2005年7月圣海伦斯火山重复性长周期地震活动的整体定位与震源机制

《Geophysical Journal International》：Bulk location and source mechanisms of repetitive long-period seismicity at Mount St. Helens in July 2005

　　

摘要

2004–2008 年圣海伦斯火山的喷发体现了处理高地震事件速率和数据量的实际挑战。这一持续多年的喷发序列伴随着近乎连续的长周期（LP，0.5–5 赫兹）地震活动，但此前仅对整体地震活动中的一个相对较小的子集进行了基于网络的震相拾取和定位，并且此前仅在喷发期间对两种事件类型进行了全波形震源机制反演。我们提出一种新的工作流程，用于批量检测、簇拾取、三维（3D）定位以及全波形震源机制反演，对象是由当地宽频带地震网络记录的重复性长周期火山地震活动。我们的重点在于采用以下方法：利用火山长周期地震群中常见的波形相似性（震群）；能够考虑到火山典型的三维地形和速度结构非均匀性；能够以相对较低的分析师负担处理高事件速率；并且不需要先验目录震相或已知的波形模板。我们使用 2005 年 6 月 29 日至 2005 年 7 月 31 日期间圣海伦斯火山的数据来开发和说明该工作流程，该时间窗口以高速率长周期地震活动为特征，包括众多振幅较低的微小长周期地震，且该时段拥有相对密集的地震网络覆盖。2005 年 6 月 29 日至 7 月 31 日期间，大约 40% 的地震活动（52,141 次触发中的 20,561 次事件）具有足够的重复性，可被归类为 17 个至少包含 300 次事件的震群。我们展示了这 17 个震群的三维定位，代表了至少具有 8 个台站拾取数据的 20,076 次事件，并对这 17 个独立的震群叠加体进行了全波形震源机制反演。总体而言，我们 2005 年 6 月 29 日至 7 月 31 日期间的地震三维震源分布与位于与岩塞固化相关的上部通道段边缘附近的震源相符。所有定位结果均表明地震活动簇较为紧凑，这 17 个震群在空间上相连，并共同位于浅层深度，大约在 20 世纪 80 年代火山口底部以下 775 米处，位于挤出的闪长岩尖顶正下方或紧邻其旁。对这 17 个震群的全波形震源机制反演通常表明，震源机制主要由与近水平裂隙一致的体积分量主导，并伴有少量近垂直裂隙的贡献。整体图像显示，在挤出的闪长岩尖顶下方浅层处存在一组近水平裂隙的堆叠或网状结构，这与从通道边缘延伸至周围围岩的近水平水力裂隙一致；机制中少量的近垂直裂隙分量可能起源于平行于通道壁的面，例如与脱气通道相关的损伤晕内部。