“重复地震”在江西省及邻区测震台网定位精度评价中的应用

董非非，邓　辉，郑　斌，梁　帅

(江西省地震局，南昌　330039)

“重复地震”在江西省及邻区测震台网定位精度评价中的应用

董非非，邓辉，郑斌，梁帅

(江西省地震局，南昌330039)

摘要：基于江西及邻区测震台网记录的自2009年以来的662次地震事件，采用波形互相关方法计算得到了267对重复地震对。利用其中至少3个台站记录到，且各台波形互相关系数不小于0.8的23对重复地震研究了江西省及邻区的地震定位精度。结果显示：赣南及邻区定位精度优于赣北及邻区，宜春地区定位精度较差。

关键词：江西省；重复地震；波形互相关；定位精度

0引言

重复地震研究近年来受到越来越多的国内外学者重视，但目前尚无统一定义[1]。Schaff和Richard[2]将重复地震定义为：被至少一个台站记录到，且波形相关系数不小于0.8的地震对事件，并根据波形相关性估算，认为绝大多数重复地震对之间的距离不超过1 km。波形相关意义的重复地震通常可定义为：在地震台站记录的地震事件波形资料中，具有强相关性的地震对[3]。本文所指重复地震均为波形相关意义的重复地震。重复地震对的特点有：波形高度相似，震级相近，震源机制解一致等。以上特点广泛应用于检验地下介质性质变化[4-5]，估算深部断层滑动速率[6-7]，提高和评估台网定位精度等[8-9]。

江西省在大地构造分区上属于华南活动地块，以北纬28°附近的萍乡-广丰断裂为界，南部归属东南沿海地震带，北部归属长江中游地震带。1970年以来，江西省境内共发生4级以上地震11次，主要集中分布在龙南、寻乌、瑞昌、九江地区。根据地震构造背景和地震活动特征，可将江西省及邻区划分为赣北及邻区和赣南及邻区2个研究区。江西省及邻区共有42个测震台站，本文将利用重复地震研究，对2个研究区的台站定位精度进行对比评估。该项工作的开展将对指导新建台站的布设，提高江西省台网定位的精度等方面有所帮助。

1理论方法及资料选取

识别重复地震，主要方法是通过计算地震事件波形的互相关系数得到[3]：

(1)

江西省测震台网覆盖全省，共有24个数字测震台站，自2007年10月正式投入运行。考虑到所选用地震事件数据记录的完整性、可靠性以及仪器的稳定性，根据研究区观测台站以及地震空间分布特点，选用江西省及邻区42个台站记录到的2009年1月至2014年6月的地震数据进行分析处理。本文选取BHZ方向波形资料，为提高计算精度，波形长度选择4倍S-P走时差[3]，该窗长基本可以包含P波，S波及尾波的全部波列，同时避免后续的噪声记录影响互相关计算结果。

考虑到仪器记录平坦频带范围的差异及环境噪声的影响，首先对波形资料进行去倾斜以及去直流分量处理；然后根据江西省及邻区地震波形时频特性，选用0.5～10 Hz带通滤波器对波形进行预处理。本文将采用Schaff和Richards[2]的定义，假定重复地震对之间的距离不超过1 km，并以此作为台网定位精度评判的标准。若多个地震之间两两相关，则称为多重地震对，多重地震对组间距离定义为两两地震对之间的最大距离。

2计算结果及分析

本文所采用的地震数据共计662次，最大地震为2011年9月10日瑞昌—阳新M4.6地震，最小地震震级为ML0.1。计算结果共识别出267个重复地震对：其中组间距离<1 km的58对；1 km≤组间距离<5 km的173对；5 km≤组间距离<10 km的28对；组间距离≥10 km的有8对，占比约为3%，其中6对分布在江西宜春地区，最大距离约为13.3 km。

满足同时被2个及以上的台站记录到，且各台波形互相关系数不小于0.8的地震对(简称2台相关重复地震对)有37对，其中多重地震对有14组；地震对组间震级的最大差值为ML1.2，最小为ML0.0，平均为ML0.5；深度的最大差值为8 km,最小为0.0 km,平均约为2.5 km；地震对之间最大距离约为12.12 km，最小0.11 km,平均约为2.99 km。同时被3个及以上的台站记录到，且各台波形互相系数不小于0.8的地震对(简称3台相关重复地震对)有23对，其中多重地震对有9组；地震对组间震级的最大差值为ML1.2，最小为ML0.2，平均为ML0.6；深度的最大差值为8 km,最小为0.0 km,平均约为2.6 km；地震对之间最大距离约为6.31 km，最小0.11 km,平均约为2.34 km。

为了增加对江西台网定位精度评判的可靠性，以3台相关重复地震对计算结果为例，结合地震区域分布特点，对比江西及邻区台网定位精度，并对识别出的部分重复地震对的特点进行分析讨论。

赣北及邻区(包括宜春地区)，3台相关重复地震对共识别出16对，计算结果如表1所示。组间距离均大于1 km，最大为6.31 km位于江西宜春地区。第5～12组地震对同属于2011年9月10日瑞昌—阳新4.6级地震余震序列。瑞昌—阳新4.6级地震序列发生在郯庐断裂带与襄樊—广济断裂带的交汇区域(赣西北)附近，根据GPS观测站资料[10]发现，该区域附近拟合值与观测值偏差较大，可能说明该区域地下介质较为复杂，非均匀性较强。以赣西北地区九江台(JIJ)记录的第5组为例(图1)，可看出此组多重地震对的直达波的相似度较高(波形相关系数约为0.89)，而尾波部分(方框内波形，波形相关系数约为0.66)差异较大。对其他地震对采用同样的计算方法，得到了近似的结果。这是因为根据尾波散射理论[11-12]，认为地方震尾波是由于随机分布在地球介质中的非均匀体对初始波产生的次生波向后散射叠加的结果，尾波部分将地下非均匀介质体发生的细微变化放大并反映了出来。

表1　赣北地区3台相关重复地震

图1　赣北地区九江台第5组地震对滤波后波形图

另外，计算结果中发现满足单台波形互相系数不小于0.985的地震对(简称单台高相关地震对)有2对，皆为宜春台(YIC)记录。对这2对地震的地震波形文件的NS与EW方向分别计算后，发现相关系数也同样高达0.98以上(表2)。

表2　宜春单台3方向相关系数达到0.98以上识别出的相应的地震对

以宜春台记录的第1组地震对为例：从图2来看，虽然时隔近2年，但是波形几乎完全一致(波形相关系数约为0.99)，说明随着时间的推移，这组地震对传播路径上的地下介质相对稳定。

在东南沿海地震带而言，赣南及其邻区是一个中强地震多发区，区域内的地质构造相对复杂，主要的控震断裂带为石城—寻乌断裂带、政和—大埔断裂带和全南—寻乌断裂带。赣南及邻区3台相关重复地震，共识别出7对(表3),识别出的7对重复地震对中，有6对组间距离小于1 km，最大组间距离约为1.36 km。

图2　宜春台第3组地震对滤波后波形对比图

序号发震时刻(年-月-日 时:分)纬度/(°N)经度/(°E)震级ML深度/km组间距离/km12010-11-29 06:112012-10-26 07:2025.00925.012115.660115.6671.82.51150.7822011-05-25 17:162011-05-26 08:1624.48824.486116.113116.1052.61.8970.8432013-02-22 17:322013-03-03 17:2025.63325.636113.632113.6402.02.9680.8742013-03-03 17:202013-03-04 20:4625.63625.634113.640113.6362.92.1860.4652013-03-15 01:442013-03-15 02:0125.64725.647113.638113.6432.62.3660.5062013-03-15 11:332013-03-16 23:4125.64425.633113.644113.6383.11.9661.3672014-05-02 07:262014-05-02 07:3325.93725.936114.884114.8842.21.74120.11

以赣南地区第1组地震对为例，满足台站记录的波形资料相关系数达到0.80以上的台站有3个，分别是寻乌台(XUW)、安远台(ANY)以及万安台(WAA)。相比万安台，离地震对距离相对更近的大余(DAY)，龙南(LON)，会昌(HUC)，赣州台(GAZ)的相关系数却未能达到0.80。这种现象可能反映了地下介质的复杂性，或者这几个台站仪器响应较差，又或是台基不佳；另外，万安台离震源位置较远，本文所选用的时间窗长所截取的地震波形未能包括该台此震例的全部尾波波列，造成计算结果数值偏高。

综上，江西省及邻区识别出3台相关重复地震对震中分布(图3)。其中，赣北区域3台相关识别出重复地震16对，组内距离最大6.31 km,平均约3.05 km。宜春台单台高相关识别出重复地震2对, 组内距离最大3.14 km。赣南区域3台相关识别出重复地震7对，组内距离最大1.36 km，平均约0.7 km。

3结果与讨论

江西省及邻区的42个台站，从2009年1月至2014年6月记录到662次地震数据中，共识别出了267组重复地震对：其中符合Schaff和Richards[2]定义的满足组间距小于1 km的有58对，占比约为22%；组间距为1～5 km之间的173对，占比约为65%；组间距为5～10 km的28对，占比约为10%；组间距大于10 km的有8对，占比约为3%，其中6对分布在江西宜春地区，最大距离约为13.3 km。达到近震台网定位精度5～10 km目标[10]的占比97%，未达标的主要集中在江西中部宜春地区。从3台相关重复地震计算结果来看，赣南区域定位精度优于赣北区域，宜春地区定位精度较差。

可靠的地震事件是评估台网定位精度的关键，重复地震的应用将有利于了解、评判区域台网的定位能力，并对合理布设台站起着积极的作用。江西省境内自2005年九江—瑞昌5.7级地震后，ML2.0以上地震主要分布在中部地区宜春市辖区，赣州市辖区和九江市辖区仅有少数地震活动。目前宜春地区的定位精度较差，主要是因为台站较稀疏。因此，合理增加该区域测震台站的数目，将是提高江西省地震定位精度的有效方法。

4结论

本文中，通过对江西及邻区测震台网记录的自2009年以来的662次地震事件数据，采用波形互相关方法进行计算分析得到了267组重复地震对。在此基础上，根据波形相关性估算[2]，假定重复地震对之间的距离不超过1 km，利用识别出3台相关重复地震对的结果，对江西省及邻区测震台网定位精度进行了推断，得出：赣南区域定位精度优于赣北区域，宜春地区定位精度较差。

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Location Accuracy Estimating of the Digital Seismic Network of Jiangxi Province and Its Adjacent Areas Using Repeating Events

DONG Fei-fei, DENG Hui, ZHENG Bin, LIANG Shuai

(Earthquake administration of Jianxi province, Nanchang 330039, China)

Abstract:On basis of 662 seismic events recorded by the digital seismic network of Jiangxi province and its adjacent areas since 2009, we obtained 267 repeating earthquakes by using waveform cross-correlation method. From the 267 repeating earthquakes, we selected 23 earthquake doubles with waveform correlation coefficient above 0.8 and recorded by not less than 3 stations to estimate the location accuracy of digital seismic network the Jiangxi province and its adjacent areas. The result shows that: the location accuracy of Gannan is better than adjacent areas in northern Jiangxi Province and its neighboring region, the location accuracy of Yichun is not well.

Key words:Jiangxi province; repeating earthquakes; waveform cross-correlation; location accuracy

收稿日期:2015-11-11

基金项目：地震科技星火计划项目(XH14030Y);地震科技星火计划项目(XH12027)

作者简介：董非非(1982—)，女，陕西渭南人，工程师，主要从事地震学及地震预测方法研究．E-mail：agnes516@126.com

中图分类号:P315.73

文献标志码:A

文章编号:1003-1375(2016)02-0073-06

doi:10.3969/j.issn.1003-1375.2016.02.013

董非非，邓辉，郑斌，等．“重复地震”在江西省及邻区测震台网定位精度评价中的应用[J]．华北地震科学，2016，34(2):73-78.