吉林松原宁江地震序列精定位

张洪艳，刘轶男，张 帆，卢燕红，张 宇

(1.吉林省地震局，吉林 长春 130117；2.丰满地震台，吉林 丰满 132108)

0 引言

2018 年5 月28 日1 时50 分52 秒在吉林省松原市宁江区(45.27°N，124.71°E)发生5.7 级地震，随后在2019 年5 月18 日6 时24 分48 秒该地区再次发生5.1 级地震，截至论文成稿时，该地区共记录到多台可定位事件和单台事件共498次，其中5.0～5.9 级地震2 次，4.0～4.9 级地震2次，3.0 ～3.9 级地震11 次，2.0 ～2.9 级地震28 次。

目前，吉林地震台网产出的定位结果均由绝对定位方法获取，地震绝对定位的影响因素有:定位模型、定位方法、震相判读、参与定位的台网布局等[1]，绝对定位方法中关键是解决由于速度模型引起的误差，而相对定位法则较好地改善了由于速度模型的不确定性而带来的误差[2]，从而获取比常规定位方法更精细的结果，其中双差定位法在相对定位法中使用的频度较高。

利用现有固定台站及现场布设的流动台站积累的观测数据，通过双差定位法对观测数据重新定位，一方面获取更为精确的地震观测数据，另一方面了解震群展布方向，为后期深入研究松原宁江地区的地质构造环境提供必要的条件。

1 概况

吉林松原宁江地区位于松辽断陷带中央坳陷区内，地貌上为广阔的平原区，坳陷区内断裂发育。 松辽盆地位于中央凹陷区(I2)内(图1)，NE向扶余/松原—肇东断裂是该区域一条主要断裂，该断裂北起依兰，南至双辽，长约500km，最宽处约150km，最短处约30km。 扶余/松原—肇东断裂位于该区域与东南隆起区分界，为东侧控制断裂[3]。 扶余/松原—肇东断裂分断性明显，从北到南依次为:扶余—肇东段断裂、扶余北断裂、孤店断裂和查干花断裂。 该断裂近年来地震频发，目前已成为东北地震区地震活动最强烈的断裂之一。

吉林松原宁江地区近年来地震活动频发(表1)，2017 年7 月该地区发生4.9 级地震，2018 年5 月该地区再次发生5.8 级地震。 吉林省地震局开展了震情会商、地震序列、震情监测、震害评估及宏观灾害调查等多方面的地震应急工作。 现场工作队于2017 年7 月23 日松原宁江4.9 级地震发生后，在松原地区布设3 个临时观测站:L2211、L2210、L2202；2018 年5 月28 日松原宁江5.8 级地震发生后，在松原地区布设了2 个临时观测站:L2209 和L2201；临时流动台L2208 为2013 年10月31 日前郭5.5 级地震发生后，在前郭和乾安地区围绕震中50km 范围内陆续布设的临时观测站，随着震情监测任务的结束，流动台于2016 年陆续停测，仅保留L2208 台。 流动台的架设，较好地弥补了该地区地震台站密度稀疏的状况，有效提高了微震的监测能力。 截至2019 年8 月固定台和流动台共记录到ML1.0 以上地震423 次(图2)，其中单台82 次，多台可定位事件341 次。 绝大多数地震丛集分布在扶余/松原—肇东断裂与第二松花江断裂交汇处，个别地震在丛集之外。

表1 近年来中强地震信息Tab.1 Mid-strong earthquakes in recent years

2 方法及结果

本文利用由Waldhauser 和Ellsworth 提出的双差定位法对地震序列进行重定位。 双差法利用信号的走时差修定震源位置，主要基于两个地震震源之间的距离远小于事件到台站的距离，从而认为震源区到台站间的射线路径几乎相同，此时，在某台观测到的两次事件的走时差来自于事件之间的空间偏移，从而有效地降低定位结果对速度模型的依赖性。

当一群地震分布的比较集中，震源之间的距离远小于它们到地震台站的距离，也小于震源区速度不均匀的尺度时，从每次地震到同一台站的路径几乎是相同的。 可以应用相对定位法将这群地震的相对位置测定的比较准确。 该方法通过引入到时差，计算相对位置，从而消除了速度模型的不均匀性引起的误差，具有明显的优越性[4]。

收集2018 年以来研究区45.0°～45.5°N，124.2°～125.0°E 共159 次地震事件(图4)，被4 个及以上台站记录的共7317 条震相数据，在反演中，P 波震相读取精度高于S 波震相，所以在计算中P 波读数权重赋予1.0，S 波读数权重赋予0.5。

残差的大小在定位结果中反映了地震定位的精度，重新定位后得到131 次地震的震源参数，图3 给出重定位前和重定位后均方根残差曲线，定位前绝对定位方法均方根残差，平均在0.6s 左右，定位后均方根残差曲线平均在0.2s左右，重定位后的均方根残差明显降低，定位精度有所提高。

图4 为重定位前地震分布图，重定位前地震序列分布在第二松花江断裂与扶余—肇东断裂交汇处，主要在扶余/松原—肇东断裂两侧扩展，密集区长轴约28km，短轴约15km，震源深度主要集中在5 ～15km，剖面图显示地震分布成层状。 应急流动台在震区附近密集分布，综合利用震源区附近近台与远台，既对空间位置有较好的校正，还有利于进一步提高震源深度精度。

重定位后地震序列分布(图5)更集中，震中分布形态更明显和清晰，主要集中分布在第二松花江断裂与扶余—肇东断裂交汇处，无明显的优势方向，震源深度主要集中在7 ～11km，改变了重定位前的层状分布格局，定位深度范围更集中。

东北地区由于板块的俯冲挤压[5]，NW 向断裂与NNE-NE 向断裂发育，其交切部位是中强地震的多发地段，以往研究表明[6-7]，松原市范围内存在NE 和NW 两组不同方向的断裂，NE 向或NNE 向与NW 向断裂的交切区域的隆起与凹陷交汇部位是该区中强地震活动的主要场所，此次松原宁江地区地震重定位结果显示，地震主要集中在NE 向扶余—肇东断裂与NW 向第二松花江断裂交汇处，处于该地区中强震的孕震区。

李君等[8]利用CAP 方法[9]反演求得部分中强地震的震源机制解，同时又反演得到松原地区的区域应力场，结果表明:该地区的区域应力场易引起NE 向断裂与NW 向断裂交会处发生走滑型地震；中强地震的震源机制解节面分别为NE 向和NW 向，为高倾角走滑断层，与精定位的结果一致，所以认为第二松花江断裂为松原地震的发震断层。

3 结论

利用固定台和流动台观测资料，采用双差定位法对2018 年1 月1 日至2019 年8 月1 日吉林松原宁江地震序列重新定位，得到如下结论:

(1)整个序列的重定位结果在均方根残差、震源位置与震源深度上均有较大改善:重定位前均方根残差的平均值由定位前的0.6s 减少为0.2s，均方根残差明显降低；重定位前地震地震序列分布在第二松花江断裂与扶余—肇东断裂交汇处，主要在扶余/松原—肇东断裂两侧扩展，剖面图显示震源位置和震源深度成层状分布，震源深度主要集中在5 ～15km，重定位后的结果改善了震源位置和震源深度层状分布现象，震源深度主要集中在7～11km。 结合李君等的震源机制解相关结果，认为2018 年松原地震序列属于东北地区一次典型的NE 向断裂与NW 向断裂交切处的断层面发震构造，第二松花江断裂为松原宁江地区地震的发震断层。

(2)精定位结果获取了较为精确的震源参数(发震时刻、纬度、经度、震源深度)和精确的震相到时数据，归档为相关科研人员提供基础数据，下一步将开展发震构造方面的相关研究。