1 研究背景

震源机制是研究地壳构造变形特征和现代构造应力场的基础资料，可以用来描述断层的结构，并能有效地反映岩石圈的应力状态、解释地震的孕震机理。安徽地处华北断块区、秦岭—大别断块区和下扬子断块区3个不同性质构造单位的接壤地带，经历了多期构造运动，具有不同时代硬化固结的基底和盖层的发育，是一个地质构造运动较为复杂的地区。1970年以来，安徽地区共发生1 160次M_S≥1.5地震，年均地震频次为21.5；M_S≥3.0地震79次，年均地震频次为1.5（图 1）。总体来说，安徽地区地震活动性整体不高，但安徽地区显著地震容易造成较大的社会影响，如2009年肥东M_S 3.5、2014年金寨震群、2015年阜阳M_S 4.3地震等，而震源机制解则是对地震成因、震源破裂过程等研究分析具有重要意义的参数。目前对于安徽地区的显著地震，主要利用Snoke（1984）和CAP方法（Zhao and Helmberger, 1994）计算其震源机制解，其中Snoke方法对于M_S 2.5以上、CAP方法对于安徽地区M_S 3.0以上地震具有适用性，即区域内可利用Snoke和CAP方法计算震源机制解的事件较少。若能降低安徽地区震源机制解计算震级下限，则可有效补充我省震源机制解资料，为震后趋势判定、孕震机理研究提供数据基础。

2 研究方法与内容

Li等（2011a，2011b）提出了一种使用全波形信息反演稀疏台站区域微小地震震源机制的方法。Tan等（2018）在Li等（2011a，2011b）反演方法基础上改进的一种基于全波形匹配求解震源机制的方法，利用3分量的全波形信息在波形拟合、P波极性、横纵波振幅比三个方面同时进行约束，通过邻域优化算法反演地震的震源机制。该方法在对理论波形和实际观测波形拟合的基础上，增加了P波初动极性和S/P振幅比的约束，对于低震级地震震源机制解反演更为可靠。在反演过程中，建立如下目标函数：

$ \begin{aligned} & F=\sum\nolimits_{S=1}^N \sum\nolimits_{C=1}^N \alpha_1 f\left(\| \widetilde{d_c^s-\tilde{v}_c^s \|_2}\right)+\alpha_2 g\left(\operatorname{pol}\left(\tilde{d_c^s}\right), \operatorname{pol}\left(\tilde{v_c^s}\right)\right)+\alpha_3 h\left(\operatorname{rat}\left(\frac{S\left(\tilde{v_c^s}\right)}{P\left(\tilde{v_c^s}\right)}\right), \operatorname{rat}\left(\begin{array}{c} S\left(\tilde{d_c^s}\right) \\ P\left(\tilde{d_c^s}\right) \end{array}\right)\right) \\ & +\alpha_4 s\left(\tilde{d_c^s}, \tilde{v}_c^s\right) \end{aligned} $

(1)

式中，$f\left(\left\|\widetilde{d_c^s}-\widetilde{v_c^s}\right\|_2\right)$表示归一化的L₂范数，$\operatorname{pol}\left(\widetilde{d_c^s}\right)$表示初动极性，$\operatorname{rat}\left(\frac{S\left(\widetilde{v}_c^s\right)}{P\left(\widetilde{v_c^s}\right)}\right)$表示振幅比信息。

在实际反演过程中，需要用到事件波形、初动与到时信息，其中初动与到时信息可以从震相报告中获取。在实际数据处理过程中，首先收集整理安徽地区2010年有数字化波形以来M_S≥1.5地震事件波形与震相报告。在整理过程中，部分地震数据信噪比不高、数据格式不规范，针对这些数据将其剔除，最终得到115个地震事件波形与震相报告，并进行震源机制解反演。

3 研究结果与讨论

基于全波形反演方法计算了2010年以来安徽地区115个M_S≥1.5地震的震源机制解结果，从波形拟合的结果来看，总体对于M_S≥2.5以上地震波形拟合效果较好，对于1.5≤M_S＜2.0地震，近台（震中距＜50 km）波形拟合效果较好，其中在安徽霍山地区总体波形拟合效果较好，在皖北覆盖层较厚地区，反射震相较为明显，波形拟合效果较差。将基于全波形反演得到的结果与基于Snoke方法反演结果进行对比，结果总体较为一致，说明该方法在安徽地区震源机制解反演中就有可靠性。图 2给出了2014年10月25日金寨M_S 3.3地震全波形反演和Snoke方法反演结果对比，两者较为一致, 且波形拟合效果较好。2022年霍山地区科学台阵正式接入台网运行，图 3给出了2022年12月11日霍山M_L 1.3地震基于科学台阵数据的全波形反演结果，波形拟合效果较好，震源机制解为走滑型，2个节面解与区域断裂走向较为一致，与霍山地区历史地震震源机制解结果基本一致。

根据115个地震震源机制解结果来看，全波形反演震源机制解在安徽地区较为实用，其中对于霍山地区台站分布较为密集的地区可有效降低震级计算下限。通过该方法在安徽地区的应用，可以获取更多震源机制解资料，为后续孕震机理等研究提供数据基础。