1 研究背景

利用大量地震震源机制解反演地壳应力场，可获得区域应力场状态，有助于解释地震成因、断裂活动等现象。北京及邻区（39.0°—41.0°N，115.0°—118.0°E）位于NE向山西地震带、华北平原地震带与NW向张渤带交会区域，新构造运动强烈，活动断裂构造发育，主要由山西断陷带、太行山隆起区、燕山隆起区、北京坳陷、大兴隆起、冀中坳陷、沧县隆起等地质构造单元构成。复杂的地质构造背景使该区地震活动强烈而频繁，有历史记录以来，研究区域共发生6级以上地震13次，最大地震为1679年三河—平谷8.0级地震。因此，进行该区域的构造应力场特征研究对地球动力学和发震背景研究具有重要意义。樊文杰等（2019）研究了京西北区、北京区、唐山区3个分区构造应力场的时空变化特征，由于北京区的震源机制解较少，未进行北京区的应力张量反演。王晓山等（2020）研究了京津冀地区地壳应力场特征，得出39°N以北地区最大主压应力轴方位最优解显示一定角度的偏转，应力状态由西向东存在一个正断层—走滑断层—正断层的转换过程。

2 研究内容

收集整理北京及邻区2002年1月—2021年12月中小地震的波形数据，利用初动与振幅比法计算得到427个M_L≥2.0地震的震源机制解。参照世界应力图的划分标准，将震源机制解划分为正断型（NF）、正走滑型（NS）、走滑型（SS）、逆断型（TF）、逆走滑型（TS）和过渡型（U）。其中，正断和正走滑型81个，占震源机制解总数的19.0%；逆断和逆走滑型53个，占震源机制解总数的12.4%；走滑型210个，占震源机制解总数的49.2%；过渡型83个，占震源机制解总数的19.4%。北京及邻区的震源机制解以走滑型为主，正断型次之，表明绝大多数地震震源处的应力场以水平走滑为主。

根据震源机制解资料，应用应力张量反演方法计算北京及邻区总体应力场，以0.5°×0.5°的网格将研究区域划分为细小的应力单元，分别计算各网格单元的应力轴方向及相对应力大小R值。

3 研究结果

研究得到北京及邻区的区域最大主压应力方位为258°，倾角为18°，最小主压应力方位为163°，倾角为15°，中间主应力方位为34°，倾角为67°。表明该区域压应力轴呈NEE向，张应力轴呈NNW向，均以低倾角挤压或拉张，该区域应力场与华北区域应力场结果基本相同。同时发现，该区域应力场方向在2011年3月11日日本东北沿海M_W 9.0大地震前后发生了一定变化，3月11日地震前计算得到北京及邻区最大主压应力方位为232°，倾角为7°，最小主压应力方位为323°，倾角为4°，中间主应力方位为85°，倾角为82°；地震后该区域最大主压应力方位为258°，倾角为18°，最小主压应力方位为160°，倾角为21°，中间主应力方位为23°，倾角为62°。最大、最小主压应力方位分别沿顺时针方向偏转了26°、17°。

以0.5°×0.5°的网格将北京及邻区划分为24个应力单元，为了使尽可能多的网格参与应力场反演，将每个网格的最少震源机制解个数设为4，最终计算得到21个网格单元的最大、最小主应力轴的方向及应力形因子R（图 1，图中网格的颜色表示该网格的R值，红色箭头表示最大主压应力方向，蓝色箭头表示最小主压应力方向）。

由图 1可见，大部分网格的最大主压应力方向为NE—NEE向，最小主压应力方位呈NNW向，个别网格的最大主压应力方向近EW向，最小主压应力方向近NS向，如1、6号网格，表明北京及邻区应力场总体上受华北区域构造应力场的控制，但也受局部构造条件的控制。R值在0.15—0.95之间变化，大部分网格的R值在0.5附近波动变化，最低值位于8号网格即京西南地区，最高值位于18号网格河北遵化附近，R值趋于0或1时，不易分辨出应力状态为压缩或拉张，只能确定它在垂直于拉张或压缩应力主轴的平面内。另外，除11、12、16、21号网格点的R值小于0.5以外，15个网格点的R值均大于0.5，占全部结果的71.4%，表明大部分网格的应力状态偏压缩性质。

4 结束语

基于北京及邻区大量中小地震震源机制解数据，对其类型进行划分，并通过应力张量反演方法计算研究区域构造应力场和精细网格地壳应力场，研究结果表明研究区震源机制类型以走滑断层为主，正断型次之，表明绝大多数地震震源错动以水平走滑为主。研究区构造应力场的总体特征为最大主压应力方向为NEE向，最小主压应力方向为NNW向，应力结构为走滑型，与华北区域构造应力场结果基本相同。研究还发现区域应力场方向在2011年3月11日日本东北沿海M_W 9.0大地震前后最大、最小主压应力方位分别沿顺时针方向偏转了26°、17°。在以0.5°×0.5°网格划分可计算的21个网格中，有15个网格的R值均大于0.5，表明大部分网格的应力状态偏压缩性质。研究结果为该区地震发生的构造动力学研究提供了一定的物理机制解释。