倪紅玉 劉澤民 洪德全 趙朋 汪小厲

1）安徽省地震局，合肥市長江西路558號 230031

2）蒙城國家野外觀測研究站，安徽蒙城 230026

0 引言

震群活動指發(fā)生在較小區(qū)域內(nèi)沒有明顯主震的地震序列（Yamashita，1998）。相對于孤立地震事件，地震序列攜帶的震源體及構(gòu)造信息更為豐富，其震源參數(shù)的時空變化圖像能夠反映震源破裂過程和發(fā)震構(gòu)造特征。震群序列發(fā)生后，研究其發(fā)震構(gòu)造、準(zhǔn)確判斷其究竟是中強以上地震的前震序列還是一般性小震群活動，具有重要的現(xiàn)實意義，且一直是地震研究所關(guān)注的重點之一（崔子健等，2012；曲均浩等，2015；趙小艷等，2014；譚毅培等，2016；倪紅玉等，2015b）。

2016年4月15日～5月29日，安徽無為地區(qū)出現(xiàn)小震群活動，共發(fā)生8次地震，震級為ML1.9～3.6，其震中位置如圖1所示。該震群在1級大地構(gòu)造單元上屬于下?lián)P子陸塊，其西北以郯廬斷裂帶為界與秦嶺-大別造山帶相接。在新構(gòu)造分區(qū)上，巢湖-無為等地處于長江北差異隆起區(qū)。該區(qū)西北邊界為郯廬斷裂帶，東南與長江河谷沉降區(qū)相鄰。該區(qū)整體上呈較弱的隆起狀態(tài)，地貌上以丘陵為主，其間有一些侵蝕或斷陷盆地。震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂較發(fā)育，規(guī)模較大的斷裂有2條，分別為嚴(yán)家橋-楓沙湖斷裂和烏江-羅昌河斷裂。震中西南方向13km處曾發(fā)生1585年安徽巢縣南5?級地震。自有現(xiàn)代儀器記錄以來，震區(qū)周邊50km范圍內(nèi)的最大震級地震為1984年安徽巢湖MS3.5地震，總體地震活動水平不高。

圖1 無為震群觀測臺站和震中

本文通過模板匹配方法補充目錄遺漏的地震事件，再利用波形互相關(guān)震相檢測技術(shù)（譚毅培等，2014）標(biāo)定P波、S波到時，進一步采用雙差定位方法對震群進行精定位；采用Snoke方法計算較大地震的震源機制，通過重新定位和震源機制分析震群序列的發(fā)震構(gòu)造；最后計算了震群序列的視應(yīng)力，以期通過視應(yīng)力的動態(tài)變化研判該震群后的地震活動趨勢。

1 遺漏地震檢測與精定位

1.1 遺漏地震檢測

采用模板匹配識別方法（Peng et al，2009）進行遺漏地震檢測。據(jù)安徽測震臺網(wǎng)地震觀測報告，無為震群共記錄到8次地震。以這8次地震作為模板，截取距震中最近的3個臺站，即白山臺（BAS）、含山臺（HSH）和銅陵臺（TOL）的3分量直達S波到時前2s～后2s的波形，經(jīng)過零相移4階Butterworth濾波器2～8Hz濾波后，在連續(xù)波形上進行互相關(guān)掃描。計算3個臺站波形互相關(guān)系數(shù)的平均值，取9倍絕對離差中位數(shù)（median absolute deviation，MAD）。挑選閾值大于0.7且目錄中未記錄的地震事件，基于波形互相關(guān)震相檢測技術(shù)對其進行檢測，若在距震中最近的3個臺站中至少檢測出1個P波、S波震相，則確認(rèn)為遺漏地震。利用遺漏事件水平向波形S波段最大振幅與模板地震的振幅比估計遺漏事件的震級（譚毅培等，2014、2016）。

在2016年4月10日～6月10日時間段內(nèi)共檢測到目錄遺漏的地震事件5個，震級為ML0.5～1.2（表1），加上目錄中的8次，安徽地震臺網(wǎng)共記錄到無為震群的13次地震，震級為ML0.5～3.6。因得到了更加完整的地震目錄，故有利于提高重新定位結(jié)果的可靠性。

表1測震臺網(wǎng)給出的地震事件和遺漏地震事件的發(fā)震時刻與震級

1.2 精定位

本文采用HypoDD方法對無為震群進行精定位。表2給出了精定位和震源機制解計算時所采用的速度結(jié)構(gòu)模型（劉澤民等，2015）。區(qū)域地震臺網(wǎng)提供的震相到時是由人工量取得到的，存在一定的誤差，影響了精定位結(jié)果的可靠性。本文采用波形互相關(guān)震相檢測技術(shù)對震相到時進行校正，可有效降低到時拾取中人工誤差的影響（黃媛等，2006）。

表2采用的分層地殼速度模型

由于無為震群的波形相似程度較高，故首先人工校核震群中震級最大地震的震相到時，以該地震震相到時為模板，使用波形互相關(guān)震相檢測技術(shù)（譚毅培等，2014）標(biāo)定其他地震事件的震相到時。為了避免Pn震相的干擾，只選擇震中距為120km以內(nèi)的9個臺站記錄?；谏鲜鲋匦聵?biāo)定后的震相，挑選包含4個以上臺站震相到時的地震事件進行精定位，無為震群13次地震中除了序號為4、13的2次地震以外，其余11次均能得到精定位結(jié)果（圖2）。由圖2可見，重定位后震群分布更加集中，由于地震數(shù)目較少，未見明顯的優(yōu)勢方位分布。

圖2 無為MS3.0震群序列的震中分布

2 震源機制解與發(fā)震構(gòu)造

應(yīng)用Snoke等（1984）發(fā)展的利用P波、SV波和SH波的初動和振幅比聯(lián)合計算震源機制解的方法（簡稱Snoke方法），計算無為MS3.0震群序列的震源機制解。與P波初動法相比，Snoke方法的約束量由1個增至5個，降低了對臺站分布的要求，反演結(jié)果更加可靠。具體計算過程詳見倪紅玉等（2011、2012）的文獻，速度結(jié)構(gòu)見表2（倪紅玉等，2015a）。利用安徽地震臺網(wǎng)提供的數(shù)字地震波形（包括“十二·五”試運行臺站數(shù)據(jù)）和周邊的江蘇、湖北、河南臺網(wǎng)的數(shù)字化地震波形資料，以震級最大地震——4月15日ML3.6地震為例，選用震中附近250km以內(nèi)22個信噪比較高的臺站（圖1中三角形所示），得到22個P波初動，16個直達SH波、SV波與直達P波的振幅比資料。初動采用相對權(quán)重，最小權(quán)重控制為0.1，設(shè)置允許P波初動錯誤總數(shù)為1.2，以振幅比取對數(shù)的觀測值與計算值之差的絕對值大于0.50為閾值，設(shè)置振幅比的矛盾數(shù)為5，得到10組解（圖3（a））。表3列出了所有震源機制解，由表3可見，10組解中節(jié)面I的走向為111°～123°，傾角為64°～74°，滑動角為40°～57°，參數(shù)差別較小，表明震源機制的約束較好。選取初動矛盾數(shù)最小的第4組解為最佳解（圖3（b）），各參數(shù)分別為：節(jié)面I走向122°，傾角65°，滑動角51°；節(jié)面Ⅱ走向5°，傾角45°，滑動角144°；P軸的方位角、傾角分別為239°、12°；T軸的方位角、傾角分別為345°、52°；B軸的方位角、傾角分別為140°、35°。

以同樣的方法計算了無為震群序列中3次震級較大地震的震源機制解（表4），其中，4月15日ML3.2地震的震源機制解與ML3.6主震完全一致，5月29日ML2.9地震的震源機制解與ML3.6主震非常接近。表明此次震群可能為NEE向的水平擠壓和NNE向的水平拉張應(yīng)力場作用下具逆沖分量的走滑型地震活動，與前人對該區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的研究結(jié)果基本一致（劉澤民等，2011）。

表3 2016年4月15日無為M L 3.6地震的震源機制解

表4無為M S3.0震群序列中3次震級較大地震的震源機制解

震區(qū)附近規(guī)模較大的斷裂有2條，分別為嚴(yán)家橋-楓沙湖斷裂和烏江-羅昌河斷裂。烏江-羅昌河斷裂走向NE，在航磁異常圖上反映為一低磁負(fù)異常帶，斷裂兩側(cè)地形地貌存在明顯反差，關(guān)于該斷裂的已有文獻不多。嚴(yán)家橋-楓沙湖斷裂北起嚴(yán)家橋鎮(zhèn)，向西南至楓沙湖西側(cè)，總體走向NNE，在地貌上該斷裂位于低山丘陵前緣，衛(wèi)星影像上顯示清楚。翟洪濤等（2009年）在對距無為MS3.0震群震中約13km的1585年巢縣南5?級地震發(fā)震構(gòu)造的研究中，從野外地質(zhì)調(diào)查、淺層地震勘探和鉆探等方面對嚴(yán)家橋-楓沙湖斷裂的活動性進行了探究。他們根據(jù)斷裂影響特征、斷裂物質(zhì)的膠結(jié)程度以及對斷層錯斷地層的年齡樣品測試結(jié)果等綜合分析后認(rèn)為，該斷裂是一條早中更新世活動斷裂，可能為1585年巢縣南5?級地震的發(fā)震構(gòu)造。震源機制解中節(jié)面Ⅱ的走向為NNE，傾角約為45°，與嚴(yán)家橋-楓沙湖斷裂較為接近，故推測無為MS3.0震群序列可能與其有關(guān)。

3 視應(yīng)力與震后趨勢

主震之后余震區(qū)地殼介質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)或應(yīng)力狀態(tài)的動態(tài)變化過程，對于研究并預(yù)測地震序列的發(fā)展趨勢至關(guān)重要。在一些合理假設(shè)的前提下，視應(yīng)力可用于反映震源區(qū)應(yīng)力水平（Wyss，1968），視應(yīng)力高表明震源區(qū)應(yīng)力水平高，而視應(yīng)力的變化則可反映震源區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的積累-釋放過程，有利于對地震序列活動趨勢作出更好的判定（吳忠良等，2002）。許多學(xué)者開展了利用視應(yīng)力研判地震序列發(fā)展趨勢的研究，結(jié)果表明，視應(yīng)力與地震震級正相關(guān)；消除震級影響的視應(yīng)力，盡管變化細(xì)節(jié)不盡相同，但基本都呈現(xiàn)出主震前升高、主震后降低的特征（陳學(xué)忠等，2007；鐘羽云等，2004；錢曉東等，2007；華衛(wèi)等，2009；李艷娥等，2012；王生文等，2014；蔡杏輝，2015；李赫等，2015），這表明視應(yīng)力可作為預(yù)測震后地震活動趨勢的有用依據(jù)之一。本文采用視應(yīng)力分析無為震群的應(yīng)力水平變化，并據(jù)此研判震后地震活動趨勢。具體原理和計算步驟如下：

地震視應(yīng)力為地震效率與平均應(yīng)力的乘積，是平均應(yīng)力的下限，表示單位地震矩的震源所輻射出的地震波能量，可作為研究區(qū)域絕對應(yīng)力水平的間接估計（吳忠良等，2002），其算式為

式中，μ為剪切模量（對于地殼介質(zhì)，μ可取3×104MPa）；ES和M0分別為地震輻射能量和標(biāo)量地震矩，ES和M0的測定方法詳見文獻（陳學(xué)忠等，2007）。

為了消除個別臺站的異常高值對平均值的影響，在由各臺站值求平均值時采用Archuleta等（1982）的方法，即

式中，xi為各臺站的地震矩或地震能量；N為臺站數(shù)。誤差因子Δx的意義為當(dāng)x以對數(shù)坐標(biāo)作圖時的標(biāo)準(zhǔn)差，計算式為

在近震源條件下，選用震中距小于250km的臺站。根據(jù)各臺站記錄波形的情況，選取信噪比較高、記錄較清晰的波形數(shù)據(jù)。將這些波形數(shù)據(jù)進行去傾和儀器響應(yīng)校正處理。在進行震源譜計算時，選S波波段1.0～20.0Hz范圍內(nèi)的波形進行分析。

表5為計算得到的無為震群中7次ML≥2.0地震的視應(yīng)力。計算誤差（以對數(shù)坐標(biāo)作圖時的標(biāo)準(zhǔn)差）小于2.4，表明計算的可靠性較好。圖4為無為MS3.0震群的視應(yīng)力與震級間的關(guān)系。由圖4可見，無為MS3.0震群序列的視應(yīng)力呈衰減趨勢，視應(yīng)力（取對數(shù)）與震級間為震群序列的衰減，震源區(qū)應(yīng)力水平逐漸恢復(fù)，出現(xiàn)更高震級地震活動的可能性不大。的相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)達0.98，其擬合關(guān)系為lgσapp＝0.773（73）ML－2.52（20）。

由于扣除震級后的差視應(yīng)力能更客觀地反映應(yīng)力水平，因此，將觀測的視應(yīng)力值減去擬合的理論值，得到差視應(yīng)力，這樣就消除了震級對視應(yīng)力值的影響，圖5為無為MS3.0震群的視應(yīng)力、差視應(yīng)力和震級隨時間變化的曲線。由圖5可見，最大震級地震后隨著地震序列的衰減，視應(yīng)力、差視應(yīng)力逐漸恢復(fù)。由于視應(yīng)力可用于反映震源區(qū)應(yīng)力水平，因此，分析認(rèn)為，隨著無

表5無為M S3.0震群的視應(yīng)力

圖4 無為MS3.0震群的視應(yīng)力與震級間的關(guān)系

圖5 2016年4月14日～5月30日無為MS3.0震群的視應(yīng)力值、差視應(yīng)力值和震級隨時間的變化

4 結(jié)論與討論

本文通過模板匹配方法檢測遺漏地震事件，基于波形互相關(guān)震相檢測技術(shù)標(biāo)定震相到時，采用雙差定位方法進行精定位，采用Snoke方法計算震源機制，并計算了震群序列的視應(yīng)力和差視應(yīng)力，通過上述研究對無為MS3.0震群得到如下初步認(rèn)識。

（1）采用模板匹配方法識別出5次遺漏地震事件，震級為ML0.5～1.2，提高了地震目錄的完整性；基于波形互相關(guān)震相檢測技術(shù)標(biāo)定震相到時，采用hypoDD方法進行精定位，精定位后無為MS3.0震群序列分布更加集中，但由于地震數(shù)目較少，震級較小，未見明顯的優(yōu)勢方位分布。

（2）3次震級較大地震的震源機制解高度一致，顯示為NEE向的水平擠壓和NNE向的水平拉張應(yīng)力場作用下具逆沖分量的走滑型地震活動，其中，節(jié)面Ⅱ的走向與震區(qū)附近的嚴(yán)家橋-楓沙湖斷裂較為接近，故推測無為MS3.0震群序列可能與其相關(guān)。

（3）無為MS3.0震群序列的視應(yīng)力和扣除震級影響后的差視應(yīng)力均呈衰減趨勢，根據(jù)視應(yīng)力參數(shù)的動態(tài)變化并結(jié)合震例分析認(rèn)為，隨著無為震群序列的衰減，震區(qū)附近發(fā)生更大地震的可能性不大。截至2017年5月，無為震群序列活動已結(jié)束，未發(fā)生更大地震。

（4）以往大量震例和本文對無為MS3.0震群序列視應(yīng)力的研究結(jié)果表明，扣除震級影響的視應(yīng)力在地震序列中基本呈現(xiàn)主震前升高、主震后降低的特征，因此，似可作為研判地震序列活動趨勢的有效方法。

致謝：感謝天津市地震局譚毅培高級工程師提供的遺漏地震檢測程序和中國地震局地球物理研究所陳學(xué)忠研究員提供的視應(yīng)力計算程序，感謝審稿專家寶貴的建設(shè)性意見。