2017—2018年吉林松原地震序列研究
李艳娥; 邢成起; 陈丽娟; 郭祥云; 康建红
【期刊名称】《《地震学报》》
【年(卷),期】2019(041)004
【总页数】10页(P435-444)
【关键词】松原地震序列; 主地震; 相对定位; 破裂过程
【作 者】李艳娥; 邢成起; 陈丽娟; 郭祥云; 康建红
【作者单位】中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所; 中国北京 100080 北京市地震局; 中国重庆 401147 重庆市地震局; 中国长春 130117 吉林省地震局
【正文语种】中 文
【中图分类】P315.3
引言
强震发生后的地震破裂过程的研究一直受到国内外地震学家的关注和重视，主要从以下两个方面进行研究：通过波形反演对强震破裂过程进行研究（Chen et al，1996；许力生，陈运泰，1997，1999）；或者对强震的余震序列进行重新定位，根据精定位结果研究强震的破裂过程（Ohnaka，Kuwahara，1990；Ohnaka，1992；Hurukawa，1998；陈学忠等，2001a，b，2008；李艳娥等，2015）.
2018年5月28日1时50分，吉林省松原市宁江区发生MS5.7地震，根据中国地震台网正式给出的结果，震中位置为（45.27°N，124.71°E）.松原MS5.7地震附近的主要断裂有NW向的第二松花江断裂和NE向的扶余—肇东断裂，根据区域地震台网测定的地震序列结果，尚难以确定其发震断层面.
历史上，松原MS5.7地震震区鲜有强震发生.自公元624年以来，曾于1119年在松原MS5.7地震以南不远处发生前郭卡拉木MS6.8地震，2006年3月31日在其西南约85 km处的乾安县查干花镇发生MS5.0地震，2013年10月至11月间发生5次MS≥5.0地震，最大震级为MS5.8.该地区强震震后趋势判定的经验不多，所以研究2018年5月28日松原MS5.7地震的发震断层，
对于该地震的震后趋势判定以及该地区构造活动情况的分析有着非常重要的意义.
为了讨论松原MS5.7地震的破裂面，本文拟利用主地震相对定位法，对2017年7月18日—2018年7月15日期间发生在松原MS5.7地震序列区域内的地震进行重新定位，利用重新定位后地震的时空分布特征对本次地震可能的破裂面进行分析.
本文使用的相对定位法又称为主地震定位法.以震源位置定位较好的地震作为主地震（参考地震），计算其它地震相对于主地震（参考地震）的位置，最终得到待定地震的重新定位位置.相对定位法对所假设的地壳模型的依赖较小（周仕勇等，1999），该方法利用余震分布对震源破裂过程进行研究，主要分析地震相对位置的变化，因此，相对定位法在地震序列的破裂过程研究中具有独特的优势.
1 资料和重新定位结果
本文收集了中国地震台网中心2017年7月18日—2018年7月15日正式震相报告中的Pg，Sg和部分 Pn震相，对发生在（45.1°N—45.4°N，124.6°E—124.9°E）范围之内的地震开展重定位工作，所用台站的空间分布如图1所示.选择被4个以上台站记录到的地震，共计118次，最
小震级为ML1.4.在观测报告中共记录到ML≥1.4地震176次，4个以上台站记录到的地震占67%.观测报告中记录到ML≥2.0地震共100次，4个以上台站记录到的地震有96次，其中能重新定位的有90次，占90%，其余6次地震的定位残差太大，结果不可靠，需要舍去.因此，绝大多数ML≥2.0地震被重新定位，以此来确保其分析结果的可靠性.
重定位过程中以MS5.7主震为参考地震，即主地震，观测报告中给出的震中位置为（45.26°N，124.71°E），震源深度为10 km.图2为地震序列重新定位后的M-t图，地震序列中重新定位后的地震空间分布如图3所示.
图1 松原MS5.7地震周边区域构造背景及用于重定位台站和MS≥5.0地震的分布震源机制解引自USGS （2018）. F1：第二松花江断裂；F2：扶余—肇东断裂；F3：孤店断裂；F4：查干花断裂；F5：大安断裂Fig. 1 The tectonic background as well as distribution of the stations used for relocation and the earthquakes with MS≥5.0 around the epicenter of the Songyuan MS5.7 earthquake The focal mechanism solution shown in the figure is obtained from the result of USGS (2018). F1：The second Songhuajiang fault；F2：Fuyu-Zhaodong fault；F3：Gudian fault；F4：Chaganhua fault；F5：Da'an fault
图2 松原MS5.7地震序列重新定位地震的M-t图Fig. 2 The M-t diagram of the relocated earthquakes of the Songyuan MS5.7 earthquake sequence
对于ML≥2.0地震，经度定位误差范围为0.042—0.61 km，平均约为0.06 km；纬度定位误差范围为0.049—0.44 km，平均约为0.069 km （表1）.对有3个及以上台站首波资料的34次地震进行震源深度计算，结果显示，震源深度的定位误差平均为2.47 km，最大为4.46 km，最小为0.002 km.
吉林地震局从研究范围内ML≥2.0地震重新定位前后的地震空间分布（图3a）可见，重新定位后的地震更集中分布在第二松花江断裂附近.而从ML≥3.3地震的空间分布对比图（图3b）可知：原始定位中，ML≥3.3地震沿 NE （AA1）和NW （BB1）两个方向分布；重新定位结果显示，ML≥3.3地震似乎更集中于 NE （AA1）方向，走向大约为NE62°，与松原MS5.7地震震源机制解结果中节面I的走向具有一致性（表 2）.以 0.02°×0.02°的矩形区域为空间窗统计地震频次，将空间窗口以0.001°的步长分别沿经度和纬度方向滑动，统计每个空间窗内的地震数目，由此得到地震频次的空间分布（图 4）.图 4给出的是 0.02°×0.02°的矩形区域内地震频次大于或等于10的空间分布图像，该图清楚地显示出了地震沿NE-SW方向展布的特征.
图3 2017年7月18日—2018年5月27日（蓝圆圈）和2018年5月28日—2018年7月14日（红圆圈）松原 MS5.7 地震序列重新定位前 （左）、后 （右） ML≥2.0 （a）和 ML≥3.3 （b）地震震中分布Fig. 3 The distribution of the epicenters of the Songyuan MS5.7 earthquake sequence before （left） and after （right） relocation which occurred from 18 July 2017 to 27 May 2018 （blue circles） and those occurred from 28 May 2018 to 14 July 2018 （red circles） with ML≥2.0 （a） and ML≥3.3 （b）
图4    ML≥2.0地震频次空间扫描结果Fig. 4 The spatial distribution of the seismic frequency of ML≥2.0 earthquakes
表1    ML≥2.0地震震相数、定位误差与震源深度Table 1 Number of seismic phases，location error and focal depth for ML≥2.0 earthquakes序号 发震日期 M L 台站数残差均方根/s P n P g S g 纬度/k m 经度/k m 深度/k m震相数 定位误差 震源深度/k m 1 2018-07-14 2.3  6  1  6  6 0.323 0.218 0.4172 2018-07-11 2.5  5  1  5  5 0.440 0.614 0.2253 2018-07-10 2.7 13  1 13 13 0.161 0.128 0.1734 2018-07-10 2.7 12  2 12 12 0.148 0.112 0.2315 2018-07-08 2.0  4  0  4  4 0.152 0.113 0.2656 2018-07-06 2.6 10  0 10 10 0.153 0.115 0.26
57 2018-06-28 2.2 10  1 10 10 0.123 0.108 0.2388 2018-06-21 2.5  8  0  8  8 0.129 0.099 0.2739 2018-06-21 2.6 12  2 12 12 0.118 0.099 0.25510 2018-06-17 3.0 13  5 13 13 0.081 0.064 1.191 2.9 0.14611 2018-06-15 2.2  9  2  9  9 0.083 0.064 0.14712 2018-06-12 2.5 10  2 10 10 0.078 0.065 0.11713 2018-06-12 2.6 12  5 12 12 0.083 0.060 0.453 6.4 0.12514 2018-06-05 3.4 23 14 23 23 0.054 0.049 2.276 4.6 0.11515 2018-06-04 3.2 19  9 19 19 0.053 0.045 1.557 4.2 0.11116 2018-0-603 2.7 15  2 15 15 0.054 0.046 0.12717 2018-06-01 2.5  8  1  8  8 0.054 0.045 0.18118 2018-05-31 3.7 18 11 18 18 0.053 0.047 2.779 6.3 0.19519 2018-05-31 4.1 22 16 22 22 0.051 0.050 3.161 7.6 0.17320 2018-05-31 2.1  4  0  4  4 0.052 0.050 0.20921 2018-05-30 2.2  8  0  8  8 0.052 0.050 0.30322 2018-05-30 2.2  6  0  6  6 0.052 0.049 0.17223 2018-05-30 2.0  5  0  5  5 0.052 0.049 0.08424 2018-05-29 2.2  4  0  4  4 0.052 0.050 0.21325 2018-05-29 2.5  6  0  6  6 0.052 0.049 0.39626 2018-05-29 2.4 10  3 10 10 0.052 0.049 4.462 6.5 0.16927 2018-05-29 2.7 13  4 13 13 0.051 0.048 2.021 5.0 0.17328 2018-05-29 2.6  6  1  6  6 0.052 0.048 0.26029 2018-05-29 2.2  5  0  5  5 0.052 0.048 0.21730 2018-05-29 4.2 18 11 18 18 0.051 0.044 2.199 6.0 0.13631 2018-05-29 2.1  7  0  7  7 0.051 0.044 0.33332 2018-05-29 2.6 17  5 17 17 0.0
49 0.045 2.923 5.5 0.15733 2018-05-29 2.4 10  3 10 10 0.049 0.045 0.002 9.1 0.13134 2018-05-28 3.3 21 16 21 21 0.051 0.046 2.982 7.3 0.14535 2018-05-28 2.5 11  0 11 11 0.052 0.047 0.15736 2018-05-28 2.2 10  1 10 10 0.053 0.046 0.14637 2018-05-28 2.6 15  0 15 15 0.052 0.044 0.12038 2018-05-28 2.3 10  0 10 10 0.052 0.044 0.25339 2018-05-28 2.3 11  2 11 11 0.054 0.047 0.21540 2018-05-28 2.1  7  0  7  7 0.054 0.046 0.33041 2018-05-28 2.0  9  0  9  9 0.054 0.045 0.18542 2018-05-28 2.4 12  0 12 12 0.052 0.045 0.22943 2018-05-09 2.5  8  1  8  8 0.054 0.048 0.16444 2018-04-23 4.0 21 14 21 21 0.056 0.048 3.812 8.1 0.13345 2018-04-20 2.0  6  0  6  6 0.058 0.047 0.384
续表1序号 发震日期 M L 台站数残差均方根/s P n P g S g 纬度/k m 经度/k m 深度/k m震相数 定位误差 震源深度/k m 46 2018-04-12 3.0 10  0 10 10 0.057 0.048 2.68947 2018-04-03 2.1  4  0  4  4 0.059 0.049 4.70848 2018-03-17 2.2  6  0  6  6 0.059 0.049 0.18549 2018-03-17 2.5 12  2 12 12 0.056 0.048 0.15950 2018-03-13 3.5 14  6 14 14 0.056 0.049 1.602 5.4 0.13151 2018-03-05 4.5 21 16 21 21 0.053 0.048 3.485 8.2 0.13652 2018-02-18 2.3  8  2  8  8 0.054 0.048 0.12353 2018-02-18 2.4  8  2  8  8 0.054 0.048 0.15354 2018-02-08 2.6 11  3 11 11 0.057 0.051 4.48755 2018-01-16 2.5 17  5 17 17 0.054 0.048 3.927 6.8 0.1725
6 2018-01-15 3.3 21 15 21 21 0.056 0.048 2.933 5.0 0.17057 2018-01-04 4.6 18 13 18 18 0.057 0.050 3.035 6.7 0.17158 2018-01-04 3.1 13  6 13 13 0.057 0.049 3.569 8.2 0.40659 2018-01-03 2.3 10  0 10 10 0.057 0.051 3.58360 2017-12-23 2.5 12  3 12 12 0.057 0.048 0.002 5.9 0.18461 2017-12-21 2.2 10  0 10 10 0.058 0.047 0.19562 2017-12-10 2.7 17  6 17 17 0.054 0.046 1.839 6.2 0.15263 2017-10-30 3.3 14  2 14 14 0.056 0.047 0.17264 2017-10-14 3.0 18  2 18 18 0.054 0.045 0.16065 2017-10-08 2.2  6  0  6  6 0.054 0.045 0.29866 2017-09-21 3.0 16  4 16 16 0.053 0.043 0.21667 2017-09-07 3.8 16 11 16 16 0.052 0.047 2.224 7.9 0.13568 2017-08-22 2.3  9  0  9  9 0.052 0.047 0.13569 2017-08-15 4.6 20 13 20 20 0.055 0.046 2.508 7.8 0.18170 2017-08-13 3.9 16 12 16 16 0.050 0.047 1.748 6.9 0.12971 2017-08-10 2.6 14  2 14 14 0.052 0.043 0.16572 2017-08-05 3.6 13  6 13 13 0.054 0.042 2.334 6.1 0.18073 2017-08-02 2.4  9  0  9  9 0.054 0.042 0.18974 2017-07-31 2.6 16  3 16 16 0.049 0.046 1.761 8.3 0.11975 2017-07-29 2.0  6  0  6  6 0.049 0.045 0.12076 2017-07-28 2.1  5  0  5  5 0.049 0.045 0.17577 2017-07-28 2.4 11  1 11 11 0.050 0.045 0.23578 2017-07-28 3.6 22 14 22 22 0.052 0.047 1.766 7.7 0.11179 2017-07-28 2.1 10  3 10 10 0.053 0.048 0.003 10.5 0.11580 2017-07-27 2.0 11  0 11 11 0.053 0.047 0.1298
1 2017-07-27 2.6 19  9 19 19 0.053 0.047 1.891 7.7 0.14982 2017-07-25 2.4  7  2  7  7 0.054 0.046 0.13183 2017-07-25 3.0 18  9 18 18 0.052 0.047 2.137 7.8 0.12884 2017-07-24 2.9 19  6 19 19 0.052 0.048 3.392 7.1 0.14485 2017-07-23 3.0 18 13 18 18 0.052 0.045 3.380 7.0 0.15286 2017-07-23 2.0  4  0  4  4 0.052 0.045 0.43287 2017-07-23 2.4  7  0  7  7 0.052 0.045 0.08888 2017-07-23 2.3  4  0  4  4 0.052 0.045 0.21389 2017-07-23 5.0 20 14 20 20 0.055 0.048 3.132 8.4 0.12290 2017-07-18 3.3 21 10 21 21 0.053 0.047 2.784 5.5 0.136