2015年1月18日11时01分23秒 (北京时间)，在河南范县 (35.7°N，115.4 E°) 发生M_L 4.2地震，震源深度为7 km。据河南省地震局现场工作队和濮阳市地震局初步调查结果，宏观震中濮城镇强烈有感，王楼乡、辛庄乡普遍有感，未发现人员伤亡和建筑物倒塌。

此次地震发生在濮阳小震集中区，位于聊兰断裂附近。该断裂带是一条被第四系掩盖的隐伏断裂带，南起河南兰考，北至聊城以北，与齐广断裂交会，大致呈NNE向延伸，全长270多千米，是鲁西断隆、临清坳陷的分界断裂和地质分界线，贯穿河南东部、山东西部地区。根据物探和钻探资料，断裂走向NNE20°-40°，倾向NW，倾角35°-60°，为东升西落的正断层，其两侧奥陶系埋深相差达2 000-3 000 m。从该断裂控制的地层来看，可能从晚侏罗世开始活动，白垩纪至早第三纪强烈活动，尤其在早第三纪时期最为活跃，从而成为控制华北平原下第三系沉积的边界。新第三纪以来，仍表现出强烈活动性，也是山东地震源地之一。据文献记载，从1502年到1948年，沿该断裂带发生5级以上地震5次，其中1937年在菏泽曾发生7级破坏性地震，最近1次5级地震为1983年11月7日菏泽5.9级地震。此次范县M_L 4.2地震是2011年10月13日河南范县4.3级地震后，4级地震平静3年多的时间背景下发生的1次显著地震。

CAP方法是一种体波与面波联合的反演方法，其反演结果具有对速度模型和地壳横向变化依赖性相对较小的优点。国内外研究学者利用CAP方法开展了大量研究工作，研究结果充分证明利用此方法可得到可靠的震源机制解 (郑勇等，2009；张辉等，2010；宋美琴等，2013；李晓峰等，2013；曲均浩等，2014)，其核心思想是，将近震宽频带波形数据分割为Pnl和面波部分，分别计算其理论地震图和实际观测波形的目标误差函数，在给定参数空间中进行网格搜索，最终得到二者全局差异最小的震源机制解。本文采用CAP法反演求解此次范县M_L 4.2地震的震源机制解，并采用P波初动和Snoke等方法，对比分析震源机制解的一致性。

河南范县M_L 4.2地震发生在豫鲁冀交界区，因此选用山东省和河北省部分地震台站资料，最终遴选出6个信噪比较高、P波初动明显的地震台记录参与反演计算 (图 1)。

图 1(Fig. 1)

图 1 震中及研究所用地震台分布 Fig.1 Distribution of the seismic epicenter and seismic stations used in study

CAP方法反演震源机制解主要是通过计算给定震源机制解的理论波形，并与实际观测波形进行对比，不断改变震源参数，拟合最好的机制解为最终反演结果。在反演过程中，越可靠的速度模型得到的反演结果越可靠。本研究所用的地壳P波速度模型见表 1，其中波速比为1.71。

表 1(Tab. 1

表 1 地壳P波速度模型Tab. 1 The crustal P-velocity model 壳厚度/km vP/km·s-1 地壳厚度/km vP/km·s-1 0.0 5.0 20.0 6.6 5.0 6.0 25.0 6.5 10.0 6.3 30.0 6.9 15.0 6.2 40.0 8.1 注：vP/vS =1.71

表 1 地壳P波速度模型 Tab.1 The crustal P-velocity model

利用CAP方法反演河南范县4.2级地震的震源机制解，见图 2，显示了震源机制解随不同震源深度的变化，每个深度反演得到的震源机制的2个节面参数基本相同，反演结果稳定。由图 2可知，拟合残差为0.4时，震源矩心深度在9 km时震源机制解反演方差达到极小值。为验证CAP反演结果的可信度，将震源矩心深度9 km处理论合成波形与实测波形进行拟合，见图 3，图中红色线条为计算的理论波形，黑色线条为实际观测波形。由图 3可见，6个地震台记录的30个震相的理论波形均与实际波形匹配较好，互相关系数大于60的占77%，理论地震图与观测地震图拟合较好，可见CAP反演结果可信。该深度对应的双力偶解为最佳震源机制解，其结果为：矩震级M_W = 4.0；节面Ⅰ：走向66°，倾角83°，滑动角-171°；节面Ⅱ：走向335°，倾角81°，滑动角-7°(表 2)。结果显示，河南范县M_L 4.2地震震源机制解为走滑型。

图 2(Fig. 2)

图 2 拟合残差与震源机制解随深度的变化 Fig.2 Changs of the ftting residual and focal mechanism with the depth

图 3(Fig. 3)

图 3 范县ML 4.2地震拟合波形 Fig.3 The waveform ftting of Fanxian ML 4.2 earthquake

表 2(Tab. 2

表 2 震源机制解多种方法反演结果Tab. 2 The list of focal mechanisms calculated from different methods 反演方法 节面Ⅰ 节面Ⅱ 走向/° 倾向/° 滑动角/° 走向/° 倾向/° 滑动角/° CAP 66 83 -171 335 81 -7 初动符号 286 71 156 24 67 20 Snoke 76 157 14 77 79 170

表 2 震源机制解多种方法反演结果 Tab.2 The list of focal mechanisms calculated from different methods

对河南范县M_L 4.2地震采用P波初动符号法和Snoke方法进行反演，计算震源机制解，与CAP反演结果进行对比，以期揭示CAP反演结果的可靠性。

(1) 采用P波初动符号法求得范县M_L 4.2地震的震源机制解，其中：节面Ⅰ：走向286°，倾角71°，滑动角156°；节面Ⅱ：走向24°，倾角67°，滑动角20°，结果见图 4(a)和表 2，反演结果显示，该地震震源机制解为走滑型。

图 4(Fig. 4)

图 4 初动符号和Snoke方法求解震源机制解 (a) P波初动符号法；(b) Snoke法 Fig.4 The focal mechanisms calculated from frst motion of P-wave and Snoke methods

(2) Snoke方法同时利用P波和S波初动方向及振幅比数据的测定结果求解震源机制，该方法使用了SH波和SV波的初动方向及SH波、SV波与P波的观测振幅比，使机制解结果得到更有效约束。与单纯使用P波初动或单纯使用振幅比求解的结果相比，可信度相对较高。采用该方法反演范县M_L 4.2地震震源机制解，计算结果见图 4(b)和表 2，其中：节面Ⅰ：走向76°，倾角157°，滑动角14°；节面Ⅱ：走向77°，倾角79°，滑动角170°，可见该地震震源机制解属于走滑型。

对河南范县M_L 4.2地震采用CAP方法反演计算震源机制解，并采用P波初动符号法和Snoke法进行计算，结果发现：① CAP方法反演结果显示：震源矩心深度在9 km时震源机制解反演方差达到极小值，震中附近6个地震台站记录的30个震相理论波形与实际波形较匹配，拟合效果较好，反演结果可信；该深度对应的双力偶解为最佳震源机制解，其结果为矩震级M_W = 4.0，节面Ⅰ：走向66°，倾角83°，滑动角-171°；节面Ⅱ：走向335°，倾角81°，滑动角-7°；② 多种方法计算结果表明，震源机制解不尽相同，结合范县实际地质构造，认为此次地震震源机制应属走滑型，节面Ⅰ指示了相应的发震断层，与震区内聊兰断裂带相对应。鉴于聊兰带断裂规模和历史强震发生事实，推测该地震应与聊兰断裂活动相关。