甘肅“古浪地震窗”雙差波速比特征

王麗霞 張 輝 張 博 徐 溶

（中國蘭州730000 甘肅省地震局）

諸多研究顯示，在大地震發生前后，地震波的速度存在明顯變化。對波速變化進行研究，有望獲取震源和地震孕育過程的某些信息，而地震波速比可將波速變化進行量化。地震波速比是地震學中重要的運動學參數之一，與地震波傳播路徑上介質的物理性質密切相關，可以反映地下介質性質的改變，并間接反映斷層活動情況。

通常利用多臺或多震方法計算平均波速比，用以反映從地震記錄接收臺站到震中距離內地殼介質的平均波速變化。對于震中較為集中的震群型地震，可采用雙差波速比方法進行分析，反映集中區地下介質情況。雙差波速比方法是，利用一個小區域內發生的多次地震來測定地震區波速比。假設一對相距較近的地震，被N個地震臺記錄到，若二者間距與地震到地震臺的距離相比足夠小，則認為2 個地震的體波（P 波，S 波）在到達震源區外同一地震臺時傳播路徑基本相同，即把波速比計算范圍限定在地震活動區內，從而使得地震波速比的指示意義更為明確。

“古浪地震窗”（下文簡稱“古浪窗”）位于青藏高原東北緣，祁連地塊、鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊的交匯區域。區內分布多條活動斷層，構造較為破裂，地震活動頻繁。研究區內主要分布皇城—雙塔斷裂、天橋溝—黃羊川斷裂和武威—天祝隱伏斷裂，構造特征不同，反映了區內構造的復雜性。2009 年以來，在古浪窗200 km 范圍內布設15 個數字化寬頻帶地震儀，記錄到大量中小地震。據甘肅地震臺網記錄，2009 年1 月至2020 年7月31 日，“古浪窗”發生ML≥1.0 地震5 700 余次，地震活動叢集。利用雙差波速比方法，選取古浪窗內2009 年至2020 年7 月數字記錄完整的中小地震波形數據，為保證結果的穩定性，以ML≥1.0、至少被4 個地震臺站記錄且有8 個震相為原則，篩選出3 149 個地震，進行波速比計算。

初步反演結果顯示，古浪窗內波速比值在1.649—1.765，平均波速比值為1.696，與多臺和達法得到的平均波速比值1.71 相差不大。分析認為，古浪窗波速比變化大致可分為3 個階段：①2009—2013 年，波速比變化幅度較大，超出2 倍均方差范圍。在此階段，受2008 年汶川MS8.0 地震的影響，古浪窗內中小地震活動增強，波速比波動較大且高于均值，顯示該地震窗及附近區域的應力水平較高且狀態不穩定；②2014—2015 年，波速比變化比較平穩，在平均值附近、2 倍均方差范圍內浮動。在此階段，地震活動相對正常，區域應力水平趨于穩定狀態；③自2016 年以來，波速比變化低于平均值，且呈下降趨勢。在此階段，古浪窗內中小地震活動減弱，原本破碎的介質導致區內波速比出現低值變化，顯示區域應力水平較低。

綜合分析認為，2009 年以來，古浪窗內波速比的變化過程與區域地震活動過程密切相關，表明區內破碎巖石介質的孔隙度與區域應力變化之間具有較好的關聯性。