金寨震群波速比变化特征分析

陶媛 王飞 陆栋梁 葛计划 隆爱军

摘 要：搜集和整理金寨、霍山、六安及邻省地震台近5年观测到的数字震相资料，选取震相数据连续性较好且记录清晰的台站，利用单台和达法计算金寨地震序列平均波速比，对距台站不同空间范围的波速比时空变化特征进行对比分析，根据其存在的共性和差异，研究2014年金寨震群前后波速比的时间演化特征。

关键词：波速比 单台和达法 震群序列

中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（a）-0070-05

Abstract：Collect and collate the Digital seismic data of Anhui Jinzhai， Huoshan， Lu'an and the neighboring seismic station observed in recent five years，select The seismic data with good continuity and clear records， calculate mean wave velocity ratio of Jinzhai earthquake sequence by using Wadati method of single station， compare and analyse the spatial and temporal variation characteristics of wave velocity ratio in different spatial ranges，according to the similarities and differences，research the time evolution characteristics of wave velocity ratio before and after the Anhui Jinzhai earthquake swarmin 2014.

Key Words：Wave velocity ratio； Wadati method of single station； Earthquake swarm sequence

地震波携带着震源和介质变化的大量信息，波速比作为地震波的运动学特征，可以捕捉地震前后的异常变化信息，分析地震孕育的可能性。地震波速度和波速比的变化在一定程度上反映了地下岩石状态的变化，岩石破裂试验证明了在破裂孕育过程中主断裂面上纵波速度形态的变化。通过对波速比变化的时间、幅度、形态的研究，可以找出波速比异常与地震序列的对应关系。国外对地震前波速比的测定与研究起源于20世纪20年代，在理论和实践上都取得了较大的进展。1928年日本地震学家和达清夫首先提出和达法求波速比，对一个地震以一组台站记录的Pg波走时Tp和Sg波走时Ts之差拟合直线求得斜率，再加1即为波速比。20世纪70年代初日本、美国及其他国家也相继发现了许多地震前的波速异常，并提出用DD模式解释波速异常。

数字化测震台网运行以来，随着数字地震观测仪器的改进、台站布局的改善和密度的增加及震相资料的不断积累和观测精度的提高，国内利用数字地震资料分析中强地震前后波速比变化特征的研究越来越多，如：施甸地震序列波速比在主震发生后、强余震发生前出现趋势性下降（黎明晓等，2006年）；水库地震前波速比异常存在下降-回升-发震的过程（邹明轩等，2006年）；在文安和唐山附近地区地震波速比出现正常-降低-恢复-发震的异常演变过程（王林瑛等，2008年）。不同学者通过研究不同区域中强地震前后和水库地震波速比变化特征，对震前存在波速比异常予以了肯定。本文选用安徽数字地震台网及邻省地震台记录的地震波形资料，分析震相到时数据，采用单台和达法，研究2014年金寨震群的波速比变化特征。

1 资料选取和数据处理

金寨震群发生于秦岭-大别造山带东段，该区域地质构造较为复杂。附近断裂构造主要有近EW向的青山-曉天断裂、NWW向的梅山-龙河口断裂，以及NNE向的商城-麻城断裂。震中附近100km范围内历史上发生过多次Ms≥5.0级地震，并呈环形分布，其中50km范围内历史上发生过3次Ms≥5.0级地震，最大为1932年湖北麻城6级地震。

本文从国家地震台网中心地震目录资料中，选取115.2°～116.4°E、31.2°～31.5°N区域，2011年12月至2015年8月的ML≥1.4级地震进行研究。在震相挑选过程中进行了相关限制，只选取有3个以上台站记录到的地震进行研究，防止出现将当地爆破等干扰事件当作地震处理。

数据处理方法：设台站处在异常区内，由震源到台站的距离为R，则纵、横波波速比γ=Vp/Vs，可用下列方法求取。

利用（4）式求波速比γ值。可从波形数据上直接量取 tp，ts，关键在求T0。T0 一般为多台和达直线定出的平均发震时刻，对定位能力较好的地区，也可以目录中的发震时间为准，本文主要以国家地震台网中心目录中金寨震群数据进行分析。

安徽金寨从2014年8月22日开始出现震群活动，截至11月20日，共发生ML≥0.0级地震479次，其中ML≥1.0级地震296次，ML≥2.0级地震59次，ML≥3.0级地震13次，最大为10月26日ML3.9级。金寨震群整体分为两组活跃时段：第一组活跃时段为8月22日至9月28日，最大为ML2.6级，其中8月22日至9月1日较为密集，9月2～28日频度开始降低，9月29日至10月19日没有发生小震，第二组活跃时段从10月20日开始，相比第一组频度更高、震级更大，最大为ML3.9级，震群活动水平有所上升。

2 地震序列波速比计算

求单台波速比应选用记录较好的地方震资料，到时数据一定要精确，尽量减少人为误差。

为了防止Pn的出现影响对直达波的判读精度，选用震中距在100km以内的Pg、Sg波走时数据。本文主要选用河南商城（SC）、湖北麻城（MCH）、金寨（JZA）、石家河（SJH）、烂泥坳（LNA）、豹子崖（BZY）、佛子岭（FZL）、六安（LAN）台数据（台站定位结果见表1）。

各台站波速比原始值曲线波动较大，不利于长趋势的分析，本文对原始数据做了5点平滑处理，处理后曲线较为平滑，波速比涨落明显减少。

3 结果与讨论

对比研究2011—2015年金寨震群震中地区100km范围内的地震台单台波速比拟合曲线发现：金寨、麻城台数据处于低值异常，石家河、烂泥坳、豹子崖、佛子岭台处于高值异常，且2014年10月26日金寨ML3.9级地震前，各台波速比均出现不同程度的异常变化，总体趋势是波速比“下降—上升—下降—回升—发震”。

金寨台波速比的平均值为1.7005，与该区域背景值1.7038基本一致，可能反映了该区域基本处于较稳定状态，发生较大地震的可能性不大。商城台波速比平均值为1.7097，略高于区域背景值。麻城台波速比平均值为1.6986，略低于区域背景值。

六安台波速比平均值为1.7195，与该区域背景值1.7139基本一致。烂泥坳台清晰地震记录数目较少，豹子崖台的波速比高值异常最为突出，已经进入高值区，但总体来说波速变化波动范围正常。

因此，短期内周边100km范围内发生中强震可能性不大，应注意半年至稍长时间尺度的持续低值异常转变到回升发震态势。

利用单台地震波速比时间进程曲线（见图1），我们对金寨震群活动进行了阶段对比分析，在地震活跃阶段，波速比存在高低值异常变化。2014年10月26日ML3.9级、2014年11月11日ML3.6級主震前后，商城、金寨、麻城台波速比变化趋势基本一致，石家河、豹子崖、佛子岭、六安台波速比变化趋势基本一致，反映了波速比变化在空间异常上的同步性。

金寨震群阶段性波速比变化特征为：主震前波速比由正常值开始下降，在恢复的过程中发震，震后开始回升，震级较大的余震序列波速比出现趋势性下降。

参考文献

[1] 冯德益.地震波速异常[M ].北京：地震出版社，1981.

[2] 刁桂苓，周仕勇，刘杰，等.岫岩地震序列的平均波速比前兆异常[J].华北地震科学，2005，23（4）：1-5.

[3] 王林瑛，李艳娥，李芳，等.汶川地震前后地震波速比和视速度变化特征的研究[J].地震学报，2011，33（1）：1-14.