0 引言

鄂尔多斯块体位于印度—欧亚板块碰撞和太平洋板块向西俯冲消减于欧亚大陆之下2大地球动力系统交汇叠加的位置，块体内部地震活动频度和强度较弱，主要构造活动和地震活动都发生在其周缘边界活动构造带（邓起东等，2003；张国民等，2004；张培震等，2014）。鄂尔多斯块体西南缘地区，即鄂尔多斯块体西南边界附近地区，属于鄂尔多斯周缘六盘山走滑—逆冲断裂带和渭河断陷带2大断裂系统的汇集交汇区域，同时也处于青藏高原块体、鄂尔多斯块体和阿拉善块体的交汇地带（张辉等，2011）。在印度板块与欧亚板块碰撞挤压作用的影响下，该区域构造活动强烈，活动断裂发育，地震活动频繁，历史上曾发生多次6级以上地震（刘小凤等，2011）。根据历史地震资料、活动构造、GPS速度场、断层活动发震概率模型等资料，已有研究认为，鄂尔多斯块体西南缘的六盘山南段、陇县—宝鸡断裂，西秦岭北缘断裂的天水—宝鸡段是历史大地震空段或古地震离逝时间较长的地段，可能是未来发生强震的危险地段（M7专项工作组，2012；杜方等，2018；李昌珑等，2018）。2000年以来，该区域地震活动较弱，仅发生2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级、2017年8月8日四川九寨沟7.0级等2次6级以上地震，未来地震活动趋势值得关注（图 1）。

地震的孕育发生与区域应力场密切相关，区域地壳应力场及其变化特征可为深入了解发震机理及构造变形与地震应力间的相互作用提供可靠信息（郑建常等，2013）。地震的震源机制解能给出地震发生时断层的力学机制和错动断层的运动类型，它含有大量的震源应力场和震源破裂错动信息（钱晓东等，2011）。因此，基于大量的地震震源机制解资料，反演区域应力场的特征，是目前研究构造应力场的有效手段之一（盛书中等，2015；王晓山等，2015；莘海亮等，2017）。

目前，国内较多学者在研究构造应力场问题时均对鄂尔多斯块体西南缘地区有所涉及（许忠淮等, 1987, 2000；张辉，2007；卜玉菲，2013；郭祥云等，2017），研究结果均表明，该区震源机制解类型较复杂，P轴方位角大体上以NE—NNE向为主，T轴NW—NWW向。但是，此前研究大多涉及中强地震震源机制，缺乏小震震源机制解。近几年，该区域中小地震活跃，通过相关研究，可获取相对丰富的震源机制解资料。为了充分利用鄂尔多斯块体西南缘及邻区（33°—38°N，103°—109°E）的大量小地震资料来约束应力场，本研究选取2001年1月—2018年9月该区域M_L≥3.0地震的震源机制结果，分析了震源机制解的分布特征，并由此推断该地区区域应力场的特征，以期为深入研究鄂尔多斯块体西南缘地区构造变形和强震危险性提供可靠依据。

1 数据资料

选取鄂尔多斯块体西南缘地区（33°—38°N，103°—109°E）作为研究区域。从该区域台站分布（图 2）来看，地震台分布密集，较好地覆盖了整个研究区域。地壳速度结构模型选取Crust 2.0模型，数据资料来源于国家测震台网数据备份中心（国家测震台网数据备份中心，2007；郑秀芬等，2009）以及陕西、甘肃、宁夏地震台网部分台站的波形数据。

计算了2001年1月—2018年9月该区域256个M_L≥3.0地震的震源机制解。此外，根据前人的研究结果（张辉，2007；卜玉菲，2013），还搜集了2001年1月至2008年12月109个M_L≥3.0地震的震源机制解，最终获得该区域365个M_L≥3.0地震震源机制（不包含岷县漳县6.6级地震和九寨沟7.0级地震的余震），其中，M_L 3.0—3.9地震297个，M_L 4.0—4.9地震56个，M_L 5.0—5.9地震10个，M_L≥6.0地震2个，最大震级地震为2017年8月8日九寨沟7.0级地震。

2 研究方法 2.1 震源机制

目前，震源机制解的求解方法有多种。本文在计算256个M_L≥3.0地震的震源机制解时，主要采取近震全波形矩张量反演或P波初动的方法，这2种方法均是目前较常用的震源机制计算方法。其中，对于M_L≥4.5地震，采用全波形矩张量反演方法；对于3.0 ≤M_L≤4.4地震，采用P波初动方法。

2.1.1 P波初动

P波初动法是早期发展起来的求解震源机制的经典方法，它通过观测到的P波初动符号将震源球分为四象限，从而确定震源机制，因其简便快捷且结果较可靠，是研究人员普遍认可的震源机制求解途径之一（Hardebeck et al，2002）。许忠淮等（1983）最早提出的格点尝试法，是按一定的步长对整个解的可能空间进行全面搜索尝试，得到矛盾比φ在一定范围内的所有可能解，再计算平均解，将其作为震源机制解的结果。俞春泉等（2009）对格点尝试法加以改进，根据初动资料质量和震源球上数据点密集程度的数据点权重，采用新的加权方法计算加权矛盾比，并通过聚类分析给出单个或多个可能平均解的方法，同时给出震源机制解质量的评价方案。改进后的方法，可靠性和有效性都有一定程度的提高。本文选用俞春泉等（2009）改进后的格点尝试法进行计算，并根据俞春泉等（2009）提出的质量评价方案，选取可靠的震源机制进行研究。

2.1.2 矩张量反演

对于研究区域内M_L≥4.5地震，采用全波形矩张量反演方法计算震源机制。进行反演前，首先对原始地震波形进行仪器响应校正，积分并旋转三分量为垂向、径向和切向，对波形进行滤波，滤波频带为0.02—0.08 Hz。然后，根据理论波形与实际观测波形拟合程度的VR值来确定最佳解（Dreger et al，1993；Fukuyama et al，1998）。

研究中使用的核心反演程序来自美国内华达大学地震实验室，该实验室已将此方法成功应用于内华达地区地震的矩张量实时反演中（Ichinose et al，2003）；赵韬等（2016）将此方法应用于陕西及邻区区域地震台网地震矩张量快速实时反演中。因此，软件稳定性是有保障的。

2.2 平均应力场反演

严川（2015）吸收已有的综合断层面方法的精髓（许忠淮，1985；许忠淮等，1987），基于地震矩张量为应力张量的物理解释，提出利用震源机制反演应力场的地震矩张量平均方法（TAM）。该方法以地震矩张量为观测资料，将一次范数解或二次范数解视为求解目标，得到平均矩张量，并将其对应的应力主轴方向视为应力场的方向，无需区分真实的滑动面，计算效率较高。经过数值实验检验，该方法具有良好的可靠性和抗干扰能力。本研究使用Matlab语言编写的TAM软件工具包，通过输入地震断层面进行区域平均应力场的反演。

3 震源机制解特征

参照世界应力图的划分原则（Zoback，1992），并根据震源机制解3个应力轴倾角的大小，将研究获得的365个震源机制解分为6种类型：正断型（NF）、正走滑型（NS）、走滑型（SS）、逆走滑型（TS）、逆断型（TF）和无法确定型（U），具体分类标准及结果见表 1。由表 1可见，走滑型地震146个，占40%；具有一定走滑分量的逆断层和逆断层类型130个，占35.6%；具有一定走滑分量的正断层和正断层类型43个，占11.8%；无法确定型46个，占12.6%。鄂尔多斯西南缘地区的震源机制解类型以走滑和逆断型为主，约占75.6%，这显示了在印度板块NE向挤压碰撞下青藏高原不断隆升以及物质向东扩张沿断层滑移的构造特征。

图 3为鄂尔多斯西南缘地区地震震源机制解类型空间分布。由图 3可见，大多数地震都发生在活动地块边界带的主要活动断裂上，震源机制解类型的分布与活动断裂之间有一定的关系，但也表现出明显的局部特征。整个研究区域内走滑类型和逆冲类型震源机制占优势的现象明显，区域内主要活动断裂：海原—六盘山弧形断裂带上的震源机制类型以走滑和逆冲为主，同时该断裂带东段的海原断裂在构造变形上表现为以左旋走滑为主，西段六盘山断裂表现为左旋逆冲；西秦岭北缘断裂上的震源机制类型以走滑型为主，该断裂在构造变形上也表现为走滑性质；甘东南“V”型构造体系东部NW向断裂上的震源机制类型主要以走滑类型为主，西部NE向断裂则主要以逆断层类型为主，符合断裂构造变形性质。整体上，区域震源机制类型分布基本与构造运动方式和断裂性质一致。而研究区域内，局部断裂交汇处，也存在少量的正断层类型。分析认为，除了受震源机制类型空间分布情况、样本量及可靠性等因素影响外，这可能也反映了局部地质构造的复杂性。此外，在研究区域涉及的陕西渭河断陷带西段，虽然地震活动较弱，区域样本量少，但从现有的资料分析可知，该区域震源机制主要以正断层类型为主，表现出拉张型应力状态，这与盆地构造特征基本吻合。

4 造应力场特征构

基于获得的365个震源机制解结果，采用平均矩张量技术对研究区现今平均构造应力场进行反演。研究区处于青藏高原、鄂尔多斯块体、阿拉善块体和华南块体的交汇区（张培震等，2003），主要发育有海原—六盘山断裂带和甘东南西秦岭断裂2大活动构造区（国家地震局，1988；郑文俊等，2019），根据研究区地质构造特征和地震活动分布情况（Tapponnier et al，2001；郑文俊等，2013），将研究区划分为3个区域：海原—六盘山构造区（分区Ⅰ）、甘东南构造区（分区Ⅱ）和陕西西部构造区（分区Ⅲ），分别计算每个分区的平均应力场，分区情况见图 2，计算结果见表 2。

由表 2可见，不同构造分区的平均应力场略有不同，北部海原—六盘山构造区（分区Ⅰ）主张应力T轴方位角327°，倾角16°；中间主应力B轴方位角115°，倾角71°；主压应力P轴方位角235°，倾角10°，表明该区域构造应力场主应力以水平作用为主，区域构造变形为NE向发生压缩，NW向发生相对扩张。西南部甘东南构造区（分区Ⅱ）主张应力T轴方位角343°，倾角35°；中间主应力B轴方位角174°，倾角54°；主压应力P轴方位角77°，倾角5°，表明甘东南地区区域构造变形为NEE向发生压缩，NNW向发生相对扩张。陕西西部构造区（分区Ⅲ）主张应力T轴方位角342°，倾角24°；中间主应力B轴方位角238°，倾角29°；主压应力P轴方位角105°，倾角51°，表明陕西西部地区区域构造变形为近EW向发生压缩，NNW向发生相对扩张。整体上，从甘东南到鄂尔多斯块体西南缘的弧形构造带，区域的主压应力方位大体上以NE—NEE向为主，倾角较为水平；主张应力以NW—NWW向为主，倾角大于主压应力倾角。说明该区域整体构造变形表现为NE向水平挤压，NW向水平拉伸，这反映了青藏高原块体对鄂尔多斯块体的直接作用，与前人对鄂尔多斯西南缘构造应力场的认识较一致（盛书中等，2015；郭祥云等，2017）。而由陕西西部构造区的反演结果可知，P轴方位角、倾角以及T轴倾角与杜兴信等（1994）的结果基本一致，但T轴方位角相差较大，几乎正交。虽然本文与杜兴信等（1994）选用地震资料的范围不同，但数据量基本相近，此处的应力场结果还有待于进一步探讨。

5 结论与讨论

本研究利用P波初动和近震全波形矩张量反演方法计算了2001年1月—2018年9月鄂尔多斯块体西南缘及邻区365个M_L≥3.0地震的震源机制解，研究了该区域地震震源机制解的分布特征，并采用平均矩张量技术分析了该区域现今平均构造应力场状态，得到如下结论。

（1）研究区中小地震的震源机制解以走滑型和逆冲型为主，约占75.6%，显示了在印度板块NE向挤压碰撞下青藏高原不断隆升，以及物质向东扩张沿断层滑移的构造特征。从震源机制类型空间分布来看，区域震源机制类型基本与构造动力背景、断裂性质一致；而少量不符合区域构造性质的震源机制，则从侧面反映了局部地质构造的复杂性。

（2）整体上，从甘东南到鄂尔多斯块体西南缘的弧形构造带，区域的主压应力方位大体上以NE—NEE向为主，倾角较水平；主张应力以NW—NWW向为主，倾角大于主压应力倾角。说明该区域整体构造变形表现为NE向水平挤压，NW向水平拉伸，这反映了青藏高原块体对鄂尔多斯块体的直接作用。

（3）陕西西部构造区变化较明显，以NWW向水平挤压、NNW向水平拉伸为主，该区域计算样本量较少，应力场结果有待于进一步研究。

值得注意的是，虽然震源机制解是研究构造应力场的基础资料，但由于鄂尔多斯块体西南缘地区特殊的构造位置，各种不同的力源导致小震的破裂形式各异，且研究区部分区域地震活动水平不高，可计算的震源机制数量较少；因此，要了解鄂尔多斯块体西南缘更详细的应力场信息，现有数据量是远远不足的，后续还需要增加质量可靠的中小地震震源机制解来丰富数据的多样性，提高数据分布的均匀性，以进一步提高该区域应力状态研究的可靠性。其次，在已有区域震源机制和构造应力场资料的基础上，根据强震前震源机制趋于一致的现象，可进一步进行震源机制一致性分析，为深入研究鄂尔多斯块体西南缘地区强震危险性提供可靠依据。

中国地震局地球物理研究所严川博士提供了TAM应力场反演程序，中国地震局地球物理研究所国家测震台网数据备份中心（doi:10.11998/SeisDmc/SN；郑秀芬等，2009）提供了地震波形数据，在此一并表示感谢。