远震P波接收函数方法是20世纪80年代发展起来的一种利用地震波形数据研究地球内部结构的重要方法。唐明帅等(2019a)利用远震P波接收函数,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了新疆31次中强地震前后地壳介质泊松比随时间的动态变化,结果显示,多次地震前,泊松比出现低值异常,变化形态特征呈"V"字型,地震发生在"V"字型尾端,震后泊松比继续回升。在此基础上,唐明帅等(2019b)研究了2012年新源—和静MS 6.6地震前后震中距200 km以内11个台站的地壳介质泊松比变化,发现震中距130 km的台站泊松比出现较为明显的下降过程。震前震中附近介质变化研究的相关震例较多,对于震前中小地震平静而波速比未知地区,可采用泊松比方法进行分析,对于震前有小震活动的地区,同时研究波速比和泊松比的变化,通过对比分析,相互验证,进一步验证震前介质变化,无疑具有重要意义。文中基于唐明帅等(2019a)的研究,采用远震P波接收函数法,计算并分析2021年云南漾濞MS 6.4地震前地壳介质泊松比变化。
2 理论基础和研究内容在远震记录图上,P波之后出现一系列散射波,特别是Ps转换震相较为突出。水平分量的散射波系列被称为台站接收函数,将远震观测资料的垂直分量作为与震源和传播路径有关的元生波,通过对径向和切向分量进行反褶积,消除震源时间函数、震源响应和传播效应等的影响,得到台站下方Ps转换波和多次反射波PpPs,根据转换波Ps以及多次反射波PpPs和直达P波的到时差,获得台站下方地壳厚度H和纵横波速比,并据弹性力学原理中波速比和泊松比的关系得到台站泊松比。
基于唐明帅等(2019a)的研究,选取2008年1月1日—2021年5月1日247个MS≥6.5远震波形事件,震中距介于30°—90°,采用远震P波接收函数法,计算2021年5月21日云南漾濞MS 6.4地震前,震中距150 km以内16个固定数字地震台的接收函数,并联合滑动平均方法,得到各台站泊松比动态变化,进而探寻该地震发生前震中附近介质变化特征。
3 研究结果16个台站的泊松比动态变化见图 1。
图中1红色圆表示一个滑动窗长对应的泊松比,对应时间为进行滑动平均的5个地震事件中第3个事件的时间,绿色实线表示泊松比均值,蓝色虚线表示泊松比均值计算误差。由图 1可见,此次漾濞地震前,除泸水台(LUS)和南涧台(NAJ)在地震前表现出持续下降特征,其余台站泊松比均出现下降—回升现象,大部分台站的泊松比下降过程较为明显,且持续时间较长;除永胜台(YOS)泊松比呈双"V"字型变化外,其余台站均呈"V"字型变化,而漾濞地震发生在"V"字型尾端。虽然各台站泊松比变化趋势相同,但其下降起始时间、下降幅度、下降过程的持续时间存在差异。
4 结束语通过对2021年云南漾濞MS 6.4地震前地壳介质泊松比变化的研究,可知地震发生前,泊松比会出现明显的低值异常,与唐明帅等(2019a)的研究结果基本一致。据此认为,在地震台网高密度前提下,利用远震P波接收函数对强震危险区域地下介质泊松比变化进行动态监测有一定意义。但是,各台站泊松比的下降变化特征存在差异,如下降的起始时间、持续时间和幅度等不同,因此震前泊松比低值异常是否具有普遍性,是否可作为地震预测指导手段,尚需积累更多震例加以分析验证。
在研究过程中,对于研究方法和理论及程序的使用,付虹研究员给予耐心指导,在此表示感谢。
唐明帅, 王海涛, 魏芸芸, 等. 接收函数分析中强地震前后地壳泊松比变化在新疆地区的初步应用[J]. 中国地震, 2019a, 35(3): 476-487. |
唐明帅, 王海涛, 魏芸芸, 等. 2012年新源-和静MS 6.6地震前后地壳介质泊松比变化[J]. 地震地质, 2019b, 41(5): 1123-1135. |