金寨震群波速比變化特征分析

陶媛 王飛 陸棟梁 葛計(jì)劃 隆愛軍

摘 要：搜集和整理金寨、霍山、六安及鄰省地震臺(tái)近5年觀測(cè)到的數(shù)字震相資料，選取震相數(shù)據(jù)連續(xù)性較好且記錄清晰的臺(tái)站，利用單臺(tái)和達(dá)法計(jì)算金寨地震序列平均波速比，對(duì)距臺(tái)站不同空間范圍的波速比時(shí)空變化特征進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)其存在的共性和差異，研究2014年金寨震群前后波速比的時(shí)間演化特征。

關(guān)鍵詞：波速比 單臺(tái)和達(dá)法 震群序列

中圖分類號(hào)：P315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（a）-0070-05

Abstract：Collect and collate the Digital seismic data of Anhui Jinzhai， Huoshan， Lu'an and the neighboring seismic station observed in recent five years，select The seismic data with good continuity and clear records， calculate mean wave velocity ratio of Jinzhai earthquake sequence by using Wadati method of single station， compare and analyse the spatial and temporal variation characteristics of wave velocity ratio in different spatial ranges，according to the similarities and differences，research the time evolution characteristics of wave velocity ratio before and after the Anhui Jinzhai earthquake swarmin 2014.

Key Words：Wave velocity ratio； Wadati method of single station； Earthquake swarm sequence

地震波攜帶著震源和介質(zhì)變化的大量信息，波速比作為地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，可以捕捉地震前后的異常變化信息，分析地震孕育的可能性。地震波速度和波速比的變化在一定程度上反映了地下巖石狀態(tài)的變化，巖石破裂試驗(yàn)證明了在破裂孕育過程中主斷裂面上縱波速度形態(tài)的變化。通過對(duì)波速比變化的時(shí)間、幅度、形態(tài)的研究，可以找出波速比異常與地震序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系。國(guó)外對(duì)地震前波速比的測(cè)定與研究起源于20世紀(jì)20年代，在理論和實(shí)踐上都取得了較大的進(jìn)展。1928年日本地震學(xué)家和達(dá)清夫首先提出和達(dá)法求波速比，對(duì)一個(gè)地震以一組臺(tái)站記錄的Pg波走時(shí)Tp和Sg波走時(shí)Ts之差擬合直線求得斜率，再加1即為波速比。20世紀(jì)70年代初日本、美國(guó)及其他國(guó)家也相繼發(fā)現(xiàn)了許多地震前的波速異常，并提出用DD模式解釋波速異常。

數(shù)字化測(cè)震臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行以來，隨著數(shù)字地震觀測(cè)儀器的改進(jìn)、臺(tái)站布局的改善和密度的增加及震相資料的不斷積累和觀測(cè)精度的提高，國(guó)內(nèi)利用數(shù)字地震資料分析中強(qiáng)地震前后波速比變化特征的研究越來越多，如：施甸地震序列波速比在主震發(fā)生后、強(qiáng)余震發(fā)生前出現(xiàn)趨勢(shì)性下降（黎明曉等，2006年）；水庫地震前波速比異常存在下降-回升-發(fā)震的過程（鄒明軒等，2006年）；在文安和唐山附近地區(qū)地震波速比出現(xiàn)正常-降低-恢復(fù)-發(fā)震的異常演變過程（王林瑛等，2008年）。不同學(xué)者通過研究不同區(qū)域中強(qiáng)地震前后和水庫地震波速比變化特征，對(duì)震前存在波速比異常予以了肯定。本文選用安徽數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)及鄰省地震臺(tái)記錄的地震波形資料，分析震相到時(shí)數(shù)據(jù)，采用單臺(tái)和達(dá)法，研究2014年金寨震群的波速比變化特征。

1 資料選取和數(shù)據(jù)處理

金寨震群發(fā)生于秦嶺-大別造山帶東段，該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。附近斷裂構(gòu)造主要有近EW向的青山-曉天斷裂、NWW向的梅山-龍河口斷裂，以及NNE向的商城-麻城斷裂。震中附近100km范圍內(nèi)歷史上發(fā)生過多次Ms≥5.0級(jí)地震，并呈環(huán)形分布，其中50km范圍內(nèi)歷史上發(fā)生過3次Ms≥5.0級(jí)地震，最大為1932年湖北麻城6級(jí)地震。

本文從國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)中心地震目錄資料中，選取115.2°～116.4°E、31.2°～31.5°N區(qū)域，2011年12月至2015年8月的ML≥1.4級(jí)地震進(jìn)行研究。在震相挑選過程中進(jìn)行了相關(guān)限制，只選取有3個(gè)以上臺(tái)站記錄到的地震進(jìn)行研究，防止出現(xiàn)將當(dāng)?shù)乇频雀蓴_事件當(dāng)作地震處理。

數(shù)據(jù)處理方法：設(shè)臺(tái)站處在異常區(qū)內(nèi)，由震源到臺(tái)站的距離為R，則縱、橫波波速比γ=Vp/Vs，可用下列方法求取。

利用（4）式求波速比γ值。可從波形數(shù)據(jù)上直接量取 tp，ts，關(guān)鍵在求T0。T0 一般為多臺(tái)和達(dá)直線定出的平均發(fā)震時(shí)刻，對(duì)定位能力較好的地區(qū)，也可以目錄中的發(fā)震時(shí)間為準(zhǔn)，本文主要以國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)中心目錄中金寨震群數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

安徽金寨從2014年8月22日開始出現(xiàn)震群活動(dòng)，截至11月20日，共發(fā)生ML≥0.0級(jí)地震479次，其中ML≥1.0級(jí)地震296次，ML≥2.0級(jí)地震59次，ML≥3.0級(jí)地震13次，最大為10月26日ML3.9級(jí)。金寨震群整體分為兩組活躍時(shí)段：第一組活躍時(shí)段為8月22日至9月28日，最大為ML2.6級(jí)，其中8月22日至9月1日較為密集，9月2～28日頻度開始降低，9月29日至10月19日沒有發(fā)生小震，第二組活躍時(shí)段從10月20日開始，相比第一組頻度更高、震級(jí)更大，最大為ML3.9級(jí)，震群活動(dòng)水平有所上升。

2 地震序列波速比計(jì)算

求單臺(tái)波速比應(yīng)選用記錄較好的地方震資料，到時(shí)數(shù)據(jù)一定要精確，盡量減少人為誤差。

為了防止Pn的出現(xiàn)影響對(duì)直達(dá)波的判讀精度，選用震中距在100km以內(nèi)的Pg、Sg波走時(shí)數(shù)據(jù)。本文主要選用河南商城（SC）、湖北麻城（MCH）、金寨（JZA）、石家河（SJH）、爛泥坳（LNA）、豹子崖（BZY）、佛子嶺（FZL）、六安（LAN）臺(tái)數(shù)據(jù)（臺(tái)站定位結(jié)果見表1）。

各臺(tái)站波速比原始值曲線波動(dòng)較大，不利于長(zhǎng)趨勢(shì)的分析，本文對(duì)原始數(shù)據(jù)做了5點(diǎn)平滑處理，處理后曲線較為平滑，波速比漲落明顯減少。

3 結(jié)果與討論

對(duì)比研究2011—2015年金寨震群震中地區(qū)100km范圍內(nèi)的地震臺(tái)單臺(tái)波速比擬合曲線發(fā)現(xiàn)：金寨、麻城臺(tái)數(shù)據(jù)處于低值異常，石家河、爛泥坳、豹子崖、佛子嶺臺(tái)處于高值異常，且2014年10月26日金寨ML3.9級(jí)地震前，各臺(tái)波速比均出現(xiàn)不同程度的異常變化，總體趨勢(shì)是波速比“下降—上升—下降—回升—發(fā)震”。

金寨臺(tái)波速比的平均值為1.7005，與該區(qū)域背景值1.7038基本一致，可能反映了該區(qū)域基本處于較穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生較大地震的可能性不大。商城臺(tái)波速比平均值為1.7097，略高于區(qū)域背景值。麻城臺(tái)波速比平均值為1.6986，略低于區(qū)域背景值。

六安臺(tái)波速比平均值為1.7195，與該區(qū)域背景值1.7139基本一致。爛泥坳臺(tái)清晰地震記錄數(shù)目較少，豹子崖臺(tái)的波速比高值異常最為突出，已經(jīng)進(jìn)入高值區(qū)，但總體來說波速變化波動(dòng)范圍正常。

因此，短期內(nèi)周邊100km范圍內(nèi)發(fā)生中強(qiáng)震可能性不大，應(yīng)注意半年至稍長(zhǎng)時(shí)間尺度的持續(xù)低值異常轉(zhuǎn)變到回升發(fā)震態(tài)勢(shì)。

利用單臺(tái)地震波速比時(shí)間進(jìn)程曲線（見圖1），我們對(duì)金寨震群活動(dòng)進(jìn)行了階段對(duì)比分析，在地震活躍階段，波速比存在高低值異常變化。2014年10月26日ML3.9級(jí)、2014年11月11日ML3.6級(jí)主震前后，商城、金寨、麻城臺(tái)波速比變化趨勢(shì)基本一致，石家河、豹子崖、佛子嶺、六安臺(tái)波速比變化趨勢(shì)基本一致，反映了波速比變化在空間異常上的同步性。

金寨震群階段性波速比變化特征為：主震前波速比由正常值開始下降，在恢復(fù)的過程中發(fā)震，震后開始回升，震級(jí)較大的余震序列波速比出現(xiàn)趨勢(shì)性下降。

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