2020, Vol. 40
2014-08~2015-03安徽金寨地区发生最大为ML3.9的震群，中心位于金寨县关庙乡东北。此次震群具有地震数目多、持续时间长、震源深度浅、震感明显等特点，且自1970年有仪器记录以来，金寨地区未曾发生过类似的震群活动。根据震源参数的时空变化特征，结合震源机制解、震源深度等参数研究该震群序列的特征，对详细分析此次金寨震群序列的特征及深入探究其发震机理等具有重要意义[1]。
本文采用Snoke方法[2]和CAP方法[3-4]联合反演2014-08~2015-03间14次ML≥3.0地震的震源机制解，并利用PTD方法[5]及CAP方法对地震的震源深度结果进行对比，为研究此次金寨震群序列的特征参数提供部分依据。
1 金寨震群序列及场地环境介绍2014-08~2015-03安徽省金寨县关庙乡发生了长周期、大规模的震群活动，其中ML≥0.0地震604次，ML≥1.0地震365次，ML≥2.0地震71次，ML≥3.0地震14次，平均每天发生3次可监测地震，最大为2014-10-26 01:25的ML3.9地震。
金寨震群位于大别山北麓，为安徽、湖北、河南三省交界处，发育有十分复杂的断裂构造[6]。该震群具有发震空间丛集性、发震时间紧密性两大特征，其在空间上集中分布于115.50°~115.53°N、31.50°~31.53°E(关庙乡东北部，见图 1)；在时间上分为3个阶段：第1阶段为08-22到9月底，期间发生136次ML≥0.0地震，最大为ML2.4地震；第2阶段为10-22到12月底，期间发生418次ML≥0.0地震，最大为ML3.9地震，是金寨震群活动最频繁、能量释放最大的阶段，震级和地震频率有增强趋势；第3阶段为2015-01-01~03-31，最大为ML2.7地震，此后震级和地震频率均有所减弱，表明金寨震群趋于平静。
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图 1 金寨震群ML0.0以上地震震中及区域台站位置和断裂分布 Fig. 1 Epicenter location, station location and fault distribution of all the ML≥0.0 earthquake in Jinzhai earthquake swarm |
金寨震群附近台站数量较多，包围性较好，本文收集安徽及周边省份地震台网的数据资料，采用Snoke方法和CAP方法联合反演其震源机制解，使用安徽地区一维速度模型，并结合PTD方法和CAP方法对14次ML≥3.0地震的震源深度进行对比。
2 数据处理和研究方法 2.1 Snoke方法和CAP方法介绍计算震源机制解的方法有许多种，Snoke等[2]通过利用地震直达波的初动方向及SV/P、SV/SH的振幅比联合反演震源机制解，所需台站数量较少(5个)；CAP方法则将地震波分割为体波和面波，使用格点搜索法分别对体波和面波进行拟合，以计算震源机制解，避免反演中能量较强的面波对结果造成影响。
2.2 计算震源深度的PTD方法介绍PTD方法将初至Pn波到时作相应变换后减去初至Pg波到时，通过对不同震中距上的初至震相进行测算来确定震源深度，克服了利用体波和面波的速度差测定震源深度方法的缺陷[5]。
3 研究结果 3.1 金寨震群震源机制解利用安徽省地震局刘泽民高级工程师研发的基于Snoke方法的FOCMEC可视化反演程序计算金寨震群中14次ML≥3.0地震的震源机制解。以10-26的ML3.9地震为例，首先调入EVT波形文件，输入经纬度、震级、深度等地震参数，选取震中附近18个信噪比较高、记录清晰的台站，依次测量P波初动方向和振幅、震中距小于5 km的流动台径向SV波的极性和振幅及震中距大于5 km的其他台站切向SH波的极性和振幅，共获得20个P波(包括Pn波)初动方向及22个振幅比结果。通过调整合适的极性误差总数、波速比及振幅比等参数，得到6组解，具体结果见表 1和图 2。在6组解中，对比残差较小的结果，表明震源机制解的约束性较强、可靠性较好。选取结果较好的第2组解作为最佳解(图 3)，即节面Ⅰ的走向、倾角、滑动角分别为125°、77°、18°；节面Ⅱ的走向、倾角、滑动角分别为32°、75°、166°；P轴方位角为255°，倾角为3°；T轴方位角为345°，倾角为20°；B轴方位角为157°，倾角为70°。由10-26的ML3.9地震震源机制解判断此次地震为挤压性走滑型地震。
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表 1 Snoke方法计算的金寨震群ML3.9地震震源机制解 Tab. 1 The focal mechanism solution of Jinzhai earthquake group ML3.9 by Snoke method |
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图 2 Snoke方法计算得到的ML3.9地震震源机制解 Fig. 2 Focal mechanism solutions of the ML3.9 earthquake calculated by Snoke method |
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图 3 金寨震群ML3.9地震震源机制解的最佳解 Fig. 3 The best solution of focal mechanism solution for the ML3.9 earthquake in Jinzhai earthquake swarm |
利用相同方法计算剩余13次地震的震源机制解，找出最佳解并标注在卫星地图上，如图 4所示，图中震源球的体积大小表示震级大小。同时，使用CAP方法反演全部14次地震的震源机制解，并与Snoke方法进行对比，具体见表 2。
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图 4 Snoke方法计算得到的金寨震群14次ML3.0以上地震震源机制解 Fig. 4 The focal mechanism solutions of 14 ML≥3.0 earthquakes in Jinzhai earthquake swarm calculated by Snoke method |
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表 2 金寨震群14次ML3.0以上地震震源机制解 Tab. 2 Focal mechanism solution of 14 earthquakes with ML≥3.0 in Jinzhai earthquake swarm |
从表 2可以看出，金寨震群14次ML≥3.0地震震源机制解的一致性较好，节面Ⅰ走向为124°~145°，呈NW向，倾角约为67°，滑动角约为24°；节面Ⅱ走向为32°~51°，呈NNE向，倾角约为70°，滑动角约为165°。其中，利用CAP方法计算的14次ML≥3.0地震震源机制解与Snoke方法得到的结果在走向、倾角、滑动角等多个参数上有较好的一致性，进一步表明结果具有可靠性。由此可知，本次金寨震群可能为近NS向水平拉张和近EW向水平挤压作用下的走滑型活动地震，与刘泽民等[7]的研究结果基本一致。
由图 4可知，14次地震在地理空间上集中分布于金寨县关庙乡东北1 km处，位于河流正北约2 km×2 km范围内，整体呈EW向和SW向分布，均为走滑型地震，最大的ML3.9地震位于震群最东边。
3.2 金寨震群ML3.0以上地震震源深度对比使用中国地震台网中心编目系统中金寨震群14次ML≥3.0地震的数据，运用安徽地区一维速度模型(表 3)[8]，结合CAP方法中的深度搜索法及PTD方法联合计算震源深度，并对结果进行对比。由于篇幅限制，本文仅以10-26的ML3.9地震为例进行论述。
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表 3 安徽地区地壳一维速度模型 Tab. 3 One dimensional velocity model of the crust in Anhui area |
对ML3.9地震使用2种深度计算方法，其中CAP方法使用最低信噪比大于2.0、对震中包围较好的24个台站记录到的地震波形和44个震相数据，计算所得的震源深度为2.4 km(图 5)；PTD方法使用44个台站记录到的地震波形，包括24个Pg震相及12个Pn震相数据，其中商城台距震中最近，为31 km，泗县台距震中最远，为315 km，使用可计算震相的台站数为24个，平均震中距为159 km，计算所得的震源深度为4.4 km(图 6)。结合地震发生后的实地勘察结果，本文认为10-26的ML3.9地震是震源深度为3.0 km左右的浅源地震。
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图 5 CAP方法计算金寨震群ML3.9地震震源深度结果 Fig. 5 Calculation of focal depth for ML3.9 earthquake in Jinzhai earthquake swarm by CAP method |
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图 6 PTD方法计算金寨震群ML3.9地震震源深度结果 Fig. 6 Calculation of focal depth for ML3.9 earthquake in Jinzhai earthquake swarm by PTD method |
图 7为使用CAP方法和PTD方法计算的金寨震群14次ML≥3.0地震震源深度的三维结果，其中74%地震的震源深度分布在2~5 km范围内，93%地震的震源深度分布在2~6 km范围内；PTD方法计算所得的震源深度略大于CAP方法，PTD方法的平均震源深度为4 km，CAP方法的平均震源深度为3 km。由此可知，2种方法计算结果的一致性很高，震源深度都集中分布在2~5 km范围内，震源较浅，与当地群众反映的震感程度、地声等现象较吻合。
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图 7 CAP方法和PTD方法计算的金寨震群14次ML≥3.0地震震源深度对比 Fig. 7 The focal depth of 14 ML≥3.0 earthquakes in Jinzhai earthquake swarm calculated by CAP method and PTD method |
金寨震群位于大别山北麓，该区域断裂构造复杂、震源较浅。李军辉等[9]通过统计金寨地区震源深度分布特征指出，大别山地区浅源地震的发生可能与大别山后期构造原因导致的滑脱和伸展塌陷造成上地壳岩石组成较为破碎有关，与本文的研究结果较为一致。
4 结语本文收集了2014~2015年金寨震群期间的地震参数，使用Snoke方法和CAP方法反演了14次ML≥3.0地震的震源机制解，同时使用CAP方法和PTD方法计算地震的震源深度，得出以下结论：
1) 金寨震群具有发震空间丛集性、发震时间紧密型两大特征。在空间上集中分布于115.50°~115.53°N、31.50°~31.53°E(关庙乡东北部)，且密集分布在2 km×2 km范围内；在时间上分为3个阶段，其中第2阶段(10-22到12月底)地震发生次数最多、震级最大，是金寨震群最活跃的阶段。
2) 分别利用Snoke方法和CAP方法反演金寨震群14次ML≥3.0地震的震源机制解，虽然2种方法的计算原理不同，但结果具有较好的一致性。其中，节面Ⅰ走向为124°~145°，呈NW向，倾角约为67°，滑动角约为24°；节面Ⅱ走向为32°~51°，呈NNE向，倾角约为70°，滑动角约为165°，表明震群为近NS向水平拉张和近EW向水平挤压作用下的走滑型地震。
3) 利用PTD方法和CAP方法在安徽地区一维速度模型参数下计算得到的金寨震群震源深度分布在2~5 km左右，结合关庙地区震后实地勘察认为，该结果可靠性较高、一致性较好。
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