山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)震源參數(shù)的測(cè)定
——以2015年6月2日山西太原M3.2級(jí)地震為例

彭利媚，梁向軍 ，陳祥開

(1.海南省地震局，海南?？凇?70203；　2.山西省地震局，山西太原　030000)

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山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)震源參數(shù)的測(cè)定
——以2015年6月2日山西太原M3.2級(jí)地震為例

彭利媚1，梁向軍2，陳祥開1

(1.海南省地震局，海南?？?70203；2.山西省地震局，山西太原030000)

計(jì)算山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)2015年1月至12月ML≥2.0 級(jí)地震的震源新參數(shù)和用Seis_CAP方法反演了2010年1月至2015年12月M≥3.0級(jí)25個(gè)地震的震源機(jī)制解，并將此結(jié)果與用SNOKE方法進(jìn)行對(duì)比，顯示2種方法結(jié)果基本一致，得到預(yù)期的效果。以2015年6月2日發(fā)生在山西太原的M3.2級(jí)地震為例，對(duì)山西臺(tái)網(wǎng)的震源參數(shù)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行探討，為今后山西地震臺(tái)網(wǎng)的震源參數(shù)的日常測(cè)定工作提供參考。

山西臺(tái)網(wǎng)；新參數(shù)；Seis_CAP方法；震源機(jī)制解

0　引　言

山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)目前有72個(gè)實(shí)時(shí)記錄的臺(tái)站，其中本省57個(gè)，鄰省 15個(gè)。所有臺(tái)站均建基巖上，均為三分向?qū)掝l帶或甚寬頻帶地震計(jì)，全部采用24位數(shù)據(jù)采集器，采樣率均為100 sps。全省范圍內(nèi)地震監(jiān)測(cè)能力達(dá)到ML2.0級(jí)，局部地區(qū)達(dá)到ML1.0～1.5級(jí)[1]。在震源參數(shù)的前期測(cè)定工作中，計(jì)算了山西地區(qū)的Q值(Q(f)=473.5f0.323 4)和61個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)。山西地震臺(tái)網(wǎng)作為測(cè)震臺(tái)網(wǎng)震源參數(shù)目錄日常產(chǎn)出全國(guó)首批10個(gè)試點(diǎn)臺(tái)網(wǎng)之一，計(jì)算了山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)2015年1月至12月44個(gè)ML≥2.0級(jí)地震的符合測(cè)定條件的震源新參數(shù)(表1)。用Seis_CAP[2-3]方法反演了2010年1月至2015年12月M≥3.0級(jí)25個(gè)地震的震源機(jī)制解(圖1)，并將反演結(jié)果與初動(dòng)方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比(圖2)，其結(jié)果比較一致。本文以2015年6月2日發(fā)生在山西中部太原地區(qū)M3.2級(jí)地震為例，從最基本的波形特征探討，測(cè)定其震源參數(shù)和震源機(jī)制解，并探討其結(jié)果的穩(wěn)定性。

圖1用SeisCAP 方法反演25個(gè)地震的震源機(jī)制結(jié)果

圖2　兩種方法同一參數(shù)不同等級(jí)差異對(duì)比

1　山西太原M3.2級(jí)地震的波形特征及定位結(jié)果

在計(jì)算震源參數(shù)之前，首先看此次地震記錄臺(tái)站的情況。此次地震是山西地區(qū)最典型的地震，基本上所有的臺(tái)站均有記錄，臺(tái)站包圍的很好，空隙角為26°。從圖3可以看出，臺(tái)站波形記錄很清晰，距震中近的臺(tái)站較多，100 km之內(nèi)的臺(tái)站有12個(gè)，200 km之內(nèi)的臺(tái)站有23個(gè)，在震中距187 km處的XIX臺(tái)開始出現(xiàn)清晰的首波。

在地震編目時(shí)，用了56個(gè)臺(tái)站的震相，定位精度也較高，在I類精度(t<0.5 s)范圍內(nèi)。各臺(tái)站的震級(jí)與平均震級(jí)誤差也不大，震級(jí)最大的臺(tái)站為陜西臺(tái)網(wǎng)的YULG臺(tái)，震級(jí)為M3.9級(jí)，震中距為212 km，震級(jí)最小的臺(tái)站是山西臺(tái)網(wǎng)的JIC臺(tái)，震級(jí)為M1.9級(jí)，此臺(tái)距離震中最近，震中距為14 km。單臺(tái)最大震級(jí)與最小震級(jí)相差2.0級(jí)。從定位結(jié)果看，ML震級(jí)與Ms震級(jí)基本接近[4]。從震級(jí)殘差隨震中距的變化臺(tái)站的曲線可以看出，震級(jí)的偏差值都很小，除了最近的JIC臺(tái)的震級(jí)殘差超出了均方差臨界線(3倍均方差)外，其余臺(tái)站的震級(jí)殘差均在3倍均方差內(nèi)。

2　山西太原M3.2級(jí)地震的震源新參數(shù)測(cè)定結(jié)果

在測(cè)定震源新參數(shù)結(jié)果時(shí)，要求參與計(jì)算的臺(tái)站必須同時(shí)標(biāo)注初至P波(Pn或Pg波)和初至S波(Sn或Sg波)到時(shí)，而且盡量選擇圍繞震中分布的臺(tái)站，臺(tái)站最大張角要小于180，信噪比大于2的臺(tái)站數(shù)超過3個(gè)。按照上述要求計(jì)算完成后，參照臺(tái)站挑選界面，根據(jù)臺(tái)站分布優(yōu)化臺(tái)站選擇，重新計(jì)算，直到計(jì)算結(jié)果的ΔU和震源譜擬合誤差達(dá)到盡可能小，選取ΔU均小于0.5，震源譜擬合誤差小于1。通過計(jì)算調(diào)整，最終從編目所用的55個(gè)臺(tái)站中遴選出22個(gè)臺(tái)站參加計(jì)算，計(jì)算出此次地震的震源新參數(shù)結(jié)果見表1所示。從結(jié)果看出，臺(tái)站間的最大張角為64，計(jì)算出的震級(jí)與矩震級(jí)相等，其他的參數(shù)值也都在正常范圍內(nèi)，ΔU的值和震源譜擬合誤差都符合要求(圖3～圖5)。

圖3　2015年6月2日山西太原M3.2級(jí)地震的部分臺(tái)站記錄波形

圖4　 2015年6月2日山西太原M3.2級(jí)地震參與定位臺(tái)站的震級(jí)偏差

圖52015年6月2日山西太原M3.2級(jí)地震的震源新參數(shù)

3　山西太原M3.2級(jí)地震的震源機(jī)制解

本文用Seis_CAP方法反演此次地震的震源機(jī)制解，在該方法反演時(shí)，對(duì)臺(tái)站的要求比較嚴(yán)格，必須符合以下條件：①參與反演臺(tái)站的波形數(shù)據(jù)不能有斷記、限幅；②初至P波(Pn或Pg波)到時(shí)一定要標(biāo)注正確；③參加反演的臺(tái)站的震中距小于200 km；④各個(gè)臺(tái)站記錄的信噪比大于1.2；⑤臺(tái)站一定要包圍震中，對(duì)于發(fā)生在邊界的地震，一定要借用鄰省的臺(tái)站，使網(wǎng)緣地震變成網(wǎng)內(nèi)地震。

根據(jù)上述條件，對(duì)此次地震滿足條件的臺(tái)站進(jìn)行震源機(jī)制解計(jì)算，最后用篩選出的14個(gè)臺(tái)站反演出震源機(jī)制解，如圖6所示。通過反演，在震源深度20 km處得到最佳震源機(jī)制解，節(jié)面I的解為：走向299°，傾角74°，滑動(dòng)角-18°；節(jié)面Ⅱ的解為：走向34°，傾角73°，滑動(dòng)角-163°。從圖6(a)可以看出：震源機(jī)制解的擬合曲線光滑，沒出現(xiàn)多解或突跳的情況，從圖6(b)發(fā)現(xiàn)：參加反演的臺(tái)站也能很好的包圍震中。圖6(c)顯示以20 km為最佳震源深度計(jì)算出的理論波形與實(shí)際記錄波形匹配較差一些，在這14個(gè)臺(tái)站中，臺(tái)站的波形擬合互相關(guān)系數(shù)大于50%的占85%，波形擬合效果理想，且結(jié)果穩(wěn)定、可靠。將此結(jié)果與用初動(dòng)+振幅比的SNOKE方法[5]計(jì)算得到的震源機(jī)制解(圖7)相比較，其結(jié)果有很好的一致性(表2)。

(c)參與計(jì)算臺(tái)站的波形擬合圖(紅色波形是理論波形，黑色波形是觀測(cè)波形，波形左側(cè)為臺(tái)站名。臺(tái)站名下方：

圖7　2015年6月2日山西太原M3.2級(jí)地震的震源機(jī)制解圖(SNOKE方法)

表2 兩種方法震源機(jī)制解對(duì)比結(jié)果

4　結(jié)論與討論

(1)本文計(jì)算山西臺(tái)網(wǎng)2015年1月至12月ML≥2.0級(jí)地震的震源新參數(shù)，最終得到44次地震的滿足要求的新參數(shù)結(jié)果，其結(jié)果可靠，計(jì)算的參數(shù)值可為地震預(yù)測(cè)和地震危險(xiǎn)性研究提供一定的參考。

(2)用全國(guó)各個(gè)臺(tái)網(wǎng)普及的Seis_CAP方法反演了2010年1月至2015年12月M≥3.0級(jí)25個(gè)地震的震源機(jī)制解，并將反演結(jié)果與初動(dòng)計(jì)算震源機(jī)制解方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，具有較好的一致性。震源機(jī)制解的結(jié)果穩(wěn)定、可靠，可為發(fā)震斷層構(gòu)造的判定提供一定的參考依據(jù)。

(3)根據(jù)上述計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，以2015年6月2日發(fā)生在山西中部太原地區(qū)M3.2級(jí)地震為例，討論此次地震的波形特征和定位結(jié)果，測(cè)定此次震源新參數(shù)和震源機(jī)制解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的探討，其結(jié)果均符合要求，結(jié)果可直接應(yīng)用于地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工作。

(4)震源新參數(shù)的工作即將納入正規(guī)，此研究在實(shí)際工作中具有一定的借鑒作用。

[1]張玲，梁向軍，董春麗,等.山西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力分析[J]，山西地震，2010(4):11-16.

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

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

[4]孟小琴，梁向軍，吳叔坤,等.山西大同—陽(yáng)高4.5級(jí)地震的數(shù)字化波形記錄特征及地震矩張量解，山西地震，2015 (2)：6-11.

[5]Snoke J.A. Earthquake Mechanism [A]//James D.E. Encycolpedia Of Geophysics [C]. New York: Van Nostrand Reinhold Company, 1989:239-245.

DETERMINATON OF FOCAL PARAMETERS OF SHANXI DIGITAL SEISMIC NETWORK——TAKING TAIYUANM3.2 EARTHQUAKE IN SHANXI ON JUNE 2, 2015 FOR AN EXAMPLE

PENG Limei1，LIANG Xiangjun2，CHEN Xiangkai1

(1.EarthquakeAdministrationOfHainanProvince,Haikou572900,China;2.EarthquakeAdministrationOfShanxiProvince,Taiyuan030000,China,)

The source parameters in Shanxi digital seismic network from January to December in 2015ML≥2.0 earthquakes are calculated, and theM≥3.0 twenty-five seismic focal mecthanism solutions are inversed by Seis_CAP method from January in 2010 to December in 2015. The calculation result is compared with that of SNOKE method, and the two results are mainly agreed. This articl takes TaiyuanM3.2 earthquake in Shanxi on June 2, 2015 for an example, the result of seismic source parameter determination of Shanxi seismic network is discussed and reference for the daily work of focal parameters in Shanxi seismic network.

Shanxi network; New parameters; Seis_CAP method; Focal mechanism solution

2016-01-29

彭利媚(1978—)，女，福建古田人，工程師，從事地震監(jiān)測(cè)及編目工作。E-mail：623294290@qq.com。

梁向軍(1978—)，女，山西孝義人，高級(jí)工程師，從事地震監(jiān)測(cè)及編目工作。E-mail：liang_xj2005@163.com。

P315.3

A

1005-586X(2016)03-0001-08