Statistical analysis of the February 2018 Hualien，Taiwan，China，earthquake sequence：The features of its foreshocks，mainshocks，and aftershocks
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摘要:
利用地震学的三个经典经验模型（古登堡-里克特定律、修正的大森定律和巴特定律）和描述前震活动的Dieterich前震模型对2018年2月中国台湾花莲地震序列的特征进行了分析。将该地震序列分为ML5.5前震序列、ML5.5余震序列和ML6.0余震序列等3段子序列进行研究，结果显示：利用古登堡-里克特定律得到的ML5.5余震序列和ML6.0余震序列的b值近似为1，ML5.5前震序列的b值近似为0.5；利用修正的大森定律得到的ML5.5余震序列和ML6.0余震序列的p值近似为0.9；利用修正的巴特定律得出ML5.5余震序列和ML6.0余震序列的推定最大余震震级分别为ML5.0和ML5.5，与实际数据相比，其误差值约为0.1。通过拟合ML5.5前震的发生率，分析可得ML5.5前震序列的地震发生率
$\dot {N}$ 正比于1/（tm−t），其中$t\ ({t}{\text{＜}} {t_{\rm{m}}})$ 为前震发生时刻，${t_{\rm{m}}}$ 为ML5.5地震发生时间，与Dieterich前震模型对前震现象的描述一致，表明其成因机制可能为主震成核过程中区域断层的次级断裂。-
关键词:
- 花莲地震 /
- b值 /
- p值 /
- 巴特定律 /
- Dieterich模型
Abstract:As we know, the statistical properties of an earthquake sequence are associated with three important empirical laws in seismology: Gutenberg-Richter law for the frequency-magnitude distribution, Båth law for the magnitude of the largest aftershock, and the modified Omori’s law for the temporal decay of aftershocks. In this paper these three laws are combined to study the February 2018 Hualien, Taiwan, China, earthquake sequence. In addition, a physics-based model proposed by Dieterich is used to describe the foreshock activities. The Hualien aftershock sequence is divided as three major sequences compounding with the ML5.5 foreshock sequence, the ML5.5 aftershock sequence and the ML6.0 sequence. The results indicate that the b values associated with Gutenberg-Richter law for the ML5.5 aftershock sequence and the ML6.0 aftershock sequence are approximately 1, respectively. And b value of the ML5.5 foreshock sequence are approximately 0.5. The p values with associated modified Omori’s law for the ML5.5 and ML6.0 aftershock sequences are both approximately 0.9, respectively. The estimated maximum aftershock magnitudes based on the modified form of Båth law are about ML5.0 and ML5.5, respectively, for ML5.5 and ML6.0 aftershock sequences, and the magnitude error is within
$\Delta M$ ＝0.1 with a comparison to the recorded events. We also find that, for the ML5.5 foreshock sequence, the seismicity rate${\dot N}$ increases as a function of 1/（tm−t）, where t （$t {\text{＜}} {t_{\rm{m}}}$ ） is the time of the foreshock and${t_{\rm{m}}}$ is the time when the ML5.5 earthquake occurred, respectively, which is consistent with the Dieterich earthquake triggering model, suggesting that the foreshock sequence may be related with mainshock nucleation process.-
Keywords:
- Hualien earthquake /
- b-value /
- p-value /
- Båth law /
- Dieterich model
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引言
据中国地震台网中心测定，2018年5月28日1时50分吉林省松原市宁江区发生了MS5.7地震，震中位置为（45.27°N，124.71°E），震源深度为13 km （下文称该次地震为松原MS5.7地震）。截至2018年6月30日24时00分，共记录到地震事件453次，其中ML＞3.0地震5次，2.0＜ML≤3.0地震34次，1.0＜ML≤2.0地震75次。
2018年松原MS5.7地震发生在松辽盆地中部，该盆地是一个大型中新生代陆相沉积盆地，产生于燕山运动期，从晚侏罗世到新生代，经历了裂谷型断陷、大型坳陷和萎缩上升期，具有典型的断陷-坳陷复合结构（傅维洲，贺日政，1999；胡望水等，2005）。松辽盆地内部及周边断裂带主要以NW向和NNE-NE向分布为主：NW向断裂有第二松花江断裂、滨州断裂、富裕—明水断裂；NNE-NE向断裂有嫩江断裂、扶余—肇东断裂、海伦—任民断裂、呼兰河断裂、依兰—伊通断裂（图1）。东北地区NW向断裂与NNE-NE向断裂交切部位往往是中强地震多发地段，中强震是其主要发震模式（李恩泽等，2012），此次松原MS5.7地震就发生在扶余—肇东断裂与第二松花江断裂交会处。距该地震震源区约80 km处的长岭—大山子断裂南段，于2013年10—11月接连发生了5次MS≥5.0地震，分别为2013年10月31日MS5.6地震、2013年10月31日MS5.1地震、2013年11月22日MS5.2地震、2013年11月23日MS5.8地震和2013年11月23日MS5.0地震。松辽盆地内部近年来中强地震活动活跃，同时，松辽盆地也是东北地区重要的经济文化聚集地，在第二松花江断裂的北侧分布有大庆油气田和吉林油气田，且这两个油气田已经过几十年的油气开采。因此，开展松辽盆地地震构造、地震活动性等方面的相关研究，强化松辽盆地内地震序列断层结构及应力场特征的研究，对松原地区的地震监测预报和抗震减灾具有重要意义。
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图 1 松辽盆地地质构造及台站分布图F1：讷谟尔河断裂；F2：富裕—明水断裂；F3：嫩江断裂；F4：海伦—任民断裂；F5：呼兰河断裂；F6：滨州断裂；F7：扶余—肇东断裂：F8：依兰—伊通断裂；F9：第二松花江断裂；F10：赤峰—开原断裂Figure 1. Geological structure and station distribution of Songliao basinF1：Nemor He fault；F2：Fuyu-Mingshui fault；F3：Nenjiang fault；F4：Helen-Renmin fault；F5：Hulanhe fault；F6：Binzhou fault；F7：Fuyu-Zhaodong fault；F8：Yilan-Yitong fault；F9：The Second Songhuajiang fault；F10：Chifeng-Kaiyuan fault本文拟采用双差定位法对2018年松原MS5.7地震序列进行精定位，之后采用CAP （cut and paste）方法（Zhao，Helmberger，1994；Zhu，Helmberger，1996）反演该地震序列中强地震的震源机制解，综合该地区地质构造活动现状，分析该地震序列的发震构造特征和区域应力场特征，为松原地区的地球动力学研究提供基础资料。
1. 数据资料及处理
2018年5月28日松原MS5.7地震发生时，在其震中距300 km范围内设有19个固定测震台站和4个流动测震台站（L2202，L2210，L2211，L2212）。其中，震中距100 km范围内的固定台站1个，为SYT台，100—200 km范围内的固定测震台站为5个。地震发生后，为加强震中区域的测震监测能力，吉林省地震局前往震中区补增了两个流动测震台站（L2201，L2209）。流动测震台站L2202的起始数据传输时间为2017年7月24日，L2210和L2211的起始数据传输时间为2018年1月5日，L2212的起始数据传输时间为2018年2月7日，L2201和L2209的起始数据传输时间为2018年5月28日。
本文根据中国地震台网中心全国地震编目系统提供的统一正式地震观测报告，选取2018年5月28日至2018年6月30日期间ML≥1.0地震的震相观测报告，并将其转换为双差定位程序的数据输入格式。从中国地震局地球物理研究所“国家数字测震台网数据备份中心”获取宽频带地震波形数据（郑秀芬等，2009），选择震中距300 km范围内高信噪比的三分量宽频带地震波形，并以理论到时前50 s为起始点截取600 s长度的波形数据，用于反演震源机制解。
2. 地震双差定位
双差定位方法（Waldhauser，Ellsworth，2000，2002）是一种相对定位方法，该方法利用地震对之间的走时差反演震源位置，能够有效地消除地震对至台站这一传播路径上相同部分的路径效应，减小速度结构不均匀性的影响，对速度模型的依赖性相对较小，该方法已在发震断层精细特征研究中取得了重要成果（黄媛等，2008；王未来等，2012，2014；房立华等，2013；王勤彩等，2015）。
使用双差定位法对2018年5月28日松原MS5.7地震序列进行重新定位。速度模型的选取对双差定位的结果至关重要，本文参考、对比了Guo等（2015）、吴微微等（2014）和Crust1.0 （Pasyanos et al，2014；Artemieva，Mooney，2001）给出的吉林松原地区一维速度模型（图2），通过试错，计算了三种速度模型下主震的CAP震源机制解，结果显示由不同速度模型得到的结果相差很小（表1），故选用表现更平均化的吴微微等（2014）给出的一维速度模型作为本文的速度模型。双差定位时的参数选择如下：地震丛质心距台站的最大距离为200 km，地震对间最大间距为5 km，最小连接数为10，P波双差走时2 475个，S波双差走时2 201个，参与反演计算的台站20个，P波权重设为1.0，S波权重设为0.7，最终从参与定位的59个地震事件中得到55次地震的双差定位结果（图3）。由于松原MS5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交会处，于是将小震精定位结果沿NW向和NE向作剖面，结果显示，NW向剖面（B1B2）轴长约为5 km，小震震中分布均匀，NE向剖面（A1A2）轴长约为5 km，小震震中呈倾向NW的高倾角分布，NE向轴长与NW向轴长相等，震中深度分布在6—13 km范围内。
表 1 选用三种速度模型计算出的地震序列主震CAP结果对比Table 1. Comparison of the CAP results of main shock calculated by three velocity models速度模型 走向/° 倾角/° 滑动角/° MW 深度/km Crust1.0 （Pasyanos et al，2014） 218 77 164 5.11 6 吴微微等 （2014） 220 79 162 5.10 6 Guo等 （2015） 221 81 163 5.09 6 ![]()
图 3 双差定位后松原MS5.7地震序列的震中分布及深度剖面图（a） 震中位置平面分布图；（b） A1A2轴剖面图；（c） B1B2轴剖面图Figure 3. Epicentral distribution and depth profile after double-difference relocation of Songyuan MS5.7 earthquake sequence（a） A planer distribution map of the epicenters；（b） A profile view of the A1A2 axis；（c） A profile view of the B1B2 axis3. 震源机制解及应力场
采用CAP方法求解2018年松原MS5.7地震序列中强地震的震源机制解。CAP方法是一种利用区域范围数字地震波形资料反演震源机制解的方法，它将地震波形中的Pnl波与面波进行分离，并对各波段分别赋予不同的权重，采用频率-波数法（Zhu，Rivera，2002）计算格林函数并合成理论地震图，利用互相关技术计算相对时间平移，分别将各波段观测波形与理论波形进行拟合，而后采用网格搜索的方法使目标函数最小以求得稳定解。Pnl波是指地震波中Pn波之后、面波之前的波群（Helmberger，Engen，1980）。CAP方法的一个优点是允许理论波形窗口与观测波形窗口存在一定量的时间滑移，减少了由于速度模型不准确及地震位置、震相标注不准确造成的误差。CAP方法在求解区域范围内中强地震的震源机制解方面具有较高的稳定性。目前，CAP方法已在我国得到广泛的应用（郑勇等，2009；罗艳等，2010，2011；韩立波等，2012；曾祥方等，2013；罗钧等，2014）。
波形反演时，选取震源区300 km范围内方位角覆盖均匀、信噪比高的台站所记录的波形数据，速度模型选取吴微微等（2014）给出的一维速度模型，与上文双差定位采用的速度模型一致。对于2018年5月28日松原MS5.7主震，震源函数持续时间选取2.5 s，体波、面波分别截取35 s和80 s的波形窗长，带通滤波频带选为体波0.05—0.15 Hz、面波0.02—0.1 Hz（图4）。对于余震序列中的另外3次中强地震，震源函数持续时间均设置为1 s左右，体波与面波分别截取30 s和70 s，带通滤波频带为体波0.05—0.18 Hz，面波0.05—0.13 Hz，网格搜索时走向、倾角、滑动角的搜索步长均设置为5°，深度步长为1 km，最终反演得到4次中强地震的震源机制解（表2）。反演过程中每次地震至少保证有9个台站参与反演，由图4可见，波形拟合度均在85%以上，4次中强地震的震源机制解均具有良好的一致性，说明本文求得的4次中强地震的震源机制解是可靠的。利用震源机制解数据求解区域应力场时，以“应力张量在断层面上的剪应力方向与断层滑动矢量方向一致”为约束，构建应力张量与滑动矢量数据之间的关系（Michael，1984；Hardebeck，Michael，2006；Lund，Townend，2007）
表 2 2018年松原MS5.7地震序列震源机制解Table 2. Focal mechanism solutions of Songyuan MS5.7 earthquake sequence in 2018发震日期 东经
/°北纬
/°矩心深
度/kmM 节面Ⅰ（NW向） 节面Ⅱ（NE向） P轴 T轴 年−月−日 时:分:秒 走向
/°倾角
/°滑动角
/°走向
/°倾角
/°滑动角
/°方位角
/°仰角
/°方位角
/°仰角
/°2018−05−28 01:50:52 124.69 44.310 6 MS5.7 314 72 12 220 79 162 268 5 176 20 2018−05−29 14:36:13 124.73 44.234 7 ML4.0 310 65 0 220 90 155 268 17 172 17 2018−05−31 13:00:42 124.71 44.231 7 ML4.1 310 74 0 220 90 164 266 11 174 11 2018−05−31 17:19:28 124.73 44.232 5 ML3.7 129 79 19 35 71 168 261 5 353 21 ![]()
图 4 2018年5月28日松原MS5.7主震震源机制解的CAP反演示例（a） 13个台站的波形拟合数据，其中黑色曲线为观测波形，红色为理论波形，拟合波段左侧是台站名称，台站名称下方数字是震中距，拟合波段下方第一行数字表示观测波形相对于理论波形的相对移动时间，单位为s，第二行表示观测波形与理论波形的互相关系数；（b） 不同深度下的数据残差e （${{{e}} {\text{＝}} ||{\left( {{{r}}/{{{{r}_0}}}} \right)^p}\left| {\left| \cdot \right|\left| {{u} {\text{－}} {s}} \right|} \right|}$ ，式中r0为参考震中距，r为震中距，u为观测波形，s为理论波形，p为距离补偿因子）；（c） 台站分布及震中位置Figure 4. Example of the focal mechanism solution determined by CAP for the Songyuan MS5.7 main shock on May 28，2018（a） Comparisons of synthetic waveforms （red） and waveforms record （black） at 13 stations. The two numbers under each segment are the time shift in seconds （upper） between the synthetic and record （positive means a delayed record） and the waveform correlation coefficient，epicenter distances is given next to the station codes；（b） The data variance e in diffe-rent depths （${{{e}} {\text{＝}} ||{\left( {{{r}}/{{{{r}_0}}}} \right)^p}\left| {\left| \cdot \right|\left| {{u} {\text{－}} {s}} \right|} \right|}$ ，where r0 is reference epicentral distance，r is epicentral distance，u is the observed waveform，s is the theoretical waveform and p is a scaling factor to give the record at r the same weight as that at reference distance r0）；（c） The locations of the event and the corresponding stations used to determine the focal mechanism solution$ {{\hat \tau} } {\text{＝}} \frac{{ {\tau \left( {{\hat n}{\text{，}}\!\!\!{\sigma} } \right)}}}{{\left| { { \tau \left( {{ {\hat n}}{\text{，}}\!\!\!{\sigma} } \right)}} \right|}} {\text{＝}}{{\hat s}}{\text{，}} $
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${Gm} {\text{＝}} {d}{\text{，}}$
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(4) ${{G }}{\text{＝}}\left[ {\begin{array}{*{20}{c}} {{n_1} {\text{－}} n_1^3 {\text{＋}} {n_1}n_3^2}\\ { {\text{－}} {n_2}{n_1}^2 {\text{＋}} {n_2}n_3^2}\\ { {\text{－}} {n_3}{n_1}^2 {\text{－}} {n_3} {\text{＋}} n_3^2} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} {{n_2} {\text{－}} 2{n_2}n_1^2}\\ {{n_1} {\text{－}} 2{n_1}n_2^2}\\ { {\text{－}} 2{n_1}{n_2}{n_3}} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} {{n_3} {\text{－}} 2{n_3}n_1^2}\\ { {\text{－}} 2{n_1}{n_2}{n_3}}\\ {{n_1} {\text{－}} 2{n_1}n_3^2} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} { {\text{－}} {n_1}{n_2}^2 {\text{＋}} {n_1}n_3^2}\\ {{n_2} {\text{－}} {n_2}^3 {\text{＋}} {n_2}{n_3}^2}\\ { {\text{－}} {n_3}{n_2}^2 {\text{－}} {n_3} {\text{＋}} n_3^3} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} { {\text{－}} 2{n_1}{n_2}{n_3}}\\ {{n_3} {\text{－}} 2{n_3}n_2^2}\\ {{n_2} {\text{－}} 2{n_2}n_3^2} \end{array}} \right]{\text{，}}$
(5) ${{d} }{\text{＝}} \left[\!\! {\begin{array}{*{20}{c}} {{S_1}}\\ {{S_2}}\\ {{S_3}} \end{array}} \!\!\right]{\text{，}}$
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表 3 2013年松原M5地震震群的震源机制解（吴微微等，2014）Table 3. Focal mechanism solutions of Songyuan M5 earthquake swarm in 2013 （after Wu et al，2014）发震日期 东经/° 北纬/° 矩心深度
/kmM 节面Ⅰ（NW向） 节面Ⅱ（NE向） 年−月−日 时:分:秒 走向/° 倾角/° 滑动角/° 走向/° 倾角/° 滑动角/° 2013−10−31 11:03:32 124.089 44.678 14 MS5.5 334 39 38 211 121 67 2013−10−31 11:10:05 124.085 44.689 9 MS5.0 305 19 65 207 154 73 2013−11−03 12:26:52 124.111 44.685 11 ML4.6 329 34 58 220 143 61 2013−11−08 19:37:19 124.128 44.681 13 ML4.9 310 49 59 190 137 50 2013−11−22 16:18:49 124.114 44.685 13 MS5.3 333 63 50 192 118 47 2013−11−23 06:04:24 124.113 44.669 13 MS5.8 332 18 52 231 140 76 2013−11−23 06:32:31 124.155 44.652 13 MS5.0 323 40 35 199 118 68 ![]()
图 5 2018年松原MS5.7地震序列震源机制解及其应力场Figure 5. Focal mechanism solutions and stress field of 2018 Songyuan MS5.7 earthquake sequence![]()
图 6 本文反演所得应力张量的不确定性f （95%置信区间，2 000次bootstrap取样）Figure 6. The uncertainties f of stress tensor received by 2 000 bootstrap resampling许忠淮（2001）给出的东亚地区现今地壳构造应力场主应力方向显示，东北地区的一级应力场主压应力方向近东西向、仰角近水平，主张应力方向近南北、仰角近水平。Wan （2010）基于中国应力场数据库及GCMT目录采用FMSI方法（Gephart，Forsyth，1984）得到了中国当代构造应力场，结果显示松原区域附近（44°N，123°E）的主压应力方位角为N90°E、仰角为14°，主张应力方位角为N355°E，仰角为22°。本文主压应力与上述研究结果的主压应力基本一致，本文得到的主张应力方位角与主张应力方位角基本一致，但本文主张应力的仰角与其相差较大。分析其原因，一方面是由于所使用的方法不同，Wan （2010）利用5°×5°网格的数据计算2°×2°网格的应力张量，对相邻网格内的应力张量进行了平滑，而本文仅使用单一网格的数据；另一方面可能是由于许忠淮（2001）和Wan （2010）反映的是较大尺度的一级应力场，而本文则反映的是局部构造的区域应力场。
4 讨论与结论
本文双差定位的结果显示，2018年松原MS5.7地震序列震中的空间展布表现出NE向（A1A2）与NW向（B1B2）的等长双轴，NW向剖面显示小震震中分布均匀，NE向剖面显示小震震中呈倾向NE、走向NW的高倾角分布。从余震分布上不能确定发震断层。4次中强地震的震源机制解一致性较好，均为高倾角走滑错动类型。第二松花江断裂整体表现为走向NW、倾角较陡且兼有走滑和正断性质的断层（李志田等，2002），扶余—肇东断裂整体表现为走向NE的逆冲断层（刘权锋等，2017）。本文得到的中强地震的震源机制解与第二松花江断裂性质一致，由此判定，本次松原MS5.7地震序列的发震断层为第二松花江断裂。同时，前人在松辽盆地内的大量研究结果表明，NE向或NNE向断裂与NW向或NS向断裂交切是东北地区中强地震主要的发震模式（杨宝俊等，1996；傅维洲，贺日政，1999；李恩泽等，2012；吴微微等，2014）。本次松原MS5.7地震序列亦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。
本文得到的松原地区主压应力水平方向的方位角为N86°E，倾角为7°，主张应力水平方向的方位角为N24°E，倾角为71°，主压应力与许忠淮（2001）和Wan （2010）得到的东北地区主压应力一致，主张应力存在一定差异。许忠淮（2001）和Wan （2010）的研究成果反映的是较大尺度的一级应力场，而本文反映的是局部构造的区域应力场，松原地区的区域应力场既受到大尺度板块构造运动的控制，同时又受到区域构造运动的影响。从大尺度板块构造运动的角度来看，太平洋板块向欧亚板块俯冲经日本海沟深入到中国东北大陆下方约600 km （Gudmun-dsson，Sambridge，1998），导致了我国东北地区深震活动活跃。东北地区地震活动特性及深浅源地震相关性一直是一个研究热点（孙文斌，和跃时，2004；张凤鸣等，2007；张慧等，2012；李圣强等，2013）。根据1900年以来东北地区5次地震活跃期的研究结果，东北地区深震、浅震在发生时间上具有前后呼应的关系，反映了东北地区深、浅源地震存在某种联系。张萍等（2009）的研究结果显示，东北地区深、浅源地震活动受统一的地壳应力场控制，太平洋板块向西俯冲是东北地震的主要动力来源。从区域构造运动角度来看，第二松花江断裂为走向NW、倾角较陡并兼有走滑性质和正断性质的断层（李志田等，2002），扶余—肇东断裂走向NE，整体表现为逆断性质（刘权锋等，2017），近东西向的主压应力与NW向第二松花江断裂之间的夹角较小，易产生一定的剪切作用，NE向第二松花江断裂与NW向扶余—肇东断裂交会，促进了剪切作用。简言之，在太平洋板块对北东亚板块西向俯冲作用下，产生近EW向的主压应力，同时受周边地质构造控制，松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交会处易发生走滑类型地震。2018年松原MS5.7地震序列正是在这种构造作用控制下发生的地震。
通过对2018年5月松原MS5.7地震序列重定位、中强地震震源机制解及应力场进行分析，结合东北地区地震活动性及活动构造特征，本文得到以下结论：
1） 采用双差定位算法得到55个小震精定位结果，将精定位结果沿NW向第二松花江断裂、NE向扶余—肇东断裂两个方向作剖面，NW向剖面轴长约为5 km，震中分布均匀，NE向剖面轴长约为5 km，震中呈倾向NE的高倾角分布，余震震中深度介于6—13 km之间。
2） 利用CAP方法得到松原MS5.7地震序列中4次中强地震的震源机制解，震源机制解整体上具有良好的一致性，节面Ⅰ走向为NW向，节面Ⅱ走向为NE向，均为高倾角的走滑错动类型。中强地震的震源机制解性质与第二松花江断裂性质一致，由此判定，第二松花江断裂为本次松原地震的发震断层。
3） 采用应力张量线性反演技术得到了松原地区的区域应力场，主压应力水平方向方位角为N86°E，倾角为7°，主张应力水平方向方位角为N24°E，倾角为71°，主压应力与许忠淮（2001）和Wan （2010）得到的东北地区主压应力一致。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制，同时又受到区域构造运动的影响。本次松原MS5.7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。
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图 1 花莲地区 M-t图
（a） 2016年6月1日至2018年3月30日；（b） 2018年2月3日至10日；（c） 2018年2月4日21时0分至22时18分
Figure 1. M-t diagram of Hualian area
（a） From June 1，2016 to March 30，2018；（b） From 3 to 10 February，2018；（c） From 21： 00 to 22： 18 on February 4，2018
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图 2 2016年6月1日至2018年2月10日花莲地区地震空间分布图
Figure 2. The spatial distribution of Hualian earthquakes from June 1，2016 to February 10，2018
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图 3 花莲地震序列发生后不同地震序列的地震目录的震级-频度图
（a） 背景地震序列；（b） ML5.5前震序列；（c） ML5.5余震序列；（d） ML6.0序列
Figure 3. The magnitude-frequency plot for the catalog of Hualian earthquakes with different time spans
（a） Background earthquake sequence；（b） ML5.5 foreshock sequence；（c） ML5.5 aftershock sequence；（d） ML6.0 earthquake sequence
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图 4 不同时段内修正的大森定律拟合的曲线图
（a） 自2018年2月4日地震后至2月10日花莲地区地震累计次数随时间的变化；（b） 利用修正的大森定律拟合ML5.5余震序列图；（c） 利用修正的大森定律拟合2天内ML6.0余震序列
Figure 4. Curves fitted by the modified Omori’s law with different time spans
（a） The cumulative number of events in Hualian area from February 4 to February 10；（b） Fitting ML5.5 aftershock sequence；（c） Fitting ML6.0 aftershock sequence in two days
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图 5 ML5.5地震发生前120分钟内的地震发生率
Figure 5. Seismicity rate within 120 minutes before the ML5.5 earthquake
表 1 通过古登堡-里克特定律拟合得到的不同时间尺度下的a值与b值
Table 1 Fitting a-value and b-value by the Gutenberg-Richter law with different time scales
地震序列 起始时间 持续时间/d a 值 b 值 年-月-日 时:分:秒 背景地震序列 2016-06-01 00:00:00 610 5.327 1.016±0.015 ML5.5前震序列 2018-02-04 03:30:00 0.75 3.080 0.548±0.147 ML5.5余震序列 2018-02-04 22:13:00 2 5.656 1.128±0.037 ML6.0序列 2018-02-06 23:53:00 2 5.657 1.028±0.079 
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表 2 通过修正的大森定律拟合得到的不同时间段的参数值
Table 2 Fitting parameters by the modified Omori’s law with different time spans
地震序列 起始时间 持续时间/d K c（M） p 年-月-日 时∶分∶秒 ML5.5余震序列 2018-02-04 22∶16∶00 2 13.75 0.79 0.88 ML6.0序列 2018-02-06 23∶53∶00 2 19.23 1.80 0.92
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表 3 通过S-T方法计算得到的不同时间段的推定最大余震震级
Table 3 The estimated maximum aftershock magnitude by S-T method with different time spans
地震序列 起始时间 持续时间/d 推定最大余震
震级$ { M_{\max }^{\rm a}} $年-月-日 时:分:秒 ML5.5余震序列 2018-02-04 22:16:00 2 5.0 ML6.0序列 2018-02-06 23:53:00 2 5.5
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毛春长. 1989. 利用B值截距法估计强余震震级[J]. 山西地震,(3):41–42. Mao C C. 1989. Estimating strong aftershock magnitude by B-value intercept method[J]. Earthquake Research in Shanxi,(3):41–42 (in Chinese).
台湾气象局. 2018. 地震测报中心[EB/OL]. [2018−04−03]. http://www.cwb.gov.tw/V7/index.htm. Taiwan Weather Bureau. 2018. Earthquake monitoring and reporting center[EB/OL]. [2018−04−03]. http://www.cwb.gov.tw/V7/index.htm.
吴开统,焦远碧,王志东. 1984. 华北地区的晚期强余震特征[J]. 西北地震学报,6(2):35–43. Wu K T,Jiao Y B,Wang Z D. 1984. Certain characteristics of late strong aftershocks of North China[J]. Northwestern Seismological Journal,6(2):35–43 (in Chinese).
解孟雨,孟令媛,申文豪,史保平. 2017. 基于Gutenberg-Richter定律快速估算最大余震震级:以2017年九寨沟MS7.0地震为例[J]. 中国地震,33(4):493–502. doi: 10.3969/j.issn.1001-4683.2017.04.005 Xie M Y,Meng L Y,Shen W H,Shi B P. 2017. Fast estimating of the largest aftershock’s magnitude based on the Gutenberg-Richter law:A case study of the 2017 Jiuzhaigou MS7.0 earthquake sequence[J]. Earthquake Research in China,33(4):493–502 (in Chinese).
张智,吴开统,焦远碧,张天润. 1989. 用b值横截距预报强余震震级的方法探讨[J]. 中国地震,5(4):59–69. Zhang Z,Wu K T,Jiao Y B,Zhang T R. 1989. Discussion on the prediction method for magnitude of strong aftershock with the crosscut way of b-value[J]. Earthquake Research in China,5(4):59–69 (in Chinese).
Chan C H,Ma K F,Lee Y T,Wang Y J. 2019. Rethinking seismic source model of probabilistic hazard assessment in Taiwan after the 2018 Hualien,Taiwan,earthquake sequence[J]. Seismol Res Lett,90(1):88–96. doi: 10.1785/0220180225
Dieterich J H,Linker M F. 1992. Fault stability under conditions of variable normal stress[J]. Geophys Res Lett,19(16):1691–1694. doi: 10.1029/92GL01821
Dieterich J H. 1994. A constitutive law for rate of earthquake production and its application to earthquake clustering[J]. J Geophys Res,99(B2):2601–2618. doi: 10.1029/93JB02581
Dieterich J H,Kilgore B. 1996. Implications of fault constitutive properties for earthquake prediction[J]. Proc Natl Acad Sci USA,93(9):3787–3794. doi: 10.1073/pnas.93.9.3787
Dieterich J H. 2007. Applications of rate- and state-dependent friction to models of fault slip and earthquake occurrence[G]//Treatise on Geophysics. Boston: Elsevier: 107−129.
Hamdache M,Peláez J A,Kijko A,Smit A. 2017. Energetic and spatial characterization of seismicity in the Algeria-Morocco region[J]. Nat Hazards,86(S2):273–293. doi: 10.1007/s11069-016-2514-7
Helmstetter A,Sornette D,Grasso J R. 2003. Mainshocks are aftershocks of conditional foreshocks:How do foreshock statisti-cal properties emerge from aftershock laws[J]. J Geophys Res,108(B1):2046.
Jian P R,Hung S H,Meng L S. 2018. Rupture behavior and interaction of the 2018 Hualien earthquake sequence and its tectonic implication[J]. Seismol Res Lett,90(1):68–77.
Jones L M. 1985. Foreshocks and time-dependent earthquake hazard assessment in southern California[J]. Bull Seismol Soc Am,75(6):1667–1679.
Kisslinger C,Jones L M. 1991. Properties of aftershock sequences in southern California[J]. J Geophys Res,96(B7):11947–11958. doi: 10.1029/91JB01200
Kuo Y T,Wang Y,Hollingsworth J,Huang S Y,Chuang R Y,Lu C H,Hsu Y C,Tung H,Yen J Y,Chang C P. 2018. Shallow fault rupture of the milun fault in the 2018 MW6.4 Hualien earthquake:A high-resolution approach from optical correlation of Pléiades satellite imagery[J]. Seismol Res Lett,90(1):97–107.
Lin C M,Kuo C H,Huang J Y,Chao S H,Hsu T Y,Wen K L. 2018. Strong ground motion and pulse-like velocity observations in the near-fault region of the 2018 MW6.4 Hualien,Taiwan,earthquake[J]. Seismol Res Lett,90(1):40–50.
Ma K F,Wu Y M. 2018. Preface to the focus section on the 6 February 2018 MW6.4 Hualien,Taiwan,earthquake[J]. Seismol Res Lett,90(1):15–18.
Marzocchi W,Sandri L. 2003. A review and new insights on the estimation of the b-value and its uncertainty[J]. Ann Geophys,46(6):1271–1282.
Pollitz F F,Johnston M J S. 2006. Direct test of static stress versus dynamic stress triggering of aftershocks[J]. Geophys Res Lett,33(15):L15318. doi: 10.1029/2006GL026764
Popov V L. 2009. Contact Mechanics and Friction[M]. Berlin: Springer: 323−342.
Sandri L,Marzocchi W. 2007. A technical note on the bias in the estimation of the b-value and its uncertainty through the least squares technique[J]. Ann Geophys,50(3):329–339.
Scholz C H. 2002. The Mechanics of Earthquakes and Faulting[M]. New York: Cambridge University Press: 358−380.
Shcherbakov R,Turcotte D L. 2004. A modified form of Ba °th’s law[J]. Bull Seismol Soc Am,94(5):1968–1975. doi: 10.1785/012003162
USGS. 2018. Earthquake hazards program[EB/OL]. [2018−04−03]. https://earthquake.usgs.gov/.
Utsu T. 1961. A statistical study on the occurrence of aftershocks[J]. Geophys Mag,30:521–605.
Utsu T,Ogata Y,Ritsuko S,Matsu′ ura. 1995. The centenary of the Omori formula for a decay law of aftershock activity[J]. J Phys Earth,43(1):1–33. doi: 10.4294/jpe1952.43.1
Wiemer S,Wyss M. 2000. Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogs:Examples from Alaska,the western United States,and Japan[J]. Bull Seismol Soc Am,90(4):859–869. doi: 10.1785/0119990114
Zúñiga F R,Wyss M. 1995. Inadvertent changes in magnitude reported in earthquake catalogs:Their evaluation through b-value estimates[J]. Bull Seismol Soc Am,85(6):1858–1866.
-
期刊类型引用(15)
1. 刘文玉，程正璞，年秀清，陈闫，胡钰铃，覃祖建，邵明正. 基于三维剩余密度结构的松原地震成因. 地震地质. 2024(02): 462-476 . 
百度学术
2. 于晨，卢军，解滔，刘长生. 2017—2019年松原地区4次中强地震前绥化台地电阻率异常分析. 中国地震. 2023(02): 314-324 . 百度学术
3. 张志朋，李君，冯兵，王文青，柴旭超. 2021年青海玛多M_S7.4地震序列精定位与震源机制研究. 地震工程学报. 2022(01): 218-226 . 百度学术
4. 阮庆丰，刘俊清，田有，刘财，张宇，蔡宏雷. 松原地区地震发震机制与迁移特点研究. 地球物理学报. 2022(09): 3309-3321 . 百度学术
5. 李梦莹，张志宏，焦明若，方禹心. 2018-05-28松原M_S5.7地震地电场变化特征研究. 大地测量与地球动力学. 2022(12): 1276-1280+1299 . 百度学术
6. 李梦莹，杨士超，张志宏，孔祥瑞，孙庆山. 2018年松原M_S 5.7地震地电场变化特征. 地震地磁观测与研究. 2022(S1): 120-122 . 百度学术
7. Yu TANG，Aihua WENG，Yue YANG，Shiwen LI，Jianjun NIU，Yanhui ZHANG，Yabin LI，Jianping LI. Connection between earthquakes and deep fluids revealed by magnetotelluric imaging in Songyuan, China. Science China(Earth Sciences). 2021(01): 161-176 . 必应学术
8. 唐裕，翁爱华，杨悦，李世文，牛建军，张艳辉，李亚彬，李建平. 松原地震与流体作用联系的大地电磁证据. 中国科学:地球科学. 2021(01): 134-149 . 百度学术
9. 张志宏，郭安宁，李梦莹，黄明威，杨牧萍. 2018年吉林松原M_S5.7地震地磁异常分析. 科学技术与工程. 2021(29): 12406-12414 . 百度学术
10. 张洪艳，刘轶男，张帆，卢燕红，张宇. 吉林松原宁江地震序列精定位. 防灾科技学院学报. 2020(01): 32-37 . 百度学术
11. 李永生，赵谊，李继业，高峰，石伟. 2018年5月28日吉林松原M_S5.7地震发震构造分析. 地震学报. 2020(01): 12-23+120 . 本站查看
12. 阮庆丰，刘财，刘俊清，张宇，郑国栋. 2019年5月18日松原M5.1地震构造机制分析. 吉林大学学报(地球科学版). 2020(06): 1897-1904 . 百度学术
13. 李迎春，李锋，王俊菲，许田，王金艳. 2019年黄海M_L4.6地震序列的震源机制和发震构造. 地震学报. 2020(05): 543-551+507 . 本站查看
14. 王婷，延军平，李双双，万佳，张玉凤. 帕米尔高原Mw≥6.6级地震时间韵律特征. 高原地震. 2020(04): 6-16 . 百度学术
15. 李艳娥，邢成起，陈丽娟，郭祥云，康建红. 2017—2018年吉林松原地震序列研究. 地震学报. 2019(04): 435-444 . 本站查看
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