大地测量与地球动力学

重庆武隆5.0级地震序列微震识别及活动性分析

陈凯 ¹^,² , 易江 ¹ , 张英杰 ³ , 李翠平 ¹ , 耿波 ¹

大地测量与地球动力学 | 地震地质 2025,45(6): 574-579

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大地测量与地球动力学 |地震地质 2025 , 45 (6) : 574 -579

重庆武隆5.0级地震序列微震识别及活动性分析

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陈凯, 高级工程师, 博士生, 主要从事地震活动性研究, E-mail: 124753884@qq.com

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陈凯¹^,², 易江¹, 张英杰³, 李翠平¹, 耿波¹

作者信息

1 重庆市地震局, 重庆市红黄路339号, 401147

2 中国地震局地球物理研究所, 北京市民族大学南路5号, 100081

3 河北省地震局, 石家庄市槐中路262号, 050022

作者简介:

陈凯, 高级工程师, 博士生, 主要从事地震活动性研究, E-mail: 124753884@qq.com

Microseismic Identification and Activity Analysis of the Wulong M_S5.0 Earthquake Sequence in Chongqing

Kai CHEN¹^,², Jiang YI¹, Yingjie ZHANG³, Cuiping LI¹, Bo GENG¹

Affiliations

1 Chongqing Earthquake Agency, 339 Honghuang Road, Chongqing 401147, China

2 Institute of Geophysics, CEA, 5 South-Minzudaxue Road, Beijing 100081, China

3 Hebei Earthquake Agency, 262 Huaizhong Road, Shijiazhuang 050022, China

CHEN Kai, senior engineer, PhD candidate, majors in seismic activity, E-mail: 124753884@qq.com

出版时间: 2025-06-15 doi: 10.14075/j.jgg.2024.07.320

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摘要

收起

利用重庆地震台网记录的2017-11-23—30武隆5.0级地震后1周的连续地震波形数据，采用地震检测与定位程序PALM完成地震序列的微震检测和精定位，得到1 558次地震事件信息，事件数量是重庆地震台网观测目录的4.2倍。重定位后微震目录的最小完备震级M_C降至M_L0.1，地震目录完备性显著提升，表明PALM微震检测具有较高的效率和准确性。检测后的地震序列微震集簇地为距文复断层5 km的区域，地震深度集中在5~10 km之间，序列分布与断层走向相近。根据余震的空间分布特征，推测该地震的发震构造可能为文复断层在构造底部的隐伏断层。

关键词

PALM / 模板匹配 / 微震检测 / 武隆地震

Abstract

收起

Using continuous seismic waveforms from the Chongqing seismic network for one week following the Wulong M_S5.0 earthquake(November 23 to November 30, 2017), we employed the seismic detection and location program PALM to conduct microseismic detection and precise relocation of this earthquake sequence. The detection resulted in 1 558 seismic events, which is 4.2 times the number of events in the Chongqing seismic network catalog. After relocation, the minimum magnitude of completeness(M_C) of the microseismic catalog decreased to M_L0.1, significantly enhancing the completeness of the earthquake catalog. This indicates that PALM has high efficiency and accuracy in microseismic detection. The detected microseismic sequence clustered in an area approximately 5 km from the Wenfu fault, with depths concentrated between 5 km and 10 km, located at the bottom of the Wulong triangular tectonic zone. Based on the spatial distribution of the aftershocks, it is inferred that the causative structure of the earthquake might be a concealed fault at the base of the Wenfu fault.

Key words

PALM / template matching / microseismic detection / Wulong earthquake

引用本文

陈凯, 易江, 张英杰, 李翠平, 耿波. 重庆武隆5.0级地震序列微震识别及活动性分析. 大地测量与地球动力学, 2025 , 45 (6) : 574 -579 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.07.320

Kai CHEN, Jiang YI, Yingjie ZHANG, Cuiping LI, Bo GENG. Microseismic Identification and Activity Analysis of the Wulong M_S5.0 Earthquake Sequence in Chongqing[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2025 , 45 (6) : 574 -579 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.07.320

正文

收起

北京时间2017-11-23 17:43重庆市武隆区发生M_S5.0地震，震中位于29.39°N、107.99°E，震源深度为10 km，震中附近最高烈度达Ⅵ度^[1]。根据中国地震台网中心测定，本次地震为NE向正断型地震，震源位于基岩山区，没有形成地表破裂带。地震发生后，重庆市地震局派工作组前往震中布设了流动观测台站，并记录到大量余震。

地震识别和震相标注是进行地震精定位的基础，准确的震相到时能够提供高精度的地震目录，有助于开展断裂带的精细结构形态解析及滑动行为判别等相关研究^[2-3]。随着观测台站的不断建设，面对海量的波形数据，传统的人工识别方式耗费巨大，对小地震的检测效果也不尽如人意。因此，智能化地进行地震事件识别和震相拾取取得了大量的发展和应用^[4-7]。由于微震的信噪比低、幅度小、易受尾波数据影响等原因，微震的检测识别存在较多技术难点。

近年来，基于波形相关性进行微震检测的模板匹配方法获得了大量关注。该方法将多台数据叠加以提高信噪比，计算数据与模板事件的互相关系数，从而实现对微震的自动检测与定位^[8-9]。本文利用Zhou等^[10-11]开发的地震自动检测与定位软件PALM分析重庆地震台网记录到的武隆5级地震连续波形，得到余震序列的微震活动分布，并在此基础上进行地震活动性分析，为利用微震检测开展地震活动性研究提供参考。

1 数据和方法

收起

收集重庆地震台网2017-11-23—30武隆5.0级地震后1周的连续波形数据，因微震的影响范围较小，选取震中附近70 km范围内15个台站的数据作为本次分析的原始数据，其中固定台站9个，流动台站6个，台站分布见图1。同时，收集该时段重庆地震台网编目系统正式产出的观测报告和地震目录，用来与检测目录进行对比分析。

PALM方法是一种融合了多种技术的自动目录扩展方法。该方法利用长短窗算法进行初步震相拾取，通过多台约束的震相关联算法剔除部分误识别，得到较为全面的地震模板事件，同时利用模板事件与原始连续波形的互相关函数，识别原始波形中的微震匹配滤波，完成对初始模板目录的扩展^[11]。PALM软件基于Python开发，分为PAL和MESS两个部分，包括事件识别、震相拾取、震相关联、地震重定位等微震检测的全过程，具体工作流程见图2。

PAL拾取模块利用长短窗算法进行触发式事件检测，为使检测结果稳定，长窗长度选为1 s。在触发时刻周围1 s的搜索窗内，使用0.5 s的短窗拾取P波，在P波拾取后20 s范围内，利用最大振幅出现时刻确定S波的搜索窗，并通过波形记录的水平分量峰值拾取S波。为保证拾取震相的准确度，需要从时间与空间上对震相进行关联。通过对该事件各台站估算的发震时刻进行聚类，获得备选台站集；通过网格搜索计算每个空间网格的P波走时，找到包含最多台站且走时残差最小的网格位置，作为地震检测的初始位置。图3为PAL检测到的地震模板事件(2017-11-24 00:00，M_L2.1)Z分量波形。检测结果包含地震事件P波和S波的震相到时及残差文件，这些数据作为绝对定位程序Hypoinvers^[12]和相对定位程序HypoDD^[13]的初始输入文件，并最终用于生成MESS的重定位模板地震目录。

MESS匹配滤波模块则利用PAL生成的初始目录作为模板，计算模板与待检测连续波形之间的互相关函数。对不同台站互相关的局部峰值进行扩展，确保模板对于识别距离较远的地震事件也具有适用性，同时叠加平均经扩展并偏移后台站峰值的互相关函数，以降低噪声的影响；在叠加后的互相关函数上开展微震事件的识别检测，从而得到精准、完备的地震重定位目录。

本文将利用PAL获得的长度为15 s的地震波形作为模板事件，对模板波形和待检测连续波形进行带通滤波(滤波频率为2~8 Hz)。在进行微震事件检测时，当平均互相关系数大于0.4且至少在4个台站有记录的事件，才能被作为新检测地震事件。新检测地震事件的震级是通过计算该事件水平分量S波最大振幅与模板地震振幅的震级偏差来进行估计的。在进行新地震事件识别检测时，模板事件均可以准确地完成自我检测，最终得到新检测事件的震相数据。典型震例见图4，图中蓝色波形表示检测到的模板事件(2017-11-29 03:44，M_L0.8)，红色波形表示匹配滤波后的新检测微震事件(2017-11-30 23:28，M_L0.1)，模板事件与检测事件的平均相关系数为0.78。MESS匹配滤波可以过滤台站的噪声，使活动性较低的区域也能检测到地震事件，改善因台站分布不够密集导致震级较小的微震事件被遗漏的情况。

2 结果分析

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本文将PALM方法应用于武隆地震序列波形检测分析，其中PAL目录包含301个模板事件，最低震级为M_L－0.5。PAL方法检测到地震事件分布于整个研究区域，离震中一定距离的区域也检测到地震事件，为后续MESS的匹配滤波模板提供了足够的模板事件。将PAL检测目录中的地震记录作为模板事件，经MESS扩充并精定位后得到1 557个微震事件，检测到的最低震级为M_L－0.7，事件数量是重庆地震台网目录的4.2倍，检测前后地震序列深度分布频度见图5。可以看出，地震深度整体呈正态分布，且在检测后的目录中更加明显。重庆地震台网目录中地震深度分布较为平均，优势深度为7.94 km，经PALM匹配滤波并重定位后的地震目录优势深度为7.12 km，与原始目录相当，但地震数量显著提升，极大丰富了该地震序列的观测资料。

图6为原始目录和重定位目录的地震事件震中分布。原始目录中，余震序列的分布与主震有一定距离，不同震级的地震分布较稀疏，基本分布在10 km深度区间内，少部分地震分布在主震深度以下。与原始目录的地震分布相比，重定位目录的地震丛集现象更加明显，表现出更高的定位精度，余震序列明显向主震集中，主震震源深度为9 km，PLAM检测到的微震震源深度分布在5~10 km范围内。重定位地震目录能够准确呈现本次地震序列的活动特点，并揭示可能存在的潜伏断层结构。个别地震事件在检测目录的定位范围，结果中却未出现，通过检查台网震相报告发现，这些地震事件是通过单台P波和S波到时确定的，不满足PALM地震检测的参数设置，因此未被检测到。

地震目录的最小完备震级(M_C)是指地震目录中能够可靠记录和检测到的最小地震震级，可用来评估地震目录的完整性，是表征地震台网监测能力的重要参数^[14]。本文通过ZMAP中的最大曲率法(MAXC)^[15]计算不同地震目录的M_C值，震级分布见图7，其中重庆地震台网目录的M_C为M_L0.3，经PALM方法匹配滤波后微震目录的M_C降至M_L0.1，检测后地震目录的震级分布丛集性更好，震级完整性大幅度提高。由于PALM目录的微震震级是参照不同台站S波振幅的平均数计算得到的，对波形滤波会导致部分地震震级较原始地震目录的震级小^[16]。

3 讨论

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本次武隆地震发生在七曜山-金佛山和彭水2条基底断裂夹持的武隆凹陷束^[17]中，位于芙蓉江(FRJ)逆断层与文复(WF)、马武(MW)正断层交会处。为进一步分析此次地震的发震构造，沿经过震群并与周围断层相交的方向作2条剖面AA′、BB′，并将剖面两侧的地震投影到剖面上，结果见图8。微震定位结果显示，大部分余震分布在主震的西南侧，走向大多为NE-SW向，其中主震位置相较于台网目录向北偏移，更靠近地震簇。余震活动集中分布于5~10 km深度范围内，呈近团簇状，震级较高的余震深度分布与主震相当，集中在8 km左右。结果显示，新检测到的大部分微震多位于主震上方，在9 km深度附近，呈线状分布。

从空间分布来看，检测目录的主震地震簇分布与台网目录较为一致，但新检测到的地震数量显著多于台网目录。随着微震数量的增加，整个地震簇的分布更加密实，较原始目录地震分布松散的情况更为真实可信。近三会冲断层(SHC)且距离主震地震簇有一定距离的西南地区新检测到部分微震，与台网目录差别较大，且深度多集中在10 km附近，呈线状分布，发震时间集中在震后2 d左右。该区域距离芙蓉江仅4 km，附近水库蓄水曾与2003年武隆江口M_L3.5地震有重要关联^[18]，表明该区域可能存在隐伏断裂，受地震与水系共同影响，区域应力场产生变化，继而导致地震的发生^[19]。

利用地震序列的空间分布特征来推断发震断层，是一种较为有效的手段^[20]。本次重庆武隆地震为走滑兼正断型地震，震中附近没有其他出露的断层分布，主震震源深度为9 km，震中正好在七曜山滑脱构造带附近，位于武隆三角构造带底部^[21]，区域应力场方向为NNE-SSW向，震源机制与区域应力场方向一致。文复断层为走向NE、倾向NW、倾角60°的正断层^[17]，本次地震序列集中在文复断层NW侧，推测发震断层可能为文复断层在震中区域发育的隐伏分支断层。大部分余震与主震均有一定距离，推测为主震造成的应力释放引起地下隐伏断层的持续破裂，导致后续余震序列的发生。

4 结语

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本文利用PALM方法对重庆武隆地震序列进行重检测，结果发现，新检测目录的地震事件数量是重庆地震台网目录的4.2倍，最小完备震级M_C从M_L0.3降至M_L0.1，重定位结果较人工定位结果更加可靠，地震序列活动观测资料的完整性显著提高。高精度的重定位目录能够揭示地震与活动构造之间的关系。武隆地震序列的微震集簇地为距文复断层5 km的区域，地震深度集中在5~10 km范围内，主要分布于武隆三角构造带底部，整体走向与文复断层走向相近，推测地震的发震构造可能为文复断层在构造底部的隐伏断层，余震的空间分布特征可以展现出隐伏断层的形态。地震活动可能会激活区域的老断层，与水系等其他环境因素共同作用，从而诱发地震。

基金

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中国地震局“三结合”课题(3JH-202401084)
重庆市地震局科研课题

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2025年第45卷第6期

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doi: 10.14075/j.jgg.2024.07.320

接收时间：2024-07-06
首发时间：2026-10-30
出版时间：2025-06-15

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作者

出版历史

收稿日期：2024-07-06

基金

Combination Project with Monitoring, Prediction and Scientific Research of Earthquake Technology, CEA(3JH-202401084)

中国地震局“三结合”课题(3JH-202401084)

Project of Chongqing Earthquake Agency

重庆市地震局科研课题

作者信息

1 重庆市地震局, 重庆市红黄路339号, 401147

2 中国地震局地球物理研究所, 北京市民族大学南路5号, 100081

3 河北省地震局, 石家庄市槐中路262号, 050022

参考文献

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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