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吉林松原5.8级震群震相特征

更新时间:2016-07-05

0 引言

在地震学领域,把读取地震波形震相数据工作称为“震相分析”。震相分析是微观地震学的核心工作,是提取数据的主要手段,震相应该发挥更多作用(赵荣国,1999)。震相分析是地震科学研究的基础,地震活动性、震源物理、地震工程以及地球内部结构等均属于地震学领域范畴,即可在不同程度上直接或间接地依据有关震相及读数进行地震分析(闫俊岗等,2011)。地震波的震相比较复杂,对于天然地震,主要通过波的速度、振幅、周期等识别震相。地震波携带了传播路径上的各种地质信息,加之能量损耗,很多震相混杂在一起,较难识别(孟晓春,1998)。地震工作者通过分析大量波形实例,可有效识别各种震相特征,给出较为准确的地震参数,产出高质量的地震目录和地震观测报告,为进一步的科研工作提供基础资料。

吉林数字化地震台网2008年正式运行,积累了较为丰富的数字地震波形资料。相比于模拟记录,数字记录具有观测频带宽、动态范围大、分辨率高等优点(刘瑞丰等,2014),可更方便、快捷地读取各种震相,为区域地震研究提供更好的基础数据。吉林省松原地区近几年发生一系列中强地震,记录了一批典型的近震波形资料,本文主要针对2013年松原地区发生的5.8级震群事件,对该地区MS 3.0以上地震波形展开震相分析,以了解不同震中距、不同震级范围内地震波的震相特征。

1 地质构造背景

松原地区地处东北地区板块松辽断陷沉降区,地质构造比较复杂,是东北地区尤其是吉林省地震发生频次较高地区,近年来一直被划为吉林省地震活动重点监视防御区。该区域内断裂构造发育,主要分布NE向、EW向及NW向断裂,NE向断裂规模较大,为研究区主要断裂构造,中强地震多发生在各级断裂交汇部位。

此次震群事件的主震及余震发生在松辽盆地内部西北地区,位于东北断块区松辽断(坳)陷带NNE向中央隆起带东部斜坡带。深部地质构造属松辽平原上地幔隆起区,是松辽盆地内部地壳最薄部位,地壳厚度约35 km(盘晓东等,2007)。此次震群集中位于NE向松原—肇东断裂与NW向查干泡—道字井断裂交汇区附近(张洪艳等,2015),研究区地震地质构造见图1。

图1 松原地区地质构造 Fig.1 Geological structure map of Songyuan region

图2 地震震中及台站分布 Fig.2 Regional distribution map of the earthquakes and stations

2 震群数据统计

松原地区具有1119年6¾级强震发生背景,是吉林省重点监视地震危险区。2006年3月31日吉林前郭地区发生5.0级地震,2013年10月31日该地区又发生5.5级和5.0级地震(与2006年地震仅相距8 km),其后分别于2013年11月22日和23日发生5.3级、5.8级和5.0级地震(图1),属震群型地震事件,余震较多,截至2013年底共记录地震事件952次(图2)。2013年松原地区地震事件,中强地震数量之多、持续时间之长、地震序列之复杂,在吉林省比较罕见(陈作全等,2015)。此次强震群影响范围较大,震感波及吉林省大部分地区、辽宁、内蒙古和黑龙江部分地区。据现场实地考察及调查资料显示,本次地震宏观震中位于前郭县查干花镇腰英吐村附近,极震区最大烈度为Ⅶ度。

3 震相特征分析

如今,毛毡材料的运用范围已经不拘泥于从前的范围。与刺绣、编织、扎染、拼贴和毛毡材料相结合的作品也很常见。

表1 2013年松原5.8级震群MS≥3.0地震事件 Table 1 MS≥3.0 series of Songyuan M 5.8 earthquake swarm in 2013

序号 发震时间 φN/° λE/° M 震源深度/km 序号 发震时间 φN/° λE/° M 震源深度/km 1 2013-10-31T11:03 44.68 124.10 5.5 5 13 2013-11-19T13:32 44.60 124.10 3.5 10 2 2013-10-31T11:10 44.69 124.12 5.0 7 14 2013-11-22T16:18 44.70 124.10 5.3 8 3 2013-10-31T14:13 44.62 124.14 3.6 8 15 2013-11-22T16:43 44.60 124.10 3.0 5 4 2013-10-31T18:16 44.62 124.11 3.2 8 16 2013-11-23T06:04 44.60 124.10 5.8 9 5 2013-10-31T19:34 44.66 124.09 3.2 7 17 2013-11-23T06:32 44.60 124.10 5.0 8 6 2013-11-01T10:24 44.59 124.10 3.0 8 18 2013-11-23T10:10 44.70 124.10 3.0 8 7 2013-11-03T12:26 44.70 124.10 4.5 8 19 2013-11-23T18:38 44.60 124.10 3.3 9 8 2013-11-03T23:43 44.68 124.11 3.0 9 20 2013-11-25T22:09 44.70 124.10 4.0 6 9 2013-11-04T03:17 44.60 124.15 4.2 6 21 2013-11-28T07:40 44.60 124.20 3.1 8 10 2013-11-06T08:46 44.70 124.30 3.1 12 22 2013-12-08T00:05 44.60 124.20 3.1 11 11 2013-11-08T19:37 44.70 124.10 4.4 10 23 2013-12-08T13:01 44.60 124.10 4.4 8 12 2013-11-08T19:38 44.70 124.10 4.0 11

3.1 震中距100 km以内震相特征

该震中距范围内台站记录波形振动持续时间约1 min,直达横波和纵波的到时差约在3—11 s,Pg波周期平均0.05—0.24 s,Sg波周期平均在0.12—0.59 s。该区域地震台因多以短周期井下摆仪器为主,震相特征较一般地方震复杂:①主要以Pg、Sg震相为主,水平向波列较清晰,垂直向Sg波相对不显著(图3);②震中距在70—90 km的地震台,在直达波后有1组较清晰的波列,初步判定为莫霍面的反射波PmP、SmS(图4);③能记录到面波,因与横波重叠不显著。

震中距小于100 km的地震台站集中在松原周边,包括:乾安、长岭、通榆、松原、三岗地震台等,因地处平原,土层较厚,基岩难寻,除三岗地震台外,测震仪器以短周期井下摆为主。

图 3 乾安台波形记录 (2013-11-03T12:26,44.70°N,124.10°E,M 4.5,H=8 km) Fig.3 The map of earthquake wave recorded at Qian’an Seismic Station

3.2 震中距100—200 km震相特征

供试甜玉米品种为金中玉[(鄂)农种生许字(2009)第 0010 号,产地为海南],播种密度为 4.8 万株 /hm2。

震中距约在100—200 km的地震台站集中在吉林省中西部地区,包括:安广、白城、长春、双阳、四平、榆树地震台等,测震仪器以宽频带为主。

四十多年过去了,童年往事,历历在目。贫穷限制了我们的眼界和想象,那时候我们以为当下的生活就是最好的生活。其实更好的生活在别处,在异乡,在远方——只不过四十多年前,整个社会闭塞落后,我们没有机会看到外面的世界,我们不知道人之为人应该有更美更好的生活。我们成了井底之蛙,我们被迫安贫乐道故步自封却沾沾自喜……

吉林松原地区2013年典型震群最大地震为MS 5.8地震,在记录的952次地震事件中,5.0级以上地震5次,4.0级以上地震6次。松原地区属平原地区,土层较厚,该区域地震震相特征与东部山区有所不同,随着震中距增大,松软介质的“放大”作用越充分,波的周期越长,波列的振动持续时间越长,不同震级、不同震中距范围,在地震图上可识别的震相也有所不同。因此,选取此次震群中Pg波和Sg波较清晰、面波发育的23个MS≥3.0地震事件(资料来源:吉林省地震目录、吉林松原5.8级震群地震目录),就不同震中距、不同震级地震进行震相特征分析。23个地震事件参数见表1。

此范围内台站记录波形振动持续时间约在1—4 min,直达横波和纵波的到时差约13—24,Pg波周期约0.08—0.41 s,Sg波周期平均0.11—1.5 s。震中距约100 km,莫霍面反射波SmS可识别,PmP不太清晰(图5)。震中距大于150 km,Pn波作为首波出现,较易识别,Sn波不显著(图6)。该区域内地震波形震相比较简单,主要以Pn、Pg、Sg震相为主,SmS震相在约100 km范围内可以识别,随着震中距增加呈现出较显著的面波(图 7)。

图 4 松原台波形记录 (2013-10-31T14:13,44.62°N,124.14°E,M 3.6,H=8 km) Fig.4 The map of earthquake wave recorded at Songyuan Seismic Station

图 5 安广台波形记录 (2013-10-31T11:03,44.68°N,124.10°E,M 5.5,H=5 km) Fig.5 The map of earthquake wave recorded at Anguang Seismic Station

图 6 双阳台波形记录 (2013-11-03T12:26,44.70°N,124.10°E,M 4.5,H =8 km) Fig.6 The map of earthquake wave recorded at Shuangyang Seismic Station

图 7 长春台波形记录 (2013-11-23T06:04,44.60°N,124.10°E,M 5.8,H =9 km) Fig.7 The map of earthquake wave recorded at Changchun Seismic Station

3.3 震中距200 km以上震相特征

震中距大于200 km的地震台站集中在吉林省东部地区,包括:磐石、通化、延边、白山、龙岗地震台等,台基多为基岩,测震仪器以宽频带为主。

在此震中距范围内台站记录波形振动持续时间约2—5 min,随着震中距的增大振动持续时间变长,波的周期逐渐增大。震中距200 km以上的地震台站,直达横波和纵波的到时差约25—70 s,首波基本为Pn震相(图8);震中距约350 km,Sn震相变得较难识别,莫霍面反射波和康拉德界面反射波均掩盖在其他震相之中,不易识别(图9)。此范围内震相基本为Pn、Sn、Pg、Sg,随着震中距增大面波显著。

图 8 白山台波形记录 (2013-11-03T12:26,44.70°N,124.10°E,M 4.5,H =8 km) Fig.8 The map of earthquake wave recorded at Baishan Seismic Station

图 9 延边台波形记录 (2013-11-23T06:04,44.60°N,124.10°E,M 5.8,H =9 km) Fig.9 The map of earthquake wave recorded at Yanbian Seismic Station

4 结论

松原属平原地区,土层较厚,介质松软,因此对地震波的振幅有放大作用,使得振动持续时间增长,对高频波的吸收也比对低频波强,随着波的传播路径增加,波的振幅逐渐减小,周期逐渐增大,与东部山区相比,地震波震相较复杂。

通过对2013年松原5.8级震群进行震相分析,可知地震波形振动持续时间约1—5 min,振动周期比较短,约0.05—1.5 s,地震波形记录特征如下:①震相主要以Pn、Sn、Pg、Sg、PmP、SmS为主,其中PmP和SmS震相在震中距70—110 km范围内可识别,但由于100 km以内的地震台站多以短周期井下摆仪器为主,反射波比较复杂,有待深入研究;②震中距大于150 km,首波Pn可较清晰识别。Sn震相由于传播路径较长,高频成分损失严重,震中距大于350 km则不易识别;③由于特殊的地质构造,该区域震源较浅,面波较丰富,波列振动持续时间较长;④康拉德界面反射波不易识别,可能与康拉德界面在该区域连续性较差有关。

当遇枯水年,为保证洪泽湖周边及下游地区用水户现状用水利益不受破坏,湖水位较低时,将停止抽水北调出省。为此,根据现有调水工程体系及多年的调度运用实践,拟定洪泽湖北调控制水位,一般情况下,当湖水位低于北调控制水位时,停止抽洪泽湖蓄水北调出省。洪泽湖北调控制水位为:7—8月为12.5 m;9—10月为 13.0~13.5 m;11—2 月为 13.5 m;3—6月为 13.5~13.0 m。

参考文献

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孟晓春.地震观测与分析技术(分析技术分册)[M].北京:地震出版社,1998:42-76.

盘晓东,王军亮,孙旭丽,等.乾安—前郭5.0级地震的构造背景分析[J].东北地震研究,2007,23(1):8-15.

闫俊岗,宋书克,李守勇,等.地震波形记录特征分析[J].地震地磁观测与研究,2011,32(1):48-53.

张洪艳,张广伟,王晓山,等.2013年吉林前郭5.8级地震群精定位及发震构造分析[J].中国地震,2015,31(3):518-528.

赵荣国.震相分析是地震科学的心脏[J].地震地磁观测与研究,1999,20(5):121-126.

卢燕红,张洪艳,刘轶男,陈聪,陈闯,蔡宏雷
《地震地磁观测与研究》2018年第01期文献

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