2) 中国安徽 233500 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站
2) Anhui Mengcheng National Geophysical Observatory, Anhui Province 233500, China
安徽“霍山地震窗”(31°—31.9°N,115.7°—116.5°E)(下文简称“霍山窗”)位于大别山隆起块体与华北拗陷块体接触带附近的北大别山沉降带南缘,区域内地质构造复杂,历史上和1970年以来小震活动较为频繁。郑兆苾等(1999)研究结果显示,霍山窗内ML≥1.0地震3月累积频次异常(≥40次)对华东地区中强震具有一定指示意义。一般来说,霍山窗开窗异常主要是区域范围内ML≥1.0地震出现密集活动,也可以看作为小震序列活动,由此产生2个值得关注的问题:①该异常具有何种前兆意义?②该小震序列后续会不会发生更大地震?通过安徽省建立的地震预测指标体系可以明确开窗异常的前兆意义,但序列后续更大地震是否发生的判定仍需更多参数参与计算。陈颙等(2015)、崔子健等(2015)研究发现,主震前地震震源机制一致性较强,谱振幅相关系数较高,而余震震源机制一致性较差,谱振幅相关系数亦出现明显下降,因此本研究拟采用谱振幅相关系数判定霍山小震序列后续趋势变化。考虑到该研究需要使用数字化地震波形,因此选择2009年有标准数字化波形记录至今霍山窗开窗时段内的地震进行研究。
2 研究内容图 1(a)和(b)给出2009年至今霍山窗区域内ML≥0.0小震日频次、M—t图及ML≥1.0地震3月累积频次变化[(b)图中红色线条为各年度3月地震累积频次],由图可见,2009年以来,2009—2010、2013—2014、2021年2—5月3个时段内霍山窗出现开窗异常,因此主要研究上述3个时段内谱振幅相关系数变化。图 1(c)给出2009年至今霍山窗区域内基于hypoDD重定位的小震序列分布,结果发现地震多集中在土地岭—落儿岭与青山—晓天断裂交会部位。因此,在本研究中,根据重定位结果,选择每一时段地震震中相对集中事件进行谱振幅相关系数计算,选择SJH、BZY、FZL、LNA四个地震台站的波形数据进行计算。
计算2009—2010、2010—2014、2020—2021年时段内、震中相对集中的ML≥1.0事件体波谱振幅相关系数,总体来说,P波和S波位移振幅谱在低频附近较为平坦。为了使计算结果较为稳定可靠,分别计算了零频频率为1.0、2.0、3.0 Hz附近的振幅谱,并采用5个地震累积、1个地震滑动的方式计算其谱振幅相关系数的时间曲线。图 2给出上述3个时段内不同震级的小震序列谱振幅相关系数变化与ML≥3.0地震(图中黑色竖线所示)的对比结果。
由图 2可见,对于不同零频频率、不同震级的小震序列,各时段内谱振幅相关系数变化趋势总体一致;一般震级越高其趋势变化越显著;零频频率越高,谱振幅相关系数值越高。在2009—2010年时段内,针对ML≥2.0地震(下文均针对ML≥2.0地震分析)谱振幅相关系数结果来看,2009年3月开始处于低值状态,2019年5月后逐渐上升,7月达最高值(零频频率为3 Hz时接近0.9),随后下降,并在下降过程中发生霍山ML 3.9地震(序列主震),主震发生后谱振幅相关系数整体处于平稳状态。在2010—2014年时段内,2011—2012年谱振幅相关系数整体平稳,2012年底以后呈上升趋势,2013年底达峰值,随后下降,并在下降过程中发生霍山ML 4.7地震(序列主震),震后下降。在2020—2021年时段内,谱振幅相关系数整体变化平稳,虽然在2021年2月出现高值,但整体上升和下降持续时间较短,整个序列持续过程中未发生ML≥3.5地震。
通过对2009年至今霍山窗开窗时段内地震序列谱振幅相关系数的分析,可以看出,序列主震发生前,谱振幅相关系数均出现持续较长时间的上升—下降变化,且主震发生在谱振幅相关系数下降过程中,主震发生后区域应力释放,局部应力场强度降低,导致后续地震的震源机制一致性降低,谱振幅相关系数随之下降;其次,通过对不同震级、不同零频频率的谱振幅相关系数的对比,发现零频频率越高,其谱振幅相关系数值越高,因此在序列趋势判定中需考虑选取的零频频率对高值变化的影响。
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