利用尾波干涉法研究中小地震的震源机制和位置的相对变化

中小地震的震源机制和地震位置及其变化对于研究地震构造、断层性质以及地震应力场的演化等问题都有极为重要的意义。然而由于地壳各向不均一性干扰、方位角敏感度以及极性不易判断等因素，传统的极性和振幅比以及波形反演等方法对中小地震的震源机制的研究存在较大困难。和一般反演要求速度结构尽量简单不同，尾波干涉法不需要了解速度模型的精细结构，只要求速度结构中存在各向不均一性散射体即可，而且对台站分布要求低，不受极性不易判断的影响，因此适合应用在中小地震的相对位置和相对震源机制变化的研究上。本项目将研究利用尾波干涉法确定地震相对位置和震源机制变化的理论和方法，并应用到汶川地震和九江地震的余震序列的研究上，分析这些余震序列之间的相互位置和震源机制解的差异和变化情况，并进一步探讨汶川地震和九江地震的断层特征和地震震后应力场演化等问题。

地震的位置和震源机制解是地震研究中极为重要的组成部分，是认识地下结构和地震发震构造的基础和主要判断依据。传统上对于震源机制解的研究主要通过地震波的极性或者波形来反演，而对于地震的位置主要通过走时定位和双差定位来实现。然而，对于一些小的地震，有时候台站分布不好，加上地下结构的了解不足，地震的相对位置和震源机制解的计算存在一定困难。本项目提出利用地震波散射的方法，并采用较为可靠的地下结构来研究地震的相对位置、深度及震源机制解。经过３年的研究与探索，本项目已经基本完成了项目的任务。在研究中，主要针对相似地震的判定、尾波相关性的理论和分析、地下结构的研究、地震震源机制解的研究、地震位置和深度的研究等几个方面开展了研究。发表了论文19篇，其中sci论文12篇，包括JGR、GJI、G3等在内的多篇国际顶级SCI论文，获得了良好的引用率；研究成果丰富。首先，发展了尾波相关性的方法，分析了尾波相关性与地震位置和震源机制相对变化的关系。其次，由于尾波相关性研究需要地震事件的波形有较高的一致性，必须需要有相似地震，因此发展了聚类方法来搜索相似地震，采用分区和相关性方法来搜索相似性地震。并以此为基础，收集了汶川地震的余震资料，获取了汶川地震余震中数百例相似地震对和地震丛。第三，计算了汶川余震中一些相似地震的相对位置，发现利用尾波相关性方法可以采用很少台站甚至单台来确定地震对之间的相对位置，精度和双差定位相当；第四，在地震位置、深度和震源机制解方面取得了一系列的成果，分别计算了安庆地震、El-Mayor-Cucapah、山西地震序列等的震源深度和震源机制解，为分析发震断层的特征和构造提供了判断依据，并提供了研究地震震源性质的方法；第五，在本项目资助下，在地下结构方面的研究取得了显著的成果，利用与尾波理论相近的噪声成像法和地震波成像理论，获取了包括华北、鄂尔多斯、东北、青藏高原等区域的地壳和上地幔精细结构，为研究这些区域的地震震源位置和机制解，以及发震构造和动力学机理提供了重要的参考和基础。此外，本项目的实施过程中培养了多位硕士和博士研究生，其中两位博士已经毕业并成为研究人员，另外3位即将毕业，同时还有几位硕士研究生获得了良好的培养。总之，本项目科研成果显著，在科研人员的培养方面也取得了很好的成果，完成了项目的工作任务。