腾冲火山活动区位于印度板块与欧亚板块碰撞带的北东侧,属于喜马拉雅强震活动带缅甸弧地震构造体系,具有地震、火山、温泉为一体的复杂地质构造特点(秦嘉政等,1998)。在腾冲及周边地区有腾冲火山断裂带、怒江断裂带、大盈江断裂带、龙陵—瑞丽断裂带和缅甸弧断裂带。腾冲断裂带穿过腾冲境内,大盈江断裂带穿过盈江和腾冲地区,切断腾冲断裂带。怒江断裂带在云南境内总体呈近似南北向延伸,直接控制着高黎贡山深变质岩系和岩浆岩带的东界,该断裂带具有逆冲—推覆作用的特点,沿断裂带分布的糜棱岩反映出该断裂原是一条位于地下较深部位的韧性剪切带,经后期逆冲—推覆作用而上升到地表。大盈江断裂带和龙陵—瑞丽断裂带都是北东向的右行扭动剪切断裂带,沿这些断裂出现的较强地震活动或者蠕变位移表明它们现今仍在强烈活动(贺传松等,2004)。缅甸弧形断裂带在腾冲以西的缅甸境内。腾冲火山区内地震活动频繁,以往对该区域地震活动性及震情参数的研究结果表明,腾冲火山区周围是地震活动强烈的地区,其西北部为中缅交界的强震活动区,东北部为潞西—龙陵强震发生区。在这种特殊的构造背景条件下,腾冲地震活动既受周围构造地震的影响,又具有世界活动火山地震震情参数的一般特征。

1512～2005年,腾冲地区有记载的5级以上地震大约46次(姜朝松等,2005),这些地震的震源深度绝大多数小于20 km,属于浅源地震。特别是1929～1931年,腾冲地区发生了成组的5级地震21次,占腾冲地区1512年以来有地震记载总数的46%。当时中国大陆南北地震带及以西地区,大震活动也相当活跃,发生了如1927年5月23日甘肃古浪8.0级地震和1931年8月11日新疆富蕴8.0级地震。通常,中国大陆南北地震带及以西地区的西藏、新疆等发生7.6级以上大震后,云南地区会有一个应力场的调整,并相应地发生5级地震,因此腾冲5级震群活动可能是应力场调整的结果(钱晓东,秦嘉政,2000)。为了探寻腾冲火山区地球内部介质性质和应力场的演化情况,研究腾冲地区地震横波分裂的延迟时间进程以及快波偏振优势方向是很有必要的。

横波分裂的两个参数,即快波偏振方向和延迟时间能反映地下主应力的变化以及裂隙构造及演化情况(毛慧玲,秦嘉政,2011)。通过对比分析横波分裂参数的提取方法,笔者选用质点运动图方法,该方法的优点是通过人机结合,能够直观地通过多次坐标旋转后分裂出快慢波。质点运动图方法的原理是根据质点运动方向的突然变化来确定快波和慢波的初动,快波到达后的线性轨迹表示偏振方向,慢波到达后迭加于快波之上,使线性轨迹发生变化。慢波到达之前即线性轨迹发生变化之前的这段时间即为横波分裂时间(Crampin' et al,1985,1997,1999)。

本文选取2000～2010年腾冲地震台记录到的数字地震波形资料,每条记录都为三分向记录,可以清晰分辨P波和S波的波形。为了提高计算的可靠性,对所使用的资料采用以下规则来约束:(1)采用临界角为45°的剪切波窗。虽然剪切波窗理论值为35°,但是云南地震多数属于浅源地震,且速度结果随深度的减少而降低,实际计算时可取45°;(2)限制t_S-t_P≤1.4 s。目的是选择震中距大致在12 km范围内的地震波数据,满足剪切波窗要求(贺曼秋等,2008);(3)采用虚波速度为8.2 km/s(王椿镛等,2000);(4)分裂后的慢波延迟时间不小于0.02 s。腾冲地震台所使用的地震仪是CTS-1,采集器为EDAS-c24A,垂直向放大倍数为973.64,东西向放大倍数为1 033.55,南北向放大倍数为1 010.25,其台基为玄武岩。

图1 2000～2010年腾冲地震台记录的M≥1.0地震
Fig.1 Distribution of the M≥1.0 earthquakes from 2000 to 2010

腾冲地区S波分裂分析结果表明,该地区快波偏振优势方向主要集中在NE30°～55°范围内,2002、2005和2007年的偏振方向非常离散,可能是这3年记录到的满足S波分裂的震例太少。但从2002年以来历史震例的S波偏振优势方向与该区域的构造应力场的主压应力方向是一致的,并且也和穿过腾冲境内走向为北东向的腾冲断裂带的方向是一致的。腾冲地区S波归一化慢波延迟时间的平均值为8.3 ms/km,在滇西一带5级中强地震前,延迟时间明显上升,且M≥5.0地震多发生在延迟时间达到高值后下降、恢复的过程中。随着台网的加密,对一个地区开展连续的S波分裂跟踪,对研究该地区应力场的变化和地震预测预报都具有一定的意义。