0 引言

2013年德钦—得荣M_S 5.9震群发生在青藏高原东南缘，地处中国大陆主要强震活动区之一的川滇菱形块体西边界，主要分布在NW走向的德钦—中甸—大具断裂附近。据野外地质地貌调查结果表明，德钦—中甸—大具是1条右旋走滑兼正断性质的断裂带(常祖峰等，2014)；而震源机制解表明，此次地震序列为正断层型地震，右旋走滑作用不明显(吴微微等，2015；罗钧等，2015)。德钦—中甸—大具断裂北西起于德钦以西热水塘一带，向东经德钦、奔子栏、尼西、中甸、哈巴—玉龙雪山北，止于大东一带，长约300 km，自上新世末期至早更新世开始形成，第四纪中期以来，右旋走滑运动速率4—6 mm/a(沈军等，2001)。德钦—中甸—大具断裂历史上发生数次破坏性较强的中强地震，如：1933年6月7日小中甸6.3级地震、1961年6月中甸6.0级地震、1966年1月中甸5.2级地震、1966年9月中甸告湾6.4级地震及1993年7月中甸5.8级地震等。

大量观测资料和理论研究证实，地壳介质普遍存在各向异性特征，定向排列的微裂隙是导致地壳介质呈现各向异性的主要原因。S波穿过地壳中定向排列的微裂隙会分裂成近乎垂直偏振的快、慢两列波，快波偏振优势方向与裂隙面走向一致，且与原地最大水平主压应力方向相同(Crampin S et al，1985；高原等，1996；张永久等, 2008, 刘莎等，2015)；快、慢波的到时延迟受到介质中裂隙物理特性和所含流体特性的影响，对地壳应力场变化反应灵敏。研究表明，位于活动断裂上的地震台站快S波偏振方向与断裂走向有关，复杂的地质构造环境会造成S波偏振方向的不同；在强地震发生后，位于震源区的台站快波偏振方向会出现紊乱现象(常利军等，2015；李金等，2015；吴朋等，2016)。因此，采用S波分裂方法，可以对当地地壳各向异性、应力场和断裂性质进行深入研究和讨论。

1 地震记录

2013年8月28日4时44分，四川甘孜藏族自治州得荣县、云南迪庆藏族自治州德钦县交界区域发生M_S 5.2地震，根据中国地震台网测定，震中位置为(99.33°E，28.20°N)，3天后于8月31日08时04分发生M_S 5.9地震，震中位置为(99.35°E，28.15°N)。截至2014年2月28日共记录余震10 000多次，其中4.0≤M_S＜5.0地震9次，3.0≤M_S＜4.0地震25次，构成德钦—得荣地震序列，为研究该区域S波分裂提供大量基础数据。

此次M_S 5.2地震发生后，云南省地震局和四川省地震局即在震中区域附近迅速布设BZL、DRO流动地震台站，2个台站均采用三分量地震计，采样率为100 sps。BZL流动台位于余震密集覆盖区域，是距离2次M_S＞5地震震中最近的台站。震源机制结果显示，2次地震均为正断层型地震(罗钧等，2015；吴微微等，2015)，主要分布在NW走向的德钦—中甸—大具断裂附近(图 1)。

2 S波分裂方法

S波入射到地表，当入射角大于临界角时会发生全反射现象。用于S波分裂分析的地震波形记录要求在S波窗内。理论上，对于泊松介质(泊松比为0.25)，S波入射角窗口约为35°(Booth D C et al，1985)。由于地表附近可能存在低速层以及S波入射到地表时波前是曲面，使得“S波窗”可能扩大，本文选择S波入射角≤45°的地震数据进行分析。

台站记录到“S波窗”内的地震波形显示，仅包含快S波时间窗的质点振动一般表现为线性偏振；慢S波到达后与快S波叠加，质点振动一般表现为椭圆偏振。纵横比法(Shih X R et al，1989；MacBeth C et al，1992；朱新运等，2009)利用该特征确定快波偏振方向，是坐标系轴(X—Y)与地震计2个水平分量(E—N)坐标轴之间夹角的函数，纵横比可表示为

$F\left( \theta \right)=\frac{\sum\nolimits_{i=1}^{n-1}{{{d}_{i}}\left| \text{cos}\left( \theta -{{\varphi }_{i}} \right) \right|}}{\sum\nolimits_{i=1}^{n-1}{{{d}_{i}}\left| \text{sin}\left( \theta -{{\varphi }_{i}} \right) \right|}}$

(1)

其中，${{\varphi }_{i}}=\text{arctan}\frac{{{y}_{i+1}}-{{y}_{i}}}{{{x}_{i+1}}-{{x}_{i}}},{{d}_{i}}=\sqrt{{{\left( {{x}_{i+1}}-{{x}_{i}} \right)}^{2}}+{{\left( {{y}_{i+1}}-{{y}_{i}} \right)}^{2}}}$。式(1) 中，φ_i为第i点与第(i+1) 个采样点的位移矢量与方向北之间的夹角，d_i是2个采样点之间的矢量大小，n是表示快S波采样点个数。实际分析时，将在1°—180°范围内以1°为增量取值，求取F(θ)对应的最大θ值。分析步骤如下：① 挑选S波到时清晰的地震波形数据，在2个水平分量上重新拾取S波到时；② 截取快S波到时前20个采样点和到时后15个采样点的波形数据，绘制波形质点运动图(一般取S波到时后15个采样点，根据实际需要增减采样点个数)，见图 2，挑选快S波质点振动为线性或近似线性对应的地震事件(图 2)，根据公式(1) 计算快波偏振方向，并利用偏振分析法进行验证；③ 将2个水平分量的地震图旋转到快波偏振方向和慢波方向(图 2)，可见2个不同到时的S波震相；④ 采用偏振图分析法测定慢波延迟时间(图 2)，将快慢波到时差除以震源距进行归一化处理。

图 2中，(a)图展示地震波三分向记录，2条竖线标出截取的S波数据段；(b)图为截取波数据段的质点偏振图，其中S₁为快波到时，S₂为慢波到时，线段间距表示0.01 s；(c)图为快慢波波形图，2条竖线标出快、慢S波到时，其中S表示慢波，F表示快波。

3 观测结果分析

采用纵横比与偏振分析相结合的方法，测定BZL流动地震台站记录的地震S波分裂参数，获得272对S波分裂参数。结果表明，快波偏振方向明显为NWW向(图 3)。慢波延迟时间不仅与介质各向异性程度有关，还与在各向异性介质中的传播路径长度有关，为了消除传播路径对慢波延迟时间的影响，将慢波延迟时间除以震源距进行归一化处理。结果显示，归一化慢波延迟时间的最小值为1.25，最大值为18.15，平均值为4.9±3.1。

3.1 快波偏振方向分析

图 3(a)给出BZL流动地震台快波偏振方向等面积投影，可以看出，该台站只有1个突出的快波偏振方向，表现为NWW向。根据现场科考及地震分布，认为此次地震的发震断层为NWW走向的德钦—中甸—大具断裂(常祖峰，2015；贺赤城等，2015；吴微微等，2015)，见图 3(b)。BZL台站位于地震密集覆盖边缘区域，快波优势方向及余震分布的长轴方向与德钦—中甸—大具断裂走向一致，表明该台站快波偏振方向主要受此次地震影响。

为了进一步分析德钦、得荣交界地震序列S波分裂参数在M_S 5.9地震前后的变化特征，绘制BZL流动地震台站在2013年8月29日至10月31日快波偏振方向随时间的变化关系图，见图 4，图中黑色点表示快波偏振方向，红色箭头表示2013年8月31日M_S 5.9地震发震时刻。结果显示，在M_S 5.2地震发生至M_S 5.9地震发生前时段内，离散度较小，平均值为112°±22°；8月31日M_S 5.9地震发生后，快波偏振方向出现短时紊乱现象，且随着时间推移有逐渐集中现象(图 4)。由此可知，M_S 5.2、M_S 5.9地震发生前，德钦、得荣交界地区地壳应力方向有一定集中现象，但2次5级地震的发生使集中的应力得到释放，表现为快波偏振方向紊乱，随后震源区应力场变化逐步恢复。德钦、得荣交界地区地震活动发展，有待跟踪监测。

3.2 慢S波延迟时间变化

慢波延迟时间对地壳中微裂隙的几何形态及密度较为敏感，因此在一定程度上反映了地壳中应力的分布特点(Crampins，1981；Booth D C et al，1990)。根据地壳中微裂隙不同参数对慢波延迟时间的影响，将地震射线与裂隙面夹角15°—45°范围定义为区域1(band-1)，地震射线与裂隙面夹角 < 15°范围定义为区域2(band-2)。区域1的慢波延迟时间对地壳应力作用下的微裂隙几何形态较为敏感，而区域2的慢波延迟时间对地壳裂隙密度较为敏感(Crampins, 1999, 2005；GaoY et al，2008)。

慢波延迟时间离散度较大，本文采用7点滑动平均显示慢波延迟时间的变化趋势，BZL流动台归一化延迟时间随时间的变化见图 5，图中黑色点为归一化的慢波延迟时间，红色实线为7点滑动平均计算结果，红色箭头表示2013年8月31日M_S 5.9地震的发震时刻，左侧图中影音区域放大见右侧图。BZL流动地震台站于2013年8月29日架设完成，因此只对M_S 5.9地震前后的慢波延迟时间变化进行分析讨论。在M_S 5.9地震发生的前1天，观测到BZL流动台慢波延迟时间突然降低，持续至此次地震的发生，此后慢波延迟时间迅速下降，表明此次强震后该震源区地壳应力增加，余震的不断发生使应力得以释放。

4 结论

利用纵横比与偏振分析相结合的方法，测定2013年8月云南德钦、四川得荣交界2次M_S 5.0以上地震震源区BZL流动地震台S波分裂参数，得到272对S波分裂参数，分析得到以下结论：快波偏振优势方向为NWW向，与流动台站附近的德钦—中甸—大具断裂走向和余震序列的长轴一致；快波偏振方向的离散度在M_S 5.2、M_S 5.9地震前较小，表明2次5级地震前德钦—得荣交界地区地壳应力有一定程度集中，地震后地方局部应力场得到恢复；在M_S 5.9地震前1天慢波延迟时间突然降低，表明较大地震发生前地壳应力突然释放，而地震发生后慢波延迟时间迅速增加，随着余震活动导致的地壳应力释放，慢波延迟时间逐渐减小。

感谢云南省地震局为本研究提供波形资料，感谢四川省地震监测中心提供观测报告和地震目录。