2015年阿拉善左旗MS5.8地震的震源機(jī)制和重新定位＊

韓曉明 劉 芳 張 帆 胡 博 陳立峰

（中國(guó)呼和浩特010010內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局）

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，北京時(shí)間2015年4月15日15時(shí)39分，在內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗（39.8°N，106.3°E）發(fā)生MS5.8地震，震源深度為10km，宏觀震中位于巴音木仁蘇木.由于該地震發(fā)生在烏蘭布和沙漠，人口居住密度小，未造成顯著的地表破壞和人員傷亡；其極震區(qū)烈度達(dá)Ⅶ度，沿NE向展布，長(zhǎng)軸為17km，短軸為9km，面積達(dá)126km2；Ⅵ度區(qū)長(zhǎng)軸為90km，短軸為62km，面積為4 904km2①內(nèi)蒙古地震局現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì).2015.內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗5.8地震現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)考察報(bào)告..

阿拉善左旗MS5.8地震發(fā)生在具有右旋剪切破裂特征的巴彥浩特盆地內(nèi)部（鄧起東，尤惠川，1985），屬華北地區(qū)中強(qiáng)地震第四活動(dòng)期（1815年至今）最新活躍幕發(fā)生的一次中強(qiáng)地震.其余震序列不太發(fā)育，截至2015年5月4日0時(shí)，共記錄到余震158次（含單臺(tái)記錄），其中ML0.0—0.9余震27次，ML1.0—1.9余震106次，ML2.0—2.9余震20次，ML3.0—3.9余震3次，ML4.0—4.9余震2次，最大余震為ML4.5，為主余型地震.這些余震集中發(fā)生在4月15—17日，共105次，占該序列地震總數(shù)的67%.

本文采用CAP（cut and paste）方法（Zhu，Helmberger，1996）測(cè)定了阿拉善左旗MS5.8主震的最佳雙力偶解.結(jié)果顯示，該地震為走滑型，最佳矩心深度為13km，如圖1所示.表1給出了部分研究機(jī)構(gòu)所獲得的震源機(jī)制解，可以看出，各機(jī)構(gòu)獲得的震源機(jī)制類型和震源深度均存在一定差異，本文結(jié)果與USGS的結(jié)果比較相近.

圖1 采用CAP方法反演的2015年阿拉善左旗MS5.8地震震源機(jī)制解及相關(guān)結(jié)果（a）理論（紅色）與觀測(cè)地震圖（黑色）的波形擬合，波形左側(cè)為臺(tái)站代碼，其上下數(shù)字分別表示震中距（單位：km）和方位角，波形下方第一行數(shù)字為理論地震圖相對(duì)觀測(cè)地震圖的時(shí)移（單位：s），第二行為二者的相關(guān)系數(shù)；（b）震源深度為13km時(shí)的最佳雙力偶解（下半球投影）；（c）震源機(jī)制解誤差隨震源深度的變化Fig.1 Focal mechanism solution of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake by CAP method and related results（a）Waveform fitting of theoretical waveforms（red lines）with observational ones（black lines）.Station codes are given on the left of waveforms with epicentral distances（in unit of km）at the top and azimuths at the bottom，and the numbers of the first line below the waveforms are the time shift（in unit of s），the numbers of the second line are their correlative coefficient.（b）The best double couple solution（lower hemisphere projection，focal depth is 13km）.（c）The misfit error distribution of focal mechanism solution as a function of focal depth

表1 2015年阿拉善左旗MS5.8地震的震源機(jī)制解參數(shù)Table 1 Focal mechanism solution parameters of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake

采用自助線性方法（Michael，1991）反演MS5.8地震震中區(qū)（圖2中虛線框）的應(yīng)力場(chǎng).結(jié)果表明：震中區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的最大主壓應(yīng)力方位角為52°，傾角為20°，作用方向?yàn)镹E；其張應(yīng)力方位角為308°，傾角為33°，作用方向?yàn)镹W；應(yīng)力傾角近水平方向，這也是研究區(qū)應(yīng)力場(chǎng)具有走滑特征的一個(gè)表現(xiàn)（圖2）.運(yùn)用振幅比方法（梁尚鴻等，1984）求解2001年以來(lái)鄂爾多斯西北緣226次ML≥2.5地震（不含MS5.8地震序列）的震源機(jī)制解，反演計(jì)算了鄂爾多斯西北緣的小震滑動(dòng)角與斷層滑動(dòng)角的偏差分布（Michael，1991），其與震源機(jī)制一致性參數(shù)具有類似含義（陳颙，1978），如圖2所示.可以看出，滑動(dòng)角偏差值在（105°E—108°E，39.5°N—40.0°N）范圍內(nèi)的磴口—本井?dāng)嗔阎卸未嬖诘椭?，MS5.8地震則發(fā)生在低值區(qū)西緣.

為了分析余震的空間展布特征，本文基于阿拉善地塊的速度結(jié)構(gòu)模型（楊明芝等，2007）（表2），對(duì)阿拉善左旗地震運(yùn)用共軛梯度算法進(jìn)行 HypoDD雙差定位（Waldhauser，Ellsworth，2000；楊智嫻等，2003）.經(jīng)篩選，得到能被6個(gè)以上臺(tái)站記錄到的ML≥1.0地震共78次，重新定位保留64次地震（圖3a）.

圖2 2015年阿拉善左旗MS5.8地震的滑動(dòng)角偏差分布和震中區(qū)（虛線框）的應(yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果Fig.2 Distribution of slip angle deviation of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake and stress field inversion results of its epicentral area delineated by the dashed rectangle

圖3 a給出了阿拉善左旗地震的重定位結(jié)果.可以看出：該地震位于（39.78°N（±0.7km），106.34°E（±0.7km）），震源深度為（13±1）km，余震優(yōu)勢(shì)分布方向?yàn)镋NE和NNW，分別延伸約16和18km.由圖3b可以看出，阿拉善左旗地震的震源深度由定位前的3—38km縮小至重定位后的3—19km.

以正態(tài)分布曲線進(jìn)行擬合考察定位誤差，結(jié)果如圖4所示.可以看出：E-W 向、N-S向和 U-D向的誤差分別為0.5—1.6，0.5—1.8和0.5—1.9，均數(shù)分別為0.7，0.8和1.0（圖4a）；E-W 向和 N-S向的定位誤差在0—1.2km區(qū)間的累積分布概率分別為0.97和0.86，U-D向定位誤差在0—1.5km區(qū)間的累積分布概率為0.90（圖4b）；走時(shí)殘差的正態(tài)分布均數(shù)為0.17，分布范圍為0.04—0.28s（圖4a），在0—0.25s區(qū)間的累積分布概率為0.93（圖4b）.

表2 阿拉善地塊地殼速度結(jié)構(gòu)（引自楊明芝等，2007）Table 2 Crustal velocity structure of Alxa block（after Yang et al，2007）

圖3 2015年阿拉善左旗MS5.8地震序列重新定位結(jié)果（a）及重新定位前（上）、后（下）的震源深度分布（b）Fig.3 Relocation of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake sequence（a）and distribution of focal depth before（upper）and after（lower）relocation（b）

圖4 2015年阿拉善左旗MS5.8地震序列重新定位結(jié)果的誤差統(tǒng)計(jì)（a）E-W向、N-S向、U-D向誤差和走時(shí)殘差的正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果；（b）對(duì)應(yīng)的累積概率密度分布Fig.4 Statistic on error of relocation for the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake sequence（a）Normal distribution statistics of relocation error in E-W，N-S，U-D and travel time residual；（b）Their cumulative probability density distribution

阿拉善左旗MS5.8地震發(fā)生在鄂爾多斯西北緣的巴彥浩特盆地，整體處于右旋剪切拉張作用的應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境中.2001年以來(lái)，震中區(qū)的應(yīng)力張量作用比較均勻，且與應(yīng)力場(chǎng)背景特征協(xié)調(diào)，應(yīng)力場(chǎng)的繼承性作用特征使得NW向的拉張應(yīng)力占主導(dǎo)作用，其一致性的應(yīng)力加載作用有利于MS5.8地震發(fā)生右旋剪切破裂，應(yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果較為明確地支持N-S向節(jié)面為主破裂面，并與1976年巴音木仁MS6.2地震的發(fā)震機(jī)制相似，國(guó)家地震局《鄂爾多斯周緣斷裂系》課題組（1988）對(duì)巴音木仁MS6.2地震破裂面的主要判據(jù)為，N-S向的破裂面與賀蘭山構(gòu)造帶走向接近，且震中區(qū)南側(cè)E-W走向的紅果子溝長(zhǎng)城曾被NE35°展布的斷層錯(cuò)移產(chǎn)生右旋平移，故N-S向的破裂面較符合該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)實(shí)況.

地震重新定位使用了中國(guó)地震局地球物理研究所實(shí)時(shí)地震學(xué)與地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究室提供的“中國(guó)地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣數(shù)據(jù)”，文中圖件由GMT和Zmap軟件包繪制完成，審稿專家提出了科學(xué)合理的修改建議，作者在此一并表示感謝.

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