2022, Vol. 43
2) 中国三河 065201 河北省地震动力学重点实验室;
3) 中国济南 250000 山东省地震局;
4) 中国石家庄 050021 河北省地震局
2) Hebei Key Laboratory of Earthquake Dynamics, Sanhe 065201, China;
3) Shandong Earthquake Agency, Jinan 250000, China;
4) Hebei Earthquake Agency, Shijiazhuang 050021, China
2010年8月金钟水库蓄水活动开始之后，福建仙游地区地震活动性增强，小震频发。截至2014年12月31日，共记录地震3 471次，其中4级以上地震5次，3级以上地震20次，2级以上地震101次，最大地震为2013年9月4日4.8级地震。
为明确该区域地震频发原因以及区域应力场与背景应力场的差异分布，首先采用双差定位法进行震群精定位，在此基础上采用小震拟合断层面的方式进行断层面拟合，从几何角度分析地震所在断层的差异，接着采用P波初动的方式得到震源机制解数据，分析该地区震源机制解的P、T轴分布、震群处应力场及深部应力场，并分析震群处应力场与背景构造应力场差异的可能原因。
2 研究方法为分析福建仙游地区应力场分布以及背景构造应力场的差异，按照以下方式进行研究：
（1）采用Waldhauser和Ellsworth（2000）提出的双差定位法，得到1 864个地震事件的相关参数信息，并利用小震拟合断层面方法（万永革等，2008），分别对区域1和区域2的地震拟合其断层面的形状。
（2）为研究南北两区域地震所在位置的应力场，采用P波初动极性数据（万永革等，2011）进行震源机制求解。在该过程中，首先从观测报告中读取P波初动记录，然后采用地壳速度模型计算每个台站相对于每个事件的走向和离源角，最后求解每个事件的震源机制解。在求解过程中，将P波初动数目限制为10个。
（3）应力场求解采用Wan等（2016）提出的网格搜索法，在进行网格搜索法时，本文将计算参数Φ、δ和Ψ以及应力形因子R值的搜索步长分别设置为1°、1°、1°和0.01，置信区间选择为95%。
3 研究结果 3.1 定位及断层面拟合结果采用2010年8月到2014年12月期间福建仙游地震序列中满足约束条件的1 977个地震事件进行精定位，定位后得到1 864个地震事件的相关参数信息，并运用上述方法选取地震集中分布的2个区域进行断层面拟合，结果见图 1。
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图 1 精定位前（未填充颜色）后（填充颜色）地震分布及断层面拟合
(a)地震在水平面的投影；(b)地震在断层面的投影；(c)垂直于断层面的横截面上的投影；(d)小震距拟合断层面距离的分布 图中AA′为断层上边界端点，DD为倾向，DF为距断层面距离，SD为走向距离，F为地震事件的频度分布 Fig.1 Earthquake distribution before (uncolored) and after precisely locating (colored) and fault plane fitting |
按照上述方式进行震源机制解的计算，计算得到159个震源机制解。根据万永革（2022）给出的震源机制分类方法，可判断出仙游地震序列中走滑型地震112个、正断型地震23个、正走滑型地震12个、逆走滑型地震和逆断型地震各6个。从震源机制的类型分布分析，走滑型地震占较大优势，其中正断类型分布推测为受水库影响所致。
从南北2个地震丛集区的应力场结果（图 2）分析，“可能断层面”的走向验证了断层面拟合结果。南部区域内主压应力轴呈NNE向，主张应力轴呈NWW向，而北部区域内主压应力轴呈NNW向，主张应力轴呈NEE向。结合背景应力场分析，北部应力场方向与背景应力场方向接近，与金钟水库相交的南部应力场内的应力场方向与背景应力场相差较大。
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图 2 2个分区的应力场反演结果 （a）应力张量反演的等面积投影图。蓝色小箭头表示“可能断层面”的观测滑动方向；红色小箭头表示“可能断层面”上的理论滑动方向，两者在同一个“可能断层面”相距越近，表明理论滑动方向和观测滑动方向（滑动角）更为接近；绿色断层面表示置信水平为95%的应力场的最大剪应力节面；黄色箭头表示该节面的滑动方向。S3、S2和S1周围的闭合曲线分别表示主压应力轴、中间应力轴和主张应力轴95%置信水平下的置信范围。E、S、W和N分别为东、南、西和北方向。（b）2个子区应力张量反演结果的三维表示。U和D表示上和下；E、S、W、N分别为东、南、西和北。红色表示主压应力的大小和方向；蓝色表示主张应力大小和方向（Wan et al，2016） Fig.2 Stress field inversion results in 2 subregions |
按照深度梯度求解应力场，发现在远离水库的深部区域，应力场方向与背景构造应力场趋向于相同，结合地质背景推测，可能是由于研究区域位于板块交接处，板块运动导致深部挤压而浅部拉张。结合分析与推测绘制出如图 3所示模型。
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图 3 应力场随深度变化示意图 应力场结果图注同图 2，图中阴影表示板块交界面，黑色箭头表示构造应力方向 Fig.3 Schematic diagram of stress field changing with depth |
本文对福建仙游区域地震丛集进行重定位，得到1 864个精定位地震事件，将此结果进行断层面拟合与震源机制解计算，初步分析该区域应力场分布不一致的影响因素，并结合平面和深度应力场变化，验证金钟水库对于应力场差异分布的影响，最终根据研究区域的空间分布，推测该震群的发生是由水库和板块的深部俯冲导致的深部挤压、浅部拉张的背景环境共同导致的。此推测根据现有资料进行，要验证这一推测，还需更多地震活动及其他地壳应力场的反演资料。
文中图件采用GMT软件、Adobe Illustrator软件和MATLAB软件绘制而成，特此致谢。
万永革. 震源机制水平应变花面应变的地震震源机制分类方法及序列震源机制总体特征分析[J]. 地球科学, 2022, 待发表.
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万永革, 沈正康, 刁桂苓, 等. 利用小震分布和区域应力场确定大震断层面参数方法及其在唐山地震序列中的应用[J]. 地球物理学报, 2008, 51(3): 793-804. |
万永革, 吴逸民, 盛书中, 等. P波极性数据所揭示的台湾地区三维应力结构的初步结果[J]. 地球物理学报, 2011, 54(11): 2 809-2 818. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2011.11.011 |
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