沉積盆地臺網稀疏地區中等強度淺源地震起始深度測定
——以2013年前郭M S5.8和2016年Fairview MW5.1地震序列為例

王向騰， 李志偉， 鄧居智， 高金哲， 李紅星， 姚振岸， 李晶晶

1 東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室， 南昌 330013 2 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院大地測量與地球動力學國家重點實驗室， 武漢 430077 3 北京衛星環境工程研究所， 可靠性與環境工程技術重點實驗室， 北京 100094 4 吉林省地震局， 長春 130117

0 引言

沉積盆地地區一般蘊藏有大量的油氣資源.近年來，隨著油氣資源的開發，盆地中地震活動性逐漸增加，并發生了一系列中等強度地震.例如，美國Oklahoma 地區2011年11月分別發生了多次MW5.0+地震. 震中烈度8級左右，導致14座房屋摧毀，并造成數人受傷帶來巨大的經濟損失(U.S. Geological Survey,2011).在2016年間，Oklahoma州發生了3個5級以上的地震，分別是MW5.1 Fairview 地震(Yeck et al., 2016;Goebel et al., 2017)、MW5.8 Pawnee地震(Chen et al., 2017)和MW5.0 Cushin地震.同時，在中國四川盆地以及松原盆地地區，中等強度地震的活動性也有所增加.例如，在2019年在四川盆地南緣的宜賓市發生了多次5級以上地震，造成了重大人員傷亡以及社會經濟損失(Lei et al., 2019;易桂喜等, 2019).極淺震源深度是這些盆地中的地震成災嚴重的主要原因之一.

震源深度通?？梢酝ㄟ^震相到時以及地震波形數據來獲取.其中，地震質心深度可以通過波形擬合方法反演得到，利用地震波形資料，震源參數的準確測定研究也已開展了大量的工作.主要有近場時間域全波形MTINV (TDMT_INV) (Dreger and Kaverina, 2000;Dreger and Woods, 2002)、Computer programs in seismology(CPS)(Herrmann, 2013)和Cut and Paste(CAP)(Zhao and Helmberger, 1994;Zhu and Helmberger, 1996).Cut and Paste(CAP)方法可以對不同震相波形進行時移，分段擬合Pnl體波和面波，有效降低速度模型對震源參數反演的影響 (Zhu and Helmberger, 1996)，在汶川、蘆山、九寨溝等地震震源深度測定研究中得到廣泛的應用 (Zheng et al., 2010;Xie et al., 2013;李志偉等, 2015;易桂喜等, 2017;Xie et al.,2018). 另外，識別并擬合深度震相，或者擬合面波振幅譜，也可以提高震源深度的測定精度(Tsai and Aki, 1970;崇加軍等, 2010;Jia et al., 2016;趙博等, 2019).

起始破裂深度通?；诘綍r類方法測定，其優點是主要震相特征比較明顯，震相易于識別.例如絕對到時定位、主事件定位、雙差定位方法等(Spence, 1980;Waldhauser and Ellsworth, 2000;周仕勇等,2001;田玥和陳曉非, 2002;楊智嫻等, 2003).其中，雙差定位方法在汶川、蘆山、九寨溝等地震中得到了廣泛的應用(蘇金蓉等, 2013;Fang et al., 2015;梁姍姍等, 2018)上，Guo和Zhang(2017)在雙差定位的基礎上發展了double-pair雙差定位方法，可以消除事件發震時刻以及降低傳播路徑上速度結構對震源定位的影響.Tian等(2020)通過機器學習在信噪比較低的地震波形中有效識別P波極性，并將其應用在微地震定位中.另外，針對信噪比較低的波形，可以通過小波變換來壓制數據噪聲，提高震相信噪比(Zhang et al.,2017)，從而提高地震定位的精度.

沉積盆地地區一般固定臺站較少，臺網比較稀疏.地震發生后，開始布設流動地震臺網，這就導致了主震缺少近臺約束，加上盆地沉積層結構復雜，顯著偏離地震定位常用的區域尺度一維模型，導致對基于直達波到時方法測定的深度誤差較大，造成震源成因分析的差異.例如，對于發生在松遼盆地的2013年吉林前郭MS5.8地震序列，吳微微等(2014)反演得到地震起始深度在9～15 km之間，質心深度在5～9 km，認為該地震序列是位于沉積基地深部一條NW向的隱伏逆沖斷層上.劉雙慶等(2015)基于Pn-Pg震相組合數據，利用局部搜索方法測定了2013年吉林前郭5.8地震序列中32個地震震源深度.結果顯示：震源深度最小為6 km，最大14 km，多數地震集中在10 km左右，推測這些地震可能發生在盆地基地.Zhang等(2019)反演了2013和2017MS5群震的震源參數，發現2013年地震的震源中含有較大的非雙力偶源分量，并根據震源位置結果，推測深部流體作用觸發了震群.而劉俊清等(2017)利用HYPOINVERSE定位方法對該序列中5級以上地震進行了重新定位，獲取地震的起始深度，分布在5.0～6.5 km之間，并用波形反演方法獲取地震矩心深度，震源深度為3～4 km左右.震源機制解反演結果顯示該地震序列含有較大的非雙力偶源分量，推測該地震序列與人類注水活動有關.楊宇等(2019)利用背景噪聲成像方法獲得了前郭和松原震區地殼S波速度結構，并測定了地震深度，結果表明前郭地震序列深度主要分布在8～13 km，孕震層主要集中在中上地殼的高低速異常區，從而推測低波速異常所攜帶的流體可降低斷層面有效正應力從而觸發地震.

類似的問題也存在與2016年Oklahoma州Fairview地區MW5.1地震研究中.在主震之后，研究人員才開始布設流動臺站進行觀測，基于稀疏的固定臺網，主震以及早期的余震震源起始深度測定誤差較大.對于該地震來說，其成因有兩種不同的觀點：Yeck等(2016)認為該地震起始深度約9 km，在結晶基底成核，并向地殼淺部破裂；Goebel等(2017)發現該地震序列起始于淺部，而向深部破裂，并破裂致10 km 深處.造成不同解釋的主要原因是前震、主震以及早期余震來說，受稀疏的臺站影響，不同學者對其起始破裂深度定位結果差異可達3 km.

針對松遼盆地2013年前郭MS5.8和Oklahoma州2016年FairviewMW5.1兩個地震序列，其固定臺站均比較稀疏，導致主震以及地震序列中較大余震震源起始深度測定誤差較大，進而地震成因存在較大差異.本文基于收集到的密集流動臺站數據，對地震序列中較大的事件進行了絕對到時定位.然后基于參考事件，利用Pn/Pg相對到時定位方法對主震以及早期余震的起始深度進行了測定.根據主震起始和質心深度，并結合余震分布情況，對上述兩個地震序列的破裂方式進行了初步分析，進而對比分析兩個地區地震的成因差異.

1 研究方法

常用的基于直達波到時測定震源起始深度的方法，在臺站密集地區使用可以獲取可靠的研究結果.但是在缺少近臺震相數據時，直達波Pg對深度信息采樣不理想.利用Pn震相向下傳播的特征，聯合Pg和Pn震相可以提高對地震起始深度的約束(朱元清等, 1990;Wagner et al., 2013).為了減小速度模型誤差對起始深度測定結果的影響，類似于雙差定位方法，魏星等(2019)發展了Pn/Pg相對定位方法，并基于參考地震測定了2017年九寨溝地震序列中早期幾個較大地震的震源起始深度.何驍慧等(2020)聯合Pn與Pg震相基于參考的地震準確測定了2017年精河MS6.6地震的起始深度，并通過波形時移差測定了地震同震破裂的延展方向和尺度.Pn/Pg相對到時定位方法基于參考事件，利用Pg震相對地震的水平位置進行校正，基于Pn震相校正地震深度.通過網格搜索方法使得殘差最小，即可得到待測地震的起始位置.在實際數據處理中每個臺站Pn與Pg震相權重相等，不同震相臨界震中距則需要根據研究區域的速度結構來進行設置(魏星等，2019).對于地震質心深度，本文使用gCAP方法，該方法是由Zhu和Ben-Zion(2013)在CAP的基礎上加入了各向同性(ISO)和補償線性單力偶(CLVD)分量發展而來的，并在一些特殊震源的矩張量反演中得到廣泛應用(Ross et al., 2015;張廣偉和雷建設, 2015;Wang et al., 2019;王向騰等, 2019).例如，李圣強等(2013)使用gCAP方法研究了2011年5月東北深震的震源機制，發現其震源中含有顯著的補償線性單力偶(CLVD)成分，推測可能是由日本東北近海地震后南東東向拉應力的變化造成的.張廣偉和雷建設(2015)反演了2011年5.2級雙震震源機制，發現兩次地震均表現為體積縮小的閉合性爆破源，推測與火山下方巖漿活動有關.

2 案例研究

2.1 2013年前郭MS 5.8地震起始深度研究

在吉林省前郭地區于2013年10月30日分別發生了MS5.6和MS5.1兩個地震，在之后的11月份，4級左右的余震不斷，并在11月22—23日之間發生了三個5級以上的地震，其中最大震級5.8級.吉林省和黑龍江地震局在震源區50 km范圍之內布設了7個流動觀測臺站(圖 1)，最近臺站震中距約為 2 km，最小臺間距約為5 km，臺站方位角分布良好.該臨時臺網高質量地記錄了11月3日至22日之間的地震事件.選擇其中一個較大事件作為參考地震，在垂直分量上拾取P波震相，然后旋轉至切向分量拾取S波到時，地震的波形分別為圖2所示.在地震定位時，參照劉俊清等(2017)文章中的速度模型(Vmodel1)，并結合王仁濤等(2019)利用2～14 s的Rayleigh噪聲成像結果，如表1所示.基于近臺到時數據定位結果如表2所示.

圖1 (a) Pg(黑色)與Pn(紅色)震相臺站分布圖; (b) 震中距30 km之內的流動臺站分布情況，三角為地震臺站，黑色圓點為參考地震Fig.1 (a) Distribution of seismic stations for Pg (black), Pn (red); (b) Distributions of earthquakes and seismic stations. Black triangles are two permanent and potable seismic stations, black dots denote reference event

表1 地震定位所使用的速度模型Table 1 Crustal velocity model for earthquake location

表2 MS5.2參考事件定位結果Table 2 The hypocenter locations of MS5.2 reference earthquake

基于參考地震，利用Pn/Pg方法對該地震序列中2個較大的地震進行重新測定.根據臺站分布情況將震中距小于140 km的臺站作為Pg，將震中距大于 230 km臺站作為Pn震相.選用MS5.2地震作為參考事件，其Pn震相清晰，過仔細挑選，拾取了7個Pg到時(圖2d)與31個臺站Pn到時(圖2e和f)，初至波拾取精度約在0.1 s左右(圖2h和i).同時，也拾取了該地震序列中MS5.6和MS5.8事件的P波到時.分析相對到時差隨臺站方位角特征(圖3 a和b)，發現相對時差呈現正弦分布特征，范圍為-0.5～0.5 s.基于拾取的到時數據，設置深度步長為0.5 km，范圍為1～10 km；水平位置步長為1 km，搜索范圍為5 km.反演結果(圖4a和b)顯示：兩個地震起始深度均在3.5 km左右.

圖2 2013年11月22日MS5.2參考地震事件波形圖，粗細紅色豎線分別代表拾取的到時以及最大的誤差范圍(a)垂向分量波形，(b)和(c)為切向分量波形，其中(c)為S震相放大圖.(d)和(e，f)分別為M5.2參考事件固定臺站Pg和Pn初動示意圖；(h，i)為Pn震相局部放大.Fig.2 Waveforms of reference event on 22 November, 2013, the thick and thin lines represent arrivaltimes of P waves and maximum errors, respectively(a) Vertical components. (b) and (c) Tangential components and short time windows of S phases. The onsets of Pg (d) and Pn (e,f) for MS5.2 reference event, (h,i) Zoom in view of Pn waves.

圖3 MS5.6(a)與MS5.8(b)地震Pn和Pg震相相對到時差隨方位角分布Fig.3 Distribution of Pn and Pg relative difference traveltimes for the M S 5.6 (a) and M S5.8 (b) earthquake

圖4 兩個較大地震起始深度隨殘差分布，MS5.8 (a)，MS5.6 (b)Fig.4 Distribution of relative traveltime residuals with depth for two MS 5.5+ earthquakes

表3 2013年前郭MS5.8地震序中兩個較大地震深度重新定位結果Table 3 The hypocenter locations of two large earthquakes in 2013 Qianguo earthquake sequence

為了確認地震震源深度的可靠性，本文同時利用gCAP方法對上述兩個地震的質心深度進行測定.選擇震中距300 km之內地震臺站，其信噪比較高，將波形去儀器響應之后，旋轉至大圓路徑.Pnl和面波時窗長度分別設置為20 s和60 s，濾波范圍是0.05～0.2 Hz和0.05～0.13 Hz.結果顯示MS5.8地震的質心深度為5 km左右(圖5a)，最佳深度波形擬合如圖5b 所示，大部分臺站波形擬合系數在0.7 以上，可以看到Love波形復雜，持續時間較長，應為沉積層中的多次波，其也能較好擬合，說明使用的速度模型較為合適.利用相同的方法，我們還反演了MS5.6地震的震源參數，結果顯示其質心深度在4 km左右，震源中包含有較大的非雙力偶源分量(40%左右)，這與劉俊清等(2017)研究成果一致.對于5級左右的地震來說，其破裂尺度在3 km左右，本文測得的地震起始和矩心深度差別在合理范圍之內.

圖5 2013年11月23日前郭MS5.8主震VR隨震源深度分布(a)以及最佳深度波形擬合情況(b)Fig.5 Variance reduction residuals versus centroid depth (a) and waveform matching in the optimal centroid depth (b) of the MS5.8 mainshock on 23 November 2013

圖6 地震事件以及臺站分布情況(a) Pg(黑色)與Pn(紅色)震相臺站分布圖，黑色虛線和實線分別代表120 km與230 km震中距; (b) 震中距50 km范圍內的臺站分布情況，(c)圖(b)中方框區域放大.紅色、黑色和藍色圓點分別為主震、MW4.4和MW4.2余震的震中位置，三角為地震Fig.6 Distributions of earthquakes and seismic stations(a) Pg (black), Pn (red). Black dashed and solid circle indicate the range within epicentral distance of 120 km and 230 km. (b) Distributions of seismic stations less than 50 km. (c) Zoom in view of box in (b). The mainshock (red) , MW4.2 (blue) and MW4.4 reference event (black), Black triangles are two nearby permanent and potable seismic stations

2.2 2016 Fairview MW5.1地震起始深度測定

在2016年2月13日MW5.1地震發生之后，研究區域布設了多個流動臺站，最小臺間距約5 km，最近臺站震中距約2 km，如圖6所示.選擇兩個4級左右地震事件，拾取P波與 S波震相.然后基于3個不同地殼速度模型，利用HYP2000方法進行測定，結果如表4和5所示.對于2016年6月8日MW4.2余震事件來說，不同模型給出的地震水平和深度定位誤差均在0.5 km之內，但是對比不同模型的震源深度結果，發現Herrmann等(2011)以及OGS1D(Oklahoma地質調查局)模型反演的震源深度比較接近，相差0.5 km之內，但是和基于Keranen等(2013)模型相差約為1 km左右，平均深度為6.9 km，而2016年7月9日MW4.4余震定位結果也有類似之處，平均震源深度為7.5 km.為了減小深度定位誤差，我們將三個深度的平均結果作為后續相對定位參考事件的深度.

表4 2016年7月8日MW4.2參考事件定位結果Table 4 The hypocenter locations of MW4.2 earthquake on 8 July 2016

表5 2016年7月9日MW4.4參考事件定位結果Table 5 The hypocenter locations of MW4.4 earthquake on 9 July 2016

利用類似的數據處理方法，經過仔細挑選，對于MW4.2級參考事件，拾取了10個Pg到時(圖7a)與7個臺站Pn到時(圖7b和c).Pg到時差(圖8a和b)范圍為-0.2～0.2 s，250° 方位角上，其差值為最大正值，到時差最小值大約在40°方位角上.不同方位角上Pn相對到時差幅度值整體小于Pg的，表明主震震源深度大于該參考事件.而對于MW4.4參考事件，不同方位角上Pn相對到時差幅度值整體略大于Pg(圖8c)，表明主震震源深度小于該參考事件.兩個參考事件相對到時差觀測顯示：主震震源深度位于兩個參考事件深度之間.

圖7 MW5.1主震的Pg(a)和Pn(b)震相P波初動示意圖，(c)為圖(b)局部放大情形，粗細紅色豎線分別代表拾取的到時以及最大的誤差范圍Fig.7 The onsets of Pg (a) and Pn (b) for MW5.1 mainshock, (c) zoom in view of (b), the thick and thin lines represent arrivaltimes of P waves and maximum errors, respectively

圖8 Pn和Pg相對到時差分布圖(a)為MW4.2參考事件Pg(黑色)和Pn(紅色)相對到時差隨方位角分布; (b)與(a)類似，但是隨震中距分布.(c)和(d)為參考事件MW4.4到時差分布圖.Fig.8 Distribution of Pn and Pg relative difference traveltimes(a) Distribution of Pn (red) and Pg (black) relative difference traveltimes with azimuth for MW4.2 reference event; (b) The same as (a) but for epicentral distance; (c) and (d) are same as (a) and (b) but for MW4.4 reference event.

選擇類似的搜索步長，對MW5.1主震起始深度進行反演.結果顯示(圖9a和b)起始深度分別為7 km和6.5 km，比MW4.2參考地震事件震源深度(6.9 km)略深，而比MW4.4參考事件震源深度(7.5 km)略淺，這符合理論預期.本研究結果與Schoenball和Ellsworth (2017)基于波形互相關相對定位結果(6.995 km)一致，也與Goebel等(2017)等研究結果(7 km)較為吻合.

針對MW5.1主震之前的5個4級地震，無近臺記錄，根據其到時測定的震源深度可能包含較大誤差,不同機構測得的震源深度相差較大(表6).

表6 2016年2月13 MW5.1地震序列幾個較大前震以及余震重新定位結果Table 6 The hypocenter locations of several large foreshocks and aftershocks of the MW5.1 sequence

例如，2015年 11月15日MW4.3地震事件，NEIC和Yeck等(2016)測得的結果相差6 km.其主要原因是在地震之前以及地震后早期時間，流動臺站還沒布設，固定近臺較少，且方位角分布不理想，僅利用直達波到時測定的地震起始深度誤差較大.本文使用同樣方法對較大的前震進行了重新測定，結果如表6.而對于流動臺站架設完成之后的2個地震事件，NEIC，Yeck等(2016)以及本文測定的結果較為一致.為了考察本文測定結果的準確性，我們對比了幾個4級左右的前震的質心深度(http:∥www.eas.slu.edu/eqc/eqc_mt/MECH.NA)與相對定位方法測定的結果，發現大部分地震兩者相差在1.5 km左右，這符合4級左右地震的破裂大小.

3 討論

本文研究的兩個案例具有一定的相似性，以2016年FairviewMW5.1地震為例，討論Pn/Pg方法測定震源起始深度的不確定性，并分析對比討論上述兩個案例可能的成因.

圖9 MW5.1主震起始深度隨殘差分布，參考事件MW4.2 (a)和參考事件MW4.4 (b)Fig.9 Distribution of relative traveltime residuals with depth for reference MW4.2 (a) and MW4.4 (b)

圖10 MW4.4和MW4.2參考事件Pn和Pg震相相對到時差隨方位角分布情況Fig.10 Distribution of Pn (red) and Pg (black) relative difference traveltimes with azimuth for MW4.4 and MW4.2 reference event

Pn/Pg相對定位方法依賴于參考事件震源深度的準確性.為此，我們對兩個余震相對位置進行確認.兩個參考事件均被流動臺站記錄，Pg震相方位角覆蓋良好，其相對到時差(MW4.4—MW4.2參考事件)在約50°方位角上為最大值，而在約230°方位角上最小(圖10).這說明兩個參考事件在50°方位角上，這與多個近臺絕對定位震中位置分布一致(圖10).Pn震相相對到時在不同方位角上小于Pg到時差，這顯示MW4.2地震淺于MW4.4地震，兩事件在深度分布上也與多臺定位結果一致.為了方便對比，選擇Herrmann等(2011)速度模型計算格林函數，利用波形方法反演了參考地震的震源深度，結果分別為6.0 km和6.5 km，這與Herrmann等人的反演結果一致(7 km).近臺到時定位結果分別為6.9 km和7.5 km.四級左右地震破裂尺度大約1 km，質心深度與起始深度比較接近.

在上述震源深度測定過程中，將Pn和Pg的比例設置為相等權重.為了考察Pn以及Pg震相數據比例對震源深度測定的影響，本文使用bootstrapping方法對Pg以及Pn震相隨機采樣.基于從17個震相中隨機挑選9個震相，使用Pn/Pg方法進行了500多次反演.對于MW4.2 參考地震來說，反演結果大多數在6～7 km之間(圖11a).而對于MW4.4參考地震來說，反演結果大多數在5.5～6.5 km之間(圖11b).總的來說地震起始深度反演誤差約為 1 km.在密集臺網地區，多個近臺的直達波地震數據可以獲取高精度的地震位置結果，而稀疏臺網地區，缺少近臺的震相到時，對地震起始深度約束較差，不同學者測得的2016年FairviewMW5.1地震起始深度相差約3 km.Pn/Pg相對到時方法基于定位準確的參考事件，并增加對深度敏感的Pn震相，有效地提高了該地震起始深度的測定精度.

圖11 Pn以及Pg震相數據比例對震源深度測定結果的影響(a) 以MW4.2地震作為參考事件; (b) 以MW4.4地震作為參考事件.Fig.11 Uncertainties of hypocentral depth inversion for the mainshock based on MW4.2 (a) and MW4.4 (b) aftershock with different ratios of Pn and Pg phases

基于參考地震事件，通過Pn/Pg相對到時定位方法，我們測定了MW5.1 主震的較為準確的起始破裂深度，其結果為7 km 左右.為了研究其地震破裂方式，基于gCAP方法，我們也反演了該地震的質心深度，結果為8 km左右.這表明，該地震可能是由淺部向深部破裂.為了更加深入了解該地震序列的發展過程，我們將本文得到的M4級左右地震震源深度與Schoenball和Ellsworth(2017)和Yeck等(2016)以及NEIC研究結果進行比較(圖 12)，發現不同機構測定的地震水平位置比較相近，而Yeck等(2016)幾個地震較深，在9～12 km之間，經查看這些地震主要發生于地震早期，而在流動臺布設之后，幾個地震研究結果比較一致.從本文的結果來看，幾個前震有由淺向深擴展的趨勢.

圖12 2016年2月13日Oklahoma地區MW5.1地震及其較大前震和余震分布(a) 震中分布情況，灰色，黑色，藍色和紅色圓圈分別為NEIC, Yeck等(2016), Schoenball和Ellsworth(2017)以及本文重新定位后主震以及余震位置; (b) 不同定位結果在AA′剖面上的投影.Fig.12 Distribution of the Fairview MW5.1 mainshock and early large aftershocks(a) Epicenters in the NEIC, Yeck et al. (2016), Schoenball and Ellsworth (2017) and our catalogs are shown as gray, black, blue and red circles. (b) Earthquakes projected on the profile AA′.

為了進一步確定2016年FairviewMW5.1起始震源深度的準確性，我們利用遠震深度(pP,sP)相進行研究.通常遠震震相選取的震中距范圍為30°～90°，在該震中距范圍之內P波較為簡單，不會包含受到地幔過渡帶以及核幔邊界的多次波.為了減小長周期噪聲的影響，通常使用0.8～2 Hz的帶通濾波.經過仔細挑選發現，震中距40°，方位角330°處的IM臺陣波形信噪比比較高, 通過互相關臺陣波形可以清楚地觀測到深度震相(圖13).通過擬合理論地震波形可以看出地震的起始深度在6 km左右，與相對到時方法測定的結果較為一致.對于2013年11月22日前郭MS5.8地震來說，本文同樣分析了其遠震深度震，發現P波震相與后續的深度震相難以區分，波形擬合結果顯示其震源深度在4 km左右.

圖13 利用遠震深度震相測定2016年Fairview MW5.1主震震源深度，紅色與黑色曲線分別為合成與觀測地震波形Fig.13 Focal depth determination of the 2016 Fairview MW5.1 mainshock based on teleseismic depth phases, red and black lines denote synthetic and observed waveforms, respectively

2013年11月前郭地震序列中兩個較大地震起始和質心深度均較淺(3～5 km左右)，其震區位于油田開發區，開采深度在3800 m左右.注水開采油氣時，流體可以直接到達斷層，從而導致孔隙應力增加，降低斷層有效正應力，可導致沉積層淺部斷層重新活動，同時震源中40%左右的非雙力偶源成分也反映了震源的復雜性，推測應為開采時注入地下的流體產生的，這與劉俊清等 (2017)根據震源特性研究結果一致.但是，本文尚未收集到油田區域注水井詳細的注水資料，以及本文僅測定了地震序列中較大地震的起始深度，難以對注水活動與地震序列之間的因果關系進行更加仔細的分析.而2016年FairviewMW5.1地震序列幾個前震以及主震的起始深度略淺與其質心深度，地震序列有由淺部向深部延伸的趨勢.Goebel等(2017)注水應力擾動數值模擬顯示該地震序列起始于淺部，并向深部發展.注水活動對斷層的影響主要表現在兩個方面，流體的直接影響，即孔隙流體擴散到斷層時，增加斷層的孔隙應力，處于臨界狀態和優選方位的斷層最先滑移.另外一種是滯后響應，流體應力擾動傳播至較遠處斷層附近時，可以誘發離注水井較遠處的地震(Keranen et al., 2013).基于本文測定的震源深度結果，2013年前郭MS5.8地震序列可能是第一種誘發模式，而2016年FairviewMW5.1地震序列則應為第二種誘發模式.

4 結論

針對沉積盆地中2013年11月MS5.8地震序列以及Oklahoma州Fairview地區2016MW5.1地震序列，本文基于區域流動觀測，獲取了較大余震較可靠的震源位置，并將其作為參考事件，利用Pn/Pg方法測定了序列中較大地震起始破裂深度.結果顯示：在2013年前郭地震序列中，主震起始破裂深度約3.5 km，而質心深度在5 km左右，結合震源機制中含有較大的非雙力偶源成分，推斷2013年11月前郭MS5.8地震序列可能與附近的注水活動有關.而2016年FairviewMW5.1地震起始深度約7 km，質心深度為8 km，5個較大的前震深度分布在5～9 km，該地震序列可能是由較遠處注水活動引起的應力擾動所誘發的.

然而，上述兩個地震案例都處于沉積盆地，淺層速度結構復雜，還需收集更多流動臺站數據，獲取震源區更加可靠的速度模型，并基于近臺震相到時以及波形獲取2～3級地震的震源深度和機制解，并結合注水活動資料，進一步研究地震叢集的成因.

致謝感謝審稿人寶貴的修改意見和建議.國家測震臺網數據備份中心(doi:10.11998/SeisDmc/SN)、吉林省地震局以及Incorporated Research Institutions for Seismology (https:∥www.iris.edu/hq/)為本研究提供地震波形數據，本文大部分圖件由GMT繪制完成.