对格尔木地震台站监测仪器记录的地震波形进行分析,首先要排除附近环境干扰。对该台干扰最大的就是附近采石场爆破。通过分析发现:(1)门源M_S6.4地震发生在凌晨1时13分13秒,而格尔木地震台记录初始波到时为1时14分38秒,垂直方向上首波为Pn,水平和南北方向Sn震相发育,利用单台定位计算得出震中距为617 km,属于近震范畴,而采石场距格尔木地震台站监测仪器实际距离为40 km左右;(2)按照实际生产需要,深夜爆破概率较小;(3)依据格尔木地震台监测仪器记录的爆破地震数据规律统计得出,爆破地震的波形持续时间很短(刘兴盛等,2013),从首波到尾波衰减结束,波形数据持续时间小于40 s,综合这3点分析,可得出附近采石场爆破干扰噪声不存在。

地震波形中的震相识别是对地震资料分析和数据处理的基础,对震相特征的研究可以反演出地球内部结构和震源信息。图1是格尔木地震台记录的门源M_S6.4地震原始波形,截取波形长度为1 500 s,该地震波形初动是平缓向上,而且震相都很清楚,波形不是很紧密,这可能与震源所在位置的地质构造层和台站相对位置之间的介质密度有关(李峰等,2007)。根据青海省地震台网中心监测到的数据统计,在主震发生之后,截至1月21日17时30分,已发生503次余震,最大余震震级为3.9级。但之后发生的余震,格尔木地震台测震仪都没记录到,或记录不清楚。

从图1可以看到,首波Pn到达之后,19.55 s时Pg震相明显,在原始波形中就可以清楚地看到面波的发育程度,说明该地震的面波在短周期频率中发育明显,同样在相对应时刻也记录到了Sn、Sg震相(图2)。震源深度按浅源地震10 km设定,此时我们可以根据在短周期中地震波形测定

图1 格尔木地震台记录的门源MS6.4地震原始波形图
Fig.1 Original waveform of Menyuan MS6.4 earthquake recorded by Golmud Station

图2 门源MS6.4地震单台仿真波形短周期图
Fig.2 Short period simulation waveform of Menyuan MS6.4 earthquake by single station

面波震级。在此次主震波形的中长周期和长周期中,通过对地震波形数据仿真,也可清晰地看到体波发育特征比较明显,在测量面波震级的算法中,刘瑞丰等(2015)提出高频地震波的衰减要远远大于低频的地震波,当地震仪距离震中较远时,这种记录能力就变得有限。但对于震源深度较深的地震波形,在传播的过程中,其面波是不发育的,因为在古登堡和里克特公式中,地震波在远距离的传播过程中P波和S波是清晰的震相,由于门源M_S6.4地震是青海区域地震,此时震源深度按浅源地震10 km设定,所以我们也可以根据体波发育情况来测定体波震级。通过以上2种方法,分析地震波形数据,分别进行单台定位生成的数据如表1所示。

结合表1数据,我们可以很清楚地看到,格尔木地震台记录门源M_S6.4地震数据,在单台定位中面波震级是M_L5.7和M_S6.0,体波震级是M_b5.9。这2种方式的震级测定都与国家台网正式测定结果M_S6.4有些差别。因为单台定位数据就是一个测震台站到震中位置的距离,很难做到精确定位,只有用台网版软件对多台测震仪器记录到的数据进行定位,才可以得到更准确的地震三要素信息。运用格尔木地震台记录此次门源主震数据资料,按近震震相分析,单台定位出震中距约为728 km; 按远震震相分析,单台定位出震中距约为784 km。结合2种计算方法估算出门源地震与格尔木地震台震中距约为756 km,门源县距离格尔木市区约为819 km。根据地图比例尺测算,门源地震震中离格尔木地震台测震山洞直线距离近668 km。

图3 门源MS6.4地震格尔木地震台单台定位点阵图
Fig.3 Menyuan MS6.4 earthquake located by single Golmud Station

表1 格尔木地震台单台按近震和远震震相定位生成门源MS6.4地震参数
Tab.1 Parameters of Menyuan MS6.4 earthquake used near and distance earthquakes located by single Golmud Station