0 引言

北京时间2006年7月4日11时56分，河北文安发生M_W 5.1地震，北京、天津地区震感强烈，山西太原、山东济南等地均有不同程度震感。华北地区在1998年张北6.2级、1999年大同—阳高5.6级、辽宁岫岩1999年5.4级和2000年5.1级地震后，5级地震平静6年后发生文安M_W 5.1地震。文安地震早期余震微小，现场得到的宏观震中位于微观震中东北10 km处，震区仅有部分房屋出现轻微裂缝，烈度偏低。由于缺少地震资料，给确定发震构造带来一定困难。必须利用现有地震记录判定震源机制，为确定发震构造提供可信依据。文安地震发生后，刁桂苓等（2006）给出地震断层面走向192°，倾角87°，滑动角-133°，初步分析地震的震源机制解和发震构造。本文利用河北区域测震台网7个宽频带台站地震波形记录，挑选信噪比高的波形，采用CAP方法（Cut and Paste Method），反演2006年文安M_W 5.1地震震源机制解，并结合区域地质构造背景讨论发震构造。

1 震源机制反演原理

在地震震源机制研究中，P波初动和波形反演方法是目前常用手段。其中可用于波形反演的方法和资料有多种，典型的是利用面波数据（Patton H J，1980；Thio H K et al，1995）或体波数据进行反演（Fan G W et al，1991；Reger D S et al，1993；Xu L S et al，1999；许力生等，2004；周云好等，2004；赵翠萍等，2005）。在震源机制反演方法中，CAP方法理论成熟，反演结果可靠，精度高，在中国得到广泛应用，其基本原理在许多文献中均有详细描述（Zhao et al, 1994；张玲等，2013；郭欣等，2014），在此简单描述。

一个双力偶震源的理论合成位移s(t)可以表示为

$ s\left(t \right) = {M_0}\sum\limits_{i = 1}^3 {{A_i}\left({\theta - {\varphi _s}, \delta, \lambda } \right)} {G_i}\left(t \right) $

(1)

式中，i =1, 2, 3时分别对应不同的断层类型；G_i为格林函数，A_i为射线系数，θ为台站方位角，M₀为标量地震矩，φ_s、δ、λ依次为走向、倾角和滑动角。

反演时，以理论地震位移s(t)与观测地震位移u(t)相关性为标准

$ u\left(t \right) = s\left(t \right) $

(2)

求解方程（2）时定义一个误差目标函数来判断s与u的相关性，采用网格搜索求解（Tan Y et al，2006），目标函数可定义为

$ e = \left\| {{{\left({\frac{r}{{{r_0}}}} \right)}^p}} \right\| \cdot \left\| {u - s} \right\| $

(3)

式中，r为震中距，r₀为选定的参考震中距，p为指数因子。文中反演时，体波p = 1，面波p = 0.5。

2 资料选取与反演

本研究选用河北省测震台网所属固定台站，从台站中挑选出波形清晰、信噪比高、震中距小于300 km的宽频带记录，经过挑选整理后得到可用记录台站7个，合理分布在文安地震震中周边。7个台站记录在0.05—20 Hz频率范围内，仪器幅频特性曲线平直，文安地震宽频带记录较好。在选用震相前，将原始速度记录扣除仪器响应，积分到位移记录，从UD—NS—EW分量旋转为Z—R—T分量，分成Pnl和面波，并将Pnl部分经带宽为0.05—0.2 Hz、面波部分经带宽为0.05—0.1 Hz的4阶Butterworth带通滤波器滤波。该频带可滤掉长周期地球脉动，也可降低介质细节结构影响，由此每个台就有Z分量、R分量的Pnl震相及3个分量的面波震相用于反演。台站信息见表 1，分布见图 1。

研究区地壳速度结构（表 2）采用嘉世旭等（1995，2005）通过人工地震测深得到的地壳速度结构研究结果。在计算理论地震图时，采用目前广泛使用的频率—波数法（F—K方法）（Zhao L S et al，1994；Zhu L P et al，1996, 2002）。该方法通过对频率和波数分别积分，采用传播矩阵计算地震的位移场分布，能够计算不同频率下体波和面波的理论波形，常用于震源参数研究。根据公式（3）给出的误差目标函数，搜索文安M_W 5.1地震的理论地震图和观测地震图全局差异最小震源机制解。

3 结果分析

经过CAP方法反演，得到文安地震最佳双力偶解：① 节面Ⅰ：走向215°，倾角87°，滑动角-115°；② 节面Ⅱ：走向118°，倾角25°，滑动角-8°。此结果与刁桂苓等（2006）根据震中距100 km内19个台站波形理论地震图反演得到的震源断层面走向192°、倾角87°、滑动角-133°的结果比较一致；与附近其他地震的震源机制也一致。图 2展示了此次文安5.1级地震波形与拟合波形对比情况，图中红色线条为理论波形，黑色线条为记录波形，左侧为台站代码和理论地震波形相对观测地震波形的移动时间，曲线下方数值为反演误差和相关系数。在反演的35个震相中，理论地震图与观测地震图的大部分相关性较好，反演方差为0.199 6，震源机制解反演的结果和其他的研究得出的结果（刁桂苓等，2006；黄建平等，2009）基本一致。

文安县地质构造属冀中坳陷，地处NE向展布的矩形断陷盆地西南斜坡，NE向分布有河间断裂，NW向为徐水断裂（刘爱文等，2006）。文安地震发生在河北平原强震构造带上，该构造带北起卢龙、滦县地区，向西南延伸至邯郸磁县，长约540 km。根据历史地震研究，河间至宁河地带是强震构造带，也是缺失6级以上地震的最长区间，文安地震发生该段中南部，属于孤立型地震。实验表明，地震序列类型和地下介质的均匀程度有关，也和应力的加载历史有关，孤立型地震序列对应于均匀介质。但嘉世旭等（2005）利用人工地震测深震相分析表明，文安震中区地壳厚度约28—30 km，基底震相走时强烈滞后，壳内视速度低且波形杂乱，显示了震中区的地幔上隆、幔源物质上侵、地壳减薄等特征，整个地壳呈低速占主导的破碎松散构造，因此，文安地震虽属孤立型地震，但其地下介质并非均匀介质。这种松散复杂的地质构造导致地震波形复杂，在选用固定速度模型拟合时个别震相时拟合误差较大，相关系数较低。

根据嘉世旭等（2005）的研究，文安地震震中所在的冀中坳陷走向为NE向，在坳陷中部有NE向隐伏断裂，受到多条NE向断裂控制，地震主要发生于此。文安地震正好发生在冀中坳陷中部的北东向断裂带上，该断裂走向与CAP方法反演的震源机制解节面Ⅰ的走向符合，与该区应力场方向相符，可以推断地震断层面为隐伏的NE向断裂带。根据CAP方法反演的震源机制解参数，结合前人研究成果（刁桂苓等，2006；黄建平等，2009），可以确定发震断层性质为正断层兼走滑性质。

图 3是不同机构和作者给出的2006年文安地震震源机制解，从黄建平等（2009）综合近震和远震波形反演的结果、Harvard的CMT结果、CDSN结果，可以看出：本文结果与黄建平等（2009）、Harvard的结果比较一致，基本属于正断层兼走滑的震源机制，与CDSN的震源机制存在一定差别。根据河北省地震局现场调查及震后形变结果，确定此次文安地震为沿NE向走滑的地震类型（刘爱文等，2006）。根据王治国等（1986）的研究成果，华北地区呈非均匀多层地壳分布，上地壳主要为新生代沉积层，而中地壳为花岗岩层，受温度和压力的影响出现部分熔融和蠕变活动，造成应力积累而发生地震，文安地震成因机制可能与此有关。

4 结论

使用河北省测震台网7个地震台宽频带数字地震记录，采用CAP方法反演2006年7月4日文安M_W 5.1地震的震源机制解，结果显示：文安5.1级地震的最佳双力偶解为：节面Ⅰ走向215°，倾角87°，滑动角-115°；节面Ⅱ走向118°，倾角25°，滑动角-8°。

文安5.1级地震震中位于冀中坳陷中部的NE向断裂带，该断裂走向与通过CAP方法反演的震源机制解的节面Ⅰ走向相符合，且与该区应力场方向相符，由此判定文安5.1级地震发震断层为冀中坳陷中部NE向断裂带，具有正断层兼走滑性质。