利用MSDP震相直接计算震源机制解的方法及其应用

梁向军，刘林飞，范 瑾，苏 燕

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025；3.山西省地震局太原基准地震台，山西 太原 030025)



·地震活动性·

利用MSDP震相直接计算震源机制解的方法及其应用

梁向军1，2，刘林飞2，3，范 瑾1，2，苏 燕1，2

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025；3.山西省地震局太原基准地震台，山西 太原 030025)

利用山西数字测震台网日常处理软件产出的2009-2013年地震震相数据，直接采用MSDP软件嵌套的震源机制解方法进行计算，结果表明，与SNOKE方法得出的结果基本一致。说明此方法可应用于速报地震震源机制解的快速测定，既确保结果的稳定性、准确性，又节省大量的数据准备时间，进而提高工作效率。

震相；震源机制解；MSDP

0 引言

震源机制解是反映震源动力学过程的重要参数，是理解震源断层的力学性质和动力学特征的关键。在震源机制计算方面方法众多，如P波初动符号法[1-3]、CAP方法[4-5]、SNOKE方法[6-7]以及矩张量反演方法[8-9]等。但不同方法适用范围有所不同，P波初动符号法主要针对小震和中强地震，而CAP方法和矩张量反演方法针对中强地震，但这些方法均不适用于快速测定。在日常工作中，要求地震速报结束后(太原市M≥2.5，省内或省缘50 km范围内M≥3.0)迅速得出地震的震源机制解。鉴于一些研究学者的经验，对M≥4.0以上的地震，用CAP方法[10-12]和矩张量反演方法[13-15]，研究结果稳定、可靠。对M<4.0的地震，一般采用初动或者联合振幅比方法计算[16-17]，刘杰等[18]和胡幸平等[3]研究表明该方法能准确确定中小以上地震的震源机制解。该方法的不足是：需要手工量取P波初动，地震周围的记录台站包围性要好，清晰的初动符号要达到几十个；需要运用台站经纬度和地震震中经纬度计算出每个台站的方位角以及离源角，离源角结合初动信息进行反演得到震源机制，所用时间较长，影响速报工作的成果产出。随着台网密度的增加，一个M≥2.0以上的地震，能被周围几十个台站同时记录到，且台站能很好地包围震中，利用速报时MSDP定位系统生成的定位结果文件pha中的有效信息和P波初动，采用MSDP绑定的格点尝试法来[3，19]实现一键计算震源机制解，探讨其实用性。

1 台网基本情况及研究数据选取

山西数字测震台网由均匀分布于山西省内的56个台站组成，以宽频带地震计为主，甚宽频带地震计为辅，配用24位IP数据采集器。采用山西移动公司的2MSDH光纤通过IP方式将信号实时传送到省局台网中心，实现数据汇集，通过中国地震台网中心实时共享周边各省、自治区(陕西、河南、河北、内蒙古)15个测震台站的实时波形数据。目前，山西台网中心共接收71个台站的波形数据(见第2页图1)。

选取山西数字测震台网“十五”数字化以来M≥2.5的地震，直接调用MSDP定位结果文件pha中的信息，进行震源机制解测定，并将此结果与其他方法测定结果相比较。

2 震源机制解的计算步骤

(1) 台站选取。要求使用信噪比较好、没有时差及其他干扰的台站 ；(2) 地震定位；(3) 选取phase文件；(4) 开始计算。在程序对话窗内(见第2页图2)选择满足计算的条件，点击确定后开始计算，得到震源机制解结果(见第2页图3)。

3 结果分析

2009年1月至2013年12月，61次ML≥3.0地震的震源机制解计算结果表明，与SNOKE方法的测定结果基本一致，但存在一定的偏差。原因是本研究所用方法是初动符号法，而SNOKE方法是用初动与振幅比联合测定，虽然在测定时尽可能选取相同的台站，但由于计算程序不同，读取震相的清晰度会有偏差，导致计算的结果可能会有误差。

图1 山西测震台网台站分布图Fig.1 Distribution of stations in Shanxi seismic network

图2 震源机制解计算界面图Fig.2 Calculation interface for focal mechanism solution

为进一步比较MSDP软件自动测定结果的可靠性和准确度，选取同一地区、不同时间的2次地震以及同一地震、不同方法的测定结果进行比较。

3.1 同一地区地震的震源机制解结果比较

选取山西朔州2013年11月9日和11日的2次地震，震级相近，选用的台站也基本相同，计算得到的震源机制解完全一致(见图3)。

图3 发生在同一地区地震震源机制解结果Fig.3 Focal mechanism solutions of earthquakes occurred in the same area

3.2 与SNOKE方法计算结果的比较

SNOKE方法[6-7]是利用P波、SV波和SH波的初动和振幅比联合计算震源机制解的方法。研究选取与SNOKE同样的台站进行比较。

从图4、表1、第3页表2的结果看出，2次地震用不同方法计算的结果基本一致，节面解两者相差一般在10度以内，对于速报工作而言，此偏差影响不大。

图4 2011年1月15日山西河津M3.8地震震源机制解结果Fig.4 Focal mechanism solution of Hejin M3.8 earthquake in Shanxi on January 15, 2011

方法节面Ⅰ节面Ⅱ走向(°)倾角(°)滑动角(°)走向(°)倾角(°)滑动角(°)本研究所用方法28056-262569-144SNOKE方法28558-474551-137

另外计算61次M≥3.0地震的震源机制解结果，与SNOKE方法的结果进行比较，2种方法不同等级范围内差异所占的百比分在允许范围内。此项工作是速报工作结束后在规定的时间内快速测定，结果较可靠，可为震后的早期趋势判定提供一定的参考依据(见图5)。

表2 2015年6月2日山西太原M3.2地震2种

图5 2种方法同一参数不同等级差异对比图Fig.5 Contrast of two methods with different levels of the same parameter

4 结论与讨论

通过以上分析看出，直接用MSDP挂载的震源机制解方法测定结果满足速报的需要，在短时间内能够快速提供震源机制解结果。值得强调的是，在初期量取P波初动时，要量取初动清晰可靠的台站，对存在钟差和信噪比低的台站要去掉，所选台站尽可能包围震中，得到的结果可信度较高。运用此方法可减轻工作量，提高工作效率。

此文在完成过程中，得到陕西省地震局赵韬工程师的热情帮助，在此表示衷心的感谢!

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(英文摘要

Method for Calculating Focal Mechanism Solution by MSDP Seismic Phase and The Application

LIANG Xiang-jun1,2, LIU Lin-fei2,3, FAN Jin1,2, SU Yan1,2

(1.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030021, China;2.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China;3.Taiyuan Referential Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan Shanxi 030025, China)

Using the seismic phase data of 2009-2013 produced by the daily processing software in Shanxi digital seismic network, the focal mechanism solutions are calculated by MSDP software directly. The results are basically consistent with the results obtained by SNOKE method. It is illustrated that this method can be applied to rapid determination of the focal mechanism solution. The results obtained by this method are stable and accurate. It can save a lot of data preparation time and improve the efficiency of the work.

Seismic phase; Focal mechanism solution; MSDP

1000-6265(2016)04-0001-03

2016-06-10

中国地震局青年骨干项目(20140305)，山西省地震局科研项目(SBK-1618)。

梁向军(1978— )，女，山西省孝义县人。1999年毕业于防灾技术高等专科学校，高级工程师。

P315.3

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