地震定位作为地震研究的基础,是地震学的重要研究方向,每次地震均需多次修正才能得到较为精确的震源位置,因此地震的重新精确定位成为地震研究的必要工作。如:Pavlis G L(1986)、Gomberg J S等(1990)、张小涛等(2008)、张新东等(2013)做了大量地震精定位工作,为相关地震研究提供数据基础。
2002年4月22日在1966年邢台地震老震区发生临城—隆尧交界4.8级地震,当时河北省地震台网、山西省地震台网、邯郸地震台网之间尚未实现联网,且各地震台网均无分布较好的地震台站,故测震台网给出的定位结果差别较大,震中位置最大间距达30 km。本文整合以上3个测震台网对于此次4.8级地震的台站记录,对地震进行重新定位,并与现场考察相印证,发现记录整合后地震定位结果可靠性较高。
1 资料选取及处理收集整理2002年4月22日临城—隆尧交界4.8级地震发生时河北省地震台网、山西省地震台网、邯郸地震台网的地震波形记录,并将不同测震台网的台站记录合成一个地震事件,选取震相清晰且震中距小于120 km的15个地震台站波形记录,以保证Pg、Sg震相的可靠性和精度,重新读取震相,对该地震进行重新定位。
对3个测震台网的观测波形重新整合后,采用MSDP中的Hyposat定位程序进行处理,并使用邯邢地区地壳速度结构模型(表 1),对隆尧—临城交界4.8级地震进行重新定位。该方法的优点是:在地震台站布局合理、包围性相对较好时,记录台站越多地震定位精度越高,计算的震源深度将更加合理。
Hyposat定位方法采用传统的Geiger法基本思路,即把走时T在初值(x,y,z)附近作泰勒展开,取一级近似。
$ T'{\rm{ = }}T + \frac{{\partial T}}{{\partial x}}\left({x' - x} \right) + \frac{{\partial T}}{{\partial y}}\left({y' - y} \right) + \frac{{\partial T}}{{\partial z}}\left({z' - z} \right) $ |
其中,T为实际走时,T′为相应于(x, y, z)附近一点(x′, y′, z′)的走时。在此基础上建立观测方程组,采用奇异值分解最小二乘法求解。此方法不仅适用于近震,对远震效果也较好(陈贵美等,2009;杨成荣,2014)。
2 定位结果对比分析 2.1 本文定位结果重新整合测震台网资料,采用Hyposat定位方法,获得2002年4月22日临城—隆尧交界4.8级地震三要素,分别为:发震时刻2002年4月22日03:34:39.02,震中位置(37.40°N,114.57°E)(图 1),震源深度11.8 km。
2002年4月22日3时34分邢台地区发生4.8级地震后,河北省地震局组织对地震进行现场考察。由于该地震发生在1966年邢台7.2级地震老震区,有感范围较广。根据该地震现场的特点,烈度划分以人类感觉和器物反应为主,以建筑物和构筑物破坏为辅。考察冯村、清修、周村、北小霍、镇内、柏沟、史村等20个村庄。确定宏观震中(37.38°N,114.52°E)位于冯村、清修,震中烈度为Ⅴ度;震中附近震感普遍强烈,无人员伤亡,建筑物完好(河北省地震局,2002)。本次重新定位震中(37.40°N,114.57°E)与宏观震中较为接近,佐证了结果的可靠性。
2.3 不同机构定位结果对比图 1给出不同机构确定临城—隆尧交界4.8级地震的震中位置及台站分布。由图 1可以看出,河北省地震台网、山西省地震台网及邯郸地震台网的地震台站分布均偏于一侧,且地震射线覆盖区域小,甚至不足90°,可见单个测震台网不能给出较好的定位结果。本文重新整合测震台网资料后,地震台站分布明显优于单个地震台网,可用于定位的台站增多,合理的台站分布确保了地震定位精度,减小了定位残差。但震中东南方向近90°范围内仍然缺失台站。
为了便于比较,表 2列出2002年4月22日临城—隆尧交界4.8级地震不同研究机构给出的定位结果。由表 2和图 1可以看出,不同研究机构给出的此次地震定位结果存在较大差别,震中位置最大差距达30 km。本文定位结果与“震源位置与速度结构联合反演联合”结果相近,后者为使用了近40年历史地震资料获得的精定位结果,具有较高的可靠性和精度。本文结论与精定位结果接近,说明通过重新整合地震台网资料,地震定位精度可以得到较大提高。
影响地震定位精度的因素是多方面的,如地震台站分布、震相识别、震相读取误差、地壳速度模型、台站坐标及高程等,其中地震台站分布具有重要作用。本文整合并处理河北省地震台网、山西省地震台网、邯郸地震台网记录的临城—隆尧交界4.8级地震资料,得到重新定位结果:发震时刻2002-04-22T03:34:39.02,震中位置(37.36°N,114.56°E),震源深度11.8 km。与其他研究机构得到的地震定位结果对比发现,整合地震台网资料后,优化了地震台站布局,减小了地震定位残差,结合现场宏观调查结果,发现此次4.8级地震的重定位结果与精定位结果接近。
2008年以前,中国未实现全国地震台网联网,发生在省或几省交界处的地震,各省给出的定位结果差距一般比较大,而通过整合邻省地震波形记录,可以较大提高地震定位精度,对于防震减灾起到积极做用。
感谢河北省地震局王想、杨柳、彭远黔、冯振伟及山西省地震局宋美娟、红山基准台刘立申提供地震资料。
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