趙凌云，丁文秀，周 舟，周本偉 何 凱，申學(xué)林，魏貴春

（1.中國地震局地震研究所（地震大地測量重點實驗室），湖北 武漢 430071；2.湖北省地震局，湖北 武漢 430071；3.三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)地震監(jiān)測重點站，湖北 武漢 430071）

2019年12月26日18時36分在湖北應(yīng)城發(fā)生了MS4.9（ML5.3）地震。地震發(fā)生之后，震中附近地區(qū)余震相對較少，截止到2020年3月30日，共記錄到11次ML＞0.0地震（圖1），其中，ML1.0～1.9地震1次，ML2.0～2.9地震9次，ML3.0～3.9地震1次，最大余震為2020年1月8日1時23分應(yīng)城ML3.3地震，此次余震位于主震MS4.9（ML5.3）的SE方向3.8 km處，另外9次ML≥2.0余震均發(fā)生在主震東南部。在此次地震震中30 km內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過1960年2月5日MS4.1（ML4.6）地震。震區(qū)及其周邊區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，震中附近最近斷裂為皂市斷裂，該斷裂北起京山天王寨，以NNW 向南延，經(jīng)湯池，在皂市東截接潛北斷裂之后，繼續(xù)以SSW 方向延伸，最后隱伏于白堊系-第四系之下（曹家敏等，1994）。該斷裂北東段發(fā)育于古近系磚紅、褐紅色砂礫巖、粘土巖、砂巖和寒武系灰色厚層、巨厚層結(jié)晶灰?guī)r、白云巖之間，斷面走向NNW，傾向NEE，傾角60°，且上緩下陡，斷裂帶上的白堊系以粗碎裂巖為主；寒武系以巨大的斷層角礫巖為特征，各處寬度不等。主斷面上多處可見到厚度20～30 cm的片理化構(gòu)造巖和厚度不一的斷層泥（劉鎖旺等，1994）。中生代中期隨州—應(yīng)城推覆體向南推擠，該斷裂兩盤產(chǎn)生左形走滑運動；晚白堊開始拉張，成為云夢—應(yīng)城盆地的西界；第四紀(jì)以來斷裂上盤具有走滑特點，富水左岸支流經(jīng)過斷裂時多數(shù)顯示右行走滑特征；玉泉寨有低溫泉水溢出；中段和潛北斷裂交匯部位東側(cè)于1630年夏發(fā)生過MS5.0地震和7～8次3＞M≥2.0微震（徐杰等，1991）。

圖1 震中區(qū)附近的斷裂與參與CAP計算的臺站分布

“CAP”（Cut and Paste）方法是將寬頻帶地震記錄分成波形Pnl波和面波兩個部分進(jìn)行反演，在適當(dāng)?shù)臅r間變化范圍內(nèi)搜索出理論地震波形和觀測地震波形全局?jǐn)M合誤差最小的反演震源機(jī)制解的方法（Zhao et al，1994；Tan et al，2006；Zhu et al，1996，2006）。該方法的優(yōu)勢是反演結(jié)果對速度模型和地殼橫向變化的依賴性相對較小，且對震源深度有較好的約束。因此本文擬采用CAP方法反演應(yīng)城MS4.9地震的震源機(jī)制解，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和地震序列的分布等來判斷此次地震的可能發(fā)震機(jī)理。

1 資料選取

1.1 觀測臺站

為了提高震源機(jī)制結(jié)果可靠性，綜合考慮臺站的震中距和方位角等因素，我們選取湖北臺網(wǎng)8個觀測質(zhì)量較好、連續(xù)率較高的臺站（圖1）參與計算。

1.2 地殼速度模型

選取的研究區(qū)地殼模型見表1，從地表到40 km深度處共分為8層，建立初始模型計算理論格林函數(shù)。該區(qū)地殼的明顯特征是在14～21 km處存在一低速層，這一結(jié)果在不同人工地震測深剖面或研究成果中均有體現(xiàn)（張愛民等，2006）。

表1 湖北應(yīng)城地區(qū)地殼速度模型

2 震源機(jī)制結(jié)果與分析

2.1 CAP方法計算結(jié)果

在反演過程中，將理論波形和觀測波形的Pnl部分（0.05～0.2 Hz）和Snl部分（0.02～0.05 Hz）進(jìn)行擬合。在全空間中進(jìn)行格點搜索震源參數(shù)，搜索得到不同深度上的震源機(jī)制和誤差（黃建平等，2009）。調(diào)整計算參數(shù)，使得波形能夠較好地吻合觀測數(shù)據(jù)，得到最佳的震源機(jī)制解（呂堅等，2009），其最佳雙力偶解：節(jié)面I走向49°，傾角78°，滑動角162°；節(jié)面Ⅱ走向143°，傾角72°，滑動角13°。

震源深度始終是一個較難確定的參數(shù)。地震目錄中給定的深度可能與實際重新定位或震源機(jī)制反演的深度存在較大的差異。圖2a是由表1中的速度模型得出來的震源機(jī)制解波形擬合結(jié)果，從圖2a中得知超過四分之三的臺站擬合相關(guān)系數(shù)高于80%，表明理論波形與實際波形具有較好的擬合關(guān)系，結(jié)果穩(wěn)定、可靠。圖2b是誤差隨著深度的分布，從圖2b可以看出震源深度的變化對震源機(jī)制的影響不明顯。根據(jù)誤差最小判定原則，本次地震事件的最佳震源深度為8 km左右。

圖2 0～20 km各深度處CAP方法計算的震源機(jī)制解及誤差分布

2.2 與FOCMEC以及KIWI計算結(jié)果的對比

表2為不同方法計算出的2019年12月26日湖北應(yīng)城MS4.9（ML5.3）地震的震源機(jī)制解，根據(jù)表2分析認(rèn)為，此次地震由帶有逆沖成分的走滑性質(zhì)斷層活動造成，主壓應(yīng)力P軸為近東西向，主張應(yīng)力軸為近南北向（楊云存等，2021）。另外用104個臺站初動符號及利用FOCMEC方法計算的震源機(jī)制結(jié)果見圖3a。可見兩種方法的結(jié)果很相近，進(jìn)一步支持本文的CAP計算結(jié)果。其中節(jié)面II與皂市斷裂走向接近，也符合皂市斷裂逆沖推覆體系的構(gòu)造作用，因此推斷發(fā)震斷層與北西向的皂市斷裂活動有關(guān)。另外據(jù)吳海波等（2021）利用KIWI反演的此地震的震源機(jī)制解（圖3b）可知兩種方法反演結(jié)果較接近；破裂性質(zhì)一致。三種反演方法得出的結(jié)果比較接近，從另一個角度也說明了CAP反演結(jié)果是可靠的。

表2 湖北應(yīng)城MS4.9地震的震源機(jī)制解

圖3 應(yīng)城MS4.9地震震源機(jī)制解

3 發(fā)震構(gòu)造分析

本文使用表1的地殼速度模型，選用最近的8個包圍較好的臺站，采用HYPO2000方法對地震序列進(jìn)行重新定位，得到的結(jié)果如表3，其分布如圖4所示。

圖4 應(yīng)城MS4.9地震重定位后余震分布

表3 湖北應(yīng)城MS4.9地震的余震重定位結(jié)果

應(yīng)城MS4.9（ML5.3）地震序列集中分布在皂市斷裂南段，余震只有11個，位于主震東側(cè)，重新定位后余震呈現(xiàn)NW 向分布，余震分布與皂市斷裂走向比較接近。地震強震動數(shù)據(jù)計算結(jié)果（圖5）顯示，應(yīng)城地震極震區(qū)儀器烈度為V度，絕大多數(shù)區(qū)域為IV度，儀器烈度等震線長軸呈北西走向分布，和計算的震源機(jī)制解長軸方位基本一致（李恒等，2020）。

圖5 應(yīng)城MS4.9地震儀器烈度分布

4 結(jié)論與討論

本文利用CAP方法反演了應(yīng)城MS4.9（ML5.3）地震的震源機(jī)制解，得出其最佳雙力偶解：節(jié)面Ⅰ走向49°，傾角78°，滑動角162°；節(jié)面Ⅱ走向143°，傾角72°，滑動角13°，最佳震源深度在8.0 km附近。該結(jié)果與FOCMEC和KIWI方法計算的結(jié)果都比較接近。結(jié)果分析認(rèn)為，此次地震為走滑性質(zhì)斷層帶有逆沖成分造成，其主壓應(yīng)力近EW 向，主張應(yīng)力軸近NS向。本文利用HOPO2000對余震進(jìn)行了重新定位，定位后余震呈NW 分布，與皂市斷裂走向接近，同時應(yīng)城地震儀器烈度圖顯示的等震線長軸也呈NW 走向，和計算的震源機(jī)制解長軸方位基本一致。應(yīng)城MS4.9（ML5.3）地震發(fā)生在皂市斷裂東南端，節(jié)面II走向與皂市斷裂相近，破裂方式為走滑帶逆沖成分，綜合分析認(rèn)為NW 向的皂市斷裂作為發(fā)震斷裂的可能性較大。