三峡库区巴东地震前后视应力变化特征

引用本文

戴苗, 吴桂桔, 刘坚, 申重阳, 孙少安, 申学林, 魏贵春. 三峡库区巴东地震前后视应力变化特征[J]. 地震地质, 2017,39(4): 837-852.
DAI Miao, WU Gui-ju, LIU Jian, SHEN Chong-yang, SUN Shao-an, SHEN Xue-lin, WEI Gui-chun. APPARENT STRESS VARIATION CHARACTERISTICS BEFORE AND AFTER BADONG EARTHQUAKE IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2017,39(4): 837-852. 复制到剪切板

Doi:10.3969/j.issn.0253-4967.2017.04.016
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三峡库区巴东地震前后视应力变化特征

戴苗^1,^2,³, 吴桂桔^1,^*, 刘坚¹, 申重阳¹, 孙少安¹, 申学林^1,^2,³, 魏贵春^1,^2,³

1 中国地震局地震研究所, 地震大地测量重点实验室, 武汉 430071

2 中国地震局地震研究所, 地震预警湖北省重点实验室, 武汉 430071

3 湖北省地震局, 武汉 430071

*通讯作者: 吴桂桔, 副研究员, E-mail:wugjsky@126.com。

〔作者简介〕戴苗,男, 1982年生, 2008年于中国地质大学获固体地球物理学硕士学位, 工程师, 主要从事测震学理论、方法和应用研究, E-mail:theocean123@163.com。

收稿日期: 2016-06-15

基金项目: 中国地震局地震研究所所长基金(201656264)与中国地震局测震台网青年骨干培养专项(20160516)共同资助

摘要

三峡库区地震成因复杂, 为了研究该区域地震的成因及发震规律, 文中利用湖北省区域台网、三峡台网提供的数字波形资料, 计算2010年1月1日至2015年12月31日三峡库区394个 M_L≥2.0地震的震源参数, 获得了三峡库区视应力的时空分布图像, 分析了三峡库区研究时间段显著地震事件前后的视应力时空演化特征。研究表明: 1)巴东 M_L5.5、秭归 M_L4.7以及 M_L5.1地震发生前后, 不同震级分段计算结果显示, 震前震中区附近新华-水田坝断裂和高桥断裂同时出现高值, 高值区域分布呈现协同化程度高, 而震后零散的现象, 表明该区域在震前积累了较高的应力。2)研究区域视应力在地震前后经历了一个明显的 “上升-下降”过程, 在应力上升初期发生了巴东 M_L5.5、秭归 M_L4.7以及 M_L5.1 三次显著地震。3)研究区域视应力深度剖面显示, 不同深度视应力与震级大小呈现正相关性, 震后研究区内小震属于低应变释放背景下的低应力释放, 未新增明显视应力异常集中区域, 震后巴东高桥断裂、周家山-牛口断裂以及秭归仙女山断裂短期内发生破坏性地震的可能性不大。

关键词: 视应力; 时空特征; 三峡库区; 巴东地震

中图分类号:P315.72 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2017)04-0837-16

APPARENT STRESS VARIATION CHARACTERISTICS BEFORE AND AFTER BADONG EARTHQUAKE IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

DAI Miao^1,^2,³, WU Gui-ju¹, LIU Jian¹, SHEN Chong-yang¹, SUN Shao-an¹, SHEN Xue-lin^1,^2,³, WEI Gui-chun^1,^2,³

1 Key Laboratory of Earthquake Geodesy, Institute of Seismology, China Earthquake Administration, Wuhan 430071, China

2 Hubei Key Laboratory of Earthquake Early Warning, Institute of Seismology, China Earthquake Administration, Wuhan 430071, China

3 Earthquake Administration of Hubei Province, Wuhan 430071, China

Abstract

The causes of earthquakes in the Three Gorges reservoir area are complex. In order to study the cause of earthquakes happening in the region, we calculated the source parameters of 394 M_L≥2.0 earthquakes occurring in Three Gorges reservoir area based on waveform data observed by the regional seismic network of Hubei Province and Three Gorges, obtained the apparent stress spatial-temporal variation map of Three Gorges reservoir area, and analyzed apparent stress spatial-temporal variation characteristics before and after the main earthquakes in the Three Gorges reservoir area. The results show that: 1)Before the Badong M_L5.5, Zigui M_L4.7 and Zigui M_L5.1 earthquake, high apparent stress of earthquakes with different magnitudes is concentrated in Xinhua-Shuitianba Fault and Gaoqiao Fault. The distribution of high value area shows the high degree of synergism before the earthquake and the scattering after the earthquake, which indicates that the area accumulated a high stress before the earthquake, and the fault was in a locked state; 2)In the study area, the apparent stress before and after the earthquake showed significant rise in the first and then decline, the earthquake occurred in the process of rising; 3)Apparent stress depth profiles show that apparent stress at different depths has a positive correlation with the size of magnitude of earthquake, and the phenomenon of “small magnitude and strong apparent stress” did not appear. The small earthquakes occurring after the major earthquakes in the study area belong to low strain release under the background of low stress release, and there are no new apparent stress anomaly concentration areas appearing, this indicates that the Badong-Gaoqiao Fault, Zhoujiashan-Niukou Fault and Zigui Xiannushan Fault have been effective in releasing after the Badong earthquake and Zigui earthquakes and the probability of destructive earthquake is small on these faults.

Keyword: apparent stress; spatial-temporal feature; Three Gorges; Badong earthquake

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0 引言

在震源介质为均匀弹性的脆性性质假定下, 地震视应力可由地震波信息获得, 是1个与区域平均应力呈正比的物理量, 与地震辐射能量和标量地震矩有关(Choy et al., 1995; 吴忠良, 2001; 吴忠良等, 2002)。在传统的地震学里, 地震辐射能量和标量地震矩只能利用震级通过经验公式换算得到, 误差较大且不能相互独立。目前, 随着中国观测技术水平的不断提升, 特别是宽频带数字地震计的使用, 使得利用数字波形资料反演地震震源谱的拐角频率、低频水平、地震应力降、标量地震矩以及震源半径等震源参数成为可能, 利用这些参数可以获取相对独立的地震辐射能量, 进而获取地震视应力的大小。考虑到地震震级对视应力计算结果的影响, 具体在利用视应力研究区域应力场变化时, 为尽可能地保证视应力能真实反映区域应力场的变化, 采用震级分段研究是经国内实践验证的最直接也是最有效的手段和方法(李艳娥等, 2015; 陈丽娟等, 2015; 岳晓媛等, 2016)。近年来, 王鹏等(2014, 2015)尝试利用视应力值和近震震级的拟合关系, 将计算得到的视应力值减去近震震级拟合应力值, 得到视应力差值(即差视应力), 以期能排除震级对视应力的影响, 最终去除视应力的 “ 线性趋势” , 但由于能量的测定和地震矩的测定都存在一定误差, 该方法又高度依赖统计获取的近似拟合关系, 2种效应叠加在一起, 获得的结果误差可能会更大。

地震前的应力集中, 可通过视应力间接反映, 视应力可作为地壳应力水平的下限估计。研究表明视应力在中强地震前会有升高的趋势, 可作为震后趋势快速判定的依据(李艳娥等, 2012a, b; 陈丽娟等, 2015)。云南地区中小地震的视应力值在云南地区的部分地震序列中有很好的前兆特征表现, 在部分地区, 地震序列中只要发生了视应力值超过1MPa的中小地震, 其后就一定会有中强震发生; 如果序列中中强地震发生后再没有发生视应力值超过1MPa的中小地震, 则该序列就不会有强余震发生(刘红桂等, 2006)。2006年河北文安5.1级地震前2a开始震中区附近出现了明显的视应力升高过程(陈学忠等, 2007)。龙门山断裂带上小震频次高值区视应力在2003-2005年间, 曾出现过2次较为明显的上升-下降变化过程, 汶川地震临震前, 视应力出现突然上升(李艳娥等, 2012b)。

2013年12月16日, 湖北巴东县发生M_L5.5地震, 随后不到4个月在相距不到50km的秭归再次发生M_L4.9、 M_L5.1地震, 这在湖北有历史地震记录以来是相当罕见的。3次地震震中均位于秭归向斜SW侧, 即黄陵背斜之西翼马蹄形盆地的西南边缘, 其区域主压应力场方向为NW-SE向。巴东地震震源机制解表明, 此次巴东地震的主张应力轴走向及主压应力轴走向和震源错动性质与蓄水之前巴东区域的构造应力场背景有近似性, 本次主震的最大主压应力轴和最大主张应力轴走向与蓄水前几乎一致, 部分学者认为巴东地震活动与震中区域NE向断裂的区域构造应力调整有关, 属于构造地震(陈俊华等, 2014)。有限元数值模拟巴东地震前库区等效应力场的变化结果显示, 巴东地震震中位于蓄水引起的巴东与牛口等效应力差值区的梯度带上, 故部分学者指出巴东地震与蓄水相关, 震源区附近发育大规模条带岩溶, 认为该地震是区域构造应力场叠加蓄水引起的局部构造应力状态调整触发的塌陷型水库地震(陈蜀俊等, 2014)。此外, 对于此次地震的发震构造, 由于湖北巴东地震及较大余震震源机制解显示, 近EW向节面为巴东地震发震断层, 部分学者认为巴东地震发震构造可能为EW向大坪断裂(赵凌云等, 2014)。与此同时, 部分学者根据巴东地震区域地震构造环境和地震烈度分布等结论分析认为, 巴东高桥断裂、马鹿池断裂及周家山断裂围限的楔形微块体构成巴东地震的发震单元(雷东宁等, 2014), 该区域浅表构造和深部构造非一一对应关系, 故地表找不到相应的发震构造。

巴东地震是三峡2003年蓄水以来库区最强地震, 开展巴东地震前后三峡库区地震震源参数及视应力的相关研究, 对深入了解巴东地震成因、发震构造以及获取三峡库区近期后续地震趋势具有重要意义。

1 地震构造背景及资料的选取

研究范围属三峡库区地震重点监视区域, 区域构造主要以NNE、 NW向为主, 如NNE向新华-水田坝断裂(F₃)、九畹溪断裂(F₅)、周家山断裂(F₂)、高桥断裂(F₁), NW走向的断裂主要有仙女山断裂(F₄)、天阳坪断裂(F₇)等(图1)。其中, 新华-水田坝断裂新华段属基底断裂, 早期具左旋走滑性质; 水田坝段属盖层断裂, 断层面W倾, 倾角约70° , W盘向S运动, 断层具张扭性质, 第四纪以来活动性不明显。仙女山断裂走向340° ~355° , 早期表现为逆冲性质, 断面向E或W陡倾; 深部资料显示该断裂未有越过长江的迹象; 断裂最新活动时间为早、中更新世(雷东宁等, 2014); 以右旋走滑兼正断倾滑性质为主; 2008年11月26日, 该断裂附近发生了三峡蓄水后首次4级以上地震, 震级达M_L4.6。天阳坪断裂走向320° , 倾向SW, 倾角30° ~70° ; 西接仙女山断裂, 西段倾角较陡, 剖面表现为逆冲叠瓦状冲断组合; 第四纪以来活动性较弱。周家山-牛口断裂发育于震中东部, 总体走向20° , 倾向300° , 倾角约70° ; 此断裂为周家山向斜内部的1条横断裂, 表现为左行平移逆冲活动的特点, 喜山期以来为张性正断性质; 其最新活动年代测定为晚更新世早期(华卫等, 2010)。此次巴东地震震中位置正好位于高桥断裂与周家山-牛口断裂之间。

本文主要选用湖北区域台网、三峡台网记录的2010年1月1日至2015年12月31日共计394个M_L≥ 2.0地震的数字地震波形资料; 该时间段内M_L2.0以上地震月频次相对较为稳定, 频次较高, 且台网观测站分布均匀, 选用台站及地震事件时空分布见图1, 2。选用台站仪器型号主要为BBVS-60、 FSS-3M和少量JC-V104-3D, 观测频带主要为0.017~40Hz、 0.5~70Hz, 个别为1~40Hz, 采样率均为100Hz。在近震源条件下, 计算时主要选用震中距在25~150km以内的台站, 选取信噪比较高的波形数据, 并对这些数据进行去倾和仪器响应校正处理。

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	图1 研究区地震活动性、测震台站分布及构造分布图(2010-01-01-2015-12-30) F₁高桥断裂; F₂周家山断裂; F₃新华-水田坝断裂; F₄仙女山断裂; F₅九畹溪断裂; F₆亩田湾断裂; F₇天阳坪断裂Fig. 1 Distribution map of earthquakes, seismic stations and faults in the Three Gorges reservoir area(2010-01-01-2015-12-30).

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	图2 三峡库区 2010年1月1日至2015年12月30日地震活动性参数图Fig. 2 Seismicity parameters in the Three Gorges reservoir area during 2010-01-01-2015-12-30.

2 计算方法及过程

首先, 将波形数据进行傅里叶变换计算观测谱。然后, 从观测谱中扣除传播路径效应和场地效应等因素的影响, 得到地震震源位移谱; 对于中小地震, 震源位移谱符合Brune圆盘模型, 震源位移谱 $\begin{matrix} Ω (f) \end{matrix}$ 可表示为(李艳娥等, 2012a, b; 陈丽娟等, 2015)

$\begin{matrix} Ω (f) = \frac{Ω_{0}}{1 + {(\frac{f}{f_{c}})}^{2}} \end{matrix}$ (1)

式(1)中, $\begin{matrix} Ω_{0} \end{matrix}$ 为离开震源质心单位距离处的震源位移谱低频水平; $\begin{matrix} f_{c} \end{matrix}$ 为震源位移谱的拐角频率。给定 $\begin{matrix} Ω_{0} 和 f_{c} \end{matrix}$ 即可确定震源谱。可采用以下方法确定 $\begin{matrix} Ω_{0} 和 f_{c} 。 \end{matrix}$

本文采用的数据为三分向速度记录, 各个分向可以得到相应的速度谱, 总的速度谱是各个分量速度谱的矢量合成, 即

$\begin{matrix} V (f) = \sqrt[]{V {(f)}_{Z}^{2} + V {(f)}_{NS}^{2} + V {(f)}_{EW}^{2}} \end{matrix}$ (2)

速度谱和位移谱 $\begin{matrix} Ω (f) \end{matrix}$ 的关系为

$\begin{matrix} V (f) = 2 πfΩ (f) \end{matrix}$ (3)

所以可得到位移谱:

$\begin{matrix} Ω (f) = \frac{\sqrt[]{V {(f)}_{Z}^{2} + V {(f)}_{NS}^{2} + V {(f)}_{EW}^{2}}}{2 πf} \end{matrix}$ (4)

在实际计算中, 选取谱形状较好的台站进行计算, 根据实际情况选取位移谱的低频段水平部分, 低频范围假设为f₁~f₂, 同时选取高频段的衰减起始频率f₃ 。在低频段(f₁~f₂), Ω (f)≈ Ω ₀, 则位移谱平方的积分为

$SD = \int_{f_{1}}^{f_{2}} Ω {(f)}^{2} df = Ω_{0}^{2} (f_{2} - f_{1})$ (5)

$Ω_{0} = \sqrt[]{\frac{SD}{f_{2} - f_{1}}}$ (6)

对于实际位移谱的低频段水平部分, 用式(5)进行积分, 根据式(6)可得到位移谱零频极限值 $\begin{matrix} Ω_{0} 。 \end{matrix}$ 得到 $\begin{matrix} Ω_{0} \end{matrix}$ 后, 可以通过如下方法确定拐角频率 $\begin{matrix} f_{c}, 在 f_{1} ~ f_{3} \end{matrix}$ 频段范围, 将得到的 $\begin{matrix} Ω_{0} \end{matrix}$ 代入式(1)可得到这个频段内的理论值Ω _ti, 而同频段内的实际观察谱为Ω _i, 二者之间的距离可由式(7)计算:

$\begin{matrix} R_{Ω} = \overset{N}{\sum_{i = 1}} (Ω_{i} - Ω_{ti})^{2} \end{matrix}$ (7)

$\begin{matrix} R_{Ω} \end{matrix}$ 随频率变化, 当其最小时, 即说明理论值与实际观测值之间的偏差最小; 因此, 将 $\begin{matrix} R_{Ω} \end{matrix}$ 为最小值时的 $\begin{matrix} f \end{matrix}$ 值作为拐角频率 $\begin{matrix} f_{c} 。 \end{matrix}$

中小地震的地震矩可利用式(8)计算:

$\begin{matrix} M_{0} = \frac{4 πρ υ^{3} Ω_{0} d}{R} \end{matrix}$ (8)

式(8)中, $\begin{matrix} ρ \end{matrix}$ 为地壳密度; $\begin{matrix} υ \end{matrix}$ 为S波速度; $\begin{matrix} d \end{matrix}$ 为震源距; $\begin{matrix} R \end{matrix}$ 为辐射因子。

对于1条数字化的速度波形地震记录, 在进行仪器响应校正、自由表面效应校正、介质衰减校正后, 其地震辐射能量可表示为

$\begin{matrix} E_{s} {= 4 πρβ \cdot 2 \int_{0}^{\infty} V (f)}^{2} df \end{matrix}$ (9)

具体在计算的过程中, 考虑到中小地震含有较多的高频成分, 有限的频带宽度可能会导致地震辐射能量低估, 所以在计算过程中还需考虑低频和高频补偿。在得到地震矩 $\begin{matrix} M_{0} \end{matrix}$ 和地震能量 $\begin{matrix} E_{s} \end{matrix}$ 后, 即可计算地震视应力:

$\begin{matrix} σ_{a} = μ \frac{E_{s}}{M_{0}} \end{matrix}$ (10)

式(10)中, $\begin{matrix} μ \end{matrix}$ 为剪切模量。具体对某次地震时, 一般会有多个台站记录到波形资料, 可根据上述方法分别求得每个台站的震源力学参数, 再由各台站的值求平均得到多台平均值。

采用上述方法, 我们计算了研究区域2010年以来近6a内M_L2.0以上地震的拐角频率、地震矩、地震能量以及视应力等震源动力学参数, 表1中给出了研究区域部分地震(M_L≥ 2.7地震)的震源动力学参数计算结果。其中, 研究区域M_L2.0以上地震视应力平均值为0.05MPa, 这和华东地区视应力场平均值0.08MPa(黄显良等, 2005)以及江西地区平均视应力0.04MPa(汤兰荣等, 2007)非常接近。

表1 研究区域M_L≥ 2.7地震的震源动力学参数计算结果 Table1 Seismic source dynamic parameters of M_L≥ 2.7 earthquakes in the study area

年	月	日	时	北纬 /(° )	东经 /(° )	震级 M_L	拐角频率 /Hz	零频极限 /m· s	地震矩 /PNm	地震能量 /TNm	视应力 /MPa
2010	2	16	9	31.03	110.57	2.9	3.097	0.054	8.464	0.822 8	0.030, 9
2010	3	19	22	31.63	111.37	2.8	3.147	0.162	43.467	6.924 8	0.036, 4
2010	7	2	4	31.05	110.58	3.2	2.549	0.154	20.545	6.264 5	0.059, 7
2010	7	3	23	31.02	110.58	2.9	3.022	0.088	11.303	2.816 4	0.048, 6
2010	10	17	17	31.08	110.90	2.7	3.225	0.134	17.452	1.774 8	0.031, 3
2010	10	19	23	31.20	110.07	2.8	2.398	0.066	8.909	0.514 6	0.016, 8
2011	1	27	17	31.20	110.78	2.7	3.238	0.057	6.535	1.068 8	0.058, 2
2011	4	5	21	31.12	110.20	2.8	2.460	0.022	2.008	0.080 2	0.018, 3
2011	4	16	6	31.20	110.28	3.3	2.293	0.131	13.929	2.117 5	0.052, 8
2011	9	4	8	31.12	110.62	2.7	2.924	0.087	10.892	0.686 9	0.037, 4
2011	9	6	21	31.17	110.22	2.7	2.342	0.023	1.250	0.060 8	0.016, 3
2011	10	2	4	31.55	111.37	2.7	2.583	0.133	33.675	6.260 7	0.027, 1
2011	10	25	11	31.28	110.80	2.7	3.206	0.062	6.485	1.515 6	0.057, 8
2011	11	11	9	31.53	111.33	2.9	2.858	0.222	51.091	16.222 6	0.057, 1
2011	12	22	8	31.53	111.28	2.7	3.116	0.292	76.154	30.289 2	0.092, 0
2011	9	6	21	31.17	110.22	2.7	2.303	0.024	1.278	0.060 8	0.015, 7
2012	10	11	22	31.02	111.00	3.3	3.167	0.160	27.295	9.799 6	0.071, 9
2012	10	31	3	31.50	111.30	3.8	2.711	0.303	74.319	15.970 1	0.064, 7
2012	10	31	5	31.50	111.30	3.3	1.958	0.094	24.663	0.481 0	0.005, 9
2012	11	1	2	31.50	111.32	3.0	3.059	0.094	26.821	1.393 8	0.016, 0
2012	11	1	3	31.50	111.32	3.1	2.938	0.106	26.079	1.873 9	0.020, 6
2012	11	2	4	31.55	111.30	2.9	2.876	0.107	29.486	8.177 1	0.029, 2
2012	11	3	20	31.53	111.32	2.8	3.081	0.070	17.520	1.263 1	0.019, 4
2013	5	21	16	31.50	111.28	2.8	3.787	0.071	18.525	3.682 3	0.032, 8
2013	6	18	8	31.22	110.22	2.8	2.560	0.037	4.833	0.224 4	0.012, 7
2013	12	16	13	31.12	110.67	5.5	2.066	3.376	509.040	1 161.280 0	0.521, 1
2013	12	16	13	31.13	110.60	3.0	4.425	0.016	1.378	0.269 6	0.116, 5
2013	12	19	2	31.12	110.57	3.2	3.820	0.041	4.571	0.804 9	0.077, 9
2013	12	27	17	31.15	110.60	3.4	3.136	0.130	14.823	3.045 1	0.144, 2
2013	12	27	22	31.08	110.17	3.7	2.184	0.139	16.974	1.877 6	0.031, 1
2014	1	20	20	31.13	110.73	3.6	2.891	0.253	30.719	17.690 4	0.182, 4
2014	1	31	22	31.25	110.50	2.7	2.545	0.008	1.442	0.007 2	0.001, 5
2014	3	27	0	31.53	111.28	4.7	2.523	3.950	1.181	2 674.103 0	0.509, 2
2014	3	27	1	31.53	111.32	2.7	3.321	0.059	14.699	1.056 4	0.021, 3
2014	3	27	1	31.53	111.32	3.5	3.080	0.315	79.090	33.764 8	0.106, 0
2014	3	27	9	31.55	111.32	3.1	3.123	0.118	29.004	3.699 0	0.039, 3
2014	3	27	18	31.53	111.32	3.2	3.204	0.209	51.926	13.931 9	0.069, 2
2014	3	30	0	31.53	111.28	5.1	2.174	5.169	1.273	3 353.984 0	0.582, 7
2014	4	21	0	31.15	110.48	3.8	2.987	0.442	47.798	38.329 8	0.300, 1
2014	5	26	6	31.53	111.30	4.0	3.193	0.877	219.109	274.315 3	0.244, 6
2014	5	29	15	31.10	110.57	2.7	3.002	0.051	4.011	0.524 1	0.031, 9
2014	6	30	5	31.07	110.75	2.8	3.175	0.075	9.897	1.752 4	0.053, 8
2014	8	14	12	31.55	111.32	2.7	2.902	0.516	126.155	145.122 8	0.059, 9
2014	11	16	20	31.52	111.58	2.7	3.111	0.088	30.588	1.727 2	0.017, 4
2014	11	23	19	31.12	110.65	2.7	3.365	1.108	73.808	399.475 7	0.326, 6
2014	12	26	13	31.52	111.32	2.9	3.839	0.054	13.582	1.261 4	0.027, 7
2015	6	2	5	31.48	111.35	2.9	2.897	1.183	289.088	847.121 9	0.166, 5
2015	9	27	6	31.22	110.22	2.8	2.772	0.025	3.251	0.127 3	0.011, 8

表1 研究区域M_L≥ 2.7地震的震源动力学参数计算结果 Table1 Seismic source dynamic parameters of M_L≥ 2.7 earthquakes in the study area

3 三峡库区地震震源参数特征

地震震源参数与震级的关系国内外已有相关研究, 但地震震源参数和震级的相关性存在着地区差异, 图3给出了三峡库区M_L2.0以上地震事件各震源参数与震级的统计关系。

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	图3 研究区震源动力学参数与震级之间的关系Fig. 3 Relationship between seismic source dynamic parameters and magnitude.

3.1 地震矩与震级的关系

图3a为研究区域地震矩与震级之间的定标关系图。从计算结果来看, 三峡库区地震矩的对数和震级基本呈现线性关系, 两者统计关系为 $\begin{matrix} \log M_{0} = 0.85 \times M_{L} + 13.6 。 \end{matrix}$ 表明该地区随着震级的增大, 地震矩也相应增大。定标关系的斜率可反映研究区域介质的非均匀度(钟羽云等, 2004)。三峡地区地震矩与震级定标关系的斜率为0.85, 低于中国平均水平(易桂喜等, 2011; 阮祥等, 2011; 王鹏等, 2014, 2015; 李艳娥等, 2015), 表明该地区介质的均匀度较好。

3.2 地震辐射能量、视应力与震级的关系

图3b和图3c分别为三峡地区地震辐射能量、视应力与震级之间的定标关系图, 根据计算结果, 它们的定标关系分别为 $\begin{matrix} \log E_{s} = 1.392 \times M_{L} + 8.213, \log σ_{a} = 0.548 \times M_{L} - 3.004 。 \end{matrix}$ 三峡库区地震的辐射能量以及视应力均随震级的增大而增大。表明震级越大, 地震辐射的能量越多, 视应力越高; 如果个体地震与视应力出现非关联性, 可以考察其视应力是否存在异常特征。地震视应力随震级增大而增大意味着地震越大, 单位地震矩所释放的地震能量越多, 反映出大地震是比小地震具有更高效率的地震能量辐射体, 大地震和小地震可能在破裂速度等方面有较大差异。

3.3 地震拐角频率与震级的关系

图3d为三峡地区地震拐角频率与震级之间的定标关系图, 定标关系为logf_c=-0.08× M_L+0.725。统计结果显示, 中小地震的拐角频率较大, 大地震往往拥有较小的拐角频率。此外, 不同类型地震的 P波和S波拐角频率也会有差别(张丽芬等, 2013), 统计结果显示的三峡地区拐角频率与震级之间的定标关系斜率为-0.08, 计算结果低于中国其他非水库区域的计算结果(易桂喜等, 2011; 阮祥等, 2011; 王鹏等, 2014; 李艳娥等, 2015; 王鹏等, 2015), 这可能和三峡库区M_L2.0~2.5震级段的地震中含有部分水库诱发的塌陷型地震有关。

4 研究区域视应力的时空变化特征

4.1 地震前后视应力的空间分布

2013年12月16日湖北巴东发生M_L5.5地震, 2014年3月27日和3月30日, 湖北秭归先后发生M_L4.7和M_L5.1地震, 4个月内, 接连发生3次M_L4.5以上地震。以2013年12月16日湖北巴东M_L5.5地震和2014年3月30日湖北秭归M_L5.1地震为时间节点, 将时间段分成地震前、地震后及地震时3个时间段, 为消除余震对震后计算结果的影响, 具体计算时震后的时间起始时间从2014年4月10日开始计算。以0.05° × 0.05° 的空间窗, 对视应力进行空间扫描, 可以得到研究区域视应力的空间分布(图4)。

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	图4 研究区巴东、秭归地震前后M_L≥ 2.0及M_L≥ 2.5地震视应力空间分布Fig. 4 The spatial distribution of apparent stress with M_L≥ 2.0 and M_L≥ 2.5 earthquakes in the study area before and after the Badong earthquake and Zigui earthquake.

结果显示, 对于M_L≥ 2.0的地震, 巴东和秭归地震前视应力高值沿新华-水田坝断裂(F₃)及高桥断裂(F₁)走向展布, 协同化程度较高, M_L≥ 2.5地震视应力主要集中在新华-水田坝断裂(F₃)带上。震后, 无论是M_L≥ 2.0地震, 还是M_L≥ 2.5以上地震的视应力高值分布均较为分散和无序。2013年12月16日湖北巴东M_L5.5地震发生在M_L≥ 2.0地震视应力震前高桥断裂(F₁)高值异常体的边缘, 而2014年3月27日和3月30日湖北秭归M_L4.7和M_L5.1地震均发生在新华-水田坝断裂(F₃)异常条带连线的南端附近。巴东和秭归地震后, M_L≥ 2.0地震和M_L≥ 2.5地震计算所得视应力结果均显示, 受巴东地震余震的影响, 巴东地震震源体周边出现了非常显著的视应力高值区。

为了消除震级跨度对视应力计算结果的影响, 综合考虑湖北省不同强度地震频次的实际情况, 我们将研究区域地震震级按照M_L2.0~2.4、 M_L2.5~3.5分段, 通过不同震级段视应力的空间分布研究三峡地区巴东和秭归3次显著地震事件前震源体附近视应力的高值分布, 以期最终获得具有指示意义的震级段视应力高值异常。分段计算的结果如图5所示。

巴东地震前, M_L2.0~2.4、 M_L2.5~3.5 两个震级段的视应力高值分布在新华-水田坝断裂(F₃)和巴东高桥断裂(F₁)上。震后, M_L2.0~2.4震级段高桥断裂(F₁)高值异常消失, 新华-水田坝断裂(F₁)和周家山断裂(F₂)出现新的高值区; 受余震的影响, M_L2.5~3.5震级段视应力在巴东地震震源体附近的高桥断裂(F₁)中段以及周家山断裂(F₂)出现大面积高值。

4.2 研究区域地震视应力随时间的变化

为剔除主震本身以及震级差异性对计算结果的影响, 我们将震级分为M_L2.0~2.4、 M_L2.5~3.5两个震级段进行研究, 由图6可知, M_L2.5~3.5 震级段地震视应力平均值要大于M_L2.0~2.4震级段, 视应力随着震级的增加而增加, 这与前人的研究结果是一致的, 也间接证实了本文计算视应力方法的可行性以及震级分段研究的必要性。

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	图5 研究区域巴东、秭归地震前后M_L2.0~2.4和M_L2.5~3.5震级范围内地震视应力空间分布Fig. 5 The spatial distribution of apparent stress with M_L2.0~2.4 and M_L2.5~3.5 earthquakes in the study area before and after the Badong earthquake and Zigui earthquake.

由图6a所示, 研究区域内M_L2.0~2.4地震视应力2011年之前一直较为稳定, 2011年1月份开始下降, 2014年11月底降至最低, 然后开始缓慢抬升, 上升过程中先后发生2013年12月16日湖北巴东M_L5.5地震, 2014年3月27日、 3月30日湖北秭归M_L4.7、 M_L5.1地震, 震后研究区域视应力开始缓慢下降, 2015年6月左右恢复到震前水平。 M_L2.5~3.5地震视应力计算结果受研究区域地震个数的影响, 曲线的采样率虽然不高, 但从曲线的整体趋势仍可以看出2012年之前研究区域视应力一直较为稳定, 2012年1月份开始下降, 2013年6月份左右降至最低, 然后开始抬升, 同样也是在上升的过程中先后发生巴东地震和秭归地震, 震后2015年下半年度视应力恢复到震前的平均水平。研究区域M_L2.5~3.5震级段地震视应力震前开始抬升的拐点比M_L2.0~2.4时间段计算结果提前(图6b), 这可能是受该时间段M_L2.5~3.5震级段地震数量少导致采样率低所致; 即便如此, 从图像的整体变化特征仍能看出M_L2.0~2.4、 M_L2.5~3.5两个震级段地震视应力随时间的变化同步性较好。研究区域视应力经历了明显的 “ 上升-下降” 变化过程。这种变化过程说明视应力在研究区域内巴东和秭归地震前有明显的升高异常变化。

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	图6 研究区域不同震级段视应力随时间的变化Fig. 6 The changes of apparent stress with different magnitudes in the study area.

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	图7 研究区域视应力沿新华-水田坝断裂深度剖面分布图(2010-01-01-2015-12-31)Fig. 7 The depth profiles of apparent stress along Xinhua-Shuitianba Fault in the area(2010-01-01-2015-12-31).

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	图8 研究区域视应力沿长江深度剖面分布图(2010-01-01-2015-12-31)Fig. 8 Depth profiles of apparent stress along the Yangtze River in the study area(2010-01-01-2015-12-31).

4.3 研究区域视应力深度剖面分布特征

基于研究区域M_L2.5以上地震精定位结果, 将NE向新华-水田坝断裂(F₃, 图1)以及长江附近50km范围内地震分别投影到沿断裂和长江的剖面上分析视应力的深度变化特征, 以新华-水田坝断裂和长江为横坐标, 震源深度为纵坐标, 色标为视应力的大小, 地震资料选用时间段从2010年1月1日至2015年12月31日。从图7, 8可以看出, 剖面在两河口、水田坝以及信陵镇和郭家坝下方出现视应力的高值集中区域, 这跟研究区内秭归双震和巴东地震视应力相关。此外, 值得关注的是, 图7显示巴东及秭归地震震源体附近或周边出现了地震视应力高值副中心, 经核实主要和巴东地震以及秭归地震各自的几次M_L3.0以上的余震有关。震后, 2条深度剖面视应力的高值和震级基本呈现正相关, 属于低应变释放背景下的低应力释放, 震后未出现 “ 小震级大视应力” 的现象, 未新增视应力高值异常区域。

4.4 研究区水位涨落期间视应力变化特征

为研究三峡蓄水对研究区域视应力的影响, 选取低水位期和高水位期2个时间段进行对比研究。低水位与高水位期视应力计算结果分别为2010-2015年6a低水位期(6月1日至8月31日)76个和高水位期(10月1日至次年1月31日)127个地震视应力的累计结果。低水位运行期坝前水位维持在145m左右, 高水位运行期坝前水位为165~175m。

计算结果显示: 低水位运行期间, 兴山县境内视应力局部出现高值, 整个库区其他区域视应力分布较为均匀; 高水位运行期间, 巴东高桥断裂沿线出现高值; 值得关注的是, 巴东、秭归长江沿线库岸10km范围内视应力分布和水位高低无明显关系。

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	图9 研究区域水位涨落期间M_L2.0~3.0震级范围内地震视应力空间分布Fig. 9 The spatial distribution of apparent stress with M_L2.0~3.0 earthquakes in the study area before and after the impoundment of the Three Gorges Reservoir.

5 结论

三峡库区地震成因较为复杂, 既有天然构造地震, 也有因蓄水导致的塌陷、边坡失稳等水库地震, 同时也包含蓄水因素诱发的构造地震。通过对三峡库区2010年1月1日至2015年12月31日M_L2.0以上地震震源参数的计算, 得到了三峡库区M_L2.0以上地震的地震矩、辐射能量、拐角频率、视应力等震源参数, 三峡库区主要震源参数和震级的统计结果以及三峡库区视应力的时空分布总结得出以下结论:

(1)三峡地区拐角频率的对数和震级的定标关系斜率为-0.08, 该值低于中国非水库地区的计算结果, 这与三峡库区M_L2.0~2.5震级段地震含有部分塌陷地震事件有关。

(2)三峡库区视应力空间分布显示, 巴东地震以及秭归地震震前, 三峡库区不同震级段地震视应力在巴东和秭归地震震源体附近或周边出现高值集中现象, 高值分别沿高桥断裂带和新华-水田坝断裂分布且协同化程度震前较高, 震后分布较为零散, 表明该区域在震前积累了较高的应力。巴东地震和秭归地震震中分别位于高桥断裂高值异常体边缘和新华-水田坝断裂异常条带延长线附近, 这可能与震源体在应力的长期连续作用下, 弹性应变不断积累, 导致构造的突然失稳破裂有关。考虑到地震孕育的复杂性, 单纯的依赖视应力的空间分布, 很难确定具体的发震构造。

(3)三峡库区视应力的时间序列显示, 从2013年底至2015年初, 研究区域应力经历了1个 “ 上升-下降” 过程, 在应力上升初期发生了巴东M_L5.5、秭归M_L4.7以及M_L5.1等3次显著地震。

(4)一般情况下, 震级相当时, 视应力值相对高的震源区应力水平高; 视应力值相等时, 震级较低的震源区应力水平高。研究区域视应力的深度投影显示, 巴东及秭归地震震后, 该区域中小地震的视应力和震级呈现较好的正相关性, 未出现 “ 小地震大视应力” 的现象, 未新增明显视应力异常集中区域, 目前三峡库区仍处于巴东M_S5.1地震震后的调整阶段, 综合考虑三峡库区历史地震背景, 短期内三峡库区发生破坏性地震的可能性不大。

(5)三峡水位不同区间视应力对比分析结果显示, 三峡水位涨落对三峡库区长江沿岸视应力分布影响有限。表明巴东、秭归地震前库区视应力空间异常和三峡蓄水关联不大, 巴东、秭归地震的主要成因为区域构造应力调整, 巴东、秭归地震均为构造地震。

致谢中国地震局地球物理勘探中心姚家骏老师对本文提供了全程指导, 审稿专家提出的修改意见对稿件质量的提升帮助很大, 在此表示衷心感谢。

The authors have declared that no competing interests exist.

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[24]	Choy G L, Boatwright J L. 1995. Global patterns of radiated seismic energy and apparent stress[J]. Journal of Geophysical Research, 100(B9): 18205-18228. [本文引用:1]

2014

0.0

陈俊华, 陈正松, 蒋玲霞, 等. 2014. 巴东M_S5. 1地震成因研究[J]. 大地测量与地球动力学, 34(3): 10-14.

CHEN

Jun-hua

, CHEN

Zheng-song

, JIANF

Ling-xia

, et al. 2014. On causes of Badong M_S5. 1 earthquake[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 34(3): 10-14(in Chinese).

Based on the research of the Ms5.1 earthquake sequence in Badong, the earthquake sequence belongs to the main shock type. The frequency and magnitude of the aftershocks were attenuated ups and downs. Ms5.1 earthquake event located in NEE direction near the southen tip of Gaoqiao fault and Daping fault,at a depth of 5 to 7 km, tectonic earthquake. According to the results of earthquake precise positioning, the hypocenter parameter analysis and focal mechanism solutions，it is concluded that the earthquake is a stereotype reservoir earthquake, caused by fault tectonic stress adjustment, and triggered under the condition of reservoir high water impoundment (high stress).

1）Key Laboratory of Earthquake Geodesy，Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071 2）Earthquake Administration of Hubei Province，Wuhan 430071

对主震及余震序列的研究表明，巴东Ms5.1地震序列属主震型，余震的频次、强度随时间呈起伏衰减。地震在空间上近NEE向分布，集中于高桥断裂南端及大坪断裂附近，震源深度5~7 km。综合地震精定位、地震频谱分析及震源机制解等研究结果判定,巴东Ms5.1地震为水库高水位蓄水引起断裂构造应力调整而诱发的构造型水库地震。

... 巴东地震震源机制解表明, 此次巴东地震的主张应力轴走向及主压应力轴走向和震源错动性质与蓄水之前巴东区域的构造应力场背景有近似性, 本次主震的最大主压应力轴和最大主张应力轴走向与蓄水前几乎一致, 部分学者认为巴东地震活动与震中区域NE向断裂的区域构造应力调整有关, 属于构造地震(陈俊华等, 2014) ...

2015

0.0

... 陈丽娟等, 2015 ...

... 陈丽娟等, 2015) ...

2014

0.0

陈蜀俊, 姚运生, 吴建超, 等. 2014. 巴东M_S5. 1地震: 一种新的水库地震类型[J]. 大地测量与地球动力学, 34(3): 1-5.

CHEN

Shu-jun

, YAO

Yun-sheng

, WU

Jian-chao

, et al. 2014. Badong M_S5. 1 earthquake: A new type of reservoir earthquake[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 34(3): 1-5(in Chinese).

Simulating result of tectonic stress field in the upper crust under different water storage conditions for Badong Ms5.1 earthquake occurred in 2013 shows that this earthquake occurred in the gradient zone between the Badong and Niukou equivalent stress Dvalue zone which means that the Earthquake is related to the impoundment.The epicenter region possesses the tectonic background of moderately strong earthquake and the condition of massive stripped karst developed along a structure plane.The seismography data show tectonic and collapsed characteristic of the Earthquake.Comprehensive analysis suggests that Badong Ms5.1 Earthquake might give priority to tectonic mechanism.Regional tectonic stress was superimposed by the local tectonic stress state’s adjustment due to the impoundment.It might form stress concentration and collapse in the karst region developing along the structural plane.The collapse then lead to structure instable and slipping.The two kinds of mechanism feedback、alternate、superimpose and then the earthquake occurred.Therefore，the Earthquake is a new type of reservoir earthquake type—tectonic subsidence type.

1)Key Laboratory of Earthquake Geodesy，Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071 2)Wuhan Base of Institute of Crustal Dynamics,CEA Wuhan 430071 3)Institute of Earthquake Engineering of Wuhan，Wuhan 430071

为探讨2013年巴东5.1级地震成因，模拟计算了不同蓄水工况下上地壳浅部构造应力场变化。地震发生在蓄水引起的巴东与牛口等效应力差值区的梯度带上，表明地震与蓄水有关。震区具有发生中强地震的构造背景，也有沿构造面发育大规模条带状岩溶的条件，测震学资料显示地震既有构造机制又有塌陷特征。综合分析认为，巴东Ms5.1地震可能以构造机制为先导，区域构造应力场叠加蓄水引起的局部构造应力状态调整，可能在沿构造面发育的岩溶区形成应力集中造成塌陷，继而触发构造失稳倾滑，两种机制互馈、交替、叠加而成震。据此提出一种新的水库地震类型——构造塌陷型水库地震。

... 有限元数值模拟巴东地震前库区等效应力场的变化结果显示, 巴东地震震中位于蓄水引起的巴东与牛口等效应力差值区的梯度带上, 故部分学者指出巴东地震与蓄水相关, 震源区附近发育大规模条带岩溶, 认为该地震是区域构造应力场叠加蓄水引起的局部构造应力状态调整触发的塌陷型水库地震(陈蜀俊等, 2014) ...

2007

0.0

... 1级地震前2a开始震中区附近出现了明显的视应力升高过程(陈学忠等, 2007) ...

2010

0.0

华卫, 陈章立, 郑斯华, 等. 2010. 三峡水库地区震源参数特征研究[J]. 地震地质, 32(4): 533-542. doi: 103969/j.issn.0253-4967.201004. 001.

HUA

Wei

, CHEN

Zhang-li

, ZHENG

Si-hua

, et al. 2010. A study on characteristics of source parameters in the Three Gorges reservoir area[J]. Seismology and Geology, 32(4): 533-542(in Chinese).

Digital seismic data recorded by 26 temporary stations from March to November in 2009 in the Three Gorges reservoir area were used to study the characteristics of anelastic attenuation in this region using the Atkinson's method and to obtain the site responses of 26 temporary stations using the Moya's method.Moreover,source parameters of 1020 earthquakes with magnitude bigger than 0.1 were calculated and used to study the scaling relations among them.Our results show that(1)The anelastic attenuation in Three Gorges reservoir is Q ( f )=112.0 f 0.918 ,with a smaller value of Q 0 and bigger value of η.Site responses of most temporary stations are 1～10 times except a few stations.(2)Seismic moment M 0 increases with increasing magnitude M L and their statistical relationship is Log M 0 =1.07 M L +9.76.Relationship between stress drop and magnitude is consistent with the result gained by Nuttli that intraplate earthquake follows the ISD model,with a statistical relationship LogΔσ=0.66 M L -3.08.(3)Radiated seismic energy and apparent stress in Three Gorges reservoir all increase with increasing magnitude,indicating that a big earthquake is a more efficient radiator of seismic energy than a small earthquake.(4)Stress drops of reservoir induced earthquake are apparently smaller than that of tectonic earthquake with same magnitude,about 10 times smaller.These results may be due to the increase of pore pressure that leads to the occurrence of earthquake with a lower tectonic stress.

利用2009年3—11月三峡水库地区26个流动台站记录到的数字地震观测资料,首先采用Atk inson方法得到该地区地震波衰减特征,再用Moya方法得到26个台站的场地响应。在此基础上,精确测定得到了该地区1,020个 M L ≥0.1地震的震源参数,开展了定标关系的研究。结果表明:1)三峡水库地区的非弹性衰减结果为Q(f)=112.0 f 0.918 ,具有较小的 Q 0 值和较大的η值。除个别台站外,绝大部分流动台站的场地响应值位于1～10倍之间。2)地震矩 M 0 随震级 M L 的增大而增大,两者之间存在较好的线性关系,统计关系为Log M 0 =1.07 M L +9.76。应力降与地震大小之间的关系与Nuttli(1983)的板内地震为增加应力降(ISD)模型的结果比较吻合,统计关系为LogΔσ=0.66 M L -3.08。3)三峡水库地区地震辐射能量和地震视应力均随震级的增大而增大,后者意味着大地震是比小地震具更高效率的地震能量辐射体。4)与同震级的构造地震相比,水库地震的应力降值比前者明显偏低,约小10倍。这可能是由于水库蓄水造成地下介质孔隙压力增大,从而导致在一个比较低的构造应力情况下发生水库诱发地震。

... 其最新活动年代测定为晚更新世早期(华卫等, 2010) ...

2005

0.0

黄显良, 刘东旺, 沈小七, 等. 2005. 华东地区视应力场的研究[J]. 地震地磁观测与研究, 26(6): 29-32.

HUANG

Xian-liang

, LIU

Dong-wang

, SHEN

Xiao-qi

, et al. 2005. The study on the apparent stress field in East China[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 26(6): 29-32(in Chinese).

我们应用华东地区1970年以来记录到的地震资料,运用视应力的定义,对华东地区视应力大小进行了估计,并对华东地区1970年以来发生5级以上12次地震进行了分析,总结震前视应力场的变化情况,为我们地震危险区的判定及地震趋势的预测具有一定的参考价值.

... 08MPa(黄显良等, 2005)以及江西地区平均视应力0 ...

2014

0.0

雷东宁, 陈俊华, 张丽芬, 等. 2014. 湖北巴东M_S5. 1地震构造背景分析[J]. 大地测量与地球动力学, 34(3): 6-9, 14.

LEI

Dong-ning

, CHEN

Jun-hua

, ZHANG

Li-fen

, et al. 2014. Analysis of seismogenic background of Badong M_S5. 1 earthquake[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 34(3): 6-9, 14(in Chinese).

The seismotectonic background and genesis of Badong Ms5.1 Earthquake was analyzed based on the regional seismotectonic environment and main seismogenic structure.According to the comparison of distribution of intensity，focal mechanism solutions and seismic wave and spectrum of mainshock and aftershocks of the Earthquake with other earthquakes near by，especially Longhuiguan Ms5.1，1979，a conclusion can be drawn that Badong Earthquake is typical reservoirinduced and tectonictype earthquake.

1）Key Laboratory of Earthquake Geodesy，Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071 2）Earthquake Administration of Hubei Provinc 430071 3)Institute of Disaster Prevention,Sanhe 065201

基于区域地震构造环境、地震烈度分布、震源机制解，以及主震及余震的波形特征、频谱特征，分析了巴东5.1级地震的孕震构造背景。研究表明,该地震为在水诱发作用下产生的构造型地震。

... 与此同时, 部分学者根据巴东地震区域地震构造环境和地震烈度分布等结论分析认为, 巴东高桥断裂、马鹿池断裂及周家山断裂围限的楔形微块体构成巴东地震的发震单元(雷东宁等, 2014), 该区域浅表构造和深部构造非一一对应关系, 故地表找不到相应的发震构造 ...

... 断裂最新活动时间为早、中更新世(雷东宁等, 2014) ...

2015

0.0

李艳娥, 陈丽娟, 王生文, 等. 2015. 山东地区地震视应力时空变化特征研究[J]. 地震, 35(2): 80-90.

Yan-e

, CHEN

Li-juan

, WANG

Sheng-wen

, et al. 2015. Temporal and spatial variations of apparent stress in Shand ong Province, China[J]. Earthquake, 35(2): 80-90(in Chinese).

本文使用山东地区中小地震的地震数字波形资料,基于Brune圆盘模型得到了2001年1月至2011年7月206个ML≥2.0地震的辐射能量、地震矩、视应力等震源动力学参数。震源参数标度关系分析结果显示,视应力呈现随地震矩增加而增加的趋势,但在视应力较低的2008年9月至2011年3月ML≤2.8震级段,视应力和地震矩之间没有趋势性关系。视应力时空变化特征分析结果表明,山东地区2004年至2007年应力水平明显升高,视应力高值主要集中于安丘—昌邑、莒县—郯城、聊城—兰考断裂、胶东半岛等地区,2009年后处于应力较低水平,但2011年3月开始有升高现象,值得继续关注。

... 考虑到地震震级对视应力计算结果的影响, 具体在利用视应力研究区域应力场变化时, 为尽可能地保证视应力能真实反映区域应力场的变化, 采用震级分段研究是经国内实践验证的最直接也是最有效的手段和方法(李艳娥等, 2015 ...

... 李艳娥等, 2015), 表明该地区介质的均匀度较好 ...

... 李艳娥等, 2015 ...

2012

0.0

李艳娥, 陈学忠, 付虹. 2012 a. 2007年云南泞洱M_S6. 4地震前滇西南地区震源动力学参数时空变化特征[J]. 地震, 32(1): 28-39.

Yan-e

, CHEN

Xue-zhong

, FU

Hong.

2012a. Temporal and spatial variation of focal dynamic parameters in southwest Yunnan before the 2007 M_S6. 4 Ning'er earthquake[J]. Earthquake, 32(1): 28-39(in Chinese).

... 研究表明视应力在中强地震前会有升高的趋势, 可作为震后趋势快速判定的依据(李艳娥等, 2012a, b ...

... 对于中小地震, 震源位移谱符合Brune圆盘模型, 震源位移谱 Ω(f)可表示为(李艳娥等, 2012a, b ...

2012

0.0

李艳娥, 陈学忠, 王恒信. 2012 b. 汶川8. 0级地震前四川地区地震视应力时空变化特征[J]. 地震, 32(4): 113-122.

Yan-e

, CHEN

Xue-zhong

, WANG

Heng-xin.

2012b. Temporal and spatial variation of apparent stress in Sichuan area before the M_S8. 0 Wenchuan earthquake[J]. Earthquake, 32(4): 113-122(in Chinese).

本文根据Brune模式,在近震源条件下,利用中国数字遥测地震台网观测的波形资料,测定了2000年5月至2008年4月四川地区439次ML≥3.0地震的视应力值,给出了2008年5月12日汶川8.0级地震前四川地区视应力空间分布图象,分析了四川地区、龙门山断裂带以及龙门山断裂带上小震频次高值区视应力随时间变化过程。结果表明:①汶川地震前,视应力较高的地震主要集中在四川南部的川、滇交界地区;②2001—2006年,四川地区视应力随时间的变化表现为突升突降型变化形态,且视应力高值点有逐渐增大的现象,从2007年初至2008年初视应力在较低水平呈缓慢下降,临近汶川地震前有小幅升高变化;③龙门山断裂带上视应力在2004年中至2005年初曾出现过较为明显的、短暂的上升—下降变化过程。而Δσapp值的变化则相对复杂,出现过二次上升—下降变化过程;④龙门山断裂带上小震频次高值区视应力在2003—2005年间,曾出现过二次较为明显的上升—下降变化过程,临震前,视应力出现突然上升。而Δσapp值随时间的变化则主要表现为2003—2004年的上升和其后的下降过程。临近地震发生前,Δσapp值也有一定幅度的上升变化。

... 研究表明视应力在中强地震前会有升高的趋势, 可作为震后趋势快速判定的依据(李艳娥等, 2012a, b ...

... 对于中小地震, 震源位移谱符合Brune圆盘模型, 震源位移谱 Ω(f)可表示为(李艳娥等, 2012a, b ...

2006

0.0

刘红桂, 刘杰, 丁页岭, 等. 2006. 地震视应力在云南地震序列中的前兆特征[J]. 地震学报, 28(5): 462-471.

LIU

Hong-gui

, LIU

Jie

, DING

Ye-ling

, et al. 2006. Precursory speciallties of apparent stresses in Yunnan earthquake series[J]. Acta Seismologica Sinica, 28(5): 462-471(in Chinese).

... 如果序列中中强地震发生后再没有发生视应力值超过1MPa的中小地震, 则该序列就不会有强余震发生(刘红桂等, 2006) ...

2007

0.0

刘红桂, 王培玲, 杨彩霞, 等. 2007. 地震视应力在地震预测中的应用[J]. 地震学报, 29(4): 437-445.

LIU

Hong-gui

, WANG

Pei-ling

, YANG

Cai-xia

, et al. 2007. Application of apparent stress in earthquake prediction[J]. Acta Seismologica Sinica, 29(4): 437-445(in Chinese).

2011

0.0

阮祥, 程万正, 乔惠珍, 等. 2011. 安宁河-则木河地震带震源参数及应力状态的研究[J]. 西北地震学报, 33(1): 46-50.

RUAN

Xiang

, CHENG

Wan-zheng

, QIAO

Hui-zhen

, et al. 2011. Research on source parameters and stress state in Anninghe-Zemuhe earthquake belt[J]. Northwestern Seismological Journal, 33(1): 46-50(in Chinese).

利用2001-2008年安宁河-则木河地震带100次3级以上中小地震波形资料计算了地震震源机制解.采用力轴张量法计算给出安宁河-则木河地震带平均主应力方向为NW-SE,与历史中强地震震源机制解结果一致;走滑错动占的比例较大,且分布集中.由小震的震源波谱参数绘制出视应力平面分布和深度分布剖面图,显示在安宁河-则木河地震带及其附近区域相对高视应力区出现在石棉附近地下5 km和15 km两个不连通区域,西昌以南的则木河断裂带地下5 km左右区域,以及西昌以北地下10～20 km区域.若将相对高视应力分布区作为未来强震危险性的估计指标,则安宁河断裂带北段及则木河断裂带中北段未来存在潜在的强震危险性,而在这些地段近8年也有小震活动的密度和强度的显现.

... 阮祥等, 2011 ...

2007

0.0

汤兰荣, 杨锐, 杨雅琼, 等. 2007. 九江-瑞昌地震序列的视应力变化研究[J]. 华南地震, 27(4): 19-27.

TANG

Lan-rong

, YANG

Rui

, YANG

Ya-qiong

, et al. 2007. A study on the variations in apparent stress of Jiujiang-Ruichang seismic sequence[J]. South China Journal of Seismology, 27(4): 19-27(in Chinese).

利用江西数字地震台网记录到的波形资料计算了2005年11月26日九江-瑞昌Ms5.7级地震序列的视应力,并对视应力与震级和深度的关系进行了讨论,结果发现视应力随着序列活动水平降低逐渐趋于平稳,ML4.0以下的地震视应力与震级相关性较小,ML4.0以上地震的视应力值随震级增加呈非线形快速增大;视应力大小与深度关系不明显,深度在9～12km时视应力相对要高,该范围也是整个序列震源深度的优势分布范围,视应力高值的深度范围靠近主震的震源位置.

... 04MPa(汤兰荣等, 2007)非常接近 ...

2014

0.0

王鹏, 郑建常. 2014. 鲁东地区视应力时空变化特征分析[J]. 地震, 34(4): 70-77.

WANG

Peng

, ZHENG

Jian-chang.

2014. Temporal and spatial variation of apparent stress in eastern Shand ong Province[J]. Earthquake, 34(4): 70-77(in Chinese).

利用山东数字地震台网记录到的山东东部地区2008年以来的地震波形资料,在去除地震序列的余震之后,采用Brune模型,并结合遗传算法反演计算了225次ML≥2.0地震的视应力,讨论了视应力与震级的关系,分析研究了视应力的时空变化特征,并通过视应力的时空变化来研究该区应力状态的特征。结果表明:鲁东地区中小地震的视应力范围在0.06~3.91MPa,平均应力水平在0.31MPa,可作为该区的背景应力水平;视应力与震级呈正相关关系,随震级的增加而升高,利用稳态回归拟合初步得到适合于该区的定量统计关系;计算的视应力值减去由震级得到的理论视应力,去除震级的相关性干扰,得到差视应力,能更真实的反应该地区的应力变化特征;视应力的时间变化显示鲁东地区目前正处于应力的积累增强阶段,可能与近期鲁东地区震群频发有关;空间分布显示目前高视应力集中区主要分布在沂沭断裂带安丘段附近和烟台附近地区,对于山东地区年度危险区的判定有一定意义。

... 王鹏等, 2014,2015 ...

... 王鹏等, 2014 ...

2015

0.0

王鹏, 郑建常, 刘希强, 等. 2015. 郯庐断裂带山东段震源参数及应力状态[J]. 地震地质, 37(4): 966-981. doi: 103969/j.issn.0253-4967.2015.04.003.

WANG

Peng

, ZHENG

Jian-chang

, LIU

Xi-qiang

, et al. 2015. Research of source parameters and stress state in Shand ong segment of Tanlu fault zone[J]. Seismology and Geology, 37(4): 966-981(in Chinese).

... 王鹏等, 2014,2015 ...

... 王鹏等, 2015), 这可能和三峡库区M_L2 ...

2001

0.0

吴忠良. 2001. 由宽频带辐射能量目录和地震矩目录给出的视应力及其地震学意义[J]. 中国地震, 17(1): 8-15.

Zhong-liang.

2001. Apparent stress obtained from broadband radiated energy catalogue and seismic moment catalogue and its seismological significance[J]. Earthquake Research in China, 17(1): 8-15(in Chinese).

对NEIC宽频带地震辐射能量目录和哈佛矩心矩张量(CMT)目录的比较,给出关于视应力的一些可能是有意义的结果.尽管目前的结果误差仍很大,可靠性也是有限的,但这种比较所提供的线索却颇值得注意.视应力的计算给出关于地震断层面上非线性动摩擦函数的线索,能量/地震矩之比随地震大小的变化表明,在BK模型框架下,对于走滑型地震,依赖于滑动速度的摩擦似乎占主要地位;而对于非走滑型地震,依赖于位移的摩擦似乎占主要地位.主震和余震的能量/地震矩之比的比较表明,对于走滑型地震,余震的视应力平均地说来低于主震的视应力;而对于非走滑型地震,余震的视应力既有高于主震的也有低于主震的,这对于障碍体和凹凸体模式的讨论及模型中地震破裂停止条件的设置可能具有一定的参考意义.

... 吴忠良, 2001 ...

2002

0.0

吴忠良, 黄静, 林碧苍. 2002. 中国西部地震视应力的空间分布[J]. 地震学报, 24(3): 293-301.

Zhong-liang

, HUANG

Jing

, LIN

Bi-cang.

2002. Distribution of apparent stress in western China[J]. Acta Seismologica Sinica, 24(3): 293-301(in Chinese).

利用1987年1月～1998年12月的NEIC宽频带地震辐射能量目录和哈佛CMT目录, 给出了中国大陆地震的视应力分布. 由于资料所限, 主要结果是针对西部的结果. 所得结果表明, 中国大陆地震的视应力平均为0.8 MPa. 青藏高原东缘的视应力最高为2.6 MPa, 平均水平高于其邻近地区一倍以上. 视应力分布与20世纪的累积地震能量分布具有一定的相关性.

... 吴忠良等, 2002) ...

2011

0.0

易桂喜, 闻学泽, 辛华, 等. 2011. 2008年汶川M_S8. 0地震前龙门山-岷山构造带的地震活动性参数与地震视应力分布[J]. 地球物理学报, 54(6): 1490-1500.

Gui-xi

, WEN

Xue-ze

, XIN

Hua

, et al. 2011. Distributions of seismicity parameters and seismic apparent stresses on the Longmenshan-Minshan tectonic zone before the 2008 M_S8. 0 Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 54(6): 1490-1500(in Chinese).

本文利用四川区域台网最近30多年的地震资料,计算了2008年四川汶川M_S8.0地震前沿龙门山—岷山构造带的多个地震活动性参数(包括震级-频度关系中的a、b与a/b值,复发间隔T_r值),同时,计算了震前2年多的时间内M_L≥3.5地震的视应力.在此基础上分析了地震活动性参数值和地震视应力的空间分布与汶川主震破裂范围、M_S≥5.0余震分布的关系.主要结果表明:①汶川地震前,沿龙门山岷山构造带的地震活动性参数与地震视应力的分布均存在显著的空间差异.其中,龙门山断裂带中-北段的绵竹茂县段与江油—平武段具有远低于区域平均值的显著异常低b值、低a值、相对较高a/b值以及较小复发间隔T_r值的参数值组合,反映这两个断裂段在汶川主震之前已处于高应力闭锁状态,且发生强震的概率明显高于其他段落.这两个段落成为汶川主震破裂的中心段落和破坏严重的地段;②汶川地震前,位于前述两断裂段之间的龙门山断裂带北川段具有较高的b值与a值、较低a/b值的参数值组合,显示出应力积累水平不高的状态.汶川主震后,北川断裂段的余震强度与频度均偏低,缺少M_S≥5.0的余震;③地震活动性参数与视应力显示汶川地震之前龙门山断裂带南西段的应力积累水平明显低于中-北段,这种差异可能与汶川主震破裂沿断裂带中-北段呈北东向单侧扩展有关.另外,地震活动性参数值组合也反映龙门山断裂带南西段近期发生大地震的可能性较小.

... 85, 低于中国平均水平(易桂喜等, 2011 ...

... 08, 计算结果低于中国其他非水库区域的计算结果(易桂喜等, 2011 ...

2016

0.0

岳晓媛, 武安绪, 冯刚, 等. 2016. 首都圈中强震前后视应力时空演化过程研究[J]. 地震, 36(2): 119-131.

YUE

Xiao-yuan

, WU

An-xu

, FENG

Gang

, et al. 2016. Temporal-spatial evolution of apparent stresses before moderate-strong earthquakes in the capital circle area of China[J]. Earthquake, 36(2): 119-131(in Chinese).

摘　要：选用首都圈数字遥测地震台网地震波形资料,利用近震源Brune模式计算首都圈地区2002年至今ML≥2.0地震的视应力值,探讨了震源参数的标度关系,最终选取2.0≤ML≤2.9地震对首都圈地区2002年以来中强地震前视应力的时空异常变化特征进行详细分析。研究结果表明：首都圈中强地震前,多次地震出现显著的视应力高值异常,且地震多发生在视应力高值异常区域附近。同时与波速比计算结果进行了对比分析,印证了异常存在具有一定的客观性。由此可见,分析识别首都圈地区的应力状态可以为该地区中强震的危险性提供判定依据。

... 岳晓媛等, 2016) ...

2013

0.0

张丽芬, 姚运生, 李井冈, 等. 2013. 三峡库区构造和塌陷地震的拐角频率特征[J]. 大地测量与地球动力学, 33(2): 27-30, 40.

ZHANG

Li-fen

, YAO

Yun-sheng

, LI

Jing-gang

, et al. 2013. Corner frequency characteristic of tectonic earthquakes and collapsed ones in Three Gorges region[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 33(2): 27-30, 40(in Chinese).

Statistical analysis on the earthquakes with magnitude greater than 2.0 in the Three Gorges area shows that the tectonic earthquake and collapsed earthquake have different corner frequency. The majority of the former is above 5.0Hz, and that of the latter is comparatively lower, around 2.5～4.5Hz. It can be taken as a identification basis, whereas, in real application, we should make comprehensive analysis of many other parameters. The collapsed earthquakes mainly occurred in the region with many mines and Karst, such as Xietan, Zigui county, Huofeng, Badong and so on. And the tectonic ones are prone to occur along the faults.

利用频谱分析方法，对三峡数字遥测地震台网记录的 M L2.0以上地震进行统计计算的结果表明：绝大多数构造型地震的拐角频率大于5.0 Hz，塌陷型地震的拐角频率分布在2.5～4.5 Hz之间；拐角频率较小的塌陷型地震主要分布于煤矿和岩溶管道发育地区，如秭归泄滩和巴东官渡口、火峰等地；拐角频率较大的构造型地震主要分布在断裂构造带附近。

... 此外, 不同类型地震的 P波和S波拐角频率也会有差别(张丽芬等, 2013), 统计结果显示的三峡地区拐角频率与震级之间的定标关系斜率为-0 ...

2014

0.0

赵凌云, 张辉, 陈俊华, 等. 2014. 基于CAP方法的2013湖北巴东5. 1级地震震源机制与发震构造研究[J]. 地震工程学报, 36(4): 1014-1018.

ZHAO

Ling-yun

, ZHANG

Hui

, CHEN

Jun-hua

, et al. 2014. Focal mechanism solutions and seismogenic structure of the Badong M_S5. 1 earthquake of 2013 using the CAP method[J]. China Earthquake Engineering Journal, 36(4): 1014-1018(in Chinese).

Using the records of nine stations in the Hubei and Chongqing Regional Seismic Network，we obtained the focal mechanisms of the Badong MS 5.1 earthquake in 2013 using the “Cut and Paste” （CAP）method. Our results show that the best double couple solution of the MS5.1 event is 166°，79°，and -22° for strike，dip，and rake angles respectively；the strike，dip，and rake angles of the other nodal plane are 298°，68°，and -168°，respectively，and the optimum focus depth is 5.5 km.The results show that the earthquakes mechanism was a thrust along strike slip faults，with the principal stress P axis mainly in the EW direction and the lord tension T shaft mainly in the NS direction.The focal mechanisms of the biggest aftershocks are mostly normal dip slips，and the aftershock sequence mainly propagated along the EW direction, with a few propagating along the NS direction. Therefore，we infer that the seismogenic structure of the MS5.1 earthquake and aftershocks was the EW strike portion of the Daqiao fault.

利用湖北与重庆区域台网共9个台的宽频带数字地震记录，采用CAP法(Cut and Paste Method)反演了湖北巴东2013年12月16日MS5.1地震震源机制解，其最佳双力偶解为节面I：走向166°，倾角82°，滑动角41 °；节面Ⅱ：走向69°，倾角49°，滑动角169°；最佳震源深度主要集中分布在5.5 km附近。分析认为此次地震的发震断层为带有逆冲成分的走滑性质断层,主压应力P轴近EW向，主张应力轴近NS向。余震序列主要呈EW分布，少部分呈NS方向分布，较大余震的发震破裂滑动类型以正走滑型的居多，其次为逆倾滑型及逆走滑型。结合7次较大余震的机制解判断，近EW向节面为发震断层。

... 此外, 对于此次地震的发震构造, 由于湖北巴东地震及较大余震震源机制解显示, 近EW向节面为巴东地震发震断层, 部分学者认为巴东地震发震构造可能为EW向大坪断裂(赵凌云等, 2014) ...

2004

0.0

钟羽云, 朱新运, 张震峰. 2004. 不同类型地震的地震矩: 震级标度关系研究[J]. 西北地震学报, 26(1): 57-61.

ZHONG

Yu-yun

, ZHU

Xin-yun

, ZHANG

Zhen-feng.

2004. Study on relations between seismic moment and magnitude for various types of earthquake sequence[J]. Northwestern Seismological Journal, 26(1): 57-61(in Chinese).

... 定标关系的斜率可反映研究区域介质的非均匀度(钟羽云等, 2004) ...

1995

0.0

... 0 引言在震源介质为均匀弹性的脆性性质假定下, 地震视应力可由地震波信息获得, 是1个与区域平均应力呈正比的物理量, 与地震辐射能量和标量地震矩有关(Choy et al ...