2020, Vol. 63
2. 辽宁省地震局, 沈阳 110034
2. Liaoning Earthquake Agency, Shenyang 110034, China
辽宁地区位于中国东北，属于东北亚活动地块，地块东部边界为俯冲带，太平洋板块向西俯冲使得地块整体受到东西向的压力，震源机制给出的压力主轴P轴以及由GPS观测给出的地壳运动最大主压应变方向均为北东东-南西西方向(张国民等，2005).在大地构造划分上，辽宁位于华北陆块东部北缘及天山—赤峰陆缘活动带的东南缘，大部分地区属于华北克拉通(程裕淇，1994).其中分布有赤峰—开原断裂和郯庐断裂两条主要断裂带(图 1).辽宁省大部分地区位于中朝准地台上，其大地构造演化可分为太古代与早远古代的地台结晶基体形成、中远古代与中生代三叠世的稳定盖层形成、到中生代晚三叠世与新生代时期的活动地台形成三个阶段(方如恒，1985).受喜马拉雅运动的影响，辽宁形成了东、西部大型隆起和中部坳陷的构造，北部属于内蒙—大兴安岭褶皱系与吉黑(吉林—黑龙江)褶皱系，是沿中朝地台北缘形成的前中生代陆缘增生带，中生代以来与中朝准地台共同组成大陆边缘活动带.此后辽宁地区的大地构造环境趋于一致，但南北两区地壳介质强度及构造运动强度存在明显差异，根据对辽宁地区地震构造和地震活动的研究，一般认为晚更新世以来辽宁地区处于地震活动较弱的状态(雷清清等，2008).
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图 1 研究地区构造背景、地震台站及2013—2017年3.5级以上地震分布图.蓝色三角形表示台站位置，灰色圆圈为主要城市.彩色圆圈表示3.5级以上地震，圆圈大小与震级成比例.黑色圆圈为无波形数据的地震事件，黄色、红色和紫色圆圈分别表示深度在0~5 km、5.1~10 km和10.1~15 km的事件.红色粗线显示赤峰—开原和郯庐两条主要断裂带.蓝色粗线为一级块体边界(张国民等，2005).F1—F5为4.1节和4.2节中提及的地震活动的主要影响断层. F1:营口—佟二堡断裂，F2:朝阳—北票断裂，F3:朱碌科—中三家断裂, F4:营口—海城断裂，F5:金州断裂.右下角图中蓝色方框显示研究地区在东亚的位置 Fig. 1 Tectonic setting of the study areas, and distributions of seismic stations and earthquakes of magnitude 3.5 and above from 2013 to 2017. Blue triangles represent stations, and gray circles are major cities. Seismic events of magnitudes 3.5 and above are plotted by colored circles, with the sizes of circles proportional to magnitudes. Black circles represent events whose records are not available. Yellow, red and purple circles represent events with focal depths of 0~5 km, 5.1~10 km and 10.1~15 km, respectively. The Chifeng-Kaiyuan and Tanlu fault zones are plotted in thick red lines. Thick blue lines are boundaries of tectonic blocks (Zhang et al., 2005). F1—F5 are the faults affecting the seismic events mentioned in sections 4.1 and 4.2. F1: Yingkou-Tongerbao Fault, F2: Chaoyang-Beipiao Fault, F3: Zhuluke-Zhongsanjia Fault, F4: Yingkou-Haicheng Fault, F5: Jinzhou Fault. The blue box in the lower-right inset map shows the location of the study region in East Asia |
地震的震源机制是震源的力学模型，震源机制的确定对判断发震断层及了解震源破裂过程与区域构造应力场有重要作用.此外，震源机制对于估计强地面运动的分布及震后迅速开展短临震情分析和地震减灾同样有着重要意义.辽宁作为著名的1975年海城7.3级地震的发生地，其孕震构造与地震活动的研究一直是过去几十年里国内外地震学领域的研究重点之一.自21世纪初开始，随着区域地震台站数量的增加，震源机制的定量化研究越来越普及.张萍和蒋秀琴(2000)通过搜集前人所做的震源机制解和大量初至波极性资料，得到1985—1998年辽宁地区发生的13个4级以上地震的震源机制解，综合分析认为辽宁地区地震断层的两组节面主要沿北东或北北东和北西或北西西向，与该地区主要断裂构造方向大体一致；震源的P轴与T轴分别集中在北东东和北北西方向，分别与辽宁地区主压和主张应力方向相对应.此后，张萍等(2011)同样用P波初动极性得到了2008年1月至2010年5月期间辽宁地区的23个4级以上地震的震源机制解，结果显示断层界面走向分布较为离散，P轴与T轴优势分布方向分别为北东东与北北西，与之前得到的辽宁地区震源机制结果一致，显示该地区主要受北东东-南西西方向的挤压与北北西-南南东方向的拉张作用，且P轴与T轴的仰角绝大多数小于30°，表明区域构造应力场以走滑型为主.
除了辽宁及邻近区域范围的地震，对营口—海城—岫岩这一老震区地震的研究也是震源机制研究的热点之一.该地区一直是辽宁省地震活动最强的地区，除了1975年海城7.3级地震和1999年岫岩5.4级地震以外，还有众多小震震群活动.邹向荣和张萍(2012)与曹凤娟等(2016)对规模较大震群的地震震源机制的一致性做了分析，其中1975年海城地震序列以及1999年岫岩地震震群的震源机制有着较强的一致性，同时其震源应力释放特征与区域应力场较为一致，而2008年海城4.8级地震震群的节面则较为散乱，显示受区域构造应力场的控制较弱.
尽管对于辽宁地震的震源机制研究已经开展了几十年，但迄今为止震源机制解主要还是依赖于P波初动极性的方法来确定的，且研究对象集中在2010年以前的地震.张帆等(2017)利用P波初动、TDMT(time-domain moment tensor)和CAP(cut and paste)方法对2016年朝阳4.6级地震的震源机制进行了研究，是近年来使用新方法反演震源机制的代表性工作.但总体来说，震源机制研究方法还较为单一，对2010年以后的地震的震源机制研究也较为欠缺.因此，辽宁省近年来逐年增加的固定地震台站数目以及累积的高质量地震波形观测数据尚未获得充分利用.
本研究的目的就是利用近年来辽宁区域台网的宽频地震波形纪录，用波形反演辽宁省2013—2017年3.5级以上地震的震源机制解，并通过与前人研究工作得到的震源机制结果对比以及结合区域构造和应力场特征对反演得到的震源机制类型、矩心深度等结果进行了分析与讨论.
1 确定地震震源机制的CAP方法CAP(cut and paste)是目前一种常用的确定震源机制的方法，它将连续三分量地震波形切割成五个波形窗口，包括垂直和径向分量的P波以及三个分量的面波，以五个窗口的波形作为数据来反演震源机制解.该方法最初由Zhao和Helmberger(1994)提出，用以反演双力偶震源机制.Zhu和Helmberger(1996)对反演的目标函数加以改进，以减小记录中大振幅波形对结果的影响.其后，Zhu和Ben-Zion(2013)进一步将该方法推广到非双力偶震源机制的反演.CAP方法使用波形记录，相比于利用P波初动估计震源机制的方法，对速度模型与震相极性识别的准确度不需要很高的要求.而相较于将波形不做区分而一并使用的震源机制反演方法，CAP方法把区域地震波形记录中的Pnl波和面波剪裁分开并赋予不同的权重，对三分量所得到的五个窗口内的理论波形与实际波形做时间平移和互相关，通过搜索震源深度、震源机制的走向、倾角与滑动角这四个震源参数得到波形拟合误差最小的结果，并通过振幅估计矩震级，从而实现震源机制和矩心深度的反演.这一方法的优势在于可以避免完整波形中由于P波振幅相较于S波和面波过小导致的P波波形信息利用不充分.除此之外，由于反演所用速度结构模型与实际情况存在差别，使得不同震相的观测与理论到时之间也存在差别，而将Pnl波和面波剪裁开来分别反演，就能允许不同震相波形用不同的偏移，从而减小模型对震源反演结果的影响.总体来说，CAP方法相比于利用初动确定的震源机制的方法，能利用波形的信息来进行反演，同时还能对地震的矩心深度进行确定，并且具有不严重依赖速度模型准确度和不需要大量地震台站数目的优点.
2 地震观测数据本研究使用辽宁省地震台网在2013—2017年期间记录到的宽频带地震波形数据.辽宁省地震台网共有37个地震台站，台站的位置分布见图 1.其中位于沈阳(SNY)、大连(DL2)、朝阳(CHY)、丹东(DDO)与营口(YKO)的5个台站属于国家地震台网，布设有JCZ-1、CTS-1E、CTS-1EP、CTS-1E和CTS-1EF地震仪.另外32个台站属于区域地震台网，均有BBVS-60地震仪，其中GSH和H58两个井下台站布设有FSS-3DBH地震仪.根据辽宁省地震目录，我们选择了2013—2017年期间省内3.5级以上共22个地震，其中4级以上地震9次，5级以上地震1次，地震位置分布见图 1.这22个地震中有良好波形数据的地震有19个，这19个地震即为本研究的震源机制反演对象.
3 辽宁地区中小地震震源机制解基于上述波形数据，本研究通过CAP方法反演得到了19个辽宁中小地震的震源机制解.反演中所使用的一维地球结构模型是赵宏阳和陈晓非(2017)所得到的海城地区分层模型.反演参数设置见表 2.表 3列出了反演结果，图 2显示了19个地震震源机制的空间分布.
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表 2 本研究中CAP反演的参数设置 Table 2 The CAP inversion parameters used in this study |
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表 3 CAP反演得到的2013—2017年辽宁3.5级以上地震震源机制解 Table 3 Focal mechanisms of earthquakes of magnitudes 3.5 and above from 2013 to 2017 in Liaoning obtained by the CAP method |
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图 2 2013—2017年辽宁地区3.5级以上地震震源机制.震源机制球大小与矩震级成正比，填充颜色以红色、绿色与蓝色分别表示矩心深度为0~10 km、10~25 km与大于25 km的地震.红色方框为图 5和图 8所显示的区域 Fig. 2 Focal mechanisms of earthquakes with magnitudes 3.5 and above from 2013 to 2017 in Liaoning. The sizes of the focal mechanism beach balls are proportional to the moment magnitude, with red, green and blue filling colors representing earthquakes with centroid depths of 0~10 km, 10~25 km and greater than 25 km, respectively. The red box indicates the area plotted in Fig. 5 and Fig. 8 |
利用CAP方法对2013—2017年辽宁地区19个3.5级以上地震震源机制的反演结果显示，这五年期间辽宁地震的震源机制多为走滑类型，大多数震源机制的P轴和T轴有着较小的仰角，表明辽宁地区地震震源应力作用以水平为主.P轴方位角在北北东-南南西方向的震源机制有3个，在北东东-南西西方向的有12个，在北西西-南东东方向的有4个.T轴方位角在北北东-南南西方向的震源机制有3个，在北东东-南西西方向的有2个，在北西西-南东东方向的有2个，在北北西-南南东方向的有12个.P轴和T轴分布的优势方向分别为北东东-南西西和北北西-南南东，均各占总数的63%，分别对应于辽宁地区背景应力构造的主压应力方向和主张应力方向.
从反演结果中可以看出，这19个地震的矩震级最大为4.94，最小为3.46.矩心深度最深的达30.1 km，最浅的为1 km.图 3展示了地震数量随矩心深度的分布，可以发现2013—2017年辽宁地区3.5级以上地震的矩心深度大部分都在13~23 km之间的地壳中部.
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图 3 2013—2017年辽宁地区3.5级以上地震数目随矩心深度分布图 Fig. 3 Distribution of the number of earthquakes vs. centroid depths for earthquakes of magnitudes 3.5 and above in Liaoning from 2013 to 2017 |
本研究使用的一维地球结构模型中，莫霍界面的深度为32 km(表 1).前人对辽宁地区地壳结构所做的研究中，卢造勋等(2005)综合重力资料反演, 大地电磁测深、深地震测深、地震层析成像等地球物理资料得到了两层地壳模型，将东北地区的地壳厚度界定为30~38 km.贾利华等(2010)利用远震接收函数计算得到的辽宁地区地壳厚度为31~36 km.结合上述结果，可以认为这19个地震的矩心深度遍布辽宁地区地壳的所有深度.
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表 1 本研究中所使用的一维分层地球模型 Table 1 Layered Earth model used in this study |
从图 1及图 2显示的震中位置分布中，可以发现2013—2017这五年期间辽宁地区3.5级以上地震主要在营口南部盖州一带频繁密集发生.本研究得到的19个震源机制解中，有12个地震集中在盖州东北与西北，形成两个震群，各有6个地震.另外7个地震在辽宁中部、西部和北部零星分布.下面我们将这18个地震事件的震源机制结果分为零星地震事件与盖州震群两个类型来分别讨论.
4.1 盖州以外地震震源机制对于2013—2017年期间辽宁省内7个3.5级以上零星地震的震源机制，我们在此讨论其中最大的两个，即2013年灯塔5.1级和2016年朝阳4.5级地震.首先将CAP反演震源机制结果与前人相关研究的结果相比较，确认结果的可靠性.
根据中国地震台网测定，北京时间2013年1月23日12时18分16秒，在辽宁省辽阳灯塔市与沈阳苏家屯区交界处发生了MS5.1地震.沈阳及周边地区震感强烈，处于震中的灯塔市部分房屋损毁严重.震中附近的主要构造为北东向延伸的营口—佟二堡断裂带，地震发生在其东北端西侧.该断裂带为中更新世活动的隐伏逆断层，属于郯庐断裂带北段(李彤霞等，2014).单家增等(2004)的构造物理模拟实验研究显示，营口—佟二堡断裂带在新生代早期受拉张应力作用，在构造的拉张作用下地幔上涌形成右旋走滑构造，因而该断裂带在后期又受到了右旋应力的作用.
灯塔地震发生后，中国地震局地震预测研究所研究人员进行了震源机制反演计算工作，利用CAP方法得到了震源机制解，并公布于地震预测研究所官方主页上.李彤霞等(2014)用P波初动方法也得到了该地震的震源机制解.此外，全球地震矩张量解(gCMT)也给出此次地震的震源机制解结果.表 4列出了该地震几个不同来源的震源机制结果.Kagan (2007)提出可以用两个双力偶源之间的空间最小旋转角来量化它们之间的差别：
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表 4 不同研究得到的2013年灯塔MS5.1级地震震源机制结果比较 Table 4 Focal mechanisms from different studies for the 2013 MS5.1 Dengta earthquake |
其中ti, bi和pi(i=1, 2)分别为两个双力偶源的T、B和P轴方向的单位矢量.利用上式计算，表 4中本研究结果与gCMT、地震局预测所及李彤霞等(2014)的结果之间的最小空间旋转角分别为17.4°、12.4°及25.9°.其中本研究与地震局预测所的结果均使用CAP方法，它们之间的旋转角度12.4°也是较小的.
由于灯塔地震的震级相对较大，辽宁省台网多数台站都有很清晰的记录.本研究在CAP反演中使用了18个台站的波形数据，反演结果如图 4所示.结果显示该地震矩震级为4.94，略小于面波震级，矩心深度甚浅，仅1 km深，震源机制为带有少量正断层分量的走滑型地震.
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图 4 本研究CAP反演2013年灯塔MS5.1级地震波形拟合结果. (a) CAP方法得到的最佳震源机制解.(b)波形拟合相对残差随矩心深度变化.横坐标为矩心深度，纵坐标为波形拟合相对残差.矩心深度为1 km时残差最小.(c)波形拟合结果.波形比较中每一行为一个台站的拟合结果，台站自上而下以震中距排序.左边第一列为台站名，台站名下方给出震中距(km)和观测与理论P波初动的到时差(s).右边五列为从该台站三分量记录中切割的五个窗口内波形拟合结果，黑线为观测波形，红线为理论波形.每个窗口波形下方两行数字分别为波形拟合时的理论波形与观测记录之间的时间偏移量(s)及相关系数(%) Fig. 4 CAP inversion result for the focal mechanism of 2013 MS5.1 Dengta earthquake. (a) The optimal focal mechanism obtained by the CAP method. (b) Change in the relative residual of waveform fitting with centroid depth. The horizontal and vertical axes are centroid depth and relative residual, respectively. The residual is minimum when the centroid depth is 1 km. (c) waveform fitting. Each row shows the comparison for one station, plotted from top to bottom in the order of increasing epicentral distance. The first column on the left is the station name, with the epicentral distance (km) and the difference in arrival times (s) between the observed and theoretical P waves given below the station name. The five rows on the right are the waveform fittings in the five windows cut from the three-component records. The black lines are records, and red lines are synthetics. The two numbers below each waveform trace are the time shifts (s) and correlation coefficients (%) between the theoretical and recorded waveforms |
从表 4的结果对比中可以看出，来源不同的几个震源机制解结果相近，均为走滑型.根据地震震中邻近的营口—佟二堡断裂带走向为北北东，可以推断此次灯塔地震的断层面应为表 4中列出的节面2，是一个错动方向近于水平的右旋走滑地震，P轴和T轴方位分别为近水平的北东和北北西，与单家增等(2004)提出的营口—佟二堡断裂带受到右旋剪应力作用的观点吻合.从震源深度上看，中国地震台网发布的震源深度为7 km，显示该地震为一次浅源地震.gCMT的矩心深度结果虽然较深，为15.5 km.但由于gCMT使用全球台网远震长周期数据，通常对震源深度的确定有较大的不确定性.因此，可以认为gCMT给出的15.5 km深度仅表明该地震为浅源地震.而本研究与中国地震局地震预测研究所用CAP方法反演的最佳矩心深度分别为1 km与2 km，不仅显示该地震为浅震，而且有可能是震源极浅的中等规模地震.本研究中使用了18个台站的波形数据，且震中距均在200 km以内，无论从CAP方法的优势或是地震数据的覆盖性上均对震源深度有较好的约束能力.同时与中国地震局地震预测研究所使用CAP方法得到的矩心深度结果也非常接近.因此，灯塔地震有可能是发生在近地表极浅处的一次中等规模的地震，其极浅的深度也可能是该地震在辽宁大部地区引起异常强烈的地面振动的原因之一.在地表浅部发生中等破坏性地震已经在其他地区有所报导，如2008年汶川地震的余震序列中有矩心深度在3 km的MS5.7地震(Luo et al., 2010)，有可能在较远距离引起较强的高频地面运动(Wei and Zhao, 2019).灯塔地震的发生说明极浅源中等强度地震也有可能在辽宁地区发生，需要在地震减灾工作中引起注意.
2016年5月22日朝阳MS4.5地震发生在辽西朝阳—北票断裂带和朱碌科—中三家断裂带这两条接近平行的北东向活动断裂之间的坳陷区域.根据前人的研究，辽西地区中生代时期处于挤压构造环境，现今的构造活动多为以张扭性为主的地壳断裂(雷清清，2008).本研究使用CAP方法反演得到的2016年朝阳地震矩心深度是20.6 km，震源机制的P轴方位为124.71°，与区域背景应力场特征相符.张帆等(2017)利用P波初动、CAP以及TDMT三种方法分别反演了该地震的震源机制.表 5显示了本研究与张帆等(2017)得到的震源机制解的比较.用不同的方法确定的震源机制可能由于使用不同的震相、频带、模型、理论地震图计算方法以及反演中的目标函数而产生合理的差别.但是如果方法使用正确的话，最终结果的差别应该在可以接受的范围以内.表 5中的4个结果中，本研究与张帆等(2017)用相同的CAP方法得到的震源机制差别较大，除模型有所不同之外，主要原因在于使用的频带不同.本研究中使用的频带(表 2)是P波0.05~0.20 Hz，面波0.05~0.15 Hz.而张帆等(2017)中使用的频带则是P波0.01~0.10 Hz，面波0.01~0.08 Hz.在其他情况可比的条件下，使用周期(或波长)较长的波形得到的结果会有较大的误差和不确定性.相较之下，张帆等(2017)中震源机制的P波初动解使用了35个台站，在震中距和方位角上都有很好的分布，得到的结果也与本研究用CAP方法得到的震源机制几乎一样，两者之间的Kagan最小空间旋转角度仅5.76°，可以确定这两个结果都是非常可靠的.此外，张帆等(2017)中还使用TDMT方法计算了震源机制，该方法使用更长周期的波形，而且仅用5个效果较好的台站，得到的结果与他们用CAP方法得到的结果几乎一样，同时矩心深度是10 km，远远小于他们用其他各种方法确定的17~19 km深度以及本研究的20.6 km.因此，在表 5中的4个结果中，本研究的CAP结果以及张帆等(2017)中的P波初动结果更接近真实情况.
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表 5 2016年朝阳MS4.5地震本研究与张帆等(2017)震源机制结果比较 Table 5 Focal mechanisms from different studies for the 2016 MS4.5 Chaoyang earthquake |
在本研究所涉及的2013—2017年间，营口周边地区共发生3.5级以上地震共14次，占到了五年内辽宁全省3.5级以上地震总数的64%，其中有12个3.5级以上的地震集中发生在营口市的盖州东北与西北两个高度集中地区，是这段时期辽宁地区地震活动最密集的区域.盖州位于营口—岫岩—海城老震区，这里一直是辽宁地震活动最为活跃的区域.该地区发育有两个规模较大的断裂构造：营口—海城断裂和金州断裂.这两条断裂带均属于郯庐断裂，金州断裂为走向15°~30°、以40°~80°角向西北倾斜的正断层.而实际上地震的破裂多发生西北走向的断裂上(雷清清等，2008).盖州震群序列发生在两条断裂带之间的地堑区域，其中本研究所分析的12个地震按照震中位置又可进一步分组：一组是2013年3月30日到2013年4月24日发生在盖州东北部青石岭地区的5次3.5级以上地震以及2015年8月4日发生的ML4.3级地震，本文将此6个地震归为盖州东北青石岭震群；另一组是2014年2月11日到2014年8月22日发生在盖州西北海岸附近的6次3.5级以上地震，则归为盖州西北海岸震群.盖州地区这两组震群的12个3.5级以上地震的震源机制以及震中与邻近主要断裂带见图 5.
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图 5 盖州东北与西北两震群3.5级以上地震震源机制及主要断层分布.黑色小圆圈显示震中位置，黑色线条为主要断层.震源机制球大小与矩震级成正比，颜色代表地震的矩心深度.蓝色粗线条为一级块体边界 Fig. 5 Major faults and focal mechanisms of earthquakes of magnitudes 3.5 and above in the two cluster northeast and northwest of Gaizhou. Small black circles show the locations of epicenters, while the black lines are the major faults. The sizes of focal mechanism beach balls are proportional to the moment magnitudes, and the colors indicates the centroid depths of the earthquakes. The thick blue line depicts the boundary of tectonic blocks |
本文由CAP方法反演得到的盖州地区12次3.5级以上地震的震源机制结果显示，该地区地震以走滑类型为主，矩心深度在为13~30 km之间，其中最深的两个地震为30.1 km(图 6，表 3中第5号地震)和28.5 km(图 7，表 3中第12号地震)，这两个地震也是辽宁省2013—2017这五年间19个3.5级以上地震中最深的两个.
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图 6 表 3中第5号地震CAP反演波形拟合结果.图中线段与符号与图 4相同 Fig. 6 CAP inversion result for earthquake No.5 in Table 3. All the lines and symbols are the same as in Fig. 4 |
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图 7 表 3中第12号地震CAP反演波形拟合结果.图中线段与符号与图 4相同 Fig. 7 CAP inversion result for earthquake No. 12 in Table 3.All the lines and symbols are the same as in Fig. 4 |
赵光慧等(2011)得出辽河平原至辽东湾海域的下辽河—辽东湾新生代裂谷一带地壳厚度为31~33 km，表明盖州地区3.5级以上地震绝大多数发生在中部地壳，并有零星地震发生在地壳下部，显示盖州地区处于古老坚硬地壳，地壳底部附近岩石仍然具有脆性，可以孕育3~4级的中小规模地震.
值得注意的是，矩心深度最深的两个地震的震源机制都有倾角差距很大的两个共轭面，可以推断倾角接近垂直的节面更符合震源地区以走滑型应力场为主的构造环境.因此，矩心深度28.5 km的地震发震断层面应为北北东走向的节面，而矩心深度30.1 km的地震发震断层面则为东南走向的节面，两个地震分别属于盖州西北海岸和盖州东北青石岭震群，该地区多数地震的矩心深度集中分布在地壳中部，现有断层与区域构造应力场的相互作用是发震的主要原因.大陆板块内部构造边界地区地震在整个地壳深度上都有发生的现象已经得到观测的证实，如非洲东部裂谷地区(Nyblade and Langston, 1995)，印度的Kachchh地区(Bodin and Horton, 2004)以及越南北部的马江断裂(Wu et al., 2018).盖州西北和东北的这两个震群均位于大陆内部的一级块体边界(图 5)，在块体边界附近往往保留了一些在块体拼合时形成的贯穿整个地壳的断层.因此，在区域应力场的作用下，所有地壳深度都有可能发生地震，而震源深度呈现中部地壳的优势分布，地壳浅部和深部也有少量地震分布.基于盖州北部的两个震群的震源机制特征，我们可以进一步推断：
(1) 盖州西北海岸6个地震的震源机制中均有一个东北-西南走向的节面，且走向有较好的一致性.因此，我们推断盖州西北海岸的6个3.5级以上的地震均为东北-西南走向的断层上发生的有部分倾滑分量的右旋走滑地震.
(2) 与盖州西北海岸震群不同，盖州东北青石岭震群的6个地震震源机制中均有一个较为一致的西北走向的节面，因此我们认为盖州青石岭震群的6个地震的断层面为西北走向的有部分倾滑分量的走滑地震.
前人的研究(许忠淮等，1983；汪素云和许忠淮，1985；许忠淮，2001；徐纪人等，2008；谢富仁等，2011)显示，华北地区的区域构造应力以水平方向为主，主压应力方向和主张应力方向分别为北东东-南西西和北北西-南南东.为了更直观地分析盖州北部两个中小地震震群的震源机制与区域应力场之间的关系，我们使用Vavryuk(2014)根据Michael(1984)的应力场反演方法所发展的迭代联合反演方法(iterative joint inversion method, IJIM)，分别用盖州地区两个震群的震源机制解反演了震源区的区域应力场.盖州西北海岸震群反演得到的主压应力轴σ1方位角为254.54°，倾伏角为11.36°，主张应力轴σ3方位角为159.02°，倾伏角为25.60°.盖州东北青石岭震群反演得到的主压应力轴σ1方位角为44.79°，倾伏角为0.50°，主张应力轴σ3方位角为313.60°，倾伏角为66.95°.图 8显示了用CAP方法反演得到的盖州两个震群12个地震震源机制的P/T轴以及震源区主压和主张应力轴的方位分布.
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图 8 盖州北部两个震群的地震震源机制的(a)P轴与主压应力轴和(b)T轴与主张应力轴方位分布图.蓝色线段与箭头为盖州西北海岸震群，红色线段与箭头为盖州东北青石岭震群.箭头显示P轴与T轴的方位角，线段长度显示仰角大小，线段最长时仰角为0°(P轴或T轴在水平面内)，线段长度为零时仰角为90°(P轴或T轴垂直) Fig. 8 Distributions of (a) P and principal compressive stress axis and (b) T and principal extensional stress axis of the two earthquake clusters northwest (blue lines and arrows) and northeast (red lines and arrows) of Gaizhou. The blue lines are for the earthquake cluster in the coastal area northwest of Gaizhou, and the red lines are for the earthquake cluster near Qingshiling area northeast of Gaizhou. The arrows show the azimuth angles of the P and T axes, and the length of the line segments indicate the dip angles. A longest line segment indicates a dip angle of 0° (a horizontal axis), whereas a zero-length line segment means a dip angle of 90° (a vertical axis) |
曹凤娟等(2016)在研究营口—海城地区震群的震源机制一致性特征时，也分析了盖州北部两个震群，结果显示盖州东北青石岭震群的P轴方位总体上较为散乱，而盖州西北海岸震群的P轴方位有在北东东优势分布的特征.从图 8的结果可以看出，本研究利用CAP方法得到的震源机制结果也表现出相同的规律.图 8a显示盖州西北海岸震群的P轴方位集中分布在北东东方向，与用6个震源机制反演得到的主压应力轴方向基本一致.而盖州东北青石岭地区震群的P轴方位则无一定规律.图 8b显示盖州西北海岸震群的T轴方位集中分布在北北西方向，与震源区主张应力轴方向基本一致.而盖州东北青石岭地区震群的T轴方位呈现分散状态.这表明，盖州西北海岸震群的P轴和T轴方位角以及震源区应力场方向均与东北地区构造应力场的主压应力和主张应力方向一致，可以认为该区域6次3.5级以上地震的发生主要是受到了东北地区构造应力场的影响.而盖州东北青石岭震群的震源机制的P轴和T轴方位角并未表现出与东北地区构造应力主轴方向的一致性，有可能是因为该震群位于金州断裂带东北端点附近，由于断层端点附近复杂的构造与应力分布，导致此处震源机制与区域应力场的关系变得较为复杂.
综合分析地震的矩心深度及震源机制与区域构造应力场特征，营口地区的地震事件显示了相近地区局部构造的差异性：某些地区地震的震源机制可能直接反应区域背景应力场的特征，如盖州西北海岸震群.而另一方面，所有地震事件的发生又与局部构造有关，某些地震更可能受局部构造主导，如盖州东北青石岭震群.按照区域主应力场和主要断层的形态，应该更倾向于发生右旋走滑类型地震，但实际发生的却多为左旋走滑型地震.我们认为当震中位于断裂带端点附近时，断裂带可能被一些共轭子断层截断，地震也有可能在子断层上发生.
5 结论本研究基于辽宁省地震台网在2013—2017年期间记录到的宽频带地震波形数据，利用CAP方法对辽宁地区3.5级以上地震的震源机制进行了反演，并基于反演结果对辽宁地区地壳的构造状态与地震成因进行了讨论.反演结果显示辽宁地震的震源机制多为走滑类型，P轴和T轴分布的优势方向分别为北东东-南西西和北北东-南南西，与区域构造应力场主压和主张应力方向一致.
CAP方法反演得到的2013—2017年辽宁地区3.5级以上地震矩心深度最深达30.1 km，最浅为1 km，大部分处于13~23 km之间，说明辽宁地区在地壳内所有深度的位置，包括地壳底部接近地幔的地方也可能孕震，其中在地壳中部发震频率较高，而在地壳下部有零星地震发生显示盖州地区地壳底部附近岩石仍然具有脆性，可以孕育3~4级的中小规模地震.
对2013年灯塔地震的反演结果显示其为矩心深度1 km，矩震级达4.9级的地震，表明辽宁地区近地表极浅深度处也可能发生中等规模的地震，此类地震引起的强地面振动是地震减灾工作中需要引起注意的情况.
对营口市的盖州北部地区发生的12次3.5级以上地震的震源机制反演结果显示：(1)该地区存在两个下地壳地震，说明该处岩石仍有脆性特性.同时该地区邻近一级块体边界，这里常有贯穿整个地壳的断层，因此，在区域应力场的作用下在下地壳也有少量地震发生的可能.(2)盖州西北海岸震群的P轴和T轴方位分别集中分布在北东东方向和北北西方向，与东北地区构造应力场的主压和主张应力方向一致，表现出区域地震的发生主要是受到了东北地区构造应力场的影响; 盖州东北青石岭震群的P轴和T轴方位呈现分散状态，表现出它们的发生可能由局部构造所主导.盖州地区的反演结果显示了相近地区所受局部构造与区域整体应力场控制作用的差异性，还表现出可能存在构造作用之外的地震成因.
致谢 作者感谢北京大学地球与空间科学学院魏芝博士在程序与绘图上的帮助以及与许午川的有益讨论.感谢北京大学《地球物理研究的论文写作指导》课程对本文修改提供的帮助.
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