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user: 3. 监测台网建设、数据分析与地震定位和震源机制确定 3.1. 监测台网建设 因繁峙县历史上属于无震区，距离最近的五台山地震台站也有近100公里，对该地区地震监测能力低。为此，在繁峙县义兴寨金矿区设立矿震临时监测台网，由5个数字地震台站组成，使用美国产24位Reftak130型宽频记录仪和英国L-22/3D短周期地震计，以Garmin VT600GPS授时系统提供高精度的到时服务，其时间误差小于10微秒，对时系统都采用30分钟对一次时，实现了观测系统的高精度性，采样率选用200 Hz、连续记录方式，加32倍前置放大器，提高了地震监测能力。 通过繁峙县义兴寨金矿区地震调查结果，同时考虑到0~10号矿脉采空区分布，结合地表基岩分布情况，设计了5个地震台站台址(见图3，见表1)，其中ZJ 01 、ZJ 02 、ZJ 04 、ZJ 05 台站建设在基岩之上，再在基岩之上使用水泥建立平台或建立摆房，以确保地震计与大地耦合良好；最北面的老乡家(ZJ 03 )台站因无法选取合适的基岩，只有选取两米薄层土，使用水泥在土层中建立厚度大于30 cm的水泥板，在此基础之上在建地震计摆房。 最后，山西省义兴寨金矿地震临时监测台网最小台距356米，最大台距800米，呈面状分布(见图3)。该地震台网的地震监测能力在矿区范围内可小于M L -0.2级，能够有效地监测山西省义兴寨金矿区及附近5 km平面区域、深2 km以上的任何微小震动，为分析其震动位置和机理奠定基础。 3.2. 数据分析与地震定位 繁峙县义兴寨金矿地震临时监测台网的数据分析主要包括：1) 根据地震波的特征，区分爆破与天然地震以及其他的因素；2) 编制地震波目录和观测报告；3) 确定震源机制解等；为研究成因奠定数据基础(见图2)。 Table 1 The parameters table of earthquake temporary monitoring stations at Yixingzhai gold mine in Shanxi provinc 台站编号 台站名称 经度 纬度 海拔(m) 台基类型 建台时间 ZJ 01 通风洞 11，335.310 3921.353 1246 基岩片麻岩，通风洞 2016.8.15上午 ZJ 02 桥头洞 11，335.417 3921.923 1275 基岩片麻岩，通风洞 2016.8.15上午 ZJ 03 老乡家 11，335.661 3922.173 1285 薄层土 2016.8.15上午 ZJ 04 大门内 11，335.623 3921.736 1270 基岩砂岩 2016.8.15下午 ZJ 05 选矿厂 11，336.072 3921.695 1337 基岩变闪长岩 2016.8.15下午 表1. 山西省义兴寨金矿地震临时监测台网台站参数表 图2. 地震(a)、金矿采矿炮(b)和路过车振动(c)波形区别图 关于矿山开采中排炮有感问题，根据我们观测结果，只有ZJ 04 台站有清晰记录，而距离它365米的ZJ 02 台站就记录不到。这说明矿山排炮能量较小，衰减较快。不排除距排炮上方的村民有感。但距离超过300米的村民应该感觉不到排炮的震动。因此，村民频繁感觉到的震动多数是矿山地震。 根据义兴寨临时台网稀疏台站和地震丛集的特征，我们可以选择双差相对定位方法(HYPODD)提高地震的定位精度 [ 12 ] 。从获得的初始震相文件中，我们使用ph2dt对震相进行配对，一共获得129个地震事件，764个可用震相，2491个P波震相对，1890个S波震相对，事件对之间的平均距离为176 m，使用双差定位方法后我们获得了116个地震事件，重定位率高达92.8%。重定位后震中更加紧凑，呈现出团块状特征，与实地调查地震强度区基本一致(见图3)。 在实际结果分析中，发现了在20多天的短期监测中，监测区域存在短期的局部应力调整现象，发震地区存在小范围的迁移现象。根据获得的地震事件，将研究时间段划分成2016.8.15~22和2016.8.23~9.6两段，在前一段时间内地震主要发生在最大地震M L 2，3级附近区域，而后一个时间段发震明显向东、南和西边迁移，表明在短时间内局部应力场有一个闭锁、破裂到扩散的调整过程。 繁峙县义联金矿区地震观测期间内(2016.8.15~2016.9.6)，我们记录到8.22地震序列(见图4)，总共129次，最高震级M L 2.3 (M S 1.52)，而M L 与M S 满足关系式：M L = (M S +1.08)/1.13。其中−0.5~0.9级123次，1.0~1.9级5次，2.0~2.9级1次(见表2)。这说明义兴寨金矿区地震以极微震为主，震级较低。在半个月内，发生大于0级地震129次，频次较高，说明近期微小地震频繁发生。 从山西省义兴寨金矿区地震定位结果看，地震的震源深度来看(见表2，见图5)都很浅，最深1.122 km，大部分在0.2 km到0.8 km之间。而最高震级2.3级地震的震源深度在0.341 km左右，其它较大地震0.372 km到0.848 km之间，这说明地震震源深度都很浅，主要集中在采空区周围，也说明地震是由采矿诱发的。 3.3. 震源机制解 小震震源机制解是分析地震发震应力特征，进而推断震源区应力场和区域构造应力场的重要基础资 图3. 地震定位结果分布图 Table 2 The earthquake frequency and magnitude statistics tabl 震级 −0.5 ≤ M L < 0.9级 1.0 ≤ M L < 1.9级 2.0 ≤ M L < 2.9 频次 123 5 1 表2. 地震频次与震级统计表 图4. 地震MT图 图5. 山西省义兴寨金矿区地震深度分布图 料。鉴于义兴寨金矿地震波形频率偏高，主频在20~50 Hz，无法使用波形拟合法，我们使用P g 、S g 波振幅比法确定小震震源机制解 [ 13 ] 。 根据义兴寨金矿地震台网所记录到的地震波形资料中垂直向P g 和S g 振幅比，本文采用梁尚鸿等(1984)的方法结合P波初动资料求解震源机制解，选取义兴寨金矿的小震群进行分析研究。选取震级M L 为0.3~2.3级的7个地震事件求解震源机制解(小震震源机制解参数结果见表3所示)，给出了沙滩球(见图6)，结果表明义兴寨金矿小震震源机制主要为正断倾滑，兼有走滑分量，发震断层方向为NNE向和NW向两组。 Table 3 The parameters table of small earthquake source mechanism solution at the Yixingzhai minin 编号 日期 时刻 纬度 经度 深度KM 震级(ML) 第一节面 第一节面 P轴 T轴 B轴 滑动角 倾角 倾向 滑动角 倾角 倾向 方位 仰角 方位 仰角 方位 仰角 1 2016-8-22 3:43 39.36448 113.5919 0.341 2.3 −106 35， 304 −79 57 143 84 76 225 11 317 9 2 2016-8-25 0:4 39.364783 113.595223 0.771 0.3 82 34， 300 95 57 129 215 12 56 78 306 4 3 2016-8-27 7:23 39.359888 113.593106 0.905 0.9 −66 4 58 −92 86 214 122 49 306 41 214 2 4 2016-8-31 0:21 39.360841 113.589500 0.716 1.0 170 88 284 2 80 14 330 6 239 8 93 80 5 2016-8-31 12:43 39.362050 113.587627 0.808 1.0 −130 53 184 −49 52 58 31 59 301 0 211 31 6 2016-9-2 1:18 39.361969 113.594596 0.848 1.6 128 80 15 16 39 117 76 25 321 42 187 37 7 2016-9-4 6:13 39.360776 113.588401 0.191 0.6 −122 45 196 −62 53 58 29 67 128 4 220 22 表3. 义兴寨金矿小震震源机制解参数结果表 图6. 山西省义兴寨金矿区地震分布图(2016.8.15~2016.9.6)