三種結(jié)果的滑動(dòng)角分別為123°、93°和130°，最大差別為37°．我們對(duì)同一地震使用了不同的資料，盡管反演結(jié)果之間存在差別，但三種不同資料的反演結(jié)果仍具有一致性．

表6 遠(yuǎn)震事件的GPAT與GCMT震源機(jī)制Table 6 GPAT and GCMT mechanisms of the teleseismic events

表7 蘆山震群的GPAT震源機(jī)制Table 7 GPAT mechanisms of the Lushan earthquake swarm

綜合以上分析，我們認(rèn)為GAPT利用區(qū)域地震記錄能夠反演得到中強(qiáng)地震的震源機(jī)制．

4.3 地方震

4.3.1 盈江震群

表8和圖3c展示了盈江震群的震源機(jī)制參數(shù)，其中包括發(fā)生于2014年5月23日和5月30日的兩次主震事件．從反演結(jié)果看，盡管這些地震的震源機(jī)制不盡相同，但它們皆以陡傾角走滑為主．

對(duì)于盈江震群中的余震事件，我們無法為所有事件找到像GCMT那樣的權(quán)威結(jié)果作比較，但從已有的研究中找到其中部分事件的震源機(jī)制(圖1c和附表3、4)．盡管他們使用的方法和資料與我們使用的方法和資料截然不同，但這些事件的震源機(jī)制彼此接近．另外，我們已經(jīng)利用事件21至26成功提取了兩次主震的震源時(shí)間函數(shù)(許力生等，2014)，該結(jié)果表明余震和主震的震源機(jī)制的確很相似．

4.3.2 巧家震群

表9和圖3d展示了巧家震群的震源機(jī)制結(jié)果．清楚地可以看到，盡管這些地震的震源機(jī)制彼此存在差異，但它們都以走滑為主．我們無法為這些地震找到可以比照的結(jié)果，但這些事件震源機(jī)制間的相似性為求解結(jié)果的準(zhǔn)確提供了保障.對(duì)于事件的時(shí)空分布而言，這些事件在時(shí)間上比較集中，大部分發(fā)生于2013年11月16日至23日之間，但是在空間上它們并不呈線性排列.對(duì)于事件的震級(jí)大小而言，這個(gè)震群的地震都比較小，最大的4.6級(jí)，最小的僅為0.2級(jí)，這樣小的地震完全可以在局部應(yīng)力場(chǎng)作用下發(fā)生，因此過高地渴求震源機(jī)制的一致性顯然是不合理的．

綜合考慮盈江震群與巧家震群的反演，我們完全有理由認(rèn)可GPAT利用地方地震記錄反演小微地震震源機(jī)制的實(shí)用性．

需要說明的是，表7、8和9中反演參數(shù)誤差(不確定性)的意義已在前文作過介紹(嚴(yán)川和許力生，2014)．

表8 盈江震群的GPAT震源機(jī)制Table 8 GPAT mechanisms of the Yingjiang earthquake swarm

表9 巧家震群的GPAT震源機(jī)制Table 9 GPAT mechanisms of the Qiaojia earthquake swarm

5 GPAT矩震級(jí)

矩震級(jí)的概念誕生于對(duì)大地震的研究，是由標(biāo)量地震矩的大小決定的(Kanamori，1977；Hanks and Kanamori, 1979)．地方震級(jí)的概念誕生于對(duì)小地震的研究，是由某個(gè)特定周期的振幅的大小決定的(陳運(yùn)泰和劉瑞豐，2004)．由于二者的定義不同， 二者之間存在差別便不難理解．不同震級(jí)之間的關(guān)系一直以來都是一個(gè)重要的研究方向，矩震級(jí)與地方震級(jí)的關(guān)系是其中重要的組成部分(Bakun and Lindh, 1977; Bakun, 1984; Fletcher et al., 1984; Hanks and Boore, 1984; Kim et al., 1989; Vidal and Mungúia, 1991; Ben-Zion and Rice, 1993; Ben-Zion and Zhu, 2002; Clinton et al., 2006; Tan and Helmberger, 2007)．目前的研究表明，兩者之間呈現(xiàn)分段關(guān)系，對(duì)于較大地震，二者比較一致，地震越小，二者差別越大．

單獨(dú)比較某個(gè)或某幾個(gè)地震的矩震級(jí)和地方震級(jí)是無意義的，在這里我們把本文中涉及的所有地震事件的矩震級(jí)和常規(guī)定位時(shí)確定的地方震級(jí)(注意：部分較大事件實(shí)際上是面波震級(jí))進(jìn)行對(duì)比分析．在圖4中，把同一事件的兩種不同震級(jí)的平均值作為“真值”(假定為正確的震級(jí))，并依此真值從小到大的順序?qū)φ鸺?jí)進(jìn)行排列．可以看出，矩震級(jí)與地方震級(jí)總體上具有相同的趨勢(shì)特征，但是，大于約3.5時(shí)，矩震級(jí)與地方震級(jí)一致性更好(注：沒有找到那6次遠(yuǎn)震的ML震級(jí))，二者幾乎重合，而小于約3.5時(shí)，矩震級(jí)與地方震級(jí)明顯分裂開來，且震級(jí)越小分裂越明顯，在地方震級(jí)為0時(shí)，二者的差異可達(dá)到2級(jí)．這種分段特征無疑是對(duì)已有研究結(jié)果的強(qiáng)力支持．

圖4 矩震級(jí)MW與地方震級(jí)ML 或者M(jìn)S的比較縱軸和橫軸均為事件震級(jí)，其中藍(lán)色圈為來自常規(guī)定位的地方震級(jí)；紅色圈為來自震源機(jī)制反演的矩震級(jí)；空心圈為二者的平均值．Fig.4 Comparison of the moment magnitudes MWwith the local magnitudes ML or MSHorizontal and vertical axes both are for magnitudes of the events．The blue circles are from the routine locating and the red ones are from the mechanism inversion, and the empty ones，the average of the above two．

圖5 震源深度的比較(a)中M表示兩種深度的均值. 在(a)圖中藍(lán)色圈為常規(guī)定位時(shí)得到的震源深度，紅色圈為震源機(jī)制反演時(shí)得到的震源深度，空心圈為二者的平均值．在(b)圖中縱坐標(biāo)為GPAT深度與平均值之差，紅色虛線為差的平均值．橫坐標(biāo)均為事件代碼．Fig.5 Comparison of the focal depthsIn subplot (a) the blue circles are from the routine location，the red circles，from the mechanism inversion，and the empty ones，the average of the above two；in subplot (b) the vertical axis shows the differences between the GAPT depths and the average ones，and the red dashed line shows the average value of the differences. The horizontal axes are the event codes．

考慮到其他研究結(jié)果，盡管GPAT矩震級(jí)與常規(guī)定位時(shí)得到的地方震級(jí)不總是一致，但我們?nèi)匀挥欣碛上嘈臛PAT矩震級(jí)是可以信賴的．

6 GPAT震源深度

通過震源機(jī)制反演確定的震源深度(G深度)是否正確，用某個(gè)事件或者某幾個(gè)事件同樣難以得出結(jié)論．類似地，我們把所有事件的G深度與通過常規(guī)定位得到的震源深度(L深度)進(jìn)行整體的比較．如圖5a，我們把同一事件的兩種震源深度的平均值作為“真值”(假定為正確的震源深度)，并依此真值從小到大的順序排列．可以看出，G深度和L深度的相關(guān)性非常好，而且對(duì)于相當(dāng)數(shù)量的事件，二者幾乎是重合的．這說明G深度是一個(gè)具有實(shí)際意義的可用參數(shù)．為了做出定量評(píng)價(jià)，我們計(jì)算了G深度相對(duì)于真值的偏差(圖5b)，最小偏差為0.15 km，最大偏差為2.95 km，平均偏差為0.61 km，其中偏差小于2 km者占約67%．而0.61 km的系統(tǒng)差別很可能來自起始破裂點(diǎn)與“矩心”之間的差別．

由此可見，GPAT深度與常規(guī)定位的深度具有相當(dāng)好的一致性，GPAT深度能夠反映震源的深度．

7 討論與結(jié)論

關(guān)于GPAT的原理和技術(shù)流程，我們已經(jīng)做過系統(tǒng)的介紹(嚴(yán)川和許力生，2014)；我們還利用各種數(shù)值實(shí)驗(yàn)闡述了GPAT的可行性和抗干擾能力(嚴(yán)川和許力生，2014)．GPAT是為利用區(qū)域和地方地震記錄反演小微地震的震源機(jī)制而提出的，但其原理允許利用所有地震記錄反演所有地震的震源機(jī)制．在這項(xiàng)研究中，我們不但選擇了利用區(qū)域和地方地震記錄反演中、小、微地震的震源機(jī)制的震例，也選擇了利用遠(yuǎn)場(chǎng)和區(qū)域地震記錄反演大地震的震源機(jī)制的震例．這不單是為了說明，GPAT不僅適合于小微地震，也適合于中強(qiáng)地震，不僅適用于地方和區(qū)域地震記錄，也適用于遠(yuǎn)場(chǎng)記錄；更重要的是，對(duì)于中強(qiáng)地震，可以找到用其他方法和其他資料得到的震源機(jī)制便于和GPAT結(jié)果進(jìn)行比較，而對(duì)于小微地震，難以找到強(qiáng)有力的佐證．

利用區(qū)域和遠(yuǎn)震記錄反演大震的震源機(jī)制時(shí)，我們選擇了6個(gè)MS5.7～MS7.0之間的地震．所用記錄的震中距從500 km至8000 km，覆蓋了部分區(qū)域到遠(yuǎn)場(chǎng)的距離．所用的地震的震源機(jī)制有正斷層、逆斷層、走滑斷層以及其他類型的斷層，覆蓋幾乎所有可能的機(jī)制．通過GPAT結(jié)果和GCMT結(jié)果的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二者基本一致，這說明GPAT能夠利用區(qū)域記錄和遠(yuǎn)場(chǎng)記錄確定大震的震源機(jī)制．

利用地方和區(qū)域地震記錄反演中強(qiáng)地震的震源機(jī)制時(shí)，我們選擇了ML4.5～MS6.9之間的地震．所用記錄的震中距從50 km至550 km，覆蓋了部分區(qū)域距離和部分地方距離．所用的地震為2013年四川蘆山地震序列的主震和較大余震(蘆山震群)，這些地震的震源機(jī)制以逆沖為主．經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)地震序列的較大余震與主震具有類似的震源機(jī)制(盡管并非總?cè)绱?，而這個(gè)地震序列的主震和部分較大余震的震源機(jī)制已經(jīng)有一些結(jié)果(呂堅(jiān)等，2013；趙博等，2013)．GPAT反演結(jié)果表明，蘆山震群的震源機(jī)制都非常接近．無論是震群內(nèi)部事件之間震源機(jī)制的相似性，還是部分事件的震源機(jī)制與其他研究結(jié)果的相似性均可表明，GPAT反演結(jié)果在合理的誤差范圍內(nèi)是正確的．這說明GPAT能夠利用區(qū)域和地方記錄確定中強(qiáng)地震的震源機(jī)制．

利用地方地震記錄反演小微地震的震源機(jī)制時(shí)，我們選擇了ML0.2～MS6.1之間的地震．所用記錄的震中距從5 km至105 km，覆蓋了幾乎整個(gè)地方距離．所用的地震一部分來自2014年云南盈江地震序列的主震和較大余震(盈江震群)，另一部分來自2013年發(fā)生在云南巧家的一個(gè)地震序列(巧家震群)．GPAT反演結(jié)果表明，盈江震群的事件都具有走滑機(jī)制．在震群內(nèi)部事件之間的震源機(jī)制都彼此接近，主震的GPAT結(jié)果和其他機(jī)構(gòu)給出的結(jié)果也較為一致(圖7)．同樣，巧家震群的事件也具有走滑機(jī)制．對(duì)于盈江震群和巧家震群，我們無法找到像GCMT那樣令人信服的結(jié)果可以比對(duì)，但震群內(nèi)部事件之間的相似性在相當(dāng)程度上能夠使我們相信，GPAT能夠利用地方地震記錄確定小微地震的震源機(jī)制．

GPAT不但反演確定震源機(jī)制，同時(shí)還反演確定矩震級(jí)和震源深度．從某一事件的反演結(jié)果，我們無從判斷其正誤．但所有事件的矩震級(jí)與地方震級(jí)的對(duì)比以及GPAT震源深度與常規(guī)定位深度的對(duì)比分析表明，GPAT反演得到矩震級(jí)和震源深度是可以信賴的．

由此可見，GPAT對(duì)實(shí)際地震是可用的，它能夠在合理的誤差范圍內(nèi)反演確定地震事件的震源機(jī)制、震源深度和矩震級(jí)；它不但適合于小微地震，還適合于中強(qiáng)地震；它不但適用于地方和區(qū)域地震記錄，也適用于遠(yuǎn)場(chǎng)地震記錄．

致謝 感謝IRIS數(shù)據(jù)中心提供遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)，感謝云南省地震局提供盈江地震序列波形數(shù)據(jù)，也感謝國家地震臺(tái)網(wǎng)中心提供蘆山地震序列波形數(shù)據(jù)．

附錄 來自其他研究的部分震源機(jī)制結(jié)果

附表1 趙博等(2013)確定的蘆山震群部分地震震源機(jī)制Appendix Table 1 Focal mechanisms of some of the Lushan swarm from Zhao et al. (2013)

附表2 呂堅(jiān)等(2013)確定的蘆山震群部分地震震源機(jī)制Appendix Table 2 Focal mechanisms of some of the Lushan swarm from Lü et al. (2013)

Aki K, Richards P G. 1980. Quantitative Seismology Theory and Methods, Vol. I. W. H. San Francisco, California: Freeman and Company.

附表3 19號(hào)地震的其他震源機(jī)制結(jié)果Appendix Table 3 Focal mechanisms of the No.19 event

注：Mww:W-phase moment tensor;Mwb: Body-wave moment tensor;Mwc: Centroid moment tensor.

附表4 20號(hào)地震的其他震源機(jī)制Appendix

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(本文編輯 何燕)

An inversion technique for mechanisms of local and regional earthquakes: generalized polarity and amplitude technique (II): An application to real seismic events

YAN Chuan1，XU Li-Sheng1*，ZHANG Xu1，LI Chun-Lai1，XU Kang-Sheng2

1InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China2GansuEarthquakeAdministration,Lanzhou730000,China

Determining focal mechanisms of small or micro-earthquakes is very important but difficult in seismological research, and no method has been commonly accepted and widely used due to complexity of this problem itself till now. In our previous paper we proposed an inversion technique, named generalized polarity and amplitude technique (GPAT), and the feasibility and capability of resisting disturbance of the technique has been tested with a series of numerical experiments. In this paper we present the examination of the practical ability of the GPAT by means of forty-nine real earthquakes.

10.6038/cjg20151014.

Yan C, Xu L S, Zhang X, et al. 2015. An inversion technique for mechanisms of local and regional earthquakes: generalized polarity and amplitude technique (II): An application to real seismic events.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(10):3601-3614,doi:10.6038/cjg20151014.

中國地震局地球物理研究所基本業(yè)務(wù)費(fèi)(DQJB14B01)和國家自然科學(xué)基金課題(41474046)聯(lián)合資助．

嚴(yán)川，男，1989年5月生，在讀博士生，主要從事震源機(jī)制與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)反演研究．E-mail: yanc@cea-igp.ac.cn

*通訊作者 許力生，男，1965年3月生，研究員，主要從事地震學(xué)研究．E-mail: xuls@cea-igp.ac.cn

10.6038/cjg20151014

P315

2015-04-28，2015-06-02收修定稿

嚴(yán)川， 許力生， 張旭等. 2015. 一種地方與區(qū)域地震震源機(jī)制反演技術(shù)：廣義極性振幅技術(shù)(二)——對(duì)實(shí)際震例的應(yīng)用.地球物理學(xué)報(bào)，58(10):3601-3614,