韓麗萍，張小濤

（河北省地震局邯鄲中心臺，河北 邯鄲 056001）

0 引言

通過震源機(jī)制解可以確定發(fā)震構(gòu)造的產(chǎn)狀、空間位置、運(yùn)動(dòng)形式及力學(xué)性質(zhì)；判定區(qū)域應(yīng)力場方位及應(yīng)力對斷層的作用方式，進(jìn)而判定未來地震危險(xiǎn)區(qū)及預(yù)測地震趨勢。目前，計(jì)算震源機(jī)制有多種不同的方法，1981年Kisslinger等［1］提出利用短周期P、S 波振幅比確定震源機(jī)制的方法，后來Snoke等［2－3］發(fā)展 了 利 用P 波、SV 波、SH 波 和 振 幅 比 聯(lián)合求解震源機(jī)制的方法；劉杰等［4］運(yùn)用Snoke的震源機(jī)制解求解方法，利用區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)資料計(jì)算了中小地震的震源機(jī)制解；倪紅玉等［5］以九江地震為例探討了利用FOCMEC 方法計(jì)算震源機(jī)制解的影響因素；胡新亮等［6］通過對格點(diǎn)嘗試法與垂直向P 波、S波最大振幅比法得到的震源機(jī)制進(jìn)行比較，驗(yàn)證了振幅比方法的可靠性。單個(gè)地震的震源機(jī)制解反映局部構(gòu)造應(yīng)力場作用下地震斷層活動(dòng)的性質(zhì)，多個(gè)地震的震源機(jī)制解可反映出較大區(qū)域內(nèi)的平均構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)。跟蹤監(jiān)測地震震源機(jī)制，分析其變化特征，可作為地震預(yù)測的分析依據(jù)。

黃河小浪底水利樞紐工程位于河南省洛陽市孟津縣小浪底鎮(zhèn)，在洛陽市以北黃河中游最后一段峽谷的出口處。小浪底水庫數(shù)字地震臺網(wǎng)于2009年1月完成了數(shù)字化改造，投入正式運(yùn)行。測震臺網(wǎng)主要監(jiān)測以小浪底大壩為中心，半徑150km 范圍內(nèi)（110.8°～113.8°E；33.5°～36.5°N）的地震、爆破等活動(dòng)，并提供被監(jiān)測區(qū)域附近4級以上有感地震信息，為小浪底樞紐的安全監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2009年1月到2012年12月期間，臺網(wǎng)記錄到水庫附近區(qū)域的微震和中小震500 多次。本文采用P波、S波初動(dòng)及振幅比方法計(jì)算小浪底水庫附近區(qū)域的中小地震的震源機(jī)制，并分析該區(qū)的應(yīng)力場特征。

1 震源機(jī)制求解方法及原理

在震源球極坐標(biāo)系中，雙力偶震源輻射的遠(yuǎn)場地震波位移在觀測點(diǎn)處的分量為：

式中，ρ是巖石密度，Vp和Vs分別是P波和S波傳播速度，γ是表達(dá)位移的點(diǎn)至震源的距離；t是時(shí)間，t＝0是力矩開始作用的時(shí)間（即斷層開始錯(cuò)動(dòng)的時(shí)間）；M是雙力偶中一個(gè)力偶強(qiáng)度隨時(shí)間的微商。uγ是P波的表達(dá)式，uθ和uφ分別是SV和SH波的表達(dá)式。

對于P波、S波初動(dòng)及振幅比方法原理，很多文獻(xiàn)［1－3，6］都給出了具體介紹，本文不再詳細(xì)敘述。

2 使用資料的選取

本文 研 究 的 區(qū) 域 范 圍 為34.7°～35.3°N，111.7°～112.5°E，在小浪底水庫大壩周圍30km 以內(nèi)，是小浪底數(shù)字地震臺網(wǎng)監(jiān)測能力最好的區(qū)域。收集區(qū)域內(nèi)8個(gè)數(shù)字地震臺站所記錄的2009年1月—2012年12月間發(fā)生的400次地震事件。經(jīng)過認(rèn)真篩選后，去掉波形重疊、難以辨認(rèn)的地震，同時(shí)滿足最少有4個(gè)以上臺站記錄的地震事件，最后選取用于計(jì)算震源機(jī)制的45個(gè)地震（ML≥1.0），震源深度分布在2～24km 范圍內(nèi)，平均深度為8.0km，平均震中距6.8km。

圖1 小浪底區(qū)域地震臺網(wǎng)與地震震源機(jī)制分布圖

圖1給出了小浪底區(qū)域地震臺站（空心三角形）和45次地震震源機(jī)制解的空間分布圖，從圖中看出，其中11個(gè)地震位于臺網(wǎng)分布區(qū)域之外，其他34個(gè)地震事件都位于臺網(wǎng)的包圍之中，且地震發(fā)生在距離臺站較近的位置，保證了震源機(jī)制解計(jì)算的可靠性。

3 震源機(jī)制解與構(gòu)造應(yīng)力場特征

震源機(jī)制解是研究構(gòu)造應(yīng)力場的基礎(chǔ)資料，可以反映震源斷層的力學(xué)性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)特征，揭示地震破裂的力學(xué)機(jī)制，給出地震的等效釋放應(yīng)力場。而由多個(gè)地震的震源機(jī)制解可平均反映某區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場的最大、中等和最小主壓應(yīng)力方向。由震源機(jī)制的P、T、B 3個(gè)應(yīng)力軸的傾俯角的最大值可以判斷震源機(jī)制破裂類型［7］。如Pplug最大，即P 軸直立或者接近直立，則認(rèn)為屬于正斷層破裂類型；如Tplug最大，即T 軸直立或者接近直立，則認(rèn)為屬于逆斷層破裂類型；如Bplug最大，則認(rèn)為屬于走滑斷層破裂類型。按以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，結(jié)果顯示正斷層13次，逆斷層15次，走滑斷層17次。

圖2 小浪底水庫區(qū)域震源機(jī)制各個(gè)參數(shù)每10°間隔的歸一頻數(shù)分布

圖2給出了小浪底水庫區(qū)域45次震源機(jī)制各個(gè)參數(shù)每10°間隔的歸一頻數(shù)分布。Strike是節(jié)面的走向，以NNE 和NWW 相互共軛的2組優(yōu)勢分布；Dip是節(jié)面的傾角，其中以45°傾角居多，高傾角也占一定比例；Rake是節(jié)面滑動(dòng)角，優(yōu)勢分布方向不明顯；az是應(yīng)力軸的方位，dip為應(yīng)力軸與鉛垂線的夾角。Paz是P 軸的方位，顯示了主壓應(yīng)力軸的NEE方向優(yōu)勢分布明顯，處于220°～230°較多；Pdip是P軸與鉛垂線的夾角，以40°～60°為主；Taz是T 軸的方位，拉張應(yīng)力方向以NWW 方向分布，其他方向也有一定比例；Tdip是T 軸與鉛垂線的夾角，以40°～60°為主；Baz是B 軸與鉛垂線的夾角，分布沒有明顯優(yōu)勢方向。這些小地震的主壓應(yīng)力軸方向優(yōu)勢分布與華北地區(qū)近水平構(gòu)造應(yīng)力場不完全一致［7－8］，顯示了更加復(fù)雜的態(tài)勢，表明它們受華北構(gòu)造應(yīng)力場控制較弱，受該區(qū)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和水庫蓄水的影響明顯。

小浪底庫壩區(qū)和周邊還展布著多條第四紀(jì)活動(dòng)斷裂，主要是老斷層的新活動(dòng)（復(fù)活），如塔底斷層、石井河斷層、城崖地?cái)鄬拥刃纬捎谘嗌狡诩扒把嗌狡?，在近期仍有明顯活動(dòng)。城崖地?cái)鄬又黧w走向NW315°左右，傾向北東，傾角65°～75°，全長100 km 以上，是本區(qū)的大斷裂之一；塔底斷層近東西走向，總延伸長約38km，斷層性質(zhì)為左旋扭動(dòng)的正平移斷層；石井河斷層總體走向285°，總延伸長度40 km 以上。小浪底地區(qū)現(xiàn)代地應(yīng)力場屬走滑型，即主應(yīng)力中σ1與σ3近于水平，而σ2近于鉛直，最大主應(yīng)力σ1的方向?yàn)镹EE 向，在該區(qū)域應(yīng)力場作用下，城崖地?cái)嗔?、塔底斷裂和石井河斷裂均表現(xiàn)為以剪切滑移為主，這三條斷裂的交匯處在庫區(qū)中段，是應(yīng)力最集中的部位。本文計(jì)算結(jié)果顯示的復(fù)雜性說明，在該區(qū)應(yīng)力構(gòu)造背景和水庫蓄水的共同作用下，使得庫區(qū)的震源機(jī)制解表現(xiàn)復(fù)雜；正斷層較多、逆斷層較少，但差別不大，走滑型和傾滑型同時(shí)存在，兩種類型基本相等，由于使用的資料較少，要對該區(qū)做進(jìn)一步的應(yīng)力場研究，需更多的資料積累。

4 結(jié)論與討論

本文利用垂直向P 波、S波初動(dòng)與振幅比方法計(jì)算得到2009年1月—2012年12 小浪底水庫區(qū)45次小地震的震源機(jī)制，通過分析震源機(jī)制類型、主壓應(yīng)力軸的分布特征，得到如下結(jié)果：該區(qū)域45次震源機(jī)制結(jié)果顯示，正斷層13次，逆斷層15次，走滑斷層17次；主壓應(yīng)力軸（P 軸）總體為NEE 方向（220°～230°），與華北區(qū)域近水平構(gòu)造應(yīng)力場不完全一致，顯示了小浪底水庫區(qū)域受華北構(gòu)造應(yīng)力場的控制作用較弱，應(yīng)該跟水庫區(qū)域地下介質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜和水庫蓄水有關(guān)，也說明小地震具有隨機(jī)性，受局部因素影響較大。

［1］ Kisslinger C，Bowman J R，Koch K.Procedures for computing focal mechanisms from local（SV／P）z data［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，1981，87（6）：1719－1730.

［2］ 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）：15－22.

［3］ Snoke J A.Earthquake mechanism［C］.James D E.Encyclopedia of Geophysics.New York：Van Nostrand Reinhold Company，1989：239－245.

［4］ 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.

［5］ 倪紅玉，劉澤民，沈小七，等.利用FOCMEC方法計(jì)算震源機(jī)制解的影響因素分析—以九江－瑞昌MS5.7地震為例［J］.華北地震科學(xué)，2011，（3）：1－7.

［6］ 胡新亮，刁桂苓，馬瑾，等.利用數(shù)字地震記錄的P、S振幅比資料測定小震震源機(jī)制解的可靠性分析［J］.地震地質(zhì)，2004，26（2）：347－354.

［7］ 刁桂苓，徐錫偉，陳于高，等.汶川MW7.9和集集MW7.6地震前應(yīng)力場轉(zhuǎn)換現(xiàn)象及其可能的前兆意義.地球物理學(xué)報(bào)，2011，54（1）：128－136.

［8］ 李飲祖，靳雅敏，于新昌.華北地區(qū)的震源機(jī)村與地殼應(yīng)力場［J］.地震學(xué)報(bào)，1982，4（1）：55－61.