重慶及鄰區(qū)地震精定位研究

魏紅梅 王同軍

（中國重慶401147重慶市地震局）

重慶及鄰區(qū)地震精定位研究

魏紅梅 王同軍

（中國重慶401147重慶市地震局）

采用雙差地震定位法，對2008年1月—2013年11月重慶及鄰區(qū)的榮昌、綦江、石柱、巫山—湖北巴東、巫溪地區(qū)地震進(jìn)行精定位。結(jié)果表明，重新定位后地震震源位置比常規(guī)地震定位法得到的結(jié)果更加精確。榮昌、綦江、石柱地區(qū)地震震中呈條帶狀分布較明顯，與斷裂構(gòu)造一致性較好；巫山—巴東、巫溪地區(qū)地震震中成團現(xiàn)象明顯，地震成因較復(fù)雜。

重慶及鄰區(qū)；地震精定位；斷裂構(gòu)造；水庫蓄水；地震成因

0 引言

重慶位于華南地震區(qū)的長江中下游地震帶內(nèi)，屬于相對穩(wěn)定的華南板塊，地震活動水平不高，表現(xiàn)出震級中等、頻度低、分布零星，但震源淺、烈度高、破壞性強的特點，往往2—3級地震就產(chǎn)生破壞。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北東向為主導(dǎo)，主要基底斷裂為華鎣山基底斷裂、方斗山基底斷裂、七曜山—金佛山基底斷裂、彭水基底斷裂和長壽—遵義基底斷裂。受斷裂構(gòu)造的控制，地震活動主要集中在沿斷裂展布方向及不同斷裂的交匯部位，如位于華鎣山基底斷裂帶的榮昌地區(qū)、位于方斗山基底斷裂帶的石柱地區(qū)以及位于七曜山—金佛山和長壽—遵義斷裂帶交匯的綦江地區(qū)等。2003年三峽水庫開始蓄水，巫山—湖北巴東、石柱、奉節(jié)等地小震活動有所增加。此外，巫溪孔梁水庫生產(chǎn)發(fā)電以來，水庫附近小震活動較頻繁。為弄清地震的發(fā)震機制，了解地震活動與構(gòu)造以及水庫蓄水等人為活動的關(guān)系，首先需要得到精確的地震空間分布圖。國內(nèi)眾多學(xué)者已對全國不同地區(qū)和多個水庫附近地震進(jìn)行精定位研究（張愛民等，2006；陳翰林等，2009；李海鷗等，2010；盧顯等，2010；朱新運等，2010；張廣偉等，2011；鄒振軒等，2012；王俊等，2012；吳小平等，2012；梁向軍等，2011；楊貴等，2012）。賀曼秋（2012）、王小龍（2012）等對重慶榮昌及其鄰區(qū)地震進(jìn)行重新定位，認(rèn)為地震活動與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。本文采用雙差地震定位法，對2008年1月以來重慶及鄰區(qū)地震進(jìn)行重新定位，根據(jù)定位結(jié)果探尋其發(fā)震原因。

1 雙差地震定位法

雙差定位法是一種對地震叢集比較有效的定位方法，所有地震事件相對于地震叢集的質(zhì)心位置來定位。質(zhì)心位置隨著計算的迭代不斷調(diào)整，同時每個地震的位置相對于質(zhì)心位置亦不斷調(diào)整，直至滿足設(shè)定的精度要求。

式中Δmij是兩事件的震源參數(shù)相對變化

式中G是一個M×4N階的偏微商矩陣，M是雙差觀測的數(shù)目，N是地震數(shù)，d是雙差資料矢量，m是由待定震源參數(shù)該變量構(gòu)成的維數(shù)為4N的矢量，W是一用以對每個方程加權(quán)的對角線矩陣。

計算時利用下式約束所有地震重新定位后平均位移為零，即其質(zhì)心不動。通過進(jìn)一步迭代，使定位殘差逐步減小，從而得到最終的定位結(jié)果。

當(dāng)?shù)玫降卣饏布某醪较鄬ξ恢煤?，為進(jìn)一步迭代，在使走時殘差減小的約束條件下，對地震叢集的平均位置進(jìn)行調(diào)整

從而得到最終迭代出的地震叢集震源參數(shù)。

根據(jù)地震數(shù)目選擇不同方法求解矩陣，當(dāng)?shù)卣饠?shù)目較小時可采用奇異值分解法（SVD），比較大時需采用共軛梯度法（LSQR）。

2 定位結(jié)果

受地震臺網(wǎng)建設(shè)的限制，無法對2008年以前的地震進(jìn)行精定位，本文對重慶及鄰區(qū)2008年1月—2013年11月ML≥1.0地震進(jìn)行精定位。圖1是地震臺站及斷裂構(gòu)造分布。

圖1 地震臺站及斷裂構(gòu)造分布Fig.1 Distribution of seismic stations and fault structure

為實現(xiàn)地震精定位，首先采用地震臺網(wǎng)分析軟件（MSDP），對重慶及鄰區(qū)有4個臺站記錄的地震事件的Pg、Sg震相進(jìn)行重新識別，用單純法進(jìn)行地震定位。挑選出重慶轄區(qū)地震活動相對較頻繁的5個地區(qū)，用雙差地震定位程序（HYPODD）分區(qū)進(jìn)行地震精定位。圖2顯示，精定位前地震分布相對較散，精定位后，震中成叢、成團分布現(xiàn)象較明顯，沿斷裂構(gòu)造呈條帶狀分布。

精定位前后地震深度分布見圖3、圖4。定位前深度集中分布在6—8 km，與分析地震時模型的選擇等因素有關(guān)（高原等，1997；王周元等，1989；張?zhí)熘械龋?007）。定位后，深度主要分布在11 km以內(nèi)，0—5 km地震次數(shù)顯著增多，且主要為ML3.0以下小震，ML3.0以上地震平均深度為7.83 km，表明重慶及鄰區(qū)地震深度較淺。

圖2 重慶及鄰區(qū)地震精定位前后震中分布（a）榮昌地區(qū)；（b）綦江地區(qū)；（c）巫溪地區(qū)；（d）石柱地區(qū)；（e）巫山—巴東地區(qū)Fig.2 Epicenter distribution of earthquakes before and after re-positioning for Chongqing and its adjacent area

圖3 地震精定位前后深度分布（a）初定位；（b）精定位Fig.3 Depth distribution of earthquakes before and after re-positioning

圖4 精定位地震不同震級檔深度分布Fig.4 Depth distribution of earthquakes after re-positioning for different magnitude fi les

3 地震精定位

3.1 榮昌地區(qū)地震

華鎣山基底斷裂帶貫穿榮昌地區(qū)，該斷裂帶總體走向N40°—45°E，傾向SE，傾角30°—70°，具擠壓逆沖性質(zhì)。另外，榮昌存在采氣注水等人為活動干擾，其地震孕育、發(fā)展、發(fā)生的背景較為復(fù)雜。王小龍等（2012）研究認(rèn)為2010年榮昌ML5.1地震為注水誘發(fā)的構(gòu)造地震活動。圖2（a）顯示，精定位前地震分布相對較分散，精定位后地震主要集中在華鎣山主干斷裂附近，呈條帶狀分布。

3.2 綦江地區(qū)地震

長壽—遵義基底斷裂走向近NS向，傾向西，具正斷層力學(xué)性質(zhì)，該斷裂與NE向七曜山—金佛山斷裂在綦江萬盛叢林附近相交，相交部位處于構(gòu)造應(yīng)力場的應(yīng)力集中點，1854年曾發(fā)生5 地震。圖2（b）顯示，精定位后地震主要集中在兩條斷裂交匯處，沿斷裂夾角平分線呈條帶狀分布。

3.3 巫溪地區(qū)地震

巫溪地區(qū)歷史上無5級以上地震記錄，最大地震為1989年和1990年4.1級地震。受孔梁水庫蓄水影響，水庫附近的長桂鄉(xiāng)曾發(fā)生多次微小震群活動。該區(qū)巖層屬巖溶地貌的碳酸鹽巖層，巖體在長期處于侵蝕或外力作用下，易造成崩塌和陷落，引起振動。圖2（c）顯示，精定位后地震震中成團現(xiàn)象較明顯。

3.4 石柱地區(qū)地震

石柱地區(qū)有兩條規(guī)模較大的斷裂通過，即七曜山—金佛山和方斗山基底斷裂。該區(qū)歷史4級以上地震大多沿方斗山斷裂分布。根據(jù)現(xiàn)有幾次4級地震現(xiàn)場考察，震中烈度區(qū)長軸方向為NE向，與方斗山斷裂一致，地震序列顯示以孤立型為主。因此認(rèn)為，石柱地區(qū)地震活動主要受地質(zhì)構(gòu)造的控制，與三峽水庫蓄水關(guān)系不明顯。圖2（d）顯示，精定位前地震分布相對較分散，精定位后地震沿方斗山斷裂走向呈條帶狀分布。

3.5 巫山—巴東地區(qū)地震

2003年三峽水庫開始蓄水，蓄水前期（2003—2006年），巫山—巴東地區(qū)地震零星分布，2006年三峽水庫水位達(dá)156 m后，地震震中成團現(xiàn)象較明顯。對多次地震（2003年12月19日ML2.9、2005年3月5日ML3.3、2006年3月12日ML3.5地震等）的現(xiàn)場調(diào)查表明，震中區(qū)巖溶發(fā)育，庫水的快速漲落導(dǎo)致局部巖層或巖塊失穩(wěn)，引起巖溶塌陷震群型地震。圖2（e）顯示，精定位后地震震中成團現(xiàn)象明顯。

4 結(jié)論

對2008年1月—2013年11月重慶及鄰區(qū)的榮昌、綦江、石柱、巫山—湖北巴東、巫溪地區(qū)地震進(jìn)行精確定位，得到以下結(jié)論。

（1）地震精定位后，榮昌、綦江、石柱地區(qū)地震震中呈條帶狀分布較顯著，表明地震與斷裂構(gòu)造密切相關(guān)。

（2）地震精定位后，巫山—巴東、巫溪地區(qū)地震震中成團現(xiàn)象明顯，地震與當(dāng)?shù)貛r性及水庫水位漲落階段水體對巖體的作用關(guān)系較大（廖武林等，2009；李海鷗等，2010；王建平，2010）。

（3）地震精新定位后，地震深度范圍4—9 km內(nèi)，平均深度6.36 km，表明重慶及鄰區(qū)地震深度較淺。

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The digital seismic fi ne positioning and its application in Chongqing and its adjacent areas

Wei Hongmei and Wang Tongjun
（Earthquake Administration of Chongqing Municipality，Chongqing 401147，China）

In this article，earthquakes from January 2008 to November 2013 in areas of Rongchang，Qijiang，Shizhu，Wushan add Badong and Wuxi in Chongqing and its adjacent area are repositioning by double-difference earthquake location method.The results show，the repositioning of seismic source position is more accurate than conventional seismic location method.In addition，earthquake epicenters in Rongchang，Qijiang，and Shizhu are obvious banded distribution，consistent with fault structure.Earthquake epicenters in Wushan add Badong and Wuxi are obvious distributed into groups，and causes of earthquakes are more complex.

Chongqing and its adjacent area，seismic fi ne positioning，fault structure，reservoir storage，causes of earthquakes

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.01.009

魏紅梅（1980—），女，重慶市合川人，助理研究員，現(xiàn)從事地震預(yù)報工作

本文收到日期：2014-09-02