張 帆，朱新運(yùn)，鐘羽云

（浙江省地震局，浙江 杭州 310013）

0 引言

利用P波初動(dòng)方向記錄反演震源機(jī)制解雖簡(jiǎn)單易行，但也有缺陷，即要求的記錄臺(tái)站數(shù)量相對(duì)較多，臺(tái)站方位分布均勻，對(duì)大地震且臺(tái)站分布密度大的情況可行，而對(duì)大量中小地震無能為力。對(duì)于較大的遠(yuǎn)震目前多利用在不同方位且具有不同震中距臺(tái)站上獲得的地震波形記錄來反演震源機(jī)制解。對(duì)地方性的中小地震，可以利用從直達(dá)P波（Pg）和S波（Sg）引起的地動(dòng)位移振幅比求解震源機(jī)制的方法，也可以采用振幅比與初動(dòng)相結(jié)合的辦法求解［1］。國內(nèi)研究者［2－4］使用 P波、SV 波、SH 波的初動(dòng)和 振幅比聯(lián)合計(jì)算地震震源機(jī)制方法，分別研究了山西太原ML5．0地震，1998年8月2日新疆伽師6．1級(jí)地震和2000年姚安6．5級(jí)地震序列震源機(jī)制解。也有人使用利用格林函數(shù)庫［5］，CAP方法反演［6－7］，求震源機(jī)制。張永久［8］利用數(shù)字地震記錄直達(dá)P、S波最大速度振幅比和仿真后的最大位移振幅比資料分別測(cè)定了小震震源機(jī)制參數(shù)，并對(duì)兩種結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，認(rèn)為直接利用區(qū)域臺(tái)網(wǎng)數(shù)字地震記錄直達(dá)P、S波最大速度振幅比代替最大位移振幅比測(cè)定小震震源機(jī)制解是可行的。本文利用P波初動(dòng)和直達(dá)P、S波最大速度振幅比聯(lián)合求解小震震源機(jī)制的方法求出珊溪水庫ML2．0以上地震的震源機(jī)制，并分析珊溪水庫震源機(jī)制各參數(shù)隨時(shí)間、經(jīng)度、緯度、深度變化的特征。

1 直達(dá)P、S波的振幅比方法測(cè)定震源機(jī)制

梁尚鴻［9］等提出利用區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)直達(dá)P、S垂直分量振幅比資料測(cè)定小震震源機(jī)制。直達(dá)P波和S波的地表垂直分量最大值振幅比的對(duì)數(shù)可以表示為

其中

式中ih是離源角；θs、λ、δ分別為震源位錯(cuò)面的方位角、傾角和滑動(dòng)角；αs、βs分別為第S層介質(zhì)中直達(dá)P、S波垂直波數(shù)；Cl為依賴于臺(tái)站位置的常數(shù)，與震源參量無關(guān)。

2 地震概況及資料選取

珊溪水庫地震是我省比較顯著的地震事件。珊溪水庫于2000年5月開始蓄水，2002年庫區(qū)發(fā)生了ML3．5地震，此后小震活動(dòng)一直不斷。2006年庫區(qū)又發(fā)生了一組地震，從2月4日至10月31日之間共發(fā)生ML≥2．0地震269次。震區(qū)架設(shè)了新浦、聯(lián)云、包垟、云湖、泰順等臺(tái)站，并與珊溪和黃壇臺(tái)組成水庫地震臺(tái)網(wǎng)，加強(qiáng)了庫區(qū)的地震監(jiān)測(cè)能力，能監(jiān)測(cè)到ML≥1．0地震。本文收集了臺(tái)網(wǎng)記錄到的34個(gè)ML≥3．0地震，同時(shí)結(jié)合震源位置與速度結(jié)構(gòu)聯(lián)合反演方法的定位結(jié)果［10］選出的81個(gè)ML2．0～2．9地震，共115個(gè)地震進(jìn)行震源機(jī)制求解。震中分布如圖1所示。震源深度從2．1～8 km，震源深度分布規(guī)律為西北深，東南淺。

表1 ML≥4．0地震震源機(jī)制解Table 1 Focal mechanism solutions of ML≥4．0earthquake

圖1 所選地震的震中分布圖Fig．1 Distribution of earthquake epicenters for selected events

圖2 ML＜3．0地震震源機(jī)制解圖Fig．2 Focal mechanism solutions of earthquakes smaller than ML3．0

3 震源機(jī)制解結(jié)果

3．1 ML≥3．0地震

利用P波初動(dòng)方法求出珊溪水庫的34個(gè)ML≥3．0地震的震源機(jī)制解，其中ML≥4．0以上地震10個(gè)震源機(jī)制解在表2中給出。它們的震源機(jī)制解一致性比較好，震源機(jī)制的一個(gè)節(jié)面走向集中在30°～60°之間，為NE向，33個(gè)傾角大于等于60°的占97%左右；另一個(gè)節(jié)面走向集中在120°～150°之間，為NW 向，30個(gè)傾角大于等于60°，占91%左右；主壓應(yīng)力軸（P軸）的走向集中在180°左右，為近SN向；主張應(yīng)力軸（T軸）的走向集中在90°左右，為近EW向。

3．2 ML＜3．0地震

利用水庫臺(tái)網(wǎng)數(shù)字地震記錄直達(dá)P、S波最大振幅比求得81個(gè)ML2．0～2．9地震的震源機(jī)制解見圖2。

為了更好分析震源機(jī)制的數(shù)據(jù)，按照每10度統(tǒng)計(jì)出震源機(jī)制的各個(gè)參數(shù)的分布，并以玫瑰圖的方式表示（圖3）。從圖3（a）和（b）看出，P軸方位小于30°和大于330°的共64個(gè)，占79%，T軸的方位在60°～90°和270°～300°之間共60個(gè)，占74%。從圖3（d）和（e）看出，P軸仰角有48個(gè)小于20°，占59%左右，T軸仰角有52個(gè)小于20°，占64%左右；P軸仰角有58個(gè)小于30°，占71%左右，T軸仰角有70個(gè)小于30°，占86%左右。

從圖3（c）看出，節(jié)面a走向小于30°和大于330°的有26個(gè)，占32%左右，在30°～60°和300°～330°之間的有37個(gè)，占46%左右，60°～90°和270°～300°之間的有18個(gè)，占22%左右；在30°～60°和300°～330°之間的所占比例最多，即節(jié)面走向多為NE向和NW向。從圖3（f）看出，節(jié)面a傾角大于70°的有43個(gè)，占53%左右，節(jié)面a傾角大于60°的有58個(gè)，占72%左右。

滑動(dòng)角是表征斷層的兩個(gè)盤之間相對(duì)的運(yùn)動(dòng)方向的物理量，同時(shí)該參數(shù)也可以判斷斷層是走滑型，還是傾滑型。從圖3（g）中看出，節(jié)面a滑動(dòng)角絕對(duì)值在0°～30°和150°～180°之間為55個(gè)，占68%左右，0°～20°和160°～180°之間占62%，0°～10°和170°～180°之間的占50%左右。大部分地震節(jié)面a滑動(dòng)角都比較小，斷層以走滑斷層為主。

根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并結(jié)合精定位的震中分布圖可以判斷出，該震群的主要發(fā)震斷層是NW走向，且傾角較大 ，接近于直立斷層。P軸方位主要為SN向，T軸方位主要為EW向；P、T軸的仰角較小，接近于水平方向。

圖3 震源機(jī)制參數(shù)玫瑰圖Fig．3 The rose diagram of focal mechanism solution parameters

4 震源機(jī)制特征

4．1 時(shí)間特征

通過震源機(jī)制隨時(shí)間變化的研究，可以看出震源機(jī)制在顯著地震前后的變化情況。由于地震是時(shí)間上隨機(jī)性發(fā)生的事件，如果按照時(shí)間的坐標(biāo)來繪制P軸隨時(shí)間的變化，對(duì)數(shù)據(jù)的分析帶來不便，按照時(shí)間地震次序更便于分析。為了便于分析，將P軸走向歸算至90°以內(nèi)，對(duì)節(jié)面a的走向、滑動(dòng)角也采用同樣的歸算方法。P軸方位、經(jīng)度和緯度隨次序變化如圖4，圖中箭頭位置代表4級(jí)地震。

圖4 P軸方位、經(jīng)度和緯度隨次序變化圖Fig．4 The azimuths of P axis，longitude and latitude change with earthquake order

圖4中看出，地震發(fā)生初期一致性較好，雖然地震震中有所變化，但是除個(gè)別地震P軸方位較高外，其余都集中在30°以內(nèi)。隨著地震次序的增加，P軸方位有從集中向紊亂發(fā)展的趨勢(shì)；從第55個(gè)地震（2006年2月27日）后，震中有所遷移，遷移范圍相比之前較大，尤其是向東西方向遷徙的范圍大，此時(shí)P軸方位波動(dòng)也比較大，甚至出現(xiàn)60°以上的情況。在第十個(gè)4級(jí)以上地震（2006年8月1日ML4．6）前，P軸方位角從10°左右轉(zhuǎn)至60°左右，又慢慢轉(zhuǎn)至10°左右。

4．2 空間特征

4．2．1 P軸隨空間變化特征

從P軸方位角散點(diǎn)圖（圖5）可以看出，在北緯27．65°～27．69°之間，P軸方位角集中在30°以內(nèi)，隨緯度的增高存在減小的趨勢(shì)。在大于北緯27．69度區(qū)域中，P軸方位角比較分散。在緯度小于北緯27．64°，經(jīng)度大于東經(jīng)120．03度的區(qū)域，P軸方位以小于30°的居多。震源深度大于6km地震的P軸方位角基本都小于30°。

4．2．2 節(jié)面參數(shù)的空間變化特征

這里我們僅討論節(jié)面a的參數(shù)。

（a）走向的空間變化特征

由圖6看出，北緯27．65°～27．69°之間，節(jié)面a走向?yàn)榧性?0°～60°之間，且高緯度地震的走向比低緯度走向大。在緯度小于北緯27．64°，經(jīng)度大于東經(jīng)120．03°的區(qū)域，節(jié)面a走向以30°～60°之間的居多。節(jié)面a走向隨深度變化不明顯。

（b）傾角的空間變化特征

由圖7看出，在緯度小于北緯27．64°，經(jīng)度大于東經(jīng)120．03°的區(qū)域，節(jié)面a傾角基本大于60°。在緯度大于北緯27．69°，經(jīng)度小于東經(jīng)119．975°的區(qū)域，節(jié)面a傾角以大于60°的居多。在經(jīng)度大于東經(jīng)120°區(qū)域節(jié)面a傾角較分散，傾角小于60°的地震所占比例增多。震源深度在4km以下的地震節(jié)面a傾角以小于70°居多，大于70°的僅占13%；震源深度4～6km的地震以大于70°的居多，占71%，大于6km地震節(jié)面傾角則以大于70°占76%。

（c）滑動(dòng)角的變化特征

由圖8看出，在北緯27．66°～27．68°之間，節(jié)面a的滑動(dòng)角多集中在20°以下，在大于緯度27．68°這個(gè)區(qū)域地震的節(jié)面a的滑動(dòng)角，30°以上和30°以下，各占約50%左右。在小于東經(jīng)120°區(qū)域內(nèi)節(jié)面a滑動(dòng)角比較離散，而大于東經(jīng)120°區(qū)域內(nèi)的節(jié)面a滑動(dòng)角比較集中，大部分集中在20°以內(nèi)。在緯度小于北緯27．64°，經(jīng)度大于東經(jīng)120．03°的區(qū)域，節(jié)面a滑動(dòng)角以小于30°居多?；瑒?dòng)角隨震源深度變化規(guī)律不明顯。

5 結(jié)論與討論

用P波初動(dòng)方法計(jì)算珊溪水庫庫區(qū)34個(gè)ML≥3．0地震震源機(jī)制解，同時(shí)采用直達(dá)P波、S波振幅比計(jì)算81個(gè)ML＜3．0地震的震源機(jī)制解，經(jīng)分析得到如下結(jié)論：

圖5 P方位角散點(diǎn)圖Fig．5 Scatter diagram of the azimuths of P axis

圖6 節(jié)面a走向散點(diǎn)圖Fig．6 Scatter diagrams of the strikes of plane a

（1）珊溪水庫震源機(jī)制解的節(jié)面a走向位于30°～60°之間占56%，節(jié)面b走向位于120°～150°之間占59%；節(jié)面a傾角大于60°占79%，節(jié)面b傾角大于60°占85%，滑動(dòng)角絕對(duì)值在位0°～30°和150°～180°的占75%。根據(jù)震中分布圖，判斷珊溪水庫地震的發(fā)震斷層為NW向，發(fā)震斷層的傾角較大，滑動(dòng)角絕對(duì)值較小，多為直立走滑斷層。

（2）珊溪水庫震源機(jī)制解的P軸方位在150°～210°之間的占83%，T軸方位在60°～120°占80%；P軸仰角小于30°占77%，T軸仰角小于30°占80%。該區(qū)域所受到的主壓應(yīng)力為SN向，主張應(yīng)力為EW向；應(yīng)力主要為水平應(yīng)力。

（3）地震發(fā)生初期P軸方位一致性較好，隨著地震震中的遷移P軸方位變化幅度變大，有趨向于紊亂的趨勢(shì)。在第10個(gè)4級(jí)以上地震（2006年8月1日ML4．6）前，P軸的方位角有從低到高再從高到底的變化趨勢(shì)。P軸方位的這種規(guī)律可能是由于初期地震的發(fā)生主要受區(qū)域應(yīng)力影響，而隨著時(shí)間推移，區(qū)域應(yīng)力受到震群的影響發(fā)生微小改變，使后續(xù)地震的P軸方位趨于紊亂。

圖7 節(jié)面a傾角散點(diǎn)圖Fig．7 Scatter diagram of the dips of plane a

圖8 節(jié)面a滑動(dòng)角散點(diǎn)圖Fig．8 Scatter diagram of the slips of plane a

（4）在北緯27．65°～27．69°之間，P軸方位角，節(jié)面a走向有隨緯度增高而減小的趨勢(shì)；在大于北緯27．69°區(qū)域中，P軸方位角比較分散。在緯度小于北緯27．64°，經(jīng)度大于東經(jīng)120．03°的東南區(qū)域，P軸方位以小于30°居多，節(jié)面a走向以30°～60°之間居多，節(jié)面傾角以大于60°居多，滑動(dòng)角以小于30°居多。此外，地震條帶西北角的地震節(jié)面a傾角以大于60°的居多。

（5）震源參數(shù)隨震源深度的變化也有一定的規(guī)律，震源深度大于6km地震的P軸方位角基本都小于30°。隨震源深度增加節(jié)面a傾角增大，震源深度小于4km的地震，節(jié)面a傾角大于70°的僅占13%，而大于4km的地震，節(jié)面a傾角大于70°的則占70%以上。

（References）

［1］ Snoke J A，Munsey J W，Teague A G，et al．A Program for Focal Mechanism Determination by Combined Use of Polarity and SV－P Amplitude Ratio Data［J］．Earthquake Notes，1984，55（3）：15．

［2］ 劉杰，鄭斯華，康英，等．利用P波和S波的初動(dòng)和振幅比計(jì)算中小地震的震源機(jī)制解［J］．地震，2004，24（1）：19－26．

LIU Jie，ZHENG Si－h(huán)ua，KANG Ying，et al．The Focal Mechanism Determinations of Moderate－small Earthquakes U－sing the First Motion and Amplitude Ratio of P and S Wave［J］．Earthquake，2004，24（1）：19－26．（in Chinese）

［3］ 屠泓為，王海濤，趙翠萍．用P波、S波初動(dòng)和振幅比計(jì)算新疆伽師兩次強(qiáng)地震震源機(jī)制解［J］．內(nèi)陸地震，2006，20（2）：131－138．

TU Hong－wei，WANG Hai－tao，ZHAO Cui－ping．Calculating Focal Mechanism Solutions of Two Jiashi Strong Earthquakes in Xinjiang with the First Motion and Amplitude Ratio of P and S Wave［J］．Inland Earthquake，2006，20（2）：131－138．（in Chinese）

［4］ 劉麗芳，毛慧玲，蘇有錦，等．利用P波、S波初動(dòng)和振幅比計(jì)算2000年姚安MS6．5地震序列震源機(jī)制解［J］．地震研究，2009，32（1）：25－30．

LIU Li－fang，MAO Hui－ling，SU You－jin，et al．Determining Focal Mechanism Solution of the 2000Yao＇anMS6．5Earthquake Sequence Using the First Motion and Amplitude Ratio of P and S Wave［J］．Journal of Seismological Research，2009，32（1）：25－30．（in Chinese）

［5］ 張輝，王熠熙．2012年5月3日金塔－阿拉善盟5．4級(jí)地震震源機(jī)制解［J］．西北地震學(xué)報(bào)，2012，34（2）：205－206．

ZHANG Hui，WANG Yi－xi．Focal Mechanism of the Jintan－AlashanmengM5．4Earthquake on May 3，2012［J］．North－western Seismological Journal，2012，34（2）：205－206．（in Chinese）

［6］ 張輝，2012年5月11日甘肅肅南MS4．9地震震源機(jī)制解［J］．西北地震學(xué)報(bào)，2012，34（2）：207－208．

ZHANG Hui．Focal Mechanism of the SunanMS4．9Earthquake in Gansu Province on May 11，2012［J］．Northwestern Seismological Journal，2012，34（2）：207－208．（in Chinese）

［7］ 劉薇，張曉清，石玉成，等．利用格林函數(shù)庫計(jì)算2008年青海大柴旦6．4級(jí)地震的余震震源機(jī)制［J］．地震，2006，26（1）：26－34．

LIU Wei，ZHANG Xiao－qing ，SHI Yu－cheng，et al．Using Green Function Database and Quick Moment tensor Inversion Calculating the Focal Mechanism Solution of Aftershocks of DachaidanMS6．4Earthquake in 2008in Qinghai Province［J］．Earthquake，2006，26（1）：26－34．（in Chinese）

［8］ 張永久，程萬正．用P、S波速度振幅比求小震機(jī)制解的可行性研究［J］．中國地震，2007，23（4）：366－374．

Zhang Yong－jiu，Cheng Wan－zheng．Feasibility Study on Determining Focal Mechanism of Small Earthquakes Using Amplitude Ratio of P and S Waves［J］．Earthquake Research in China，2007，23（4）：366－374．（in Chinese）

［9］ 梁尚鴻，李幼銘，等．利用區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)P、S波振幅比資料測(cè)定小震震源參數(shù)［J］．地球物理學(xué)報(bào)，1984，27（3）：247－257．［M］．

LIANG Shang－h(huán)ong，LI You－ming，et al．On the Determining of Source Parameters of Small Earthquakes by Using Amplitude Ratios of P and S from Regional Network Observations［J］．Chinese Journal of Geophysics，1984，27（3）：247－257．（in Chinese）

［11］ 朱新運(yùn)，張帆，于俊宜．浙江珊溪水庫地震精細(xì)定位及構(gòu)造研究［J］．中國地震，2010，26（4）：380－390．

ZHU Xin－yun，ZHANG Fan，YU Jun－yi．Study on Precise Positioning and Structure of the Shanxi Reservoir Earthquake，Zhejiang Province［J］．Earthquake Research in China，2010，26（4）：380－390．（in Chinese）