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  地震地磁观测与研究  2017, Vol. 38 Issue (6): 21-25  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.06.004
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引用本文  

陈浩, 肖孟仁, 项月文, 等. 赣北地区中小地震震源机制分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2017, 38(6): 21-25. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.06.004.
Chen Hao, Xiao Mengren, Xiang Yuewen, et al. Analysis on the focal mechanism of medium-small earthquakes in the northern area of Jiangxi Province[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2017, 38(6): 21-25. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.06.004.

基金项目

测震台网青年骨干培养专项(项目编号:20160515)

作者简介

陈浩, 男, 工程师, 硕士学位, 主要从事地震活动性研究工作

文章历史

本文收到日期:2016-12-18
赣北地区中小地震震源机制分析
陈浩 , 肖孟仁 , 项月文 , 李传江     
中国南昌 330036 江西省地震局
摘要:利用Snoke方法计算赣北地区2008—2015年11个ML≥3.0中小地震震源机制。结果表明,其P轴和T轴方向与该区域构造应力场基本一致。赣北地区以近EW向挤压、近NS向拉张的构造应力为主。区域内断层错综复杂,以走滑、正断型为主。其中九江—瑞昌地区受襄樊—广济断裂、郯庐断裂相互作用,在方向稳定的构造应力作用下,易发生走滑型为主的地震。
关键词Snoke方法    震源机制    构造应力场    断裂带    
Analysis on the focal mechanism of medium-small earthquakes in the northern area of Jiangxi Province
Chen Hao, Xiao Mengren, Xiang Yuewen, Li Chuanjiang     
Jiangxi Earthquake Agency, Nanchang 330039, China
Abstract: Using the method of Snoke, focal mechanism solution for 11 medium-small earthquakes with ML≥3.0 were calculated in northern area of Jiangxi Province since 2008 to 2015. The result showed that P axis and T axis accorded with tectonic stress field in this area. In the northern area of Jiangxi Province, tectonic stress field was composed by compressive stress in EW direction and tensile stress in NS direction. Fault zones were dominated by strike-slip fault and normal fault. Jiujiang-Ruichang area was controlled by Xiangfan-Guangji fault zone and Tanlu fault zone, it was easy to take the strike-slip earthquakes under tectonic stress field with stability direction.
Key Words: focal mechanism    first motion    amplitude ratio    tectonic stress field    fault zone    
0 引言

地震震源机制从一定角度描述了震源的性质及岩石破裂过程,对地震灾害快速评估及区域应力场变化研究具有重要意义。及时确定地震震源机制,在应急救灾、后续趋势判断等工作中发挥着重要作用。常用震源机制求解方法有:P波初动,P、SV、SH初动和振幅比,波形反演等。其中,基于P波初动求解震源机制(许忠淮等,1983)操作简单,但需要台站分布较好,且节面附近的P波初动极性较难判断;基于波形反演震源机制应用较为广泛,可细分为基于体波、面波及全波形反演等,但该系列方法对震级有一定要求;基于P、SV、SH波初动和振幅比求解震源机制(Snoke et al,1984),所用振幅比的辐射花样随空间方位的变化比单种波的辐射花样强烈,且由于仪器对直达P波和S波的频率响应相近,振幅比可消除仪器影响。较单纯型初动求解震源机制而言,利用Snoke方法求解更为精准。

自2005年11月26日九江—瑞昌5.7级地震后,赣北地区成为地震活动重点监测区域。选取该研究区域2008—2015年ML 3.0以上地震,采用P波初动和SV/P、SH/P振幅比方法(Snoke方法),联合计算震源机制,探讨赣北地区构造应力场特征。

1 研究区概况及资料选取

赣北是江西省地震多发区,历史上曾发生多次5级以上地震,2005年11月26日九江—瑞昌5.7级地震即发生在该区。该区域地质构造体系复杂,断裂纵横交错,受皖鄂赣交界的九江受郯庐断裂、襄樊—广济断裂、九江—靖安断裂、湖口—新干断裂等作用,属于江西省地震活动重点监测区域。

随着“十五”“十一五”项目的推进,江西数字化地震台网不断完善,现拥有25个测震台站,并共享邻省18个地震台站记录,地震监测能力显著提高,2008—2015年共记录赣北地区地震329个(图 1)。地震主要集中在皖鄂赣交界地区,其中ML3.0以上地震11个(表 1),最大地震为2011年9月10日江西瑞昌ML4.9地震。对赣北地区11个ML≥3.0地震,采用Snoke方法,计算震源机制解,探讨该区构造应力场特征。

图 1 赣北地区2008—2015年地震震中分布 Fig.1 Epicentre distribution of earthquakes in the northern area of Jiangxi Province form 2008 to 2015
表 1 赣北地区2008—2015年ML ≥3.0地震 Tab.1 Catalog of earthquakes with ML ≥3.0 in the northern area of Jiangxi Province form 2008 to 2015
2 计算方法

Snoke方法是利用P波初动和SV/P、SH/P振幅比联合计算震源机制解,减少了只采用单纯初动符号确定震源机制解的诸多不确定因素。基于双力偶点源模型,震源辐射的远场地震波位移在rθφ观测坐标系中观测点P(rθφ)处的分量为

$\begin{array}{l} {u_r} = \frac{1}{{4{\rm{ \mathsf{ π} }}}}\frac{1}{{\nu _{\rm{P}}^3}}\frac{1}{r}M\left( {t - \frac{r}{{{\nu _{\rm{P}}}}}} \right){\sin ^2}\theta \cdot \sin 2\varphi \\ {u_\theta } = \frac{1}{{4{\rm{ \mathsf{ π} }}\rho }}\frac{1}{{\nu _{\rm{S}}^3}}\frac{1}{r}M\left( {t - \frac{r}{{{\nu _{\rm{S}}}}}} \right){\sin ^2}\theta \cdot \cos \theta \cdot \sin 2\varphi \\ {u_\varphi } = \frac{1}{{4{\rm{ \mathsf{ π} }}\rho }}\frac{1}{{\nu _{\rm{S}}^3}}\frac{1}{r}M\left( {t - \frac{r}{{{\nu _{\rm{S}}}}}} \right){\sin ^2}\theta \cdot \cos 2\varphi \end{array}$ (1)

式中,ρ为岩石密度,vPvS分别为P波、S波传播速度,r为位移点至震源距离,t为时间,t = 0表示断层开始错动时间,M为双力偶中一个力偶强度随时间的微商,uruθuφ分别为P波、SV波和SH波的表达式(刘杰等,2004)。

计算初始,根据地震台站和震中位置,确定地震台站在震源球上的反方位角。以此对波形进行旋转,得到径向和切向分量,分别量取SV波和SH波振幅。P波辐射花样愈靠近节面,振幅愈接近零,在断层面和辅助面45°夹角处最大;S波辐射花样在节面附近振幅最大,在断层面和辅助面45°夹角处最小(屠泓为等,2006)。结合P、S波该固有特征,±据P波初动和振幅比信息对断层节面的约束作用,采用网格搜索法,比较理论计算与实际观测所得初动符号和振幅比的矛盾比最小方式,求解最佳震源机制。

3 震源机制解分析 3.1 震源机制解

为保证计算结果稳定可靠,选择P波初动清晰的地震台站记录。将波形记录旋转至垂向、径向和切向,将在各向上读取初动后1—2 s内的最大振幅记为P波、SV波和SH波振幅。利用Snoke方法,求解赣北地区11个地震的震源机制解,具体数值见表 2;震源球为下半球投影,见图 2,图中编号对应表 1地震编号,表示对应的各地震。将所选地震以震源机制解在空间排布,见图 3

表 2 赣北地区2008—2015年ML ≥3.0地震震源机制 Tab.2 Focal mechanism of earthquakes with ML ≥3.0 in the northern area of Jiangxi form 2008 to 2015
图 2 赣北地区2008—2015年ML ≥3.0地震震源机制 Fig.2 Focal mechanism of earthquakes with ML≥3.0 in the northern area of Jiangxi form 2008 to 2015
图 3 地震震源机制及震中分布 Fig.3 Focal mechanism and epicentre distribution of earthquakes
3.2 地震断裂类型

李鸿吉等(1994)研究认为,正断层主压应力P轴仰角大于45°,逆断层主张应力T轴仰角大于45°,对于走滑断层P轴和T轴的仰角都小于或等于45°。据此划分赣北地区11个地震的断层类型,结果见图 4。对于所选的11个地震,按照不同区域分析地震的发震构造及断裂类型。

图 4 所选地震走滑型和逆断型P轴方向及正断型T轴方向 Fig.4 Direction of P axis with strike-slip fault and T axis with normal fault for selected earthquakes

(1) 九江—瑞昌地区。该区位于皖鄂赣交界,受襄樊—广济断裂(F1)、郯庐断裂(F2)相互作用,4次地震(编号2、4、5、11)均为走滑(斜滑)型,P轴和T轴分别为近EW向和近NS向,方向稳定,与该区域EW向挤压、NS向拉张的构造应力场分布特征基本一致。2011年9月10日瑞昌—阳新ML 4.9地震(4号地震)的发震构造为郯庐断裂往震区延伸隐伏的瑞昌—武穴断裂(吕坚等,2012),在该地震后的ML 3.3余震(5号地震)震源机制与主震较为一致,推断其发震构造亦为瑞昌—武穴断裂。

(2) 修水—武宁地区。该区位于九江—瑞昌西南方向,受古市—德安断裂(F3)、渣津—柘林断裂(F4)作用,2次地震(编号7、10)为正断型,T轴为近NS向,表明受NS向拉张的构造应力场作用,符合该区域构造应力场特征。

(3) 丰城地区。该地区靠近江西省中部,2次正断型地震(编号6、9)的T轴为近EW,表明受近EW向拉张应力作用,震中附近有湖口—新干断裂(F7)和萍乡—广丰断裂(F8)分布。湖口—新干断裂为复合型构造带,经过多期强烈演化,具有规模大、延伸长、切割深等特点,断裂带所在区域多为第四系地层,易发生正断型地震。萍乡—广丰断裂为扬子准台地与华南褶皱系两大地质构造单元的分界带,2008—2015年该断裂周边小震持续活动。

4 结论

综上所述,可以得出以下结论:①赣北地区2008—2015年11个ML≥3.0中小地震震源机制与区域构造应力场一致,震源机制解稳定可靠;②赣北地区以近EW向挤压、近NS向拉张的构造应力为主(丰城地区受近EW向拉张应力作用除外),区域内断层错综复杂,以走滑、正断型为主;③九江—瑞昌地区受襄樊—广济断裂、郯庐断裂相互作用,构造应力场方向稳定,受EW向挤压应力和NS向拉张应力。

利用Snoke方法,联合P波初动和SV/P、SH/P振幅比计算震源机制解,可使计算结果更加稳定,当记录台站较少时,增加振幅比可以获得较为精准的结果。

参考文献
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吕坚, 曾文敬, 谢祖军, 等. 2011年9月10日瑞昌—阳新4.6级地震的震源破裂特征与区域强震危险性[J]. 地球物理学报, 2012, 55(11): 3625-3633. DOI:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.11.011
屠泓为, 王海涛, 赵翠萍. 用P波、S波初动和振幅比计算新疆伽师两次强地震震源机制解[J]. 内陆地震, 2006, 20(2): 131-138.
许忠淮, 阎明, 赵仲和. 由多个小震推断的华北地区构造应力场的方向特征[J]. 地震学报, 1983, 5(3): 268-279.
Snoke J A, Munsey J W, Teague A G, et al. A program for focal mechanism determination by combined use of polarity and SV/P amplitude ratio data[J]. Earthquake Notes, 1984, 55(3): 15