CAP方法反演震源机制的台站布局等影响探究——以福建仙游M≥3.0级地震事件为例

张丽娜

福建省地震局 福建 福州 350003

引言

由于福建地震台网日常工作中需CAP方法快速并产出可靠的震源机制解，如本省发生5.0级以上地震时，或若地震震级在5.0级以下而中国地震局启动应急响应时，2小时内完成主震震源机制解的计算。然而，CAP方法受台站布局、台站拾取数量等因素的影响，结果也存在着差异性。本研究探索台站布局等因素，为快速产出较为可靠的震源机制解提供参考，缩短震源机制解产出用时。

1 理论与方法

CAP方法基本思想是将地震记录波形分割为Pn1和面波波段截开，分别赋予不同的权重，利用格点搜索的方法进行地震震源机制的反演。设是台站记录到的去除仪器响应后的地震波形，是相应的理论波形。一个双力偶震源的理论合成位移可以表示为，式中分别对应垂直走向滑动断层、垂直倾向动断层和45°倾向滑动断层3种最基本的断层类型。标量地震矩，为格林函数，为震源的辐射花样信息，为台站方位角，分别为待求震源机制解的断层走向、倾角和滑动角。对于中的未知量，若已知格林函数，就可以通过求解式子：。将初步得出的震源机制解与源函数、格林函数按照上式计算之后合成出理论图，将此理论图和实测图对比拟合。

CAP反演运算中，理论波形的得出依赖于各个台站位置的格林函数计算，目前计算格林函数的方法有多种，使用F-K方法( 频率－波数法)在水平层状模型中计算高频理论地震图时能够得到多种震相，可以计算出完整的理论地震图，并且对于不同震源类型、震中距都有普适性[1]。

2 数据选取与处理

2.1 事件选取

已经过测试，M<3.0级的事件，CAP反演质量数据不佳，且台站数分布质量参数也大于0.35。故本文只选取福建仙游M≥3.0级地震事件，采用不同的台站布局和台站拾取个数进行CAP反演。本文采用华南地区一维速度模型[2]进行CAP反演，如表1所示。收集2008年至2020年M≥3.0的福建仙游事件，共8个，表2数据从中国地震台网正式目录下载。

表1 华南模型

表2 福建仙游地震M≥3.0级事件信息（2008年1月至2020年12月）

2.2 事件定位流程（如图1）

图1 事件定位流程图

3 CAP反演结果及反演过程影响因素分析

反演结果如表3所示。表中 Quality是反演质量标志，Gap是台站最大张角，deltaU是台站分布质量参数（≤0.35时台站分布质量较好），Fit是波形拟合度，均值为0.72。每个事件采用不同的台站布局和台站数目，通过检视理论波形和观测波形的拟合程度是否一致，参与反演的台站布局是否包围震中及其合理性，以及台站数量。

表3 福建仙游M≥3.0级事件CAP反演结果（2008年1月至2020年12月）

在测试的过程中，有如下测试性结论：①距离震中较近的台站以及远台若参与反演将影响台站分布质量参数。事件FJ.201403141953中，距离震中较近的台站41km YTGL影响着反演质量标志这一参数。而震中距135～140km的两个台站XMJM、SXFK也影响反演质量标志这一参数。②选取震中距50～130km均能获得较好的反演参数。③由于CAP选取的台站数不超过50台，如表2定位的台站数大部分超过50台，使得分析人员需要手动挑选台，在信噪比较高和初至震相清晰的波形数据下，也可采取震中距50～100km和150～200km相结合反演，效果较佳。结果显示反演质量较高，结果可信。

4 CAP挑选台站布局所得结果与邱毅等[3]所采用TDMT法结果作对比

在信噪比较高和初至震相清晰的波形数据下，CAP挑选台站布局，采取震中距50～100km和150～200km相结合反演结果和邱毅所采用TDMT法反演福建仙游ML>3.5级6次地震的结果，如表4所示，作对比，差异不大。

表4 邱毅采用TDMT法福建仙游M≥3.0级事件CAP反演结果

5 结束语

此外，还存在一些需要进一步讨论和研究的细节。首先，本文选取数据仅限福建仙游M≥3.0级事件，未涉及福建其他内陆震群以及福建海域事件，今后将扩大事件范围继续探索CAP方法受台站布局等因素影响。其次，本文未探讨CAP反演结果是否受速度模型影响。后续将尝试编写程序，实现批量处理，继续探究。