中小地震震源参数与介质参数研究

中小地震震源参数与介质参数研究

0对中小地震震源参数的特征分析研究构造地震发生的物理本质是震源区域的均质量低于应力。因此，对地震层深度介质的应力状态的监测是解决强震预测问题的直接方法，但该方法受到地震非常频率因素的限制（陈章立等，2004；陈云台，2009）。随着数字化区域地震台网建设,数字台网的观测技术和能力不断提高,监测大量频发的中小地震已经成为区域地震台网主要任务,中小地震震源参数和介质参数可以反映震源地区应力场和介质变化信息,通过反演中小地震震源参数,分析时空演化状态,监测发震区应力变化状态,对预测强震具有重要意义。Shearer等(2006)通过分析加州地区中小地震震源参数,研究该地区定标率关系以及应力降时空演化特征;Allmannl和Shearer等(2007)研究发现,在强震发生前,震源区应力降显著高于断层其他地区,当强震发生后,震源区应力降出现显著的下降变化趋势。近年来,中国对震源参数研究越来越广泛,赵翠萍(2011)基于不同区域对地震波衰减特征,将中国大陆分成13个区域对中小地震震源参数进行研究,得出中国大陆大部分地区中小地震应力降随着震级增大而增大;华为(2010)通过对三峡水库地区震源参数研究得出震源参数标量关系,与同级构造地震相比,水库地震应力降值比前者偏小约10倍;刘丽芳等(2011)、季爱东等(2008)分别对云南、山东及邻区进行震源参数分析,研究震源参数的关系;龙政强等(2015)、阿衣仙姑·买买提等(2014)分别对广西和新疆进行震源参数特征分析,研究应力降时序变化及空间分布特征,认为应力降可以作为地震预测参数,发生过中强以上地震的原震区及附近地区具有高应力背景等。对于晋冀鲁豫交界地区,有关中小地震震源参数研究的文献相对较少。晋冀鲁豫交界地区连续多年被划分为中国地震重点危险区,该地区震中附近主要断裂带有磁县—大名断裂带和安阳断裂带、聊城—兰考断裂带与长垣断裂带、晋获断裂带和长治断裂带、新河断裂带和太行山山前断裂带等。对该地区震源参数进行系统研究,有利于提高地震预报的质量与水平。本文通过分析晋冀鲁豫交界地区邯郸地震台网记录的2005—2016年发生的M1分量震源位移谱基于地震力学理论和数字地震学方法,以近震源为条件(震源距较小),忽略非弹性衰减影响,采用Brune模型,对地震波形进行去均值、去倾处理,然后进行傅氏变换,得到观测位移谱(Brune,1970)。数字地震观测仪器一般为三分向记录,各个分向分别可以得到相应的震源位移谱(即分量震源位移谱)。位移谱2目前,地震仪一般采用速度型记录,为了利用式(2),在频率域中,通过速度与位移转化公式根据式(1),在低频段,Ω(f)≈Ω因此,根据实际波形数据得到的震源位移谱,针对低频段水平部分,利用式(4)进行积分,再根据式(5)即可求得位移零频极限值ΩR地震矩M式中:ρ为介质密度,取值为2.7g/cm2地震成果站主要设备邯郸地震台网位于晋冀鲁豫交界地区,接收来自河北及其邻区32个地震台站的记录数据。图1给出晋冀鲁豫交界地区地震台站分布、震中位置及主要断裂带分布。地震台站主要配备BBVS-60宽频带地震计(频带为60s)、CMG-3ESP-60宽频带地震计(频带为60s)、CST-1甚宽频带地震计、FSS-3DBH井下摆等。对于晋冀鲁豫交界地区邯郸地震台网记录的2005—2016年地震数据波形资料,按照每个地震至少被4个地震台站记录到、震相清晰、波形完整等原则,最终选取296个M3计算3.1源参数的定标关系对于选取的晋冀鲁豫交界地区296个M通过计算晋冀鲁豫交界地区1.8≤M3.2应力降时序变化特征通过对一个地区的地震应力水平进行分析,可以知道该地区构造应力释放程度,同时可以了解该地区背景构造应力状态。应力降表征地震发生瞬间断层错动时位错面上的应力变化,通过研究应力降可以了解发震过程中构造应力的释放水平,间接认识地震发生地区构造背景应力状态。有研究表明高应力降地震发生在滑动断层上的闭锁段周围,此处为应变累积或存在更高强度介质的区域,表明了应力降与外施剪应力存在正相关,即排除计算因素外,高应力降集中分布的区域也是中强以上地震的潜在震源成核区(梁秀英,1985)。本文对晋冀鲁豫交界地区按照地震震中分区进行应力降时序变化特征研究,分析不同地区应力降时序变化特征。(1)邯郸地区应力降平均值为1.21MPa。该地区应力降高值出现于2009—2014年,于2009年5月21日09时21分河北磁县发生M(2)邢台地区2005—2007年应力降值相对较低,2007年以后应力降值逐渐升高,该地区应力降平均值为1.15MPa。2008年12月31日10时11分河北宁晋发生M(3)河南林州地震记录较少,应力降值相对较高,平均值偏高,接近1.56MPa。该地区应力降高值出现于2009—2012年,于2009年12月20日22时21分发生河南修武M(4)河南濮阳、范县以及清丰等地区应力降平均值为1.82MPa。该区地震频次较高,属于重点监测地区,应力降高值出现在2010—2012年,于2010年01月15日17时16分发生河南濮阳M(5)山东菏泽与河南交界地区记录的地震相对较少,且应力降相对较高,应力降平均值相对较高,接近1.7MPa。该地区2009年以前应力降值相对稳定,于2009年10月27日08时06分发生山东鄄城M(6)山西潞城和左权地区应力降平均值为1.58MPa。该地区是地震频发区,2010年以前应力降值处于稳定低值,2010年5月2日00时07分发生山西太古M根据具体震情,对晋冀鲁豫交界地区进行分区研究,有利于对不同地区震情跟踪提供数据参考,对一个地区进行应力降分析,若该区平均应力降值相对较高,且应力降值大于10MPa,说明处于高应力背景状态,应力降曲线呈现低—高—低的应力变化特征,对短期震后趋势判定有一定指导意义。4应力降空间分布应力降是断层上某一点破裂前后的应力差,是岩石被破坏时应力由峰值强度降为残余强度的现象,或指岩石在变形过程中应力随变形增长而下降的现象。通过研究应力降可以了解地震发生过程中构造应力的释放水平,从而间接认识发震区应力场构造背景特征。晋冀鲁豫交界地区应力降取值范围是0.0364MPa—11.0631Mpa,平均应力降为1.46MPa应力降空间分布见图4。经统计,该区应力降Δσ<1MPa的地震数为158个,占所选地震的53.4%;应力降1MPa≤Δσ≤10MPa地震数为134个,占该区地震比例为45.2%;Δσ>10MPa的地震数为4个,约占所选地震的1.3%。Jones和Helmberger(1998)研究认为,高应力降可能与断层存在剪应力背景有关;Hardebeck和Allegra(2009)研究表明,高应力分布与断裂带闭锁段以及岩石强度有关系,高应力降集中分布也许是中强以上地震的潜在成核区,与本文研究结果基本一致,高应力降与断裂带有一定对应关系。由晋冀鲁豫交界地区应力降空间分布(图4),结合图1可知,Δσ≤5MPa的应力降值主要分布在邯郸和邢台及附近地区,位于磁县—大名断裂带和安阳断裂带、新河断裂带和太行山山前断裂带等断裂带及附近地区;Δσ>5MPa的应力降值主要分布在河南濮阳、范县以及清丰和山西黎城及附近地区,位于聊城—兰考断裂带与长垣断裂带、晋获断裂带和长治断裂带等断裂带及附近地区。如:2010年01月15日17时16分发生的河南濮阳M5应力降的时间分布(1)本研究涉及的1.8≤M(2)按照地震震中分布的不同分区,对晋冀鲁豫交界地区应力降时序变化特征进行分析,得出不同区域应力降值变化趋势,可知应力降高值主要分布于河南濮阳和范县及附近地区、山东菏泽及附近地区、山西黎城和太古及附近地区,均处于高应力背景状态;河北邯郸、邢台及附近地区应力降处于相对低值。(3)晋冀鲁豫交界地区的平均应力降值为1.46MPa,经统计,Δσ<1MPa的地震,占统计地震的53.4%;1MPa≤Δσ≤10MPa地震,占该区地震的45.2%;Δσ>1