S波偏振方法在确定汶川8.0级地震震源深度中的应用

苏金蓉 陈天长

(四川省地震局，成都 610041)

当横波进入由微裂隙和微孔这些比波长小的非均匀物质组成的岩石中，分裂成两个以不同方向偏振的组成部分。这两列波的偏振与裂隙面成平行和垂直方向，并以不同的速度传播。由于速度的不同，使这两列偏震波在裂隙介质的传播中产生“分裂”，横波分裂，使得横波波形产生一种新特征，即它离开裂隙区后仍然保持其偏振方向不变。地下几千米处，裂隙有垂直的也有不垂直的。对于接近垂直方向传播的横波，先到的偏振波沿与裂隙排列平行的方向传播，而后到的横波的偏振方向则与裂隙排列方向垂直。一般以qS1表示先到达的波，有时简单地称之为快波。以qS2表示后到达的波，简称为慢波。可以通过偏振方向的分析得到qS1波和qS2波的不同的到达时间。偏振分析对识别震相是一个有用的工具，由于P波的质点振动与射线方向平行，而 S波的质点振动几乎与射线方向正交。利用这一特性，很容易在偏振图上识别 P、S的到时差。

2008年5月12日汶川8.0级地震发生后，四川省内所有数字地震台记录波形均超过仪器满量程，都处于限幅状态，震中附近的近台站Pg波均清晰，但Sg震相限幅，用常规识别震相的方法无法给出可靠的Sg到时，因此用S波偏振的方法来跟踪最近的BAJ台的运动轨迹，准确地确定S波到时，估算汶川8.0级地震的震源深度。BAJ台是紫坪铺水库台网一个短周期数字台，采样率为100 pps，对汶川主震重新定位后，该台震中距5.3 km。

完成S波偏振时采用以下步骤：①所记到的横波窗内三分向记录都按垂直向、南北向和东西向的水平记录，以及按震中到台站方向取向经旋转变化到径向和切向；②先从水平向地震图上辨认横波的到达时间，然后在水平面的质点运行图确认S波的起始值。图1是主震距震中最近的台站八角台的S波偏振轨迹。

A表示水平方向经旋转后震源到台站的方向，T表示台站朝向震源的方向，L、R分别表示离开震源方向的左右方向，U、R分别表示垂直向的上下方向，每一方块表示0.2 s。

从数字记录中 Pg到时为14h28m00.65s，S波偏振轨迹中Sg到时为14h28m01.90s，可计算出虚波走时TSg－TPg为1.25 s，用四川地区虚波速度Vφ8.0 km/s，计算该台的震源距为10 km，因此，考虑主震就在BAJ台基下垂直发生，其震源深度在10 km以内。

图1 汶川8.0级地震BAJ台的S波偏振轨迹