遼寧蓋州海城地區(qū)地殼剪切波分裂特征

李 金 高 原 張 博 王 亮 高 榮

1)新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011 2)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036 3)遼寧省地震局，沈陽(yáng) 110034

遼寧蓋州海城地區(qū)地殼剪切波分裂特征

李 金1)高 原2)張 博3)王 亮3)高 榮1)

1)新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011 2)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036 3)遼寧省地震局，沈陽(yáng) 110034

2012年2月2日，在遼寧蓋州(40.56°N，122.36°E)發(fā)生ML4.7地震，此后該地區(qū)小震不斷，地震活動(dòng)持續(xù)至今仍未停止，發(fā)生多次4級(jí)以上地震。與此同時(shí)，海城地震老震區(qū)小震持續(xù)活動(dòng)，自蓋州震群活動(dòng)以來(lái)，亦發(fā)生1,100多次ML≥1.0地震。基于這2叢地震活動(dòng)，研究了蓋州-海城地區(qū)的剪切波分裂特征。初步研究結(jié)果表明，海城老震區(qū)快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向較為穩(wěn)定，與該地區(qū)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向基本一致。由于蓋縣臺(tái)下方存在活動(dòng)斷裂，其快剪切波的優(yōu)勢(shì)偏振方向較為復(fù)雜，存在2個(gè)優(yōu)勢(shì)偏振方向，分別與臺(tái)站下方的金州斷裂走向和該區(qū)最大主應(yīng)力方向一致。此外，2013年12月22日之后，蓋州震群活動(dòng)突然增強(qiáng)，與此同時(shí)，自該時(shí)間之后，蓋縣臺(tái)(GAX)所反映出的快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向?yàn)镾EE向，與營(yíng)口臺(tái)(YKO)的快剪切波優(yōu)勢(shì)方向基本接近，同時(shí)與該區(qū)最大主應(yīng)力方位較為一致。由此可以推斷，蓋州震群自2013年12月22日的這組增強(qiáng)活動(dòng)或與區(qū)域應(yīng)力的局部增強(qiáng)有關(guān)。但這2個(gè)震群的慢波時(shí)間延遲變化相對(duì)較小，與以往相關(guān)研究中強(qiáng)震前慢波時(shí)間延遲的變化差異較大。

蓋州震群 剪切波分裂 快波偏振方向

0 引言

2012年2月2日，在遼寧蓋州(40.56°N，122.36°E)發(fā)生ML4.7地震，截至2014年10月30日，蓋州地區(qū)共發(fā)生ML≥1.0地震1,233次，其中ML1.0～1.9地震934次，ML2.0～2.9地震247次，ML3.0～3.9地震45次，ML≥4.0地震7次。7次≥4級(jí)地震分別為2012年2月2日ML4.7、ML4.2，7月12日ML4.2，11月1日ML4.0，2013年3月30日ML4.0，2014年6月26日ML4.1以及8月22日ML4.3，其地震活動(dòng)的表現(xiàn)形式為震群。與此同時(shí)，1975年發(fā)生7.3級(jí)地震的海城地震老震區(qū)小震持續(xù)活動(dòng)，自蓋州震群活動(dòng)以來(lái)，亦發(fā)生1,100多次ML≥1.0地震。該區(qū)距蓋州震群不遠(yuǎn)。由于這2組地震活動(dòng)展示了遼寧地區(qū)近期地震活動(dòng)的新特點(diǎn)，因而本研究利用海城地震老震區(qū)的營(yíng)口臺(tái)(YKO)記錄到的波形資料和蓋縣臺(tái)(GAX)記錄到的蓋州震群波形資料，開(kāi)展2個(gè)臺(tái)站剪切波分裂參數(shù)變化特征研究。

大量觀測(cè)研究表明，地殼介質(zhì)中廣泛存在各向異性特征，其主要是由大量充滿(mǎn)流體的微裂隙的定向排列引起的，剪切波穿過(guò)這種含有微裂隙的介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生分裂現(xiàn)象，其中速度較快的波列稱(chēng)為快剪切波，速度較慢的波列稱(chēng)為慢剪切波(Crampin，1978，1981)?？旒羟胁ǖ钠穹较蚺c定向排列的直立裂隙面平行，與原地最大主應(yīng)力方向一致，慢剪切波的偏振方向則近似垂直于裂隙面(Zatsepinetal.，1997； Gaoetal.，1998，2004; Crampinetal.，2002)。由于快剪切波的偏振方向?qū)^(qū)域主應(yīng)力環(huán)境的變化非常敏感，因此，剪切波分裂參數(shù)能夠較好地反映出區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)及當(dāng)?shù)氐木植繕?gòu)造特征，尤其是對(duì)分析小尺度應(yīng)力環(huán)境特征非常有效(高原等，1995，1999；賴(lài)院根等，2006；鄭秀芬等，2008)。

圖1 2012年以來(lái)遼寧蓋州海城地區(qū)ML1.5以上地震震中分布圖及歷史強(qiáng)震(據(jù)遼寧區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)正式目錄)Fig. 1 The distribution of Gaizhou earthquake swarm with magnitude larger than ML1.5 from 2012 and historical strong earthquake(after Liaoning regional seismic network catalog).圓圈表示地震： 紅色 ML1.5～1.9； 粉色 ML2.0～2.9； 黃色 ML3.0～3.9； 藍(lán)色 ML4.0～4.9

1 構(gòu)造背景與資料

蓋州震群和海城地震老震區(qū)附近有3條主要的活動(dòng)斷裂，分別為NE向的海城-營(yíng)口斷裂、 NNE向的金州斷裂以及NW向的海城河斷裂(圖1)。海城-營(yíng)口斷裂以及金州斷裂都屬于中國(guó)東部最大的斷裂帶，即郯廬斷裂。金州斷裂為正斷層，在第四紀(jì)時(shí)期表現(xiàn)出明顯的活動(dòng)性，走向 N15°～30°E，傾向NW，傾角40°～80°，為遼南地區(qū)主要的控震斷裂，但實(shí)際的地震破裂多發(fā)生在NW向斷裂上(雷清清等，2008)。大洋河斷裂則是1975年海城地震和1999年岫巖地震的發(fā)震斷裂。NW向的大洋河斷裂是1條正在形成和發(fā)育的斷裂，該斷裂從營(yíng)口高坎起，往東南經(jīng)岫巖偏嶺鎮(zhèn)延伸到東港市境內(nèi)，走向?yàn)?20°(呂培苓等，2004)。金州斷裂主要展布在普蘭店西側(cè)，在斷裂附近有一系列相關(guān)聯(lián)、 近平行的小型分支斷裂發(fā)育(鐘以章等，1999)。依據(jù)震源機(jī)制解、 小震綜合斷層面解、 原地應(yīng)力測(cè)量等資料，已經(jīng)確定遼東半島處在NEE或近EW向水平主應(yīng)力場(chǎng)作用下(高常波，1998； 徐杰等，1999，2012； 葛榮峰，2009)。2012年蓋州ML4.7地震距離1975年2月4日海城7.3級(jí)地震約37km，距離1999年11月29日岫巖5.9級(jí)地震約60km(圖1)。

2 研究方法

本研究采用 “剪切波分裂系統(tǒng)分析法”——即SAM方法(高原等，2004a)，以相關(guān)函數(shù)法為基礎(chǔ)，包括3個(gè)部分： 相關(guān)函數(shù)計(jì)算、 時(shí)間延遲校正和偏振分析檢驗(yàn)； 該方法可以自我檢驗(yàn)，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

使用地表臺(tái)站記錄波形分析剪切波時(shí)，要求地震射線(xiàn)滿(mǎn)足剪切波窗口的約束條件。剪切波入射到地表時(shí)，若入射角大于臨界角會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。為了避免發(fā)生全反射現(xiàn)象，在挑選數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)選擇剪切波窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)。本研究針對(duì)遼寧地區(qū)的一維速度模型查閱了多份資料，其中盧造勛等(2002)給出了遼寧地區(qū)的速度模型(表1)。由于蓋州震群大多發(fā)生于6～9km深度范圍內(nèi)(曹鳳娟等，2013)，本研究在盧造勛(2002)速度模型的基礎(chǔ)上對(duì)該區(qū)速度模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，將該區(qū)地殼分為3層，層厚分別為4km、 9km、 11km，每層P波速度分別為 4.5km/s、 5.8km/s、 6.1km/s，平均地幔速度設(shè)為 7.8km/s。在理論上，對(duì)于泊松介質(zhì)(泊松比為0.25)，臨界角約為35°，由于低速地表沉積層的存在，實(shí)際地震射線(xiàn)可放寬至45°～50°(Crampin，2005)。本研究中，蓋州—海城地區(qū)沉積層較厚，而蓋州震群和海城老震區(qū)地震的深度多為6～9km，其沉積層的影響仍較為顯著，因此本研究刪除了入射角>50°的地震。由此確定了蓋州震群附近營(yíng)口臺(tái)(YKO)、 蓋縣臺(tái)(GAX)剪切波窗口內(nèi)的地震數(shù)據(jù)。

表1 盧造勛(2002)給出的遼寧地區(qū)一維速度模型

Table1 One dimensional velocity model in Liaoning Province (after Lu Zaoxun，2002)

深度/km-1041324333571P波速度/km·s-14．24．55．86．16．46．87．88．0

圖2 分別顯示了對(duì)營(yíng)口臺(tái)(YKO)(a)和蓋縣臺(tái)(GAX)(b)記錄到的1次地震事件使用SAM方法進(jìn)行剪切波分裂的實(shí)例。 圖2a地震為2013年1月16日發(fā)生在營(yíng)口臺(tái)附近的1.6級(jí)地震，震中距為6.23km，震源深度為6.0km； 圖2b地震為2014年5月11日發(fā)生在蓋縣臺(tái)附近的2.9級(jí)地震，震中距為7.91km，震源深度為10km。使用SAM軟件對(duì)原始波形數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理并選取含完整S波列的SN分量(a3，b3)和EW分量(a4，b4)，產(chǎn)生剪切波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡(a1，b1)。SAM方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以自我檢驗(yàn)，將慢剪切波(a6，b6)按得到的延遲值前移，本例的地震計(jì)采樣率為100采樣點(diǎn)/s，則1個(gè)采樣點(diǎn)為0.01s。慢剪切波分別提前0.03s(a)、 0.04s(b)，剪切波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡(a2，b2)顯示出線(xiàn)性關(guān)系。

圖2 YKO(營(yíng)口臺(tái))記錄的數(shù)據(jù)(201301161708)(a)和GAX(蓋縣臺(tái))記錄的數(shù)據(jù)(201405111057)(b)進(jìn)行的剪切波分裂分析過(guò)程Fig. 2 Shear-wave splitting analysis of seismic wave(201301161708，201405111057)recorded by station YKO(a) and GAX(b).a1 為(YKO)營(yíng)口臺(tái)SN和EW方向分量的剪切波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡以及剪切波波形(a3、 a4)，a1中的S1和S2分別表示快剪切波和慢剪切波的到時(shí)； a2為已消除了時(shí)間延遲影響后快(F)和慢(S)剪切波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡以及快、 慢剪切波的波形(a5、 a6)，其中橫坐標(biāo)表示采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，縱坐標(biāo)表示振幅count值，豎線(xiàn)表示用來(lái)做質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的剪切波部分。b圖GAX臺(tái)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程與YKO相同； a1、 a2、 b1、 b2的縱、 橫坐標(biāo)都表示count值

表2 蓋縣臺(tái)地震計(jì)方位角計(jì)算結(jié)果

Table 2 Azimuth calculation results of seismometer of GAX

時(shí) 段地震計(jì)方位角/(°)2008-05-08前02008-05-08—2012-12-31-792013-01-01—2013-03-141012013-03-14—2013-10-141802013-10-15至今0

3 研究結(jié)果

通過(guò)對(duì)營(yíng)口臺(tái)(YKO)和蓋縣臺(tái)(GAX)波形資料分析，得到了營(yíng)口臺(tái)(YKO)、 蓋縣臺(tái)(GAX)的快波偏振方向，其有效數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)分別為154和27個(gè)。在此尤其需要提及的是，在計(jì)算蓋縣臺(tái)(GAX)剪切波分裂時(shí)，發(fā)現(xiàn)該臺(tái)站極性存在偏轉(zhuǎn)(地震計(jì)的N方向與真N方向存在夾角)，參考鄭秀芬等*鄭秀芬等，2015，遼寧蓋縣臺(tái)地震計(jì)方位角校正過(guò)程(內(nèi)部報(bào)告)。的計(jì)算結(jié)果，其具體偏轉(zhuǎn)角度見(jiàn)表2，因此在計(jì)算蓋縣臺(tái)(GAX)剪切波分裂之前，首先對(duì)該臺(tái)2012—2015年底的數(shù)據(jù)進(jìn)行了方位角校正。

圖3 YKO臺(tái)(a)、 GAX臺(tái)(b)的快剪切波偏振方向等面積極射投影與等面積投影玫瑰圖Fig. 3 The homolographic projection and homolographic projection rose graphs of the polarizations of the fast shear-wave splittings at station YKO(a)and GAX(b).a YKO(154)為營(yíng)口臺(tái)全部154個(gè)有效數(shù)據(jù)結(jié)果，b GAX(27)為蓋縣臺(tái)全部27個(gè)有效數(shù)據(jù)的結(jié)果；短線(xiàn)段的方向是地震臺(tái)記錄的每個(gè)地震事件的快剪切波偏振方向，外圓的半徑是剪切波窗口

營(yíng)口臺(tái)(YKO)位于NE向的海城-營(yíng)口活動(dòng)斷裂東側(cè)，附近還有NNE向的金州斷裂以及NW向的大洋河斷裂。根據(jù)營(yíng)口臺(tái)(YKO)的等面積投影玫瑰圖(圖3a)顯示，營(yíng)口臺(tái)(YKO)快波偏振的優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹EE-SWW向。太齡雪等(2009)使用遼寧區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)1999年6月至2004年12月的地震記錄，研究了遼寧地區(qū)的剪切波分裂特征，得到的營(yíng)口臺(tái)(YKO)的快剪切波平均偏振方向?yàn)镹77.6°E±26°，而1999年11月29日遼寧岫巖MS5.9地震前后營(yíng)口臺(tái)(YKO)的快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向從NEE-SWW向變?yōu)榻麰W方向(太齡雪等，2008)，該結(jié)果與本研究結(jié)果有很好的一致性。張萍等(2001a，b)利用岫巖地震序列得到該區(qū)的最大主應(yīng)力方位與本研究得到的營(yíng)口臺(tái)(YKO)快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向比較一致，也與華北北部近EW 向的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向較為一致。而曹鳳娟等(2005)對(duì)岫巖地震序列中營(yíng)口臺(tái)(YKO)記錄的1999年11—12月的26個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行剪切波分裂進(jìn)行分析，得出了震前快剪切波平均偏振方向?yàn)镹58.7°E，震后快剪切波優(yōu)勢(shì)方向有2個(gè)，其中1個(gè)平均偏振方向?yàn)镹68°E。最近根據(jù)剪切波分裂結(jié)果得到華北地區(qū)(至少在華北北部)的最大主應(yīng)力方向約為ENE(Gaoetal.，2011)，而在考慮了盡量去除斷裂等因素影響后的區(qū)域背景壓應(yīng)力方向?yàn)镹95°E ±15°，近似為EW向(高原等，2010)。

此外，由圖1 可以看出，營(yíng)口臺(tái)(YKO)附近的小震活動(dòng)空間分布近EW向。此前關(guān)于1999年岫巖MS5.9地震的相關(guān)研究也表明，岫巖地震序列的空間分布呈EW向(太齡雪，2008)。有研究表明，位于活動(dòng)斷層上的地震臺(tái)站得到的快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向與斷層走向一致(石玉濤等，2006； 吳晶等，2007)。進(jìn)一步的研究揭示快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向可用來(lái)判斷地下斷層是否為活動(dòng)斷層，并可能尋找隱伏活動(dòng)斷層(Gaoetal.，2011)。營(yíng)口臺(tái)(YKO)位于NE走向的海城-營(yíng)口斷裂東側(cè)，在NE向金州斷裂的NE方向的前方，似乎并未直接處于大斷裂帶上，由該臺(tái)站附近小震空間分布可以顯示出臺(tái)站下方可能存在近EW向的活動(dòng)斷裂，營(yíng)口臺(tái)(YKO)的快波優(yōu)勢(shì)偏振方向可能與此條斷裂有關(guān)。

由圖1 可以看出，蓋縣臺(tái)(GAX)位于NE向的金州斷裂的上方。蓋縣臺(tái)(GAX)的等面積投影玫瑰圖(圖3b)顯示，蓋縣臺(tái)(GAX)快波偏振優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹NE向和SEE向。SEE向的優(yōu)勢(shì)方向與當(dāng)?shù)刈畲笾鲬?yīng)力方向較為一致。曹鳳娟等(2013)對(duì)蓋縣臺(tái)(GAX)附近蓋州震群定位結(jié)果顯示，蓋州震群震中分布近似NWW-SEE向，與本研究蓋縣臺(tái)(GAX)的快剪切波NWW-SEE向優(yōu)勢(shì)偏振方向較為一致，由此或可推斷，該臺(tái)站下方也可能存在1條近EW向的隱伏斷裂。此外NNE向的優(yōu)勢(shì)偏振方向和臺(tái)站下方的金州斷裂走向較為接近，根據(jù)對(duì)較大規(guī)模的活動(dòng)斷裂的研究結(jié)果，活動(dòng)走滑斷裂上的臺(tái)站快剪切波偏振方向與周?chē)_(tái)站的結(jié)果不一致，往往與斷裂走向一致(Crampinetal.，2003; 吳晶等，2007; Gaoetal.，2011)。蓋縣臺(tái)(GAX)的研究結(jié)果支持了這個(gè)結(jié)論。

圖4 海城老震區(qū)(a)和蓋州震群(b)m-t圖Fig. 4 The m-t of the previous Haicheng earthquake area(a)and Gaizhou earthquake swarm(b).a，b中的黑色箭頭為圖5 中的時(shí)間分段點(diǎn)

分析海城老震區(qū)小震和蓋州震群的m-t圖可以看出(圖4)，海城老震區(qū)ML≥1.0地震自2012年以來(lái)活動(dòng)頻度變化并不明顯，且該震群活動(dòng)強(qiáng)度不大，最大震級(jí)僅為ML3.4。而蓋州震群2012—2013年12月21日地震頻度相對(duì)較低，但發(fā)生了5次ML≥4.0以上地震，活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較高； 2013年12月22日以來(lái)，蓋州震群的地震頻度明顯升高，后期又發(fā)生2次ML≥4.0地震。本研究以2013年12月22日為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，分別研究此時(shí)間節(jié)點(diǎn)前(時(shí)段I)、 后(時(shí)段Ⅱ)營(yíng)口臺(tái)(YKO)和蓋縣臺(tái)(GAX)快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向的變化(圖5)。營(yíng)口臺(tái)(YKO)在時(shí)段I(圖5a)、 時(shí)段Ⅱ(5b)快波的優(yōu)勢(shì)偏振方向均為NEE-SWW向，與此前營(yíng)口臺(tái)(YKO)全時(shí)段數(shù)據(jù)結(jié)果(圖3a)完全一致。由此或可推斷，海城老震區(qū)的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)較為均勻，或處于應(yīng)力均勻加載的過(guò)程中，該區(qū)小地震活動(dòng)或?yàn)楸尘靶缘卣鸹顒?dòng)。蓋縣臺(tái)(GAX)在時(shí)段I(圖5c)、 時(shí)段Ⅱ(5d)快剪切波的優(yōu)勢(shì)偏振方向差異較大，時(shí)段I蓋縣臺(tái)(GAX)的快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向?yàn)镹NE向，與臺(tái)站下方的金州斷裂的走向大體相近。而時(shí)段Ⅱ蓋縣臺(tái)(GAX)快剪切波的優(yōu)勢(shì)偏振方向?yàn)镹WW-SEE，與營(yíng)口臺(tái)(YKO)的快剪切波優(yōu)勢(shì)方向基本接近，同時(shí)與該區(qū)最大主應(yīng)力方位較為一致，蓋縣臺(tái)(GAX)快剪切波的優(yōu)勢(shì)偏振方向在時(shí)段Ⅰ和時(shí)段Ⅱ變化近90°。關(guān)于臺(tái)站極性發(fā)生近90°偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象此前也有相關(guān)報(bào)道，Crampin (2002)根據(jù)冰島的小震資料進(jìn)行剪切波分裂研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，大部分臺(tái)站的快剪切波偏振方向?yàn)镹E-SW方向，與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)方向一致，但位于冰島北部1條活動(dòng)斷層附近的3個(gè)臺(tái)站的快剪切波偏振方向?yàn)镹W-SE，垂直于其他地區(qū)的快剪切波偏振方向，認(rèn)為這種現(xiàn)象可能是地震射線(xiàn)在裂隙中傳播時(shí)受到高孔隙流體壓力的影響而引起的，稱(chēng)為90°翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由此推斷，蓋州震群自2013年12月22日的這組增強(qiáng)活動(dòng)或與區(qū)域應(yīng)力的局部增強(qiáng)(調(diào)整)所導(dǎo)致的高孔隙壓變化有關(guān)。

此外，我們研究了營(yíng)口臺(tái)(YKO)和蓋縣臺(tái)(GAX)的慢波時(shí)間延遲(Δt)的變化。營(yíng)口臺(tái)(YKO)的Δt分布在0.52～7.45ms/km范圍內(nèi)，均值為3.21ms/km，其在時(shí)段I內(nèi)的均值為3.23ms/km，在時(shí)段Ⅱ內(nèi)的均值為3.12ms/km； 蓋縣臺(tái)(GAX)的Δt分布在0.76～5.06ms/km范圍內(nèi)，均值為2.36ms/km，其在時(shí)段I內(nèi)的均值為2.46ms/km，在時(shí)段Ⅱ內(nèi)的均值為2.22ms/km。由此可以看出無(wú)論是營(yíng)口臺(tái)(YKO)還是蓋縣臺(tái)(GAX)，其剪切波分裂參數(shù)時(shí)間延遲并未出現(xiàn)明顯的波動(dòng)變化。而根據(jù)震前應(yīng)力釋放的結(jié)論(Gaoetal.，2008)在強(qiáng)震前慢波時(shí)間延遲(Δt)值會(huì)有個(gè)下降的過(guò)程。以往的相關(guān)研究結(jié)果也表明，強(qiáng)震前幾十分鐘至幾個(gè)月應(yīng)力開(kāi)始釋放，微裂紋的合并與聚合形成觸發(fā)巖石破壞水平的破裂(Gaoetal.，2004)。如2014年5月30日盈江6.1級(jí)地震的前震序列剪切波分裂慢波時(shí)間延遲總體上呈現(xiàn)較低的水平，而6.1級(jí)地震后的慢波時(shí)間延遲值相對(duì)較高(李金等，2015)。此外，在2001年6月8日云南施甸5.3級(jí)強(qiáng)余震前(高原等，2004b)、 2000年6月17日冰島6.6級(jí)地震前(Volitietal.，2003)也都出現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象。由蓋縣臺(tái)(GAX)所得到的剪切波分裂參數(shù)慢波時(shí)間延遲或可推斷，蓋州地區(qū)的地震集中活動(dòng)，其表現(xiàn)形式為震群形式，盡管其小震頻度相對(duì)較高，但從目前的結(jié)果尚不能看出該震群有演變成前震序列的可能性。

圖5 2013年12月22日前、 后營(yíng)口臺(tái)(YKO)(a，b)、 蓋縣臺(tái)(GAX)(c，d)的快剪切波偏振方向等面積極射投影與等面積投影玫瑰圖Fig. 5 The homolographic projection and homolographic projection rose graphs of the polarizations of the fast shear-wave splittings at stations YKO and GAX before December 22，2013(a，b) and after December 22，2013(c，d).

4 結(jié)論與討論

本研究采用SAM分析方法，針對(duì)2012年2月12日發(fā)生的蓋州震群，研究其剪切波分裂特征，同時(shí)對(duì)比分析距其不遠(yuǎn)的海城老震區(qū)小震活動(dòng)的剪切波分裂特征。得到了蓋州—海城地區(qū)地殼各向異性的初步結(jié)果。

研究結(jié)果表明，營(yíng)口臺(tái)(YKO)反映的海城老震區(qū)小震活動(dòng)的快剪切波偏振的優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹EE向，該優(yōu)勢(shì)偏振方向與太齡雪(2008)利用1999年11月29日遼寧岫巖MS5.9地震前后營(yíng)口臺(tái)(YKO)資料得到的優(yōu)勢(shì)偏振方向完全一致。與該地區(qū)的最大主應(yīng)力的方位基本一致。即快剪切波的偏振方向可以反映該區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力方向。由海城老震區(qū)小震活動(dòng)的空間分布近EW向的優(yōu)勢(shì)分布可以推測(cè)營(yíng)口臺(tái)(YKO)下方可能存在EW向的活動(dòng)斷裂。

蓋縣臺(tái)(GAX)所反映的蓋州震群的快波偏振優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹NE向和NWW向，NWW向的優(yōu)勢(shì)方向與當(dāng)?shù)刈畲笾鲬?yīng)力方向較為一致。根據(jù)蓋州震群精定位后的震中分布所表現(xiàn)出的EW向的優(yōu)勢(shì)分布和快剪切波NWW向的優(yōu)勢(shì)方向，推斷該臺(tái)站下方可能存在1條近EW向的隱伏斷裂。最新對(duì)該震群的精定位及沿不同剖面的分析結(jié)果亦支持該震群活動(dòng)發(fā)生在金州斷裂北段與海城-營(yíng)口斷裂南段的1個(gè)新的活動(dòng)斷層上，認(rèn)為該斷層破裂尺度較小，長(zhǎng)度不超過(guò)6km，深度較淺，大約在3～8km左右(王亮等，2015)。但該斷層是否真的存在，仍需更多野外地質(zhì)資料進(jìn)行證實(shí)。

針對(duì)蓋州震群2013年底以來(lái)的增強(qiáng)活動(dòng)，研究了2013年12月22日前(時(shí)段I)、 后(時(shí)段Ⅱ)營(yíng)口臺(tái)(YKO)和蓋縣臺(tái)(GAX)快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向的變化。結(jié)果顯示，營(yíng)口臺(tái)(YKO)快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向在該時(shí)間節(jié)點(diǎn)前、 后沒(méi)有變化。由此或可推斷，海城老震區(qū)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)較為均勻，或處于應(yīng)力均勻加載的過(guò)程中，該區(qū)小地震活動(dòng)或?yàn)楸尘靶缘卣鸹顒?dòng)。蓋縣臺(tái)(GAX)在時(shí)段I(圖5c)、 時(shí)段Ⅱ(圖5d)快剪切波的優(yōu)勢(shì)偏振方向差異較大，時(shí)段I蓋縣臺(tái)(GAX)的快剪切波優(yōu)勢(shì)偏振方向?yàn)镹NE向，與臺(tái)站下方的金州斷裂的走向較為接近。時(shí)段Ⅱ蓋縣臺(tái)(GAX)快剪切波的優(yōu)勢(shì)偏振方向?yàn)镹WW，與營(yíng)口臺(tái)(YKO)的快剪切波優(yōu)勢(shì)方向基本接近，同時(shí)與該區(qū)最大主應(yīng)力方位較為一致。由此可以推斷，蓋州震群自2013年12月22日以來(lái)的這組增強(qiáng)活動(dòng)或與區(qū)域應(yīng)力的局部增強(qiáng)有關(guān)。

此外，針對(duì)營(yíng)口臺(tái)(YKO)和蓋縣臺(tái)(GAX)的慢波時(shí)間延遲的研究結(jié)果顯示，這2個(gè)震群的慢波時(shí)間延遲就平均值而言在2013年12月22日前后變化并不明顯，目前的初步結(jié)果尚不能確定其有演變成前震序列的可能，對(duì)剪切波分裂參數(shù)時(shí)間變化的細(xì)節(jié)探討尚待今后的進(jìn)一步分析。

致謝 感謝蔣海昆研究員多年悉心的指導(dǎo)。遼寧省地震局監(jiān)測(cè)中心為本研究提供了波形數(shù)據(jù)； 本項(xiàng)工作得到了中國(guó)地震局 “地震分析預(yù)測(cè)研究青年工作組”的支持； 研究過(guò)程中，中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所石玉濤副研究員、 中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心劉庚助理工程師、 中國(guó)地震局地球物理研究所肖卓博士、 安徽省地震局鮑子文助理工程師提供了諸多幫助： 在此一并表示衷心的感謝。文中部分圖件采用GMT繪制。

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LI Jin1)GAO Yuan2)ZHANG Bo3)WANG Liang3)GAO Rong1)

1)EarthquakeAdministrationofXinjiangUygurAutonomousRegion，Urumqi830011，China2)InstituteofEarthquakeScience，ChinaEarthquakeAdiministration，Beijing100036，China3)EarthquakeAdministrationofLiaoningProvince，Shenyang110034，China

AnML4.7 earthquake occurred on February 2，2012 in Liaoning Gaizhou(40.56°N，122.36°E)，since then，small earthquakes are frequent in this area，and until now the seismic activity does not stop，several earthquakes with magnitude larger than 4.0 have occurred. As of October 30，2014，1223 earthquakes have happened in the Gaizhou area，including 934 earthquakes with the magnitudeML1.0～1.9，247 with the magnitudeML2.0～2.9 and 45 with the magnitudeML3.0～3.9. Meanwhile，earthquakes are continuously active in Haicheng area where theMS7.3 earthquake happened in 1975，and there are over 1100 earthquakes(ML≥1.0)having occurred since the Gaizhou earthquake swarm activity. Because the polarization direction of the fast shear wave is very sensitive to the variation of the principal stress environment，the shear wave splitting parameter can reflect the regional stress state and the local structural features，especially effective for the analysis of small-scale stress environment characteristics. So based on the seismic activities of the two earthquake clusters，this study analyzes the characteristics of shear-wave splitting in Gaizhou-Haicheng area. Preliminary results show that predominant polarization direction of fast shear-waves in the old earthquake region of Haicheng is stable，consistent with the direction of regional stress field. Due to presence of active fault below the Gaixian station(GAX)，the predominant polarization direction of fast shear-waves is more complicated. There are two predominant polarizations，consistent respectively with Jinzhou Fault strike which is below the station and the maximum principal stress direction in this area. In addition，Gaizhou earthquake swarm activity increased after December 22，2013，and after the time node，the predominant polarization direction of fast shear-waves in Gaixian station is SEE，which is close to the predominant polarization direction of fast shear-waves in Yingkou station，at the same time consistent with the maximum principal stress direction of this region. Thus it can be inferred，the enhanced activity of Gaizhou earthquake swarm since December 22，2014 may be related to local enhancement of regional stress. In addition，the average time-delays of slow waves in station YKO and GAX show that there are no obvious changes before and after the time point of December 22，2013，which is different greatly with the previous related researches on the variation of slow wave time-delays，and there is no possibility that the Gaizhou earthquake swarm evolved into foreshock sequences from current preliminary results. We should do more work to study the details of the time delay variation of shear wave splitting parameter.

shear-wave splitting，Gaizhou earthquake swarm，polarization of fast shear-waves

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.020

2015-09-24收稿，2016-05-04改回。

地震科技星火計(jì)劃(XH17041Y)、 2015年度震情跟蹤合同制定向工作任務(wù)(2015010113)與新疆維吾爾自治區(qū)青年自然科學(xué)基金(2014211B39)共同資助。

P315.6

A

0253-4967(2016)04-1058-12

李金，男，1986年出生，2012年畢業(yè)于中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所固體地球物理專(zhuān)業(yè)，獲理學(xué)碩士學(xué)位，助理研究員，主要從事數(shù)字地震學(xué)及地震預(yù)測(cè)研究工作，電話(huà)： 15299475246，E-mail: lijin6205@163.com。