大慶地區(qū)利用震源機(jī)制解分析區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場

康健　張永剛

[摘要]震源機(jī)制解是研究構(gòu)造應(yīng)力場的基本資料，單個地震的震源機(jī)制解只與震源應(yīng)力場有關(guān)，而大量震源機(jī)制解的平均方向在一定條件可以反映地震分布區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場。因此，利用震源機(jī)制結(jié)果，綜合分析地震活動斷層深部狀態(tài)和在構(gòu)造應(yīng)力場作用下的運(yùn)動方式，最終對地震危險性分析起著重要的作用。

[關(guān)鍵詞]震源機(jī)制解 構(gòu)造應(yīng)力場

[中圖分類號] P315.3+3 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-117-1

1研究目的

收集地震原始記錄波形數(shù)據(jù)，運(yùn)行雙差定位的結(jié)果，對波形記錄滿足條件的地震反演震源機(jī)制解。利用震源機(jī)制解資料，對工作區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)行分析，推斷出工作區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場和目標(biāo)區(qū)的震源應(yīng)力場，能夠判斷活動斷層的錯動類型；分析斷層附近應(yīng)力與遠(yuǎn)場背景應(yīng)力的差異，對目標(biāo)區(qū)主要斷層的深部活動特征和應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析。

由大量震源機(jī)制解反演區(qū)域應(yīng)力場，確定工作區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場基本特征，分析工作區(qū)和目標(biāo)區(qū)的地殼應(yīng)力狀態(tài)，判斷活動斷層在構(gòu)造應(yīng)力場作用下的錯動方式，為地震危險性分析提供依據(jù)。震源機(jī)制類型的多少和震源機(jī)制解與區(qū)域應(yīng)力場的一致性程度，可以用來進(jìn)行地震危險性分析 [1]。結(jié)合精確定位結(jié)果，盡可能推斷震源斷層的空間位置，包括走向、傾向等 [2]。

2研究數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來源于大慶數(shù)字地震臺網(wǎng)和黑龍江省區(qū)域地震臺網(wǎng)提供，該研究區(qū)內(nèi)區(qū)可監(jiān)測到ML1.0級地震，網(wǎng)邊緣可監(jiān)測ML2.0地震。收集了研究區(qū)2000年年以來記錄到的地震。采用雙差定位法對大慶工作區(qū)內(nèi)的148次地震進(jìn)行重新定位，得到126次地震的震源參數(shù)，22次事件在定位過程中被舍棄。

3研究方法

由于反演震源機(jī)制的可靠性有賴于速度模型和震源位置的精度，我們依據(jù)最新的資料，確定比較精確的速度模型；對于工作區(qū)的地震利用到時數(shù)據(jù)，對于大慶及其鄰近地區(qū)的地震利用波形數(shù)據(jù)進(jìn)行雙差精確修定震源位置。

由于大慶地區(qū)現(xiàn)今地震活動水平不高，發(fā)生地震的震級偏小，既無法用波形記錄反演矩張量解，也不能用許多P波初動符號求出大量震源機(jī)制解，過去很難開展區(qū)域應(yīng)力場的分析?？紤]層狀介質(zhì)中一點(diǎn)源位錯模型，由計算理論地震圖得到Pg、Sg、各自的最大振幅，通過其最大振幅比值與觀測資料擬合的方式來反演震源機(jī)制（梁尚鴻等，1982）。該方法的可靠性已經(jīng)通過對不同地震求解得到驗(yàn)證，而且具有精度高、需用的記錄資料量少等優(yōu)點(diǎn)，適用于本工作區(qū)測震臺網(wǎng)分布。

對于多個震源機(jī)制解，難以直接在三維空間一一比較。為了更清晰地分析這些震源機(jī)制解的異同，我們采用系統(tǒng)聚類法進(jìn)行比較[3]。該方法的思路是分別計算每2個解P軸和P軸的夾角，再計算每2個解T軸和T的夾角，由2個夾角之和作為距離。以最大距離法，選取適當(dāng)閾值得到的結(jié)果，可以把多個解劃分為不同類型，比較各種類型則使問題簡化。

利用震源機(jī)制參數(shù)可以采用滑動矢量擬合法來反演構(gòu)造應(yīng)力場[4]，方法的實(shí)質(zhì)是：地震是斷層面錯動的表現(xiàn)，斷層上盤相對于下盤的滑動方向即為滑動矢量。如果地震都是在構(gòu)造應(yīng)力場的作用下發(fā)生的，那么它們的滑動矢量應(yīng)當(dāng)和最大剪切應(yīng)力夾角最小。因此可以利用震源機(jī)制解的節(jié)面參數(shù)（節(jié)面的傾向、傾角、滑動角），推斷工作區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場的3個應(yīng)力主軸σl、σ2、σ3的方向，給出應(yīng)力結(jié)構(gòu)狀態(tài)，確定工作區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場基本特征。采用震源機(jī)制解反演分析方法確定工作區(qū)和目標(biāo)區(qū)的地殼應(yīng)力狀態(tài)。

4研究結(jié)果

利用震源機(jī)制解資料，對工作區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)行分析，推斷出工作區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場和目標(biāo)區(qū)的震源應(yīng)力場，判斷活動斷層的錯動類型。

從林甸地震反演結(jié)果來看，表明大慶地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場主壓應(yīng)力軸方向?yàn)?41°，主壓應(yīng)力為北東向；主張應(yīng)力軸方向?yàn)?36°，主張應(yīng)力為北北西向，錯動類型為左旋走滑。

從安達(dá)地震反演結(jié)果來看，表明大慶地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場主壓應(yīng)力軸方向?yàn)?66°主壓應(yīng)力為北北西向；主張應(yīng)力軸方向?yàn)?5°，主張應(yīng)力為北東向，錯動類型為右旋走滑。

資料表明，松遼盆地現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|向，而研究區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場與松遼盆地基本一致。

5綜合分析

本區(qū)基底構(gòu)造主要有兩組：一組是北北東向的深大斷裂，另一組是北西西向基底斷裂。研究區(qū)內(nèi)主要斷裂有大安—德都斷裂、濱州斷裂、海倫—任民斷裂。

林甸地震處在大安—德都斷裂與濱州斷裂的交錯區(qū)域，震源機(jī)制解分析林甸地震發(fā)震構(gòu)造有可能是左旋走滑的濱州斷裂為主。濱洲斷裂在松遼盆地形成過程中，一直都在持續(xù)活動，造成了松遼盆地在濱洲殼斷裂兩側(cè)沉降上的差異；北西向斷裂的走滑性使得濱洲斷裂更易成為發(fā)震構(gòu)造；歷史上本區(qū)域中強(qiáng)地震多發(fā)生在北西向構(gòu)造。依上判斷林甸地震的發(fā)震構(gòu)造為濱洲斷裂的可能性大（王建，2013）。

通過本次工作與前人研究的東北地區(qū)震源機(jī)制解和地應(yīng)力測量結(jié)果對比，認(rèn)識情況是一致的。本區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|向，本區(qū)構(gòu)造應(yīng)力以水平走滑作用為主。

參考文獻(xiàn)

[1] 王俊國等. 千島島弧大震前哈佛大學(xué)矩心矩張量（CMT）解一致性的預(yù)測意義[J].地震學(xué)報，2005，27（2）.

[2]刁桂苓等.用現(xiàn)今小地震研究歷史強(qiáng)震的震源斷層--以1830年河北磁縣7（1/2）級地震為例[J].地震地質(zhì)，1999，21（2）.

[3]刁桂苓等. 震源機(jī)制解的系統(tǒng)聚類分析--以海城地震序列為例[J].中國地震，1992，8（3）.

[4] 許忠淮等. 用滑動方向擬合法反演唐山余震區(qū)的平均應(yīng)力場[J].地震學(xué)報，1985，7（4）.