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摘要：以四川自贡和长宁两个注水地区为例，基于区域测震台网记录的数字地震波形资料和观测报告，分析注水诱发地震的谱振幅相关系数特征及其与当地加压注水数据的关系，并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究白贡和长宁地区的应力状态。结果表明，自贡和长宁地区注水诱发地震的谱振幅相关系数均在高值波动，其均值分别为0.89和0.90，且变化过程与加压注水数据具有很好的相关性。分析认为加压注水对局部区域应力场产生扰动影响，使地下浅层裂隙呈优势取向排列，引发的巾小地震震源机制表现出较好的相似性，但其视应力结果显示研究区域的应力水平并不高。
关键词：注水诱发地震；Q值；场地响应；谱振幅相关系数；视应力
中图分类号：P315. 727 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2015） Ol-0042-09
0 引言
地震是地壳构造应力积累超过了岩层的受力极限，应变能快速释放，断裂带破裂失稳的结果，大地震的发生必然受到构造应力场的制约，而震源机制是研究构造应力场的基础资料，不同阶段的震源机制解在一定程度上反映了大震孕育过程中构造应力场的变化。国内外诸多学者研究认为基于震源机制解反演应力场的时空变化能够捕捉到强震前的震兆信息，震源机制一致性参数是判断强震危险性的一个有用判据（Michael et al.，1990； Hauksson， 1994； Wiemer et al.，2002；陈颙，1978；刁桂苓等，1994；程万正等，2006b；刁桂苓等，2011）。
震源机制一致性参数虽然物理含义明确，但由于受地震台网布局和小震波形信噪比的制约，往往难以给出比较精确的小震震源机制解。鉴于上述问题，Lund和Boavarsson（2002）提出了采用微震体波谱振幅相关系数来研究地震序列震源机制是否相似的问题。国内学者随后也将该方法运用于强震震例研究中（朱航等，2006；崔子健等，2012），并取得了较好的成果。研究表明强震前的小震群序列与一般性小震群序列相比，谱振幅相关系数接近于1.0，说明震源区应力场增强，震源机制相似性更为显著。且谱振幅相关系数的测定和分析，只需地震序列周围若干数字地震台站即可，具有一定的可操作性。
四川东南部存在多处采盐、采气及废水回注井，地震活动普遍表现为强度低、频次高、持续时间长的特征，且与当地加压注水及采气（卤）等T业活动具有很好的相关性（阮祥等，2008；张致伟等，2012）。本文选取四川自贡和长宁两个注水地区作为研究区域，基于测震台网记录的数字地震波形资料和观测报告，分析注水诱发地震的谱振幅相關系数特征及其与当地加压注水数据的关系，并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究区域的应力高低。
1 资料和方法
1.1 研究区地震活动概况
本文以自贡和长宁两个注水地区为例（图la中圆形区域）。2000年以来研究区域ML≥2.0地震时序图（图lb）显示，自贡地区在2000～2008年地震活动较弱，未发生ML≥3.0地震，2009年1月上旬该区小震活动明显增强，并于2009年2月16日、5月22日先后发生了ML4.4和ML4.2地震，且在2011、2012年又发生了两次比较显著的4级地震震群活动（图l中圆形区域b），张致伟等（2012）研究表明该区地震活动主要受当地废水回注井的注水压力渊控。长宁地区在2000～2006年3月地震活动同样呈现相对较弱状态，2006年4月以来该区域地震活动频次和强度明显升高，并于2008年2月1日发生了ML4.8地震，随后该区域地震频次略有下降（图1c），但ML≥4.0地震依然持续发生，并于2013年4月25日发生了ML5.2地震（图la中圆形区域c），阮祥等（2008）指出对该区域的地震活动阮祥等（2008）研究表明该区域的地震活动主要受长宁双河盐矿注（出）水量的影响。
1.2 谱振幅相关系数测定方法
本研究考虑到持续地震震源机制是否相似是针对多数地震而言的，因此采用崔子健等（ 2012）提出的计算方法，将地震按发生时间顺序排列，地震m与前面m-l个地震为一组，计算组内每两个地震的r。，得出N=m（m-1）/2个相关系数rxy对rxy求算数平均值，其结果代表了地震m时刻的组内谱振幅的相关程度，以步长为1进行滑动，计算每个组内的谱振幅相关系数的算数平均值，最后可以得到随时间变化的谱振幅相关系数。
2 谱振幅相关系数结果分析
2.1 场地响应和区域Q值反演
地震仪器记录到的地震波形资料包含震源信息、传播路径及台站场地响应等，要想获得趋于更真实的震源参数，必须对观测信号做地震波的几何扩散、非弹性衰减以及台站场地响应校正（刘杰等，2003）。基于2009 -1-1～2012-12-31四川东南地区20次ML≥3.5地震波形资料及观测报告，结合Atkinson和Mereu （1992），Moya等（2000）提出的方法，反演获得了川东南地区P、S波Q值和7个测震台站的场地响应。
Q值是描述地球介质特性的主要参数，与地质构造、地震活动性及地域热流有密切的关系（周连庆等，2008）。Atkison方法是考虑频率依赖的Q模型，通常用频率的幂函数，即Q（f） =Qnfn的形式来拟合Q值与频率f的关系，参数n反映了Q值对频率的依赖程度。图2给出了川东南地区P、S波Q值随频率的变化及其拟合曲线，P波Q=53.8f0.879，S波Q= 101.9f1.025，与阮祥等（ 2008）基于早期资料计算获得长宁地区的尾波Q值比较一致，而与川西北地区的Q值结果（乔慧珍等，2006）差别较大，表明Q值具有地区差异特征。 4 结论与讨论
本文以四川自贡和长宁两个注水地区为例，基于区域台网记录的数字地震波形资料和观测报告，分析注水诱发地震的谱振幅相關系数特征及其与当地加压注水数据的关系，并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究区域的应力高低。
自贡和长宁地区注水诱发地震的谱振幅相关系数均在高值波动，且变化过程与加压注水数据具有很好的相关性。自贡地区地震谱振幅相关系数在0.84～0.92之间波动，其平均值为0.89，在注水压力持续升高的背景下，谱振幅相关系数呈现随加压数据的升高而增大的特征；长宁地区地震谱振幅相关系数在0.87～0.97之间波动，其平均值为0.90，在注水量和出水量之差大幅上升时段，相应的谱振幅相关系数也维持在高值。而在研究区域注（出）水量相当或停止加压时，谱振幅相关系数也有相应降低，但依然在高值波动。分析认为加压注水对局部区域应力场产生扰动影响，使地下浅层裂隙呈优势取向排列，引发的中小地震震源机制表现出较好的相似性，从而表现为较高的谱振幅相关系数。
川东南地区地震视应力存在局部区域差异，自贡和长宁地区同等震级的地震视应力与其它区域结果相比相对偏低，可能反映了上述区域的应力水平相对偏低，研究区域的地震视应力具有随震级增大而增大的特征，加压注水等工业活动对所在区域地震视应力影响不大。
自贡和长宁两个注水地区地震的谱振幅相关系数整体偏高，反映了中小地震震源机制具有很好的相似性，而视应力结果显示研究区域的应力水平并不高，且历史上该区域的地震活动水平也不高。崔子健等（2012）研究发现强震前的小震群同样具有较高的谱振幅相关系数，其反映了大震孕育过程中震源区介质应力水平增强。注水地区及其它强震孕育区虽然谱振幅相关系数具有相同的特征，但其孕震机理不同，局部区域应力水平也就存在差异。
鉴于小震震源机制不易求解，理论上谱振幅相关系数能够反映震源机制的相似性。但小震活动具有随机性，其受局部应力场及局部构造等因素的影响，应结合表征应力水平的参数进行综合判定。
本项工作得到了中国地震局“地震分析预测研究青年工作组”的大力支持；中国地震台网中心周龙泉博士和四川省地震局程万正研究员给予了重要指导和有益讨论；中国地震局预测研究所崔子健和云南省地震局邬成栋在程序上给予了帮助和指导，在此一并致谢！
关键词：注水诱发地震；Q值；场地响应；谱振幅相关系数；视应力
中图分类号：P315. 727 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2015） Ol-0042-09
0 引言
地震是地壳构造应力积累超过了岩层的受力极限，应变能快速释放，断裂带破裂失稳的结果，大地震的发生必然受到构造应力场的制约，而震源机制是研究构造应力场的基础资料，不同阶段的震源机制解在一定程度上反映了大震孕育过程中构造应力场的变化。国内外诸多学者研究认为基于震源机制解反演应力场的时空变化能够捕捉到强震前的震兆信息，震源机制一致性参数是判断强震危险性的一个有用判据（Michael et al.，1990； Hauksson， 1994； Wiemer et al.，2002；陈颙，1978；刁桂苓等，1994；程万正等，2006b；刁桂苓等，2011）。
震源机制一致性参数虽然物理含义明确，但由于受地震台网布局和小震波形信噪比的制约，往往难以给出比较精确的小震震源机制解。鉴于上述问题，Lund和Boavarsson（2002）提出了采用微震体波谱振幅相关系数来研究地震序列震源机制是否相似的问题。国内学者随后也将该方法运用于强震震例研究中（朱航等，2006；崔子健等，2012），并取得了较好的成果。研究表明强震前的小震群序列与一般性小震群序列相比，谱振幅相关系数接近于1.0，说明震源区应力场增强，震源机制相似性更为显著。且谱振幅相关系数的测定和分析，只需地震序列周围若干数字地震台站即可，具有一定的可操作性。
四川东南部存在多处采盐、采气及废水回注井，地震活动普遍表现为强度低、频次高、持续时间长的特征，且与当地加压注水及采气（卤）等T业活动具有很好的相关性（阮祥等，2008；张致伟等，2012）。本文选取四川自贡和长宁两个注水地区作为研究区域，基于测震台网记录的数字地震波形资料和观测报告，分析注水诱发地震的谱振幅相關系数特征及其与当地加压注水数据的关系，并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究区域的应力高低。
1 资料和方法
1.1 研究区地震活动概况
本文以自贡和长宁两个注水地区为例（图la中圆形区域）。2000年以来研究区域ML≥2.0地震时序图（图lb）显示，自贡地区在2000～2008年地震活动较弱，未发生ML≥3.0地震，2009年1月上旬该区小震活动明显增强，并于2009年2月16日、5月22日先后发生了ML4.4和ML4.2地震，且在2011、2012年又发生了两次比较显著的4级地震震群活动（图l中圆形区域b），张致伟等（2012）研究表明该区地震活动主要受当地废水回注井的注水压力渊控。长宁地区在2000～2006年3月地震活动同样呈现相对较弱状态，2006年4月以来该区域地震活动频次和强度明显升高，并于2008年2月1日发生了ML4.8地震，随后该区域地震频次略有下降（图1c），但ML≥4.0地震依然持续发生，并于2013年4月25日发生了ML5.2地震（图la中圆形区域c），阮祥等（2008）指出对该区域的地震活动阮祥等（2008）研究表明该区域的地震活动主要受长宁双河盐矿注（出）水量的影响。
1.2 谱振幅相关系数测定方法
本研究考虑到持续地震震源机制是否相似是针对多数地震而言的，因此采用崔子健等（ 2012）提出的计算方法，将地震按发生时间顺序排列，地震m与前面m-l个地震为一组，计算组内每两个地震的r。，得出N=m（m-1）/2个相关系数rxy对rxy求算数平均值，其结果代表了地震m时刻的组内谱振幅的相关程度，以步长为1进行滑动，计算每个组内的谱振幅相关系数的算数平均值，最后可以得到随时间变化的谱振幅相关系数。
2 谱振幅相关系数结果分析
2.1 场地响应和区域Q值反演
地震仪器记录到的地震波形资料包含震源信息、传播路径及台站场地响应等，要想获得趋于更真实的震源参数，必须对观测信号做地震波的几何扩散、非弹性衰减以及台站场地响应校正（刘杰等，2003）。基于2009 -1-1～2012-12-31四川东南地区20次ML≥3.5地震波形资料及观测报告，结合Atkinson和Mereu （1992），Moya等（2000）提出的方法，反演获得了川东南地区P、S波Q值和7个测震台站的场地响应。
Q值是描述地球介质特性的主要参数，与地质构造、地震活动性及地域热流有密切的关系（周连庆等，2008）。Atkison方法是考虑频率依赖的Q模型，通常用频率的幂函数，即Q（f） =Qnfn的形式来拟合Q值与频率f的关系，参数n反映了Q值对频率的依赖程度。图2给出了川东南地区P、S波Q值随频率的变化及其拟合曲线，P波Q=53.8f0.879，S波Q= 101.9f1.025，与阮祥等（ 2008）基于早期资料计算获得长宁地区的尾波Q值比较一致，而与川西北地区的Q值结果（乔慧珍等，2006）差别较大，表明Q值具有地区差异特征。 4 结论与讨论
本文以四川自贡和长宁两个注水地区为例，基于区域台网记录的数字地震波形资料和观测报告，分析注水诱发地震的谱振幅相關系数特征及其与当地加压注水数据的关系，并结合表征绝对应力水平的视应力综合分析研究区域的应力高低。
自贡和长宁地区注水诱发地震的谱振幅相关系数均在高值波动，且变化过程与加压注水数据具有很好的相关性。自贡地区地震谱振幅相关系数在0.84～0.92之间波动，其平均值为0.89，在注水压力持续升高的背景下，谱振幅相关系数呈现随加压数据的升高而增大的特征；长宁地区地震谱振幅相关系数在0.87～0.97之间波动，其平均值为0.90，在注水量和出水量之差大幅上升时段，相应的谱振幅相关系数也维持在高值。而在研究区域注（出）水量相当或停止加压时，谱振幅相关系数也有相应降低，但依然在高值波动。分析认为加压注水对局部区域应力场产生扰动影响，使地下浅层裂隙呈优势取向排列，引发的中小地震震源机制表现出较好的相似性，从而表现为较高的谱振幅相关系数。
川东南地区地震视应力存在局部区域差异，自贡和长宁地区同等震级的地震视应力与其它区域结果相比相对偏低，可能反映了上述区域的应力水平相对偏低，研究区域的地震视应力具有随震级增大而增大的特征，加压注水等工业活动对所在区域地震视应力影响不大。
自贡和长宁两个注水地区地震的谱振幅相关系数整体偏高，反映了中小地震震源机制具有很好的相似性，而视应力结果显示研究区域的应力水平并不高，且历史上该区域的地震活动水平也不高。崔子健等（2012）研究发现强震前的小震群同样具有较高的谱振幅相关系数，其反映了大震孕育过程中震源区介质应力水平增强。注水地区及其它强震孕育区虽然谱振幅相关系数具有相同的特征，但其孕震机理不同，局部区域应力水平也就存在差异。
鉴于小震震源机制不易求解，理论上谱振幅相关系数能够反映震源机制的相似性。但小震活动具有随机性，其受局部应力场及局部构造等因素的影响，应结合表征应力水平的参数进行综合判定。
本项工作得到了中国地震局“地震分析预测研究青年工作组”的大力支持；中国地震台网中心周龙泉博士和四川省地震局程万正研究员给予了重要指导和有益讨论；中国地震局预测研究所崔子健和云南省地震局邬成栋在程序上给予了帮助和指导，在此一并致谢！