劉 萍， 魏蕓蕓， 張琳琳

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆 烏魯木齊 830011)

據(jù)新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)測定，2021年9月4日9時54分、5日1時52分分別發(fā)生新疆維吾爾自治區(qū)皮山MS5.1地震、葉城MS5.0地震，震源深度分別為7 km和10 km，兩次地震相距約13 km，時間間隔約16 h。據(jù)新疆地震臺網(wǎng)記錄結果，截至2021年10月1日，共記錄到ML≥0.0地震307次(包含前震)，其中ML1.0～1.9地震187次，ML2.0～2.9地震80次，ML3.0～3.9地震25次，ML4.0～4.9地震9次，ML5.0～5.9地震3次，最大地震為9月4日9時54分皮山MS5.1地震。兩次地震后，序列最大地震為9月5日1時55分ML4.7地震。其中在皮山MS5.1地震前記錄到地震73次，其中ML1.0～1.9地震35次，ML2.0～2.9地震18次，ML3.0～3.9地震10次，ML4.0～4.9地震8次，ML5.0～5.9地震1次，最大地震為9月4日9時28分ML5.0地震。皮山MS5.1地震震中位于西昆侖山與塔里木盆地的過渡部位、塔里木盆地的西南緣，大地構造上位于塔里木中央地塊西南緣，為塔里木盆地西南邊緣地帶(圖1)。新構造劃分上，震區(qū)北部為塔里木斷陷區(qū)的葉城拗陷帶，南部為昆侖山強烈隆起區(qū)的西昆侖北麓新隆起帶，GPS觀測資料顯示該構造帶以擠壓縮短變形為主，右旋走滑速率為(1～3)mm/a[1-4]。皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震微觀震中位于澤普斷裂。澤普斷裂從莎車西經澤普至杜瓦展布，是塔里木盆地西南規(guī)模較大的隱伏斷裂，斷裂走向NWW，傾向南西，斷面陡傾，全長約210 km, 斷層傾角為67°～76°[5-7]。該斷裂是與澤普背斜相伴生的逆斷層，為第四紀隱伏活動斷層。皮山MS5.1地震發(fā)生在西昆侖地震帶。震中100 km范圍內1900年以來發(fā)生MS≥5.0地震9次(含余震)。其中，5.0≤MS≤5.9地震5次，6.0≤MS≤6.9地震4次。距此次震群震級最大、時間最近的為2015年7月3日皮山MS6.5地震，距離約37 km， 震源機制解類型解為逆沖型[8]，與本次地震震源類型一致。吳傳勇[9]認為皮山6.5級地震發(fā)生在西昆侖山前的皮山逆斷裂—褶皺帶上,山前地區(qū)為典型的逆沖構造帶，形成典型的薄皮推覆構造系統(tǒng)。為了了解此次地震的發(fā)震構造，更好地判定震區(qū)未來地震活動趨勢，本文中采用CAP方法反演2021年9月4日皮山MS5.1地震和2021年9月5日葉城MS5.0地震及前震的震源機制解。

圖1 皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震附近地震構造與歷史地震

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)資料

收集地震周邊地區(qū)的葉城臺(YCH)、阿圖什臺(ATS)、和田臺陣6 (HTTZ6)、和田臺陣0 (HTTZ0)、英吉沙臺(YJS)、岳普湖臺(YPH) 、巴楚臺(BCH)、西克爾臺(XKR) 、塔什庫爾干臺(TAG)、喀什臺(KSH)、烏什臺(WUS)、于田臺(YUT)數(shù)字地震波形用于反演震源機制解(表1)，臺站分布均勻合理(圖2)，對皮山MS5.1和葉城MS5.0地震包圍較好，在臺站分布上最大程度減小對反演結果的影響。

表1 研究區(qū)內臺站參數(shù)表

兩次地震處于地震臺站分布稀疏地區(qū)，可參考的研究成果較少，所以速度模型選擇目前廣泛使用的CRUST2.0，做為此次地震的速度結構模型，得到該區(qū)域一維速度結構模型(表2)。

表2 地殼速度模型表

1.2 研究方法

震源機制攜帶著應力場和震源破裂錯動的信息，是了解區(qū)域應力場和地震成因的有效途徑之一。學者利用各種方法解算震源機制解，例如P波初動、P/S振幅比，波形反演(CAP)等方法[10-16]。確定中小地震震源機制廣泛應用的P波初動方法，是根據(jù)初動極性獲得震源信息，此方法需要大量分布在不同震中距和方位角的地震臺站記錄。波形反演方法是利用地震波的震源信息和地球結構信息，以較少的臺站資料得到可靠的震源信息，最終反演出震源機制解。皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生在西昆侖地震帶，受地理環(huán)境影響，屬于監(jiān)測能力比較弱的地區(qū)，震中周圍臺站數(shù)量較少，所以本文中采用波形反演(CAP)方法[17-18]進行震源機制解反演。CAP方法是利用記錄的近震數(shù)據(jù)把寬頻帶數(shù)字波形記錄分為Pnl波和面波兩個部分，分別擬合Pnl波和面波，然后再分別計算它們的理論地震圖和實際觀測波形的目標誤差函數(shù)，在給定的參數(shù)空間中進行網(wǎng)格搜索，最終搜索出最佳深度和震源機制解[19-20]。為了減少因幾何擴散而產生的衰減對波形的影響，先進行震中距矯正，其得到的絕對誤差值作為目標誤差函數(shù)，

(1)

式中，r為震中距；r0為選定的參考震中距；p為比例因子用以保障震中距r處的權重與r0相當；u為實際地震記錄；s為合成地震圖。基于所定義的目標誤差函數(shù)，采用網(wǎng)格搜索的方法在M0、θ-φ、δ、λ以及震源深度空間進行搜索，得到最佳的震源機制解、矩震級和震源深度。

2 計算結果分析

根據(jù)新疆區(qū)域數(shù)字測震臺網(wǎng)記錄的波形數(shù)據(jù)，采用CAP方法反演，挑選寬頻帶地震臺的數(shù)據(jù)進行處理，利用距震中500 km范圍內的8個臺站的波形資料，對挑選出的寬頻帶數(shù)據(jù)去傾斜、除儀器響應并旋轉至大圓路徑。對皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震波形中的Pnl波部分使用帶寬為0.05～0.12 Hz、面波部分使用帶寬為0.04～0.1 Hz的帶通濾波器進行濾波。計算1～50 km深度下的各臺站格林函數(shù)，破裂時間分別設為1.1 s和1.0 s，首先在各深度對斷層走向、傾角、滑動角以10°間隔進行網(wǎng)格搜索，得到的皮山MS5.1地震節(jié)面I：走向303°，傾角64°，滑動角74°；節(jié)面Ⅱ：走向156°，傾角29°，滑動角119°，P軸方位44°(圖3)；矩震級為4.8，矩心深度為19 km(圖4)。得到的葉城MS5.0地震節(jié)面I：走向287°，傾角50°，滑動角108°；節(jié)面Ⅱ：走向80°，傾角43°，滑動角70°，P軸方位4°(圖5)； 矩震級為4.76，矩心深度為19 km(圖6)。

圖3 皮山MS5.1地震矩張量反演理論地震波形(紅色)圖與實際觀測地震波形(黑色)圖

圖4 皮山MS5.1地震矩張量反演中波形擬合誤差隨深度的變化

圖5 葉城MS5.0地震矩張量反演理論地震波形(紅色)圖與實際觀測地震波形(黑色)圖

圖6 葉城MS5.0地震矩張量反演中波形擬合誤差隨深度的變化

皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生后，不同機構解算兩次地震的震源機制解(表3)，通過對比本文中得到的震源機制解和各個研究機構得出的震源機制解結果相近。皮山MS5.1地震前1天，皮山地區(qū)接連發(fā)生多次MS≥3.0地震，利用CAP方法計算此次前震序列中可計算的5個地震的震源機制解(表4，圖7)。其中3次為逆沖型地震，2次為正斷型地震。

圖7 皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震及序列震源機制解空間分布圖

表3 皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震震源機制解結果對比表

表4 皮山MS5.1和葉城MS5.0地震前震序列震源機制解

3 結 語

皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生在西昆侖地震帶，震中位于澤普斷裂，斷裂總體呈NWW向延伸，為逆斷層性質。利用CAP方法反演得到皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震的震源機制解類型均為逆沖型，與澤普斷裂的斷錯性質基本一致。兩次地震震源機制解所得到的節(jié)面Ⅰ走向分別為303°、287°，傾角分別為64°、50°，與附近走向為NWW，傾角為67°～76°的澤普隱伏斷裂較為接近，初步判斷兩次地震的節(jié)面Ⅰ為發(fā)震斷層面。地震活動是構造運動最直接的反映，皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生在西昆侖山前的逆沖推覆構造上，持續(xù)的造山帶推覆擠壓作用使前陸變形區(qū)形成薄皮推覆構造，并向盆地方向推覆，持續(xù)推覆擠壓作用不僅作用在淺表，還使深部應力不斷增加。西昆侖地區(qū)中強地震以擠壓型逆斷層破裂為主，兩次地震震源機制解類型也均為逆斷型，與所處地區(qū)構造類型一致。皮山MS5.1地震前半小時內5個地震中2個地震為正斷型，與區(qū)域歷史地震的震源機制解不一致，表明其可能是在震源區(qū)應力調整過程中產生的地震事件，也是今后跟蹤前震序列需重點關注的特征。