S波偏振方法在確定汶川8.0級地震震源深度中的應用

蘇金蓉 陳天長

(四川省地震局，成都 610041)

當橫波進入由微裂隙和微孔這些比波長小的非均勻物質(zhì)組成的巖石中，分裂成兩個以不同方向偏振的組成部分。這兩列波的偏振與裂隙面成平行和垂直方向，并以不同的速度傳播。由于速度的不同，使這兩列偏震波在裂隙介質(zhì)的傳播中產(chǎn)生“分裂”，橫波分裂，使得橫波波形產(chǎn)生一種新特征，即它離開裂隙區(qū)后仍然保持其偏振方向不變。地下幾千米處，裂隙有垂直的也有不垂直的。對于接近垂直方向傳播的橫波，先到的偏振波沿與裂隙排列平行的方向傳播，而后到的橫波的偏振方向則與裂隙排列方向垂直。一般以qS1表示先到達的波，有時簡單地稱之為快波。以qS2表示后到達的波，簡稱為慢波。可以通過偏振方向的分析得到qS1波和qS2波的不同的到達時間。偏振分析對識別震相是一個有用的工具，由于P波的質(zhì)點振動與射線方向平行，而 S波的質(zhì)點振動幾乎與射線方向正交。利用這一特性，很容易在偏振圖上識別 P、S的到時差。

2008年5月12日汶川8.0級地震發(fā)生后，四川省內(nèi)所有數(shù)字地震臺記錄波形均超過儀器滿量程，都處于限幅狀態(tài)，震中附近的近臺站Pg波均清晰，但Sg震相限幅，用常規(guī)識別震相的方法無法給出可靠的Sg到時，因此用S波偏振的方法來跟蹤最近的BAJ臺的運動軌跡，準確地確定S波到時，估算汶川8.0級地震的震源深度。BAJ臺是紫坪鋪水庫臺網(wǎng)一個短周期數(shù)字臺，采樣率為100 pps，對汶川主震重新定位后，該臺震中距5.3 km。

完成S波偏振時采用以下步驟：①所記到的橫波窗內(nèi)三分向記錄都按垂直向、南北向和東西向的水平記錄，以及按震中到臺站方向取向經(jīng)旋轉(zhuǎn)變化到徑向和切向；②先從水平向地震圖上辨認橫波的到達時間，然后在水平面的質(zhì)點運行圖確認S波的起始值。圖1是主震距震中最近的臺站八角臺的S波偏振軌跡。

A表示水平方向經(jīng)旋轉(zhuǎn)后震源到臺站的方向，T表示臺站朝向震源的方向，L、R分別表示離開震源方向的左右方向，U、R分別表示垂直向的上下方向，每一方塊表示0.2 s。

從數(shù)字記錄中 Pg到時為14h28m00.65s，S波偏振軌跡中Sg到時為14h28m01.90s，可計算出虛波走時TSg－TPg為1.25 s，用四川地區(qū)虛波速度Vφ8.0 km/s，計算該臺的震源距為10 km，因此，考慮主震就在BAJ臺基下垂直發(fā)生，其震源深度在10 km以內(nèi)。

圖1 汶川8.0級地震B(yǎng)AJ臺的S波偏振軌跡