相对于青海区域而言，西宁盆地周围的地震监测能力相对较高.统计表明，本区域M_L≥2.3的地震一般会有9个以上的台站记录到.根据台站分布及波形记录状况，选取了固定台站分布相对密集和均匀的西宁盆地及其邻近区域作为研究区域，对该区域2008年至2011年底的100余次M_L 2.3级以上地震进行机制解计算，其具体范围为东经100°~104°北纬35°~39°，为了增大方位角的覆盖范围，并收集研究区域的北边缘甘肃省境内的高台(GAT)、山丹(SDT)、永登(YDT)等地震监测台站的波形资料参与计算.另外，很少有研究机构给出本区域中小地震的震源机制解资料，因此，本研究将进一步丰富研究区域中小地震震源机制解的资料.

近年来，有很多学者用波形反演计算震源机制解，通过拟合理论波形与实际观测波形确定震源参数最优解，然而这些方法对地下速度模型要求十分高，而很多区域的地下速度结构尚未探索清楚，这些因素将极大的影响其结果的可靠性，因此这些方法的应用范围有一定局限性.而P波初动方法根据台站记录的初动符号信息、通过网格搜索的方式获得的最优机制解，一般的，只要台站分布合理，综合记录台站方位角覆盖超过180°，在计算的过程中，根据总台站数和出现的矛盾符号数的比例，选取矛盾符号最少的一组，就可以确定出较为合理的结果，理论上有4个以上均匀合理分布的台站就可以大致的确定一个地震的震源机制解了，但这样大多数时候是不确定的，所以，根据我们数据的记录情况，计算时选取的台站至少要求为9个以上，矛盾符号以不超过总数的1/4为条件.另外，P波初动方法对地下介质机构要求不是十分高，例如，IASPEI91速度模型就可以满足计算需要，初动也是明确的物理现象，并且得到了几十年的实践和验证，表明是一项最为可靠的观测信息.

因此，鉴于青海很多区域无精细地下介质速度模型而不太适合其他方法的计算，而随着台站的增多，为P波初动确定震源机制解提供了条件，故本文选取了这种最为传统的震源机制解求取方法.计算程序选用的是SNOKE提供的确定震源机制的程序，该程序不仅可以运用P波、S波初动及振幅比数据进行计算，也可以单独运用P波初动计算.众所周知，由于地方震的波形具有高频震动等特性，使得大多数S波的初动方向很难辨认，有时读取到错误的S波初动不仅对计算结果的可靠性起不了正面作用，反而会影响结果的可靠性；而P波的初动就相对明显和容易辨认，故本文用到的是P波初动数据进行计算.

如前文所述，台站记录数、分布及方位角覆盖等参数均是影响结果可靠性的关键因素.因此，本文通过资料收集和波形读取，如图 1a及图 1c所示，对研究区域100余个M_L≥2.3地震的4000多条波形记录进行了逐一判别和读取及分步计算，并根据方位角覆盖范围及矛盾符号数、记录台站数等信息的约束，通过多层筛选，最终较为可靠的得出62个地震的震源机制解，其地震分布如图 1b所示.

对于计算结果的可靠性分析及检验主要有以下两种方式：一种为震源机制解的节面走向与余震空间分布作对比分析，这种方法对震级较大及余震丰富的地震是比较有效的；另外一种方法为同权威机构给出的结果做比较分析.考虑到我们计算的地震震级均比较小，几乎没有余震分布作为参考，故只能选取权威机构也给出计算结果的相同地震做对比分析，本文选取的是哈佛大学的GCMT解作为对比分析对象，该研究机构自 1977年以来持续给出全球M_W≥4.8的GCMT解，并得到了广泛参考和应用，尤其是其M_W 6级以上的震源机制解结果已成为重要的参考依据.表 1、图 2为本文与哈佛大学均给出计算结果的地震对比信息(屠泓为等，2012)，表明用P波初动方法计算的两次6级以上的震源机制解与GCMT数据十分一致，另外的一次 M_S 4.6级地震也得到了破裂性质及节面较为一致的对比结果.分析认为，哈佛大学使用全球台网记录的大于 45 s的长周期波形数据计算矩心张量，而小震很难激发这样长周期的波动， 而P波初动基本不存在这些因素的影响，只要台站记录的初动清晰，就能较合理的计算相应结果.因此，可以认为本方法得出的结果有较高信度和实用性.

表 1(Table 1)

表 1 本方法做出的震源机制解与哈佛大学GCMT结果比较 Table 1 Compare the focal mechanism solutions with GCMT 日期年-月-日 东经/(°) 北纬/(°) 震级 节面Ⅰ/(°) 节面Ⅱ/(°) P轴/(°) T轴/(°) 资料备注 走向 倾角 滑动 走向 倾角 滑动 方位 仰角 方位 仰角 2008-11-10 95.80 37.55 6.3 91.7 66.8 87.5 278.0 23.3 95.8 183.6 21.6 357.0 68.1 本方法* 2008-11-10 95.75 37.51 6.3 108.3 66.8 106.2 252.0 28.0 57.0 186.2 20.2 45.5 64.5 哈佛* 2009-08-28 95.80 37.60 6.4 110.7 47.3 113.2 258.4 47.5 66.9 194.5 0.1 94.9 73.2 本方法* 2009-08-28 95.76 37.64 6.3 101.1 59.6 82.9 295.0 31.0 102.0 196.3 14.5 352.3 74.2 哈佛* 2008-01-17 100.25 38.35 4.6 293.6 66.8 75.0 147.8 27.4 121.1 34.9 20.4 177.9 78.6 本文 2008-01-17 100.35 38.02 4.9 335.1 50.0 104.0 134.0 42.0 74.0 55.3 4.1 304.7 65.0 哈佛 (注：本文为MS震级、哈佛为MW震级，*为以前用本方法计算的对比结果)

表 1 本方法做出的震源机制解与哈佛大学GCMT结果比较 Table 1 Compare the focal mechanism solutions with GCMT

图 2

Fig. 2

图 2 本方法和哈佛大学GCMT结果对比图 Fig. 2 Compare the focal mechanism figures with GCMT

运用震源机制解可研究的工作很多，例如，地震破裂形态、灾害分布、深部应力场状态等，本文主要做应力场方面的分析及讨论.根据震源参数讨论应力场状态已成为一种趋势，李钦祖等(1973)运用单台波形初动分析了区域的应力场，郭增建等(1960，1977)运用水平力和垂直力的相互作用讨论地震的孕育和发生时考虑了应力场因素，陈培善等(1978)运用拐角频率、辐射能等方法估计和分析应力场，黄忠贤等(1980)对构造应力场与震源机制解的关系进行研究，粱尚鸿等(1986)根据地质构造震源机制解讨论现代构造应力场特征，许忠淮等(1989)用大量地震资料分析我国大陆构造应力场的特征，陈培善等讨论应力场与地震危险区的关系，郑天愉等(1994)讨论了地震矩张量及其构造的意义，崔效锋等(1999)利用震源机制解对我国西南及邻区进行了应力场分区，徐纪人等(2006)分析了青藏及周围地区区域应力场与构造特征，刁桂苓等(2011)提出震前应力场转换现象可能有前兆意义，万永革等(2008,2011a,2011b)根据P波极性数据论三维应力结构，并根据对美国Landers地震和Hector Mine地震的研究提出主震前的小震震源机制解与主震机制一致现象的结论，等等，这一系列的相关研究，很好的丰富了应力场分析方法及震源机制解的应用范围.

本文选取的地震主要分布于西宁盆地外围北部的祁连断裂带及其南部的拉鸡山断裂带上，有部分地震未能合理的求出震源机制解，只较为可靠的获得了62个震源机制解，如图 1(b)所示，对这些结果的统计分析表明，该区域的中小震性主要以逆走滑性质为主，同时，也存在部分地震含有正走滑至正断层性质的地震.例如，祁连断裂带上的地震性质主要显示为逆断层和走滑断层，拉鸡山断裂带附近的地震性质表现为正断层和走滑断层.区域的中小地震的破裂性质显示具有明显的不一致性，这种现象可以解释为构造相互作用下引起的应力调整和受力不均匀、从而显示出不同规律的小破裂形态.

图 3为P、T、N轴在乌尔夫网上的投影(注：符号的大小代表相应震级的大小)，若粗略的看，将很难找出P轴有明显的展布规律，但若将P轴权重按震级的大小而给定为分析依据其，规律就比较很明显了.例如，稍大震级地震的方位角以近北东向居多；T轴方位角分为北西-南东向，这与GCMT给出的该区域震源机制解综合结果较为一致，也与本区域的背景构造应力场基本一致(刁桂苓等，2011).同时，P轴的仰角小于45°的地震数占70%以上，小于30°的P轴地震数为50%以上，而N、T轴的仰角均以高角度为主，占总数的50%以上，由此可认为区域的主压应力优势方向为近水平向.

图 3

Fig. 3

图 3 P、N、T轴在乌尔夫网上的投影图 注:(a)为P轴，(b)为N轴，(c)为T轴；符号的大小示意相应地震的大小. Fig. 3 The projection of P、N、T axis on Wulff net

在未考虑仰角而以单纯的方位角分析中，本文用到讨论方法：方法一，如图 4为P、T轴方位角结果归一化后做出的直方图和玫瑰图，结果也显示出P轴的主要方向为北东-西南南向，北西向也有一定数量，而主张应力轴T显示了比较好的优势方向，为北西西-南东东向，N轴的方位角比较发散.断层分布形态也表明了断层构造之间的相互作用强烈而复杂，因此，计算出来的震源机制解所显示出的应力场多向性是可以理解的.方法二，在考虑到震级大小对结果的影响的问题上，本文以M₀=2.3为起算震级设定权重指标，以震级能量公式E=10^1.5M+4.8为依据，进行同比变换得到W=(E_M-E_M0)^0.25，W取整后为权重值，式中E_M为地震波能量，E_M0为起算震级能量，根据震级对方位角的影响做出的直方图和玫瑰图如图 5所示，主压应力轴P更明显的表现为北东向，主张应力轴T仍显现出北西西-南东东向的优势分布，表明了震级的大小对计算结果有很大的影响.分析认为，在大背景构造应力场的作用下，小震的破裂形态虽然有一定的随机性，但通过大量小震的破裂形态综合分析，仍能够找出相关优势分布规律.

图 4

Fig. 4

图 4 由震源机制解解算的应力轴的柱状图及玫瑰图 Fig. 4 The histogram and rose diagram of stress axis on the basis of focal mechanism

图 5

Fig. 5

图 5 考虑震级大小由震源机制解解算的应力轴的柱状图及玫瑰图 Fig. 5 Histogram and rose diagram of stress axis on the basis of magnitude and focal mechanism

为了进一步分析分区域地震应力场状况，根据断裂分布特征(邓起东等，2002)，以北纬37°为界分南北两个区域，选取确定出的走向、倾角、滑动角等参数作为约束条件，根据万永革的综合应力场计算程序(万永革等，2011)，设定置信度为0.9，分别计算了两个区域的综合应力场，图 6(a)为北部区域应力场计算结果(注：图中相对的一组箭头为压应力轴，相反的一组箭头为张应力轴)，表明P轴方位角可确定范围为47°~52°，仰角为4°~5.5°，T轴方位角可确定范围为142°~148°，仰角为43°~45°；图 6(b)为南部区域应力场计算结果，表明P轴方位角可确定范围为155°~255°，仰角为1°左右，T轴方位角可确定范围为0°，仰角为89°~90°.综合数据结果显示，北部区域地震的性质以逆走滑为主，南部区域较为复杂，存在正断层、逆断层、走滑断层的分布，但显示出仍以逆断层性质为主的状态.两个区域的优势主压应力方向均为北东向，但北部的主压应力和主张应力方向变化范围明显小于南部区域的范围，这表明北部区域应力更为集中.

图 6

Fig. 6

图 6 震源机制解确定的综合应力场 (a)北部区域机制解计算的综合应力场；(b)南部区域机制解计算的综合应力场. Fig. 6 Stress field distribution according focal mechanism