2017, Vol. 38
2. 中国山西 030024 太原理工大学
2. Taiyuan University of Technology, Shanxi Province 030024, China
2016年3月12日11时14分山西运城发生M 4.4地震，震中（35.00°N，110.88°E）。据山西省地震台网测定，此次地震发生在运城盆地内，打破了山西地区长达5年的4级地震平静。运城盆地新构造活动强烈，历史上发生过3次6级地震和几次5级地震，此次运城4.4级地震是该区域的一次显著地震事件。
运城盆地内NEE、NNW、NW向断裂发育，由于此次运城M 4.4地震震级较低，地表未形成破裂带，很难分析其发震构造。本文利用双差精定位方法（Huang Y et al，2008；朱艾斓等，2008；卢显等，2011；宋美琴等，2012；房立华等，2013；王霞等，2015），结合震源机制解（刘杰等，2004；吕坚等，2008；郑勇等，2009；孙长虹等, 2010, 2012；洪德全等，2013；吕睿等，2014；倪红玉等，2015）及宏观调查结果，探讨该地震发震构造。
1 地震与地质构造背景山西地堑系由一系列近NE向构造隆起和盆地构成，总体呈NNE向展布。其中，运城盆地位于该地堑系断陷南端，是其最深盆地之一。地震勘探资料揭示，盆地新生界厚度达5 000 m以上，钻孔古地磁研究表明第四系厚度在400 m以上。运城盆地东部和南部为中条山断块隆起，北部以峨嵋台地与临汾盆地相隔，西隔黄河与渭河盆地相邻，为南深北浅的半地堑式盆地，靠近中条山区域为盆地下沉强烈地区，目前仍发育湖泊洼地（李有利等，1994；司苏沛等，2014；王怡然等，2015），其内部断层活动形成次级地堑地垒构造，如涑水河凹陷、鸣条岗凸起和解州凹陷（图 1）。
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图 1 地震震中分布及周边地质构造 Fig.1 The epicenter distribution and geological structure around epicenters |
有史料记载以来，运城盆地内发生的历史地震为公元793年永济6级地震和1642年安邑—平陆6级地震。有地震仪器记录以来，在运城市北王范乡、陶村乡一带，曾发生1986年4.2级震群、1991年4.0级震群和1992年4.2级震群，见图 1中灰色实心圆，3次震群均发生在NE向鸣条岗地垒两侧断裂和NW向陶村隐伏断裂交汇部位，是运城盆地内构造相对复杂的地区；这些共轭断裂的活动，形成了震群活动的孕震构造条件（武烈等，1997）。2016年3月12日在运城盐湖区发生4.4级地震，见图 1中灰色五角星，位于NE向盐湖北岸断裂附近，是构造相对简单区域，与以往3次震群发生的构造背景截然不同。
2 地震序列精定位本文采用双差定位法（Waldhauser F et al，2000）即通过地震序列中每2个地震间的走时差对地震序列进行精定位。据山西地震目录，截至2016年5月3日，运城M 4.4地震序列共发生648次地震（ML震级），其中0.0—0.9级地震275次，1.0—1.9级地震77次，2.0—2.9级地震21次，3.0—3.9级地震5次，4.0—4.9级地震2次，最大余震为3月27日发生的ML 4.0地震。利用Hypo2000可定位地震349个，双差定位后地震为292个，其中精定位速度模型使用宋美琴等（2012）给出的山西南部地区地壳速度结构（表 1）。采用双差定位后，纬度方向平均误差0.481 27 km，经度方向平均误差0.416 05 km，深度方向平均误差0.821 74 km。由图 3可知，采用双差定位前，此次地震序列深度集中分布在4—11 km范围内，地震精定位后深度分布更加合理，在10—29 km范围内皆有地震分布，且集中分布在15—24 km范围内，平均深度20.2 km（图 2）。
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表 1 速度模型（宋美琴，2012） Tab.1 Velocity structure model (Song Meiqin, 2012) |
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图 3 运城M 4.4地震精定位前后震中分布 (a)精定位前；(b)精定位后 Fig.3 Earthquake distribution before and after the accurate location for Yuncheng M 4.4 earthquake |
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图 2 运城M 4.4地震双差定位前后频次—深度关系 (a)定位前；(b)定位后 Fig.2 Earthquake depth and frequency before and after the accurate location of Yuncheng M 4.4 earthquake |
此次运城M 4.4地震精定位前后地震分布见图 3，可见本次地震序列经双差精定位后，呈NNE向优势展布，也有NW向零星活动。沿NNE向和NWW向分别做剖面AA′和BB′，绘制2个剖面的震源深度分布图，见图 4。从AA′剖面震源深度分布[图 4(a)]可见，此次运城M 4.4地震序列震源深度主要集中在18—23 km范围内，地震沿NNE向破裂尺度约7 km。从BB′剖面震源深度分布[图 4(b)]可见，震源深度由SE向NW逐渐加深，断层倾向NW，地震向盆地内部发展，与宋美琴等（2012）的研究结果一致。运城4.4级地震序列最大余震（ML 4.0）发生在主震破裂断层南段，因此推断此次地震序列的发震断层为NNE向断层。
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图 4 沿剖面分布的震源深度 (a) AA′剖面；(b) BB′剖面 Fig.4 Focal depth distribution along the profile |
测定震源机制解方法较多，其中初动加振幅比的方法（Snoke J A et al，1984；梁尚鸿等，1989；李丽等，2015）和地震体波与面波剪切粘贴法（cut and paste，简称CAP）、波形反演法（Zhao L S et al，1994；Zhu L P et al，1996）使用较普遍。使用山西测震台网震中距300 km范围内地震台站记录的初动和振幅数据，采用Sonke（图 5，图中“+”表示初动向上台站）和CAP方法，获取此次运城4.4级地震震源机制解（图 6），可见2种方法得到的结果基本一致（表 2），显示本次地震为走滑兼逆冲的错动类型，水平向张应力、近水平向压应力与区域背景应力场不一致。盐湖北岸断裂倾向NW，走向NNE，而中条山山前断裂东段夏县东郭镇以西走向70°，倾向NW，倾角43°—86°，与节面B参数比较接近。结合地震精定位结果，可知本次地震序列余震主要沿NNE向断层发育，断层剖面倾向NW，据此推断运城M 4.4地震序列的发震断裂为中条山山前断裂的隐伏断裂。
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图 5 运城M 4.4地震震源机制（Snoke法） Fig.5 Focal mechanism of Yuncheng M 4.4 earthquake (Snoke method) |
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图 6 运城M 4.4地震震源机制 Fig.6 Focal mechanism of Yuncheng M 4.4 earthquake |
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表 2 运城M 4.4地震震源机制解参数 Tab.2 The parameters of focal mechanism solution of Yuncheng M 4.4 earthquake |
（1）根据地震震中分布显示，此次运城地震序列发生在盐湖北岸断裂附近，与以往地震，尤其是该区震群型震中发震构造单元不同，盐湖北岸断裂构造相对简单。
（2）双差精定位结果显示，运城地震序列余震优势分布呈NNE向，也有NW零星活动，该地区可能存在NW向隐伏断裂，余震共轭分布符合岩石力学理论，库伦共轭应力剪切面（黄媛等，2006）断层剖面显示，断层倾向NW，剖面深度分布显示集中在18—23 km。地震序列余震深度分布集中在15—24 km，平均深度20.2 km，由SE向NW逐渐加深，与盆地地形构造吻合。
（3）利用山西测震台网数字地震波形，使用Snoke和CAP方法，计算得到震源机制结果比较一致，其中节面A走向289°、倾角67°、滑动角20°，节面B走向190°、倾角72°、滑动角156°，显示此次地震序列主震错动方式为走滑兼逆冲，且节面B结果与中条山山前断裂的东段断层走向与倾向比较一致。
（4）从精定位和震源机制解，推断盐湖北岸存在NNE向隐伏断裂，与武烈（1986）和冯旭亮等（2015）的结论一致。因此，盐湖北岸NNE向断裂有可能是该区域其他NNE向断裂的延伸或NE向断裂的过渡。
综上所述，根据震中发震构造、双差精定位及震源机制结果，推断此次运城M 4.4地震序列的发震断裂为中条山山前断裂的NNE向隐伏断裂。
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