段云歌

(四川省地震局，四川 成都 610041)

四川康定地區(qū)小震群震源機(jī)制一致性變化特征

段云歌

(四川省地震局，四川 成都 610041)

利用體波譜振幅相關(guān)的方法，對(duì)2014年11月22日康定M6.3主震發(fā)生后至2015年1月31日期間ML≥1.6級(jí)余震序列的震源機(jī)制一致性進(jìn)行研究。在震群不同方位共選取8個(gè)地震觀測(cè)臺(tái)站，以鮮水河斷裂為界將地震臺(tái)站分為西南側(cè)與東北側(cè)臺(tái)站，利用不同臺(tái)站組合計(jì)算平均相關(guān)系數(shù)。依地震發(fā)生時(shí)間順序，將每5次地震事件分為一組，按照步長(zhǎng)為1滑動(dòng)求取平均相關(guān)系數(shù)。結(jié)果顯示，由斷裂東北側(cè)臺(tái)站計(jì)算出來(lái)的總體值最低，其次是由斷裂西南側(cè)臺(tái)站計(jì)算結(jié)果，由8個(gè)臺(tái)站計(jì)算所得的平均相關(guān)系數(shù)最高；由斷裂帶西南側(cè)臺(tái)站與由8個(gè)臺(tái)站計(jì)算結(jié)果的變化特征類似，表現(xiàn)為隨著時(shí)間推移跳躍、達(dá)到低點(diǎn)、升高后趨于穩(wěn)定；而由斷裂東北側(cè)臺(tái)站計(jì)算的結(jié)果表現(xiàn)為小副跳躍后達(dá)到低值并趨于穩(wěn)定，這可能是由于深部構(gòu)造及應(yīng)力場(chǎng)的影響所致。

譜振幅相關(guān)系數(shù)；康定地區(qū)；一致性

2014年11月22日16時(shí)55分25.5秒，四川省甘孜藏族自治州康定縣發(fā)生M6.3級(jí)地震，11月25日23時(shí)19分7.1秒，在M6.3級(jí)地震震中東南約10 km處再次發(fā)生M5.8級(jí)地震，這樣就成為雙主震型地震序列。兩次地震都發(fā)生在川滇塊體北東邊界鮮水河斷裂中南段[1]。跟隨主震后在這一地區(qū)發(fā)生了大量的余震，截至2015年4月30日，四川臺(tái)網(wǎng)共記錄余震 5 317次，其中單臺(tái)觀測(cè)到的地震事件有 3 328次，我們進(jìn)行地震定位的觀測(cè)數(shù)據(jù)中，ML<1.0地震有602次，1.0≤ML≤1.9地震事件有 1 219次，ML≥2.0地震事件有168次。

1 原理與計(jì)算方法

地震學(xué)中，臺(tái)站j記錄第i個(gè)地震波位移的譜振幅可表示為：

Oijf=Mi(f)·Rij(θ,φ)·Pij(r)·Fij(f,r)·Gj(f)·Ij(f)

(1)

其中，f表示頻率，r表示地震與觀測(cè)臺(tái)站之間的距離，i(f)是震源項(xiàng)，Rij(θ,φ)為輻射圖型因子，θ、φ表示地震到觀測(cè)臺(tái)站的方位角和離源角，Pij(r)是幾何擴(kuò)展系數(shù)，僅與地震到觀測(cè)臺(tái)站的距離相關(guān)，F(xiàn)ij(f,r)是地震波的衰減項(xiàng)，Gj(f)是場(chǎng)地響應(yīng)項(xiàng)，Ij(f)是儀器響應(yīng)項(xiàng)。其中，Mi(f)的表達(dá)式為：

(2)

如果兩次地震(a、b)震源位置相同，或者兩次地震震源之間的距離遠(yuǎn)小于地震到臺(tái)站之間的距離，可近似看作在同一震源，那么，對(duì)于同一頻率，在同一個(gè)臺(tái)站上兩次地震事件的觀測(cè)譜值之比可表示為：

(3)

上式中，fc表示拐角頻率。當(dāng)f?fc時(shí)，式(3)可表達(dá)為：

(4)

Lund等(2002)提出一種計(jì)算體波譜振幅相關(guān)性的方法[8]，即對(duì)同一震源區(qū)兩次事件在相同臺(tái)站的波形記錄，使用地震的直達(dá)P、S波的零頻譜振幅值計(jì)算相關(guān)系數(shù)[4-6]：

(5)

對(duì)于3分向地震波形記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)計(jì)算后使得每個(gè)臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以得到5個(gè)零頻譜值：垂向和徑向P波(PZ和PR)，垂向、徑向和切向S波(SZ、SR和ST)，這里稱這5個(gè)譜值為譜值分量。根據(jù)觀測(cè)臺(tái)站和震中位置，計(jì)算出觀測(cè)臺(tái)站在震源球上的方位角。然后根據(jù)地震與臺(tái)站間的方位角關(guān)系，對(duì)臺(tái)站記錄的2個(gè)水平分量數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到徑向和切向分量：

(6)

式中，R(t)和T(t)表示徑向和切向分量，N(t)和E(t)表示南北和東西分量，Az表示方位角。

2 資料選取與處理

一般來(lái)說(shuō)主震后發(fā)生大量余震。本次研究最初選取了震后至2015年4月30日ML≥1.6的480次地震事件，經(jīng)逐一篩選，刪去震相記錄不清晰的事件、單臺(tái)事件、不滿足信噪比條件的事件以及分布不夠集中的事件，這樣，留下73次地震事件用于計(jì)算。其中，主震至2014年11月30日期間的有49次，2014年12月份有17次，2015年1月有5次，2月有1次，3月有0次，4月有1次。2015年2～4月余震少且分散，因此參與計(jì)算的是主震后至2015年1月31日的71次事件(參見(jiàn)圖1)。

(2014年11月22日至2015年1月31日)圖1 研究區(qū)余震分布及臺(tái)站選擇

表1 康定地區(qū)選擇的臺(tái)站

在參與計(jì)算觀測(cè)臺(tái)站的選擇上，主要考慮以下因素：使用的觀測(cè)儀器為寬頻帶地震計(jì)的固定臺(tái)站，臺(tái)站均勻分布在震群周?chē)煌轿簧?；觀測(cè)臺(tái)站距震群距離在70-150 km之間，這樣既保證臺(tái)站與震群之間的距離遠(yuǎn)大于震群所圍區(qū)域直徑，又保證初至地震波為直達(dá)P波。同時(shí)，由于所選地震震級(jí)較小，就要求要有盡量多記錄清晰地震波數(shù)據(jù)的臺(tái)站。

在考慮這些因素的基礎(chǔ)上，選擇了研究區(qū)中滿足上述條件的8個(gè)臺(tái)站(參見(jiàn)表1)。以鮮水河斷裂為界，將這些臺(tái)站分為兩部分：斷裂西南側(cè)的DFU、LTA、YJI、JLO等臺(tái)和斷裂東北側(cè)的SMI、TQU、BAX、XJI等臺(tái)(參見(jiàn)圖1)

3 計(jì)算

對(duì)所選每一次地震的直達(dá)波震相到時(shí)進(jìn)行校核， 在原有觀測(cè)報(bào)告的基礎(chǔ)上對(duì)所需資料進(jìn)行補(bǔ)充與完善?；谛：苏鹣嗪蟮腜g、Sg到時(shí)，選取不同分量Pg和Sg波開(kāi)始后一段時(shí)間計(jì)算觀測(cè)波形的傅里葉譜，并從速度譜轉(zhuǎn)為位移譜。對(duì)不同記錄，選取不同時(shí)間窗長(zhǎng)，保證P波和S波的主要能量集中在該窗長(zhǎng)內(nèi)。對(duì)每個(gè)記錄臺(tái)站的5個(gè)分量分別做頻譜圖(參見(jiàn)圖2)。用MatLab計(jì)算軟件中的退火算法，計(jì)算出波譜曲線的最佳擬合，求得每次地震每個(gè)臺(tái)站的零頻譜振幅值。

圖2 2014年11月29日04:48地震XJI臺(tái)數(shù)字記錄5分量譜振幅

用每個(gè)臺(tái)站所得的零頻譜振幅值，代入式(5)，計(jì)算其線性相關(guān)系數(shù)，多個(gè)臺(tái)求平均得到兩次事件的平均相關(guān)系數(shù)。

4 結(jié)果與討論

圖3 研究區(qū)不同臺(tái)站組合計(jì)算結(jié)果變化趨勢(shì)

將地震事件以時(shí)間為序排列，每5次地震事件為一組，以步長(zhǎng)為1進(jìn)行計(jì)算，分別用全部8個(gè)臺(tái)站、西南側(cè)臺(tái)站、東北側(cè)臺(tái)站數(shù)據(jù)計(jì)算得到研究區(qū)余震序列平均相關(guān)系數(shù)。反映在圖3中，其中縱坐標(biāo)表示平均相關(guān)系數(shù)，為無(wú)量綱數(shù)值；橫坐標(biāo)表示時(shí)間順序，零點(diǎn)為2014年11月22日18:00，數(shù)值代表發(fā)震時(shí)刻與零點(diǎn)時(shí)刻的差值，單位為“天”。

從圖3中看出，由斷裂東北側(cè)臺(tái)站計(jì)算出來(lái)的短劃線總體值最低，其次是由斷裂西南側(cè)臺(tái)站計(jì)算出來(lái)的點(diǎn)線，其總體值較高，最高的則是由全部8個(gè)臺(tái)站計(jì)算所得的實(shí)線。此外，實(shí)線與點(diǎn)線的變化特征類似，在主震后10天內(nèi)表現(xiàn)出數(shù)值的跳躍，在第13天左右達(dá)到低點(diǎn)，隨后又逐漸升高，直到主震后25天左右趨于穩(wěn)定；而短劃線表現(xiàn)為前10天內(nèi)數(shù)值的小幅跳躍，第10天后達(dá)到低值并趨于穩(wěn)定。

出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能的影響因素有：(1)斷裂東北側(cè)臺(tái)站計(jì)算的結(jié)果平均相關(guān)系數(shù)最低，即反映為地震對(duì)之間的震源機(jī)制一致性較差。鮮水河斷裂東北側(cè)同時(shí)受到龍門(mén)山斷裂帶的影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震波在傳播過(guò)程中，可能經(jīng)過(guò)多次的反射、折射等，傳播路徑較復(fù)雜，波的頻率成分復(fù)雜，因此對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。而鮮水河斷裂西南側(cè)的川滇塊體則不同，區(qū)內(nèi)除了較大的玉農(nóng)希斷裂外，僅有幾條小斷裂，地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，地震波傳播路徑可能較單一。李大虎等反演了鮮水河斷裂帶南東段上地殼范圍內(nèi)不同深度的三維P波速度結(jié)構(gòu)特征，揭示了鮮水河斷裂帶的深度介質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，斷裂兩側(cè)雅江-九龍一帶(斷裂帶西南)和瀘定-寶興地區(qū)(斷裂帶東北)分別呈現(xiàn)出低速異常和高速異常的分布特征，表明了鮮水河斷裂帶南東段兩側(cè)上地殼物質(zhì)存在顯著的橫向介質(zhì)差異。這可能也是影響計(jì)算結(jié)果的因素[2]。(2)3條曲線的變化特征不同。短劃線在跳躍后隨即降低然后趨于穩(wěn)定，可能是在能量釋放上較單一，受到較為單一的應(yīng)力場(chǎng)(斷層應(yīng)力場(chǎng))的控制。而斷裂帶西南側(cè)可能是不同應(yīng)力場(chǎng)(斷層應(yīng)力場(chǎng)與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng))的交替控制作用，導(dǎo)致在下降后上升而后趨于穩(wěn)定。

陳颙認(rèn)為某一巖層或某一構(gòu)造受到應(yīng)力作用，產(chǎn)生前震時(shí)構(gòu)造基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，而主震后，基本結(jié)構(gòu)則發(fā)生了變化[3]，因此前震的機(jī)制顯得相對(duì)一致[7]，而余震機(jī)制就顯得紊亂。

[1] 易桂喜，龍鋒，聞學(xué)澤，等．2014年11月22日康定M6.3級(jí)地震序列發(fā)震構(gòu)造分析[J].地球物理學(xué)報(bào)，2015，58(4)：1205-1219.

[2] 李大虎，丁志峰，吳萍萍，等．鮮水河斷裂帶南東段的深部孕震環(huán)境與2014年康定Ms6.3地震[J].地球物理學(xué)報(bào)，2015，58(6)：1941-1953.

[3] 陳颙．用震源機(jī)制一致性作為描述地震活動(dòng)性的新參數(shù)[J].地球物理學(xué)報(bào)，1978,21(2)：142-159.

[4] 朱航，劉杰，陳天長(zhǎng)．采用體波譜振幅相關(guān)系數(shù)方法研究地震序列的震源機(jī)制變化過(guò)程[J].地震，2006，26(2)：1-11.

[5] 朱航，何暢．注水誘發(fā)地震序列的震源機(jī)制變化特征：以四川長(zhǎng)寧序列為例[J].地球科學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014,39(12)：1776-1782.

[6] 崔子健，李志雄，陳章立，等．判別小震群序列類型的新方法研究—譜振幅相關(guān)分析法[J].地球物理學(xué)報(bào)，2012,55(5)：1718-1724.

[7] 澤仁志瑪，刁桂苓，李志雄，等．大震前顯示的地震震源機(jī)制趨于一致的變化[J].地震，2010，30(1)：108-114.

[8] Lund B, Boovarson R, Correlation of Micro-earthquake Body-Wave Spectral Amplitudes[J].Bull Seism Soc. Amer,2002,92:2419-2433.

TheCharacteristicsofFocalMechanismsConsistencyofSmallEarthquakeSwarminSichuanKangdingArea

DUAN Yunge

(Sichuan Earthquake Agency, Sichuan Chengdu 610041, China)

The method of spectral amplitude correlation is used to research the focal mechanism consistency of aftershocks sequences withML≥1.6 during 22 November 2014 when main shock KangdingM6.3 occured to 30 April 2015. A total of 8 stations are selected at different locations of the earthquake swarm and divided into southwest and northeast side stations with Xianshuihe Faults as the boundary. Average correlation coefficient is calculated by using the combination of different stations. According to the time order, the average correlation coefficient is calculated for every 5 events and the step length is 1. It is showed that the results from northeast stations is the lowest, followed by the results calculated by the southwest side stations and the average correlation coefficient calculated by the 8 stations of the highest. The variation of results with southwest stations and 8 sations is similar, which with the passage of time, jumping at low, increased and then tended to be stable. The trend based on northeast stations showed jumping a little to achieve low value and then tends to be stable. This may be due to the influence of deep structure and stress field.

spectral amplitude correlation; Kangding area; correlation coefficient; focal mechanism consistency

P315.332

:B

:1001-8115(2017)03-0001-04

2017-03-27

中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、科研三結(jié)合課題(162301)。

段云歌(1982-)，女，河南省新鄉(xiāng)縣人，工程師，主要從事地震監(jiān)測(cè)、數(shù)字地震學(xué)分析.

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.03.001