1 研究背景

地震是地球内部运动的一种力学过程，其动力来源于地球内部。但当震源区处于临界状态时，外界因素如固体潮等的影响在一定条件下可能会引起系统的突变而发生地震（Cochran et al，2004；Tanaka et al，2004；Cadicheanu et al，2007；Tanaka，2010）。针对潮汐触发地震的问题，国内外学者做了大量研究工作，主要集中在以下3个方面：一是对部分地区地震活动和月相的相关关系研究，结果显示，地震在某些月相附近发生的几率相对较高；二是基于潮汐应力分量的地震调制研究，通常是将潮汐应力分解为南北、东西、垂直3个方向，其中水平分量与地震的关系往往被作为研究的重点；三是利用一定的统计方法分析潮汐相位角，通过严格定量的大样本检验，其中Schuster检验应用较多，通过p值变化来反映潮汐与地震的关系。

关于潮汐应力触发地震方面，Tanaka（2006）研究了日本Tokai地区808个大于1.5级的地震，用Schuster检验对潮汐剪应力进行分析。p值的时间窗平滑结果显示，在4次4.5级以上地震发生前p值显著下降，且震后p值恢复到较高水平，分别对4次地震发生之前一段时间的地震数据进行Schuster检验，p值分别为0.59%、13%、6.1%、4.2%，其中3次地震前p值低于潮汐触发地震的阈值5%（Tsuruoka et al，1995），即较大地震发生前中小地震存在明显的潮汐触发特征；同时，用空间窗对p值进行平滑，发现地震活动区的p值为2.2%，低于潮汐触发地震的阈值5%，而地震平静区的p值则为17%，高于潮汐触发地震的阈值5%。地震活动区发生的地震易受到潮汐触发作用，地震平静区发生的地震则与潮汐关系不明显。类似结果在2005年Nias M_W 8.6、2007年Southern Sumatra M_W 8.5地震、2004年苏门答腊M_W 9.0地震（Tanaka et al，2010）之前同样被发现，这一现象在罗马尼亚地区也有报道（Cadicheanu et al，2007）。

国内许多学者对潮汐应力也进行了大量研究，如黎凯武（1998）对日月半日潮水平引潮力极值时刻的计算结果显示，1966年邢台M_S 6.8、1967年河间M_S 6.3和1976年唐山M_S 7.8等地震发震时刻与朔望大潮半日潮水平引潮力极大值时刻极为接近，1966年隆尧M_S 6.8、1966年宁晋M_S 7.2、1967年河间M_S 6.3地震滞后日月半日潮水平引潮力极大值时刻均仅几十分钟，而唐山M_S 7.8大地震仅超前16 min（且其力的方向均向西，与太平洋板块对华北块体挤压力方向一致），即这些地震的发生均存在引潮力触发的可能。吴小平等（2001）提出在震源处基于地震主压和主张应力P、T轴方向计算潮汐附加应力的方法。张晶等（2007）基于中国大陆1970年以来7级以上地震序列资料，对引潮力水平分量变化与强震发生时间的关系进行分析，结果显示，在一定时空范围内，前震、主震及余震序列发震时刻的引潮力存在优势方向，认为引潮力与地震触发具有一定相关性。李金等（2011）对汶川地震序列强余震进行统计，研究发现，受到潮汐触发的地震多发于潮汐最大值时刻。

2 研究方法

本研究将基于Schuster检验（Tsuruoka et al，1995）研究汶川地震前后中小地震活动的p值变化特征。Schuster检验过程中，首先计算震源处潮汐应力分量，地震发生时刻的相位角依据潮汐力的变化时程来进行赋值（图 1），选出最接近地震发生时间的应力峰值，指定其相位角为0°，之前和之后波谷的相位角分别指定为±180°，然后将峰、谷之间的角距离线性划分，一个潮汐峰和邻近谷之间的时间间隔不是常数，而是由峰、谷之间的角距离决定。这样既可对这些基于相位分析的数据进行比较，而又与潮汐应力变化时程的对称与否无关（Tanaka et al，2004）。

确定了所有地震的潮汐相位角后，即可通过Schuster检验来考察它们是否集中于某一特定角度，即判断其是否受到潮汐触发。

3 研究结果

本研究拟采用2种潮汐应力投影方式进行对比研究：第一种是直接将大地震的断层面参数赋给附近地区中小地震，进而计算其潮汐相位角；第二种是以区域构造主压应力方向作为潮汐应力投影方向，计算中小地震的潮汐应力相位角。以汶川为例，汶川地震震源机制解参数为走向231°、倾角35°、滑动角138°（http://www.globalcmt.org/），将3个参数直接赋值给中小地震并计算其潮汐相位角。确定了所有地震的潮汐相位角后，即可通过Schuster检验来考察它们是否集中于某一特定角度，即判断其是否受到潮汐触发。以往研究中，一般将p＜5%作为判断潮汐能够触发地震的阈值（Heaton，1975）。选择以2000天为统计窗长、100天为滑动窗长，计算得到汶川地震发生前潮汐变化曲线，见图 2(a)，可见汶川震前有明显的p值低值区域（即潮汐触发时段）。参考许忠淮等（1989）的研究结果，研究区构造主压应力方向为N84°W，以区域主压应力方向作为潮汐应力投影方向计算中小地震的潮汐相位角，并进行Schuster检验，所得结果如图 2(b)所示，可见汶川地震前有明显的潮汐触发时段；除汶川地震前低值时段，在2000年前也存在明显的p值低值时段，龙门山断裂带上1999年9月和11月分别发生M_S 5.0地震。图 2(a)中所示曲线在2000年前也有明显下降趋势，只是并未达到p＜5%的触发阈值。2种投影结果均表明，在龙门山断裂带上，中强地震发生前存在明显的潮汐触发时段。

取汶川地震前明显的p值低值时段进行相位角统计分析，如图 3所示，结果表明，0°—30°范围内地震个数明显增多，由潮汐变化曲线可知，0°为潮汐应力最大值处，因此可以得到汶川M_S 8.0地震前中小地震更多发生在区域应力和潮汐应力共同加载时段的结论，这从物理机制上解释了震前中小地震受到潮汐触发的现象。将震前p值低值时段以0.5°×0.5°空间窗长、0.2°为滑动步长进行空间扫描，得到空间扫描图像，如图 4所示，可以看出，汶川地震初始破裂点处于明显的潮汐触发低值区。