發(fā)震時刻和震源位置的測定方法

1、發(fā)震時刻和震源位置的測定方法地震定位意指根據(jù)地震臺站觀測的震相到時數(shù)據(jù)，確定地震的基本參數(shù)（震源位置、發(fā)震時刻、震級）。嚴(yán)格來說，地震定位同時需要還給出對解的評價。地震定位是地震學(xué)中最經(jīng)典、最基本的問題，它在地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、區(qū)域地震活動性、地震構(gòu)造研究中具有不可替代的作用。快速準(zhǔn)確的地震定位還對震后的減災(zāi)、救災(zāi)工作具有至關(guān)重要的作用。一、發(fā)震時刻的確定發(fā)震時刻指地震發(fā)生的時刻。發(fā)震時刻可利用單臺或多臺資料進(jìn)行確定。通常利用區(qū)域臺網(wǎng)的多臺資料確定的結(jié)果較為準(zhǔn)確。1、用走時表確定發(fā)震時刻    利用走時表法確定發(fā)震時刻的公式為發(fā)震時刻=初至震相的到時初至震相的走時其中初

2、至震相到時可從地震記錄圖上直接獲取，初至震相的走時值則可用TS與TP的到時差值查走時表得到。為消除誤差，通常將各臺定出的發(fā)震時刻取均值，作為最終定出的發(fā)震時刻值。此種方法適用于任何地震。對于地方震使用直達(dá)波到時差TS-TP查走時表得tP；對于近震，用首波走時差Tsn-Tpn查走時表得tpn；對于遠(yuǎn)震用地幔折射波的到時差TS-TP查走時表得；對于極遠(yuǎn)震用地表反射波PP與地核穿透波PKP1間的到時差查走時表得tPKP1。值得特別指出的是，對于5°16°影區(qū)內(nèi)的地震，由于無法準(zhǔn)確定出S震相，因此，常用短周期面波Lg2與初至P波的到時差查走時表得tP值。使用走時表法定發(fā)震時刻時，應(yīng)

3、先定出震中距及震源深度值，再確定初至波的走時，這一點對于遠(yuǎn)震顯得更加重要。2、用和達(dá)直線法確定發(fā)震時刻和達(dá)直線法是經(jīng)典的方法。它適用于利用區(qū)域臺網(wǎng)資料測定地方震及近震的發(fā)震時刻。其原理方程為：TP=(TS-TP)(k-1)+T0                               

4、 （2.2.1） 式中，TP、TS分別為縱橫波的到時，可以是直達(dá)波、反射波或首波；T0為發(fā)震時刻，k為波速比(k=vPvS)。    和達(dá)直線的含義是波的到時差TS-TP與初至波到時TP呈線性關(guān)系。由它們構(gòu)成的直線的斜率為k，直線在TP軸上的截距為發(fā)震時刻T0。由式(2.2.1)不難看出，當(dāng)已知各臺的縱橫波到時之后，便可通過解方程組的方法確定發(fā)震時刻T0及波速比k。 二、震中位置的確定1、利用單臺三分向記錄確定震中位置利用單臺三分向記錄確定震中位置的原理就是根據(jù)縱波初動確定出震中方位角，根據(jù)震相到時（走時表等）確定出震中距，根據(jù)震中方位角及震中

5、距確定震中位置。當(dāng)有1個以上臺獲得了初動清晰、P及S震相準(zhǔn)確的地震記錄時，便可用該方法確定震中位置。(1)利用P波三分向初動確定震中方位角震中方位角是指過地震臺站的子午線與地震臺站到震中連線間的夾角，沿順時針方向量取為正。    P波的質(zhì)點振動方向與波射線重合，因此波的初動方向能表明震源的方位。波在兩水平方向的初動決定地震波射線的位置，其垂直向的初動決定地震波射線的方向。當(dāng)垂直向初動向上時，質(zhì)點初始振動的方向背向震中；當(dāng)垂直初動向下時，質(zhì)點初始振動的方向指向震中。圖2.6   P波位移與震中關(guān)系    圖2.6是一

6、個地震記錄的三分向初動方向。設(shè)圖中水平向振動的合矢量指向東北方向，若垂直向的初動向下，則質(zhì)點初始振動方向是“向著”震源的，此時震中點在臺站的東北方向；若垂直向的初動向上，即質(zhì)點初始振動方向是“背向”震源的，則震中點在臺站的西南方向。P波三分向的初動方向與震中方位的關(guān)系也可見表2.11。            表2.11   P波三分向初動方向與震中方位關(guān)系表     由于地震記錄圖上P波兩水平向初動的合矢量正好是地動

7、位移在地面的投影，因此在利用三分向初動方向定出震源方位之后，則可結(jié)合P波兩水平向的初動振幅定出震中方位角。震中方位角由表2.12決定表2.12    震中方位角確定表震中相對臺站的方位東北東南西南西北´180-´180+´360-´ 這里                        &#

8、160;          AEW                         tg´=               

9、;                 （2.2.2）                                

10、60;  ANS而                                YEW×103              

11、60;          AEW =                              （2.2.3）         &

12、#160;                         VEW                   YNS×103    &#

13、160;                    ANS =                            （2.2.4）  

14、;                                 VNS YEW是P波東西向初動振幅，YNS是P波北南向初動振幅單位mm；vEW，vNS是東西和北南向的放大倍數(shù)；AEW，ANS分別是東西向、北南向的地動位移單位m。(2)確定震中距由記錄到的P、S波的到

15、時差查相應(yīng)的走時表（本地區(qū)走時表或J-B表），確定出震中距。(3)震中位置的確定    在1200萬的地圖上確定近震的震中位置，以臺站正北方向線為起點，順時針旋轉(zhuǎn)方位角的度數(shù)，得到震中軌跡線，以臺站為起點，沿震中軌跡線取震中距長度，得到震中點。    當(dāng)確定遠(yuǎn)震震中位置時，可用吳爾夫網(wǎng)或?qū)Ｓ枚ㄎ坏貓D。    該方法是基于1個臺站定震中位置的方法，方法涉及到P、S波到時，P波的初動，走時表等，因此，震相不準(zhǔn)確，初動不清晰，走時表不適宜等，均會給定位帶來誤差。 2、多臺定位的交切法 

16、60;  交切法以3個以上臺的P、S波的到時及適宜的走時表為定位前提。其基本原理是：     在直角坐標(biāo)系中，若設(shè)震中點坐標(biāo)為(x，y)，臺站點坐標(biāo)為(xi，yi)，則有                i=(x -xi)2+(y -yi)2 1/2             

17、60;                           （2.2.5） 兩邊平方:                   i2=(x -xi)2+(

18、y -yi)2                        （2.2.6） 這是一個圓的方程，震中點滿足這個方程，即，震中點就在這個方程描述的圓的圓周上。顯然，若以臺站為圓心，以震中距為半徑作圓，就可得到1個滿足上述方程的圓周線（也即震中軌跡線），如果有3個以上臺站的地震數(shù)據(jù)，則可得到3個圓周線（3條震中軌跡線），圓周線與圓周線的交匯處則為震中。該方法的誤

19、差主要來自P、S震相的準(zhǔn)確性及走時表的適宜性。在查走時表時假定已知震源深度。該方法的優(yōu)點是可直接在1200萬的臺網(wǎng)布局圖上進(jìn)行定位，速度高，較準(zhǔn)確。因此，許多臺網(wǎng)中心都用該方法進(jìn)行震中位置的確定。3、多臺定位的雙曲線法該方法用于確定震中點在區(qū)域臺網(wǎng)內(nèi)或區(qū)域臺網(wǎng)邊緣的地震。該方法使用前提是有3個以上臺的P波到時以及當(dāng)?shù)氐目v波波速vp。設(shè)T1、T2分別為某種地震波到達(dá)臺1、臺2的時刻，vp為該波的波速，1、2表示2個臺的待定震中距?？山⒎匠淌?-2=（T1-T2）·vp          

20、;               （2.2.7）式（2.2.7）的右端為已知數(shù)，到臺1和臺2的距離為常數(shù)的動點的幾何軌跡是雙曲線。雙曲線的焦點是臺1和臺2。取雙曲線中靠近到時最早的地震臺的一支為實用曲線，也即震中軌跡。    再用臺3與臺1或臺2組合，按式（2.2.7）又可形成一條雙曲線（震中軌跡線），2條震中軌跡線的交點為震中點。 三、震源深度確定    震源深度是較難準(zhǔn)確確定的量，除可

21、用解方程法、掃描法確定震源深度外，利用震相的到時差和走時表確定震源深度是較普遍的方法。1、近震震源深度(1)TS-TP作圖法    條件:已知三個以上臺的S，P波的到時及震中距，且震中距與震源深度約為同一數(shù)量級。    基本原理：由走時方程2h2=v2·(TS-TP)2令:x=(TS-TP)2，  y=2則上式變?yōu)?     y=v2·x-h2           &

22、#160;             （2.2.8）式中h為震源深度，v為虛波速度（v=vp*vs/（vp-vs）。在x，y直角坐標(biāo)系中，它是一條關(guān)于x，y的直線，h2為該直線在y軸上的負(fù)截距，由此可見，我們可以用已知條件作圖來求得h值。   方法：在直角坐標(biāo)系中，以2，(TS-TP)2i作圖，得一條直線 (i為臺站序號)；         取直線在縱軸上的截距得h2，

23、開方得h值。(2) TP11-TPG作圖法    條件:已知PG和P11波的到時、震中距，及該地區(qū)地殼厚度H和波速。    原理：設(shè)介質(zhì)為均勻單層地殼模型由 聯(lián)立得:（2.2.9）若H，v為已知量，在某一深度下，給出一系列的值，便可得到一系列與之對應(yīng)的TP11-TP，將這些對應(yīng)值點入以為橫軸，TP11-TP為縱軸的直角坐標(biāo)系中，即可得一條該深度情況下的-(TP11-TP)曲線，再改變深度值，可得另一條曲線，用這樣的方法制出了一個(TP11-TP)定深度的列線圖，見圖2.7。  圖2.7   用T

24、P11-TP定震源深度(據(jù)張少泉，1977)    求深度的方法：用某臺記錄到的TP11-TP值及該臺的值，查圖2.7即得深度值，若有多個臺記錄，則分別查出h值后，取平均震源深度。(3)（TPG TPN ）-（TSG TPG）列線圖法    條件：已知P11，PG，SG波的到時，且震中距大于600km。    原理：由直達(dá)波和首波的走時方程相減得:             &#

25、160;                                                  &

26、#160;    （2.2.10）對于淺源地震，h<<，則上式寫成                                        &

27、#160;            （2.2.11）式中:                                    &

28、#160;               （2.2.12）                                                    （2.2.13） 對于一個地區(qū)H、v´、v"均為常數(shù)，因此，不同的h和對應(yīng)不同的TP-Tpn，也即，已知及TP-Tpn的情況下，可計算h值，在實際操作中，將這種對應(yīng)關(guān)系制成類如圖2.7的列線圖。    列線圖有兩種形式，一種是按上式關(guān)系制成的，以為橫軸，以