基于日本密集井下地震台网（Hi-net）数据流的中国及邻区大震震源过程研究

The primary purpose of this study is to develope a new Back-Projection method based on regional seismic data. We are going to develop a new method to trace the rupture propagation of large earthquakes using regional seismic data. A small earthquake that occurred in the source area and has　similar focal mechanism will be back-projected to generate the Green's function. Then　the image of the large earthquake obtained from regular/traditional Back-Projection will be　deconvolved with the Green's function using NNLS. Combining this new method and regular Back-Projection method, we will be able to use tele-seismic and regional array data to get the better image of the source process　of the large earthquakes that occurred in and around China since 2004, which will shade light on the source characteristics such as frequency dependency, supershear rupture speed, as well as future seismic hazard in the source region. The second aim is to set up a real time system based on　Hi-net Array that can offer fast and reliable source information of magnitude over　7.5 earthquakes that occur in and around China. We perform continuous FK-analysis　on the Hi-net real time data stream to identify possible source locations. If a large event is identified, we start to do Back-Projection. If the earthquake is within 30 degrees to the Hi-net center, the newly developed method will be used. Otherwise the traditional Back-Projection method will be applied. After Back-Projection, rupture trace, source length, strong shaking area, and some　other key source parameters such as rupture velocity will be packed within 10 min　and distributed to related institutions and government offices for further　operation. The implementation of this project will aid fast estimate of the source　information for the earthquakes that occur in and around China. It will also prompt further understanding of source rupturing characteristics for large earthquakes.

本项目拟研究开发基于区域测震数据（震中距小于30度）的反投影新技术，结合传统远震反投影技术，系统分析中国及其邻区2004年以来7级及以上地震的震源过程特征，并开发基于日本密集井下地震台网（Hi-net）的实时数据流，于震后10分钟内获取7.5级以上地震震源信息的准实时分析系统，提高地震应急、重大设施应急操作反应速度。 利用小震（点源）的传统反投影结果，获得区域震相（包括P波、P波双三重值等）在反投影空间的格林函数。而后采用基于非负最小二乘法（NNLS）的反演运算,和格林函数，开发基于区域地震数据的反投影新技术。 然后，采用FK分析、基于区域（本研究）和远震（常规）反投影技术，构建一个基于日本Hi-net实时地震数据流的中国及邻区大震震源实时分析系统。 结合两种反投影方法，研究区内2004年以来大震震源过程特征，比如破裂速度、强能量辐射区、频率依赖特征等。

申请人团队在基于密集地震台网数据研究大震震源过程、震源参数测定方面做了一些探索性研究。具体如下：.○1 系统确定了近十年来全球大震的震源破裂速度，发现超剪切破裂在大型走滑断层型地震中存在的普遍性。.项目负责人利用近年来趋于完善的地震台阵技术分析了近十年来有观测数据的所有大型地震，首次系统确定了基于较大样本空间、不同机制类型地震的震源破裂速度。研究结果表明：.1）走滑型地震的破裂速度明显超过了倾滑型地震的破裂速度。.2）所有M≥7.7的走滑型地震，我们都观测到了明显的超剪切破裂现象。..○2 提出并发展了一种新的震源过程成像方法，显著提高了复杂震源的发震构造分辨率，为分析中小尺度地震震源特征提供了一个有力手段。.利用基于区域密集台网的传统反投影方法能较好地追踪大震（M≥8）的震源破裂过程及高频辐射能量分布。但是，由于中小尺度地震震源破裂断层与台站响应在空间上尺度相差无几，因此该方法很难获得中小尺度地震的震源过程。.负责人提出了利用小震的反投影能量分布作为格林函数，来获得更高精度的震源成像结果。引入了三维格林函数（二维空间+时间），来去除深度震相及其它震源区反射震相的影响，获得更加精细的震源区辐射能量分布。.相对于传统反投影方法，该方法显著提高了震源子事件的分辨能力，为分析中小尺度地震震源特征提供了一个有力手段。..○3 提出并初步论证了一种基于台阵技术的大震震级新标度，试图为大震震级快速准确测定提供新思路。.传统震级确定方法在快速估计大地震震级时，遭遇到一系列困难。负责人提出了一种快速自动计算大地震震级的新方法，利用基于区域地震台网数据反投影得到的震源时间函数和基于全球地震台网记录的直达P波最大位移，快速计算大震的震级。该震级计算方法考虑到P波的振幅和持续时间两个因素，显著提高了对超规模地震（如M≥ 8.5）和海啸地震震级确定的精度。.该方法操作简单，不涉及到反演，能实现自动化快速（6-13分钟）地获得稳定的震级估计。