2020, Vol. 40
赣南是中强地震多发区，历史上破坏性地震频发，最大地震为1806年会昌南6.0级地震，该地震也是江西境内有记载以来的最大地震。寻乌是赣南地区地震活动最为强烈的地区，1970年以来共发生ML4.0以上地震7次，最大地震为1987年寻乌5.5级震群。2017-11-06寻乌地区发生ML3.8震群，其中包括多次ML3.0以上地震(图 1、2)。
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图 1 地震震中和台站分布 Fig. 1 Distribution of the epicenters and stations |
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图 2 图 1方框中的地震、台站和构造分布 Fig. 2 Earthquakes, stations and structural distribution in the box of figure 1 |
利用数字地震波形资料开展的赣南地区研究较少。在震源机制和视应力研究方面，曾文敬等[1]利用从震源向上射出的直达P、S波引起的地动位移振幅比，得到2001~2008年赣南及邻区58个ML2.0~4.2地震的震源机制；王甘娇等[2]在此基础上对赣南地区综合断层面解及其置信区间进行了计算分析，得到最大主应力轴方位为SEE向(95%的置信范围为110°~140°)，最小主应力轴方位为NNE向(95%的置信范围为15°~45°)，为走滑类型。2009年以来，江西区域数字地震台网的台站数量大幅增加，对震源机制和视应力的计算精度提升有很大帮助。本文利用寻乌及邻区2009年以来的地震波形资料，计算震源机制和视应力，为赣南及邻区的地震趋势预测提供参考依据。
1 震源机制分析 1.1 数据资料和速度模型选取2009-01~2018-11波形质量较好的19次ML2.5以上地震进行震源机制计算，其中ML3.0~3.9地震8次。计算使用的地震波形资料由国家数字测震台网数据备份中心提供[3]。
本文所用方法对介质模型没有太多要求，速度结构的误差对计算结果的影响较小[4-5]。使用华南地区速度结构模型作为层状介质速度结构[6]，具体见表 1。
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表 1 华南地壳速度模型 Tab. 1 Crustal velocity model for southern China |
采用Snoke最新发展的利用P波、SV波和SH波的初动和振幅比联合计算震源机制的方法和交互式FOCMEC反演程序[7-9]进行计算。Snoke方法利用双力偶点源模型，采用3个独立震源机制参数的网格尝试法，计算一系列直达P波、SV波和SH波的初动方向及SV/P、SH/P或SV/SH振幅比的理论值，并将其与实际观测值进行对比，求取满足小于设定的矛盾数据上限的震源机制解，选择其中矛盾符号数最少及振幅比残差最小的震源机制解作为最佳解[10]。该方法与P波初动法及垂直向SV波与P波的振幅比方法相比，优势在于增加了SH波与P波的振幅比和S波的初动数据，对震源机制解的约束更多，结果更准确[11]。
1.3 计算结果及分析本文采用的计算方法在初动和台站数量较少时也能准确确定震源机制[4]，19次地震中有18次使用了10个以上的初动资料，计算结果稳定可靠(表 2)。根据Zobark[12]对震源机制的分类标准，对寻乌及邻区19次ML2.5以上地震的震源机制解进行分类统计(表 3)，发现寻乌及邻区发生的走滑型地震占绝对优势，与曾文敬等[1]的研究结果一致。
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表 2 震源机制解计算结果 Tab. 2 Calculation results of focal mechanism solution |
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表 3 震源机制解类型统计 Tab. 3 Statistical table of focal mechanism type |
对于2017-11~2018-04寻乌震群，地震集中区内共发生ML2.5以上地震8次(图 3中蓝色地震)，最大为ML3.8，计算得到走滑断层(SS)7个，带走滑分量的逆断层(TS)1个，震源机制解结果的一致性较好。
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图 3 ML2.5以上地震震源机制解 Fig. 3 Mechanism solutions of ML≥2.5 earthquakes |
将震源机制解中各个参数每隔10°进行频数统计，结果见图 4。由图可知，走向主要集中在近NS向和EW向，倾角以50°~90°为主，滑动角主要分布在-50°~50°和-150°~150°之间，滑动角与倾角说明地震以高倾角的走滑型运动为主。P轴和T轴的方位角具有明显的优势分布，P轴在310°~320°和110°~130°之间，T轴在220°~230°之间，P轴的倾角大多在40°以内，表明断裂所承受的作用力以近水平向为主。计算结果与前人的研究结果[1-2, 13]较为一致，P轴的优势分布方向与该区NWW-SEE向的水平挤压构造特征相吻合[14-15]，说明寻乌地区地震活动受区域构造应力场的控制。
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图 4 震源机制各个参数归一频数分布 Fig. 4 Normalized frequency of the focal mechanism parameters |
视应力计算使用的地震波形资料由国家数字测震台网数据备份中心[3]提供，视应力计算原理和方法见文献[16-18]。选取89次信噪比较高、ML1.5以上及震中距在200 km以内的地震波形资料进行计算，每个地震至少有3个以上台站的波形记录，保证计算结果的可靠性。
2.1 视应力与震级的关系89次地震发生在2009-04-03~2019-02-14，震级范围为ML1.5~3.8，其中ML3.0以上地震8次。对视应力值与震级的关系进行拟合发现，视应力与震级呈正相关(图 5)。
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图 5 视应力与震级的关系 Fig. 5 The relation between apparent stress and magnitude |
89次ML1.5以上地震的视应力随时间的变化见图 6(a)。可以看出，视应力值在0.002~2.07 MPa之间变化，平均值为0.13 MPa，低于中国东部的平均视应力值[19]。由于视应力与震级呈正相关，将视应力扣除震级得到差视应力随时间变化的曲线，具体见图 6(b)。由图可知，2012-04-28寻乌ML3.7地震的视应力较高，但扣除震级影响之后的差视应力值并不突出；2010-07~2015-12寻乌及邻区的差视应力较为平稳，2016年开始差视应力波动加大，经过2次高值波动后发生2017-11-06寻乌ML3.8震群，表明震群发生前震源区应力水平有增强的现象，与王生文等[20]的研究结果相似。寻乌震群的差视应力值不高，震群结束后寻乌及邻区的视应力又出现高值波动。
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图 6 视应力、差视应力和震级随时间变化 Fig. 6 Time variation of apparent stress, differential apparent stress and magnitude |
89次ML1.5以上地震的视应力空间分布见图 7，图中无明显的高值或低值区。差视应力空间分布见图 8，可以看出，寻乌北部地区的差视应力值相对较高，而寻乌震群的差视应力值并不高。寻乌震群结束后地震也主要发生在寻乌北部高视应力区域，该区域的地质构造较复杂，容易积累应力，地震活动水平相对较高，是江西省中强地震最为活跃的区域，共发生4.7级以上地震4次，最大为1941-09-21寻乌
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图 7 寻乌及邻区视应力空间分布 Fig. 7 Spatial distribution of apparent stress in Xunwu and its adjacent areas |
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图 8 寻乌及邻区差视应力空间分布 Fig. 8 Spatial distribution of differential apparent in Xunwu and its adjacent areas |
本文计算得到寻乌及邻区19次ML2.5以上地震的震源机制和89次ML1.5以上地震的视应力，得出以下结论：
1) 寻乌及邻区19次ML2.5以上地震的震源机制解分类统计结果显示，走滑断层(SS)占63.2%，正断层(NF)占15.8%，带走滑分量逆断层(TS)占10.5%，逆断层(TF)和无法确定型(U)占5.3%，可见该地区发生的走滑型地震占绝对优势，与曾文敬等[1]的研究结果一致。寻乌震群集中区内的8次ML2.5以上地震的震源机制结果一致性较好，其中，走滑断层(SS)7个，带走滑分量的逆断层(TS)1个。
2) 寻乌及邻区震源机制节面走向主要集中在近NS向和EW向，倾角以50°~90°为主，滑动角主要分布在-50°~50°和-150°~150°之间，滑动角与倾角说明地震以高倾角的走滑型运动为主。P轴和T轴的方位角具有明显的优势分布，P轴在310°~320°和110°~130°之间，T轴在220°~230°之间，P轴倾角大多在40°以内，表明断裂承受的作用力以近水平向为主。该结果与前人的研究结果[1, 13-14]较为一致，P轴的优势分布方向与该区NWW-SEE向水平挤压的应力特征吻合[14-15]，说明寻乌及邻区地震活动受区域构造应力场的控制。
3) 寻乌及邻区的视应力与震级呈正相关性，视应力随震级的增大而增大，89次ML1.5以上地震视应力值的变化范围为0.002~2.07 MPa，平均值为0.13 MPa，低于中国东部的平均视应力值。2010-07~2015-12寻乌及邻区的差视应力较为平稳，2016年开始差视应力波动加大，经过2次高值波动后发生2017-11-06寻乌ML3.8震群，表明震群发生前震源区应力水平有增强现象。
4) 89次ML1.5以上地震的视应力空间分布无明显的高值或低值区，而差视应力值显示寻乌北部地区相对较高。该地区地质构造较复杂，更容易积累应力，地震活动水平相对较高，可见区域视应力的不同反映了地震活动水平和地壳应力状态的不同。
致谢: 本文所用程序由安徽省地震局刘泽民高级工程师和浙江省地震局朱新运研究员提供，中国地震局地球物理研究所国家数字测震台网数据备份中心为本文提供地震波形数据，在此一并表示感谢！
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