山西運城Ms4.3、3.4兩次地震波形特征和震源新參數對比分析

梁永燁，王 霞

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

2016年3月12日和27日在山西省運城市鹽湖區發生Ms4.3和3.4(下文提到的震級均指Ms震級)地震，震源深度5 km，震中距鹽湖區城區10 km，運城市有明顯震感。山西數字地震臺網清晰地記錄到兩次地震的波形，兩次地震均以雙震的形式出現，定位結果表明兩次地震的震中位置相同。山西臺網作為全國首批10個測震臺網震源參數目錄日常產出的試點臺網之一，計算了兩次地震的震源新參數，并用Seis-CAP[1-2]方法反演其震源機制。該文對兩次地震的波形特征和震源新參數結果進行對比分析。

1 兩次地震波形特征對比

兩次地震均發生在山西南部的運城市鹽湖區，由于位置在山西最南端，使得參加定位的臺站包圍震中不是很均勻。在兩次主震出現之前都有小震，均以雙震的形式出現(見圖1)。地震編目時，4.3級和3.4級兩次地震分別用48個和52個臺站參加定位，定位精度均在Ⅰ類精度范圍內。4.3級地震在震中距75 km處的垣曲臺(YUQ)出現清晰的PmP反射波(見第8頁圖2)，在震中距159 km處的沁水臺(QIS)出現清晰Pn首波(見第8頁圖3)。3.4級地震在震中距75 km處的垣曲臺并未記錄到較清晰的PmP波，而是在86 km處的合陽臺(HEYT)才出現(見第8頁圖4)，可能是由于震級較小所致。在震中距160 km處的沁水臺(QIS)出現明顯Pn首波(見第8頁圖5)，同4.3級地震的記錄基本一致。

2 兩次地震震源新參數的測定

在測定震源新參數結果時，要求參與計算的臺站必須同時標注初至P波(Pn或Pg波)和初至S波(Sn或Sg波)到時，且盡量選擇圍繞震中分布的臺站，臺站最大張角要小于180°，信噪比大于2的臺站數超過3個[3]。按照上述要求計算，參照臺站挑選界面，根據臺站分布優化臺站選擇，經計算調整，得出兩次地震的震源新參數。由計算結果可知，滿足兩次地震的臺站均為14個(見圖6)，地震臺站間的最大張角分別為95.43°和135°。兩次地震計算的震源譜擬合誤差均小于1，3.4級地震的ΔU超出要求0.5，可能是由于地震發生的位置處于偏南部地區，臺站分布不太均勻所致。從第9頁表1看出，震級越大，地震矩、應力降、震源尺度及零頻振幅(Omeg)越大，拐角頻率越小。

圖1 兩次主震及之前小震的波形記錄圖Fig.1 The waveform record of two primary earthquakes and previous small earthquakes

圖2 垣曲臺記錄4.3級地震的PmP反射波Fig.2 The PmP reflection wave of the 4.3 earthquake recorded by Yuanqu station

圖3 沁水臺記錄4.3級地震的Pn首波Fig.3 The Pn first wave of the 4.3 earthquake recorded by Qinshui station

圖4 合陽臺記錄3.4級地震PmP反射波Fig.4 The PmP reflection wave of the 3.4 earthquake recorded by Heyang station

圖5 沁水臺記錄3.4級地震Pn首波Fig.5 The Pn first wave of the 3.4 earthquake recorded by Qinshui station

圖6 鹽湖4.3和3.4級地震震源新參數臺站分布圖Fig.6 The distribution of stations recording the 4.3 and 3.4 earthquakes in Yanhu district

3 兩次地震震源機制解對比

震源機制解可以形象地描述震源的性質和受力情況，對地震后續過程的判定具有一定的參考作用[4]。研究時運用Seis_CAP方法反演兩次地震的震源機制解。在反演時，對臺站的要求比較嚴格，必須符合以下條件：參與反演臺站的波形數據不能有斷記、限幅；初至P波(Pn或Pg波)到時要標注正確；參加反演臺站的震中距小于200 km；各個臺站記錄的信噪比大于1.2；臺站要包圍震中，對于發生在邊界的地震，要借用鄰省的臺站，使網緣地震變成網內地震。

表1 4.3和3.4級地震震源新參數結果Table 1 The results of the new parameters of the 4.3 and 3.4 earthquakes

對兩次地震滿足上述條件的臺站進行震源機制解計算，4.3級地震用篩選出的10 個臺站反演震源機制解(見圖7)。在震源深度4.44 km 處得到最佳震源機制解。節面Ⅰ的解為走向291°、傾角70°、滑動角15°，節面Ⅱ的解為走向196°、傾角76°、滑動角159°。3.4級地震也篩選出10 個臺站反演震源機制解(見圖8)。在震源深度3.88 km 處得到最佳震源機制解，節面Ⅰ的解為走向201°、傾角77°、滑動角144°，節面Ⅱ的解為走向300°、傾角55°、滑動角16°。波形擬合效果理想，結果穩定、可靠。震源機制解顯示兩次地震均是走滑兼逆斷層型地震。從反演結果看，兩次地震的震源機制基本一致，可能與所處的構造環境及應力場作用方式相同有關。今后可以結合精定位的結果進一步判定其發震斷層。

圖7 鹽湖4.3級地震震源機制解和地震深度擬合圖Fig.7 The source mechanism solution of the 4.3 earthquake and the fitted earthquake depth

圖8 鹽湖3.4級地震震源機制解和地震深度擬合圖Fig.8 The source mechanism solution of the 3.4 earthquake and the fitted earthquake depth

4 結論

(1) 兩次地震的波形特征較相似，均為雙震，在以往的地震中遇到較少。

(2) 計算兩次地震的震源新參數表明，震級越大，

地震矩、應力降、震源尺度及零頻振幅(Omeg)越大。

(3) 兩次地震的震源機制解結果較接近，之后可結合精定位結果進行發震斷層的研究。

感謝山西省地震局監測信息中心梁向軍高級工程師對該文給予的指導和幫助。

[1] Zhao L.S.，Helmberger D.V.Source Estimation From Broadband Regional Seismograms[J].Bull.Seism.Soc.Amer.,1994,84(1):91-104.

[2] Zhu L.P.，Helmberger D V.Advancement In Source Estimation Techniques Using Broadbang Regional Seismograms[J].Bull.Seism.Soc.Amer.,1996,86(5):1634-1641.

[3] 彭利媚,梁向軍,陳祥開.山西數字地震臺網震源參數的測定—以2015年6月2日山西太原M3.2級地震為例[J].高原地震,2016,28(3):1-8.

[4] 李 麗，宋美琴，劉素珍，等.山西地區震源機制一致性參數時空特征分析[J].地震，2015，35(2)：43-50.