山西运城Ms4.3、3.4两次地震波形特征和震源新参数对比分析

梁永烨，王 霞

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

0 引言

2016年3月12日和27日在山西省运城市盐湖区发生Ms4.3和3.4(下文提到的震级均指Ms震级)地震，震源深度5 km，震中距盐湖区城区10 km，运城市有明显震感。山西数字地震台网清晰地记录到两次地震的波形，两次地震均以双震的形式出现，定位结果表明两次地震的震中位置相同。山西台网作为全国首批10个测震台网震源参数目录日常产出的试点台网之一，计算了两次地震的震源新参数，并用Seis-CAP[1-2]方法反演其震源机制。该文对两次地震的波形特征和震源新参数结果进行对比分析。

1 两次地震波形特征对比

两次地震均发生在山西南部的运城市盐湖区，由于位置在山西最南端，使得参加定位的台站包围震中不是很均匀。在两次主震出现之前都有小震，均以双震的形式出现(见图1)。地震编目时，4.3级和3.4级两次地震分别用48个和52个台站参加定位，定位精度均在Ⅰ类精度范围内。4.3级地震在震中距75 km处的垣曲台(YUQ)出现清晰的PmP反射波(见第8页图2)，在震中距159 km处的沁水台(QIS)出现清晰Pn首波(见第8页图3)。3.4级地震在震中距75 km处的垣曲台并未记录到较清晰的PmP波，而是在86 km处的合阳台(HEYT)才出现(见第8页图4)，可能是由于震级较小所致。在震中距160 km处的沁水台(QIS)出现明显Pn首波(见第8页图5)，同4.3级地震的记录基本一致。

2 两次地震震源新参数的测定

在测定震源新参数结果时，要求参与计算的台站必须同时标注初至P波(Pn或Pg波)和初至S波(Sn或Sg波)到时，且尽量选择围绕震中分布的台站，台站最大张角要小于180°，信噪比大于2的台站数超过3个[3]。按照上述要求计算，参照台站挑选界面，根据台站分布优化台站选择，经计算调整，得出两次地震的震源新参数。由计算结果可知，满足两次地震的台站均为14个(见图6)，地震台站间的最大张角分别为95.43°和135°。两次地震计算的震源谱拟合误差均小于1，3.4级地震的ΔU超出要求0.5，可能是由于地震发生的位置处于偏南部地区，台站分布不太均匀所致。从第9页表1看出，震级越大，地震矩、应力降、震源尺度及零频振幅(Omeg)越大，拐角频率越小。

图1 两次主震及之前小震的波形记录图Fig.1 The waveform record of two primary earthquakes and previous small earthquakes

图2 垣曲台记录4.3级地震的PmP反射波Fig.2 The PmP reflection wave of the 4.3 earthquake recorded by Yuanqu station

图3 沁水台记录4.3级地震的Pn首波Fig.3 The Pn first wave of the 4.3 earthquake recorded by Qinshui station

图4 合阳台记录3.4级地震PmP反射波Fig.4 The PmP reflection wave of the 3.4 earthquake recorded by Heyang station

图5 沁水台记录3.4级地震Pn首波Fig.5 The Pn first wave of the 3.4 earthquake recorded by Qinshui station

图6 盐湖4.3和3.4级地震震源新参数台站分布图Fig.6 The distribution of stations recording the 4.3 and 3.4 earthquakes in Yanhu district

3 两次地震震源机制解对比

震源机制解可以形象地描述震源的性质和受力情况，对地震后续过程的判定具有一定的参考作用[4]。研究时运用Seis_CAP方法反演两次地震的震源机制解。在反演时，对台站的要求比较严格，必须符合以下条件：参与反演台站的波形数据不能有断记、限幅；初至P波(Pn或Pg波)到时要标注正确；参加反演台站的震中距小于200 km；各个台站记录的信噪比大于1.2；台站要包围震中，对于发生在边界的地震，要借用邻省的台站，使网缘地震变成网内地震。

表1 4.3和3.4级地震震源新参数结果Table 1 The results of the new parameters of the 4.3 and 3.4 earthquakes

对两次地震满足上述条件的台站进行震源机制解计算，4.3级地震用筛选出的10 个台站反演震源机制解(见图7)。在震源深度4.44 km 处得到最佳震源机制解。节面Ⅰ的解为走向291°、倾角70°、滑动角15°，节面Ⅱ的解为走向196°、倾角76°、滑动角159°。3.4级地震也筛选出10 个台站反演震源机制解(见图8)。在震源深度3.88 km 处得到最佳震源机制解，节面Ⅰ的解为走向201°、倾角77°、滑动角144°，节面Ⅱ的解为走向300°、倾角55°、滑动角16°。波形拟合效果理想，结果稳定、可靠。震源机制解显示两次地震均是走滑兼逆断层型地震。从反演结果看，两次地震的震源机制基本一致，可能与所处的构造环境及应力场作用方式相同有关。今后可以结合精定位的结果进一步判定其发震断层。

图7 盐湖4.3级地震震源机制解和地震深度拟合图Fig.7 The source mechanism solution of the 4.3 earthquake and the fitted earthquake depth

图8 盐湖3.4级地震震源机制解和地震深度拟合图Fig.8 The source mechanism solution of the 3.4 earthquake and the fitted earthquake depth

4 结论

(1) 两次地震的波形特征较相似，均为双震，在以往的地震中遇到较少。

(2) 计算两次地震的震源新参数表明，震级越大，

地震矩、应力降、震源尺度及零频振幅(Omeg)越大。

(3) 两次地震的震源机制解结果较接近，之后可结合精定位结果进行发震断层的研究。

感谢山西省地震局监测信息中心梁向军高级工程师对该文给予的指导和帮助。

[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,梁向军,陈祥开.山西数字地震台网震源参数的测定—以2015年6月2日山西太原M3.2级地震为例[J].高原地震,2016,28(3):1-8.

[4] 李 丽，宋美琴，刘素珍，等.山西地区震源机制一致性参数时空特征分析[J].地震，2015，35(2)：43-50.