初探地震波速變化研究(全文)

精品文檔-下載后可編輯初探地震波速變化研究(全文)1資料

川滇畸形塊體是橫跨四川南部和云南中部近似畸形的區(qū)域，它的北部為北西走向的理塘—待巫斷裂和則木河斷裂連結(jié)而成，東部為南北走向的小江斷裂帶，南部為與北部斷裂近似平行的北西走向的紅河斷裂，西部為與東部小江斷裂帶近似平行的南北走向的金沙江斷裂帶。川滇畸形塊體東西跨度約350km，南北約800km，在菱塊內(nèi)部存在兩條相距約140km的北南走向斷裂:元謀—綠汁江斷裂和程海斷裂，在這兩條斷裂之間，2000～2022年間集中發(fā)生了5次6級以上強烈地震，尤其是2022年8月發(fā)生的攀枝花6.1級地震，位于元謀—綠汁江斷裂。震區(qū)周圍近年來數(shù)字地震臺站逐漸增多，地震前后在該區(qū)域已積累一定數(shù)量的中小地震觀測資料，筆者利用這些觀測資料，研究攀枝花地震前后波速比變化特征，研究時間為2022年1月～2022年6月，研究區(qū)域為(25°～27.7°N，101°～102.8°E)，考慮到震級小于2級的微小地震多數(shù)背景干擾大、信號弱，讀取的P波和S波到時誤差大，故取震級下限為2級，該區(qū)域共發(fā)生地震227次。本文資料選用云南省地震局昆明區(qū)域數(shù)字臺網(wǎng)波形資料，該臺網(wǎng)始建于1999年，至2022年已建成包含53個臺站覆蓋全省及周邊地區(qū)的區(qū)域臺網(wǎng)。2022年12月以前，采樣率為50count/s，理論時間精度為0.02s，2022年1月以后，采樣率增大了一倍，相應精度提高一倍為0.01s。根據(jù)《地震學分析預報方法程式指南》(國家地震局科技監(jiān)測司，1990)，可以確定用于計算波速比的地震和臺站的限定條件，規(guī)定地震到臺站的ΔTi≤20s，且要有3個以上臺站同時記錄的地震為本文所用地震。1給出研究區(qū)域臺站和震中分布，為相應地震波射線空間分布(圓表示主震，三角形表示臺站)，從中看到，所使用的地震臺站達24個臺，地震射線對攀枝花地震孕震區(qū)有較好的覆蓋，尤其是主震南部的元謀—綠汁江斷裂附近射線非常密集。影響波速比可靠性的一個重要因素是地震波記錄質(zhì)量的好壞，我們應該挑選那些P波和S波到時都容易區(qū)分的資料，對于不可靠的P波和S波記錄要放棄，2給出幾次地震的原始記錄，從中看到P波和S波較容易分辨，由于記錄的采樣率高，實際讀取數(shù)據(jù)時可以放大，故P波和S波到時是容易讀取且可靠的。

2結(jié)果及分析

波速比VP/VS直線擬合從(5)式可知，直達P波到時與S波、P波到時差為通過原點斜率為k的直線，波速比VP/VS為k+1。根據(jù)到時差小于20s及3個以上臺站的挑選地震限定條件，研究區(qū)共發(fā)生ML≥2.0地震227次，符合條件的為215次:8個以上臺站的為34次，占總數(shù)的16%，5個以上臺站的有150次，占70%，最多為12個臺站。由此來看，多數(shù)入選地震的到時數(shù)據(jù)達到5個臺站以上。3給出4次地震求波速比的直線擬合情況，以3d2022年12月9日大姚2.5級地震為例，中橫坐標為P波到時，縱坐標為S波、P波到時差，有7個臺站同時記錄到清晰的直達P、S波到時，用最小二乘法直線擬合可得斜率k=0.73，波速比VP/VS為1.73。該次地震震源深度為7km，實測S波、P波到時差最小為2.90s，為大姚臺記錄，震源距為21km;實測S波、P波到時差，最大為18.75s，為易門臺記錄，震源距為153.9km。從中看到，相關(guān)系數(shù)R=0.998，說明觀測數(shù)據(jù)與擬合直線較為相關(guān)，標準誤差S=0.36，在誤差1.5范圍內(nèi)，從中可以清楚地看到只有2個點(自下而上第5、6個點)與直線有較小偏離，直線與觀測數(shù)據(jù)整體上吻合較好。

3誤差分析

擬合殘差為觀測值與理論值之差，本文取0.1s為間隔進行統(tǒng)計，從中可以看到，擬合殘差正態(tài)分布現(xiàn)象較為明顯，Δy在±0.25s以內(nèi)的數(shù)據(jù)占總數(shù)的40%，而Δy在±0.5s以內(nèi)的數(shù)據(jù)則高達70%，可見本文使用的擬合方法是能夠保證絕大多數(shù)觀測數(shù)據(jù)與直線有較為緊密的結(jié)合，從而使計算得到的波速比誤差較小。3.3攀枝花6.1級地震前后波速比變化5給出攀枝花6.1級地震前后波速比VP/VS隨時間的變化，為了消除單點突跳，對波速比進行5點平均，中同時給出5點平均1點滑動平均線，3條直線中實線為均值，上下兩條虛線為2倍均方差。從5a中看到，波速比最大值為1.88，最小值為1.53，平均值為1.69，大部分在均值上下2倍均方差范圍。2022年至2022年6月，波速比在均值上下隨機波動，高值點多于低值點，2022年6月～2022年8月，波速比出現(xiàn)緩慢下降過程(5點移動平均線更為清楚)，至2022年8月降到最低并出現(xiàn)2個低于1.6的低值異常點。2022年8月～2022年3月，波速比又逐漸恢復至均值附近波動。2022年3～6月，波速比出現(xiàn)劇烈下降，并出現(xiàn)多達7次小于1.6的低值異常，之后在較短時間內(nèi)回升到均值發(fā)生攀枝花6.1級地震，震后至2022年6月波速比在均值附近變化，期間有高值異常點出現(xiàn)，但未出現(xiàn)低于1.6的低值。從整個研究區(qū)較大范圍來看，攀枝花6.1級地震前波速比出現(xiàn)2次異常變化，一次開始于震前相對較長的時間(3年)，波速比出現(xiàn)持續(xù)時間較長的下降過程，另一次是震前半年，波速比出現(xiàn)持續(xù)時間相對較短、急劇下降過程，并伴有群體低值異常出現(xiàn)。通過分析每次地震得到的標準誤差S可知，平均S=0.66。雖然S的大小反映的是觀測資料的離散程度，S面大意味著觀測數(shù)據(jù)點較分散，但從另外角度考慮，觀測數(shù)據(jù)出