2022年青海德令哈MS6.0地震序列重定位及發(fā)震背景分析

黃浩　袁伏全　李麗　趙燕杰　萬玉杰　馬建新　李啟雷　胡維云　郭瑛霞

摘要：2022年1月23日、3月26日和4月15日青海省德令哈市分別發(fā)生M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震。采用CAP方法反演了MS6.0地震及6次M_S≥3.7地震的震源機(jī)制解和震源矩心深度，利用雙差定位方法重新定位了德令哈M_S6.0地震序列的震源位置，初步分析了德令哈M_S6.0地震序列的發(fā)震背景。震源機(jī)制結(jié)果顯示，M_S6.0地震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ：走向174°/傾角80°/滑動角-156°，節(jié)面Ⅱ：走向79°/傾角66°/滑動角-11°，矩心深度6 km。地震重定位結(jié)果顯示，德令哈M_S6.0地震序列震中呈NS向展布、震源區(qū)北部為主體破裂區(qū)域?；谡鹪礄C(jī)制解、地震重定位結(jié)果和震源區(qū)附近局部發(fā)育NS向構(gòu)造的特征，分析認(rèn)為德令哈M_S6.0地震序列的發(fā)震構(gòu)造為一條NS向、高傾角的右旋走滑隱伏斷層。

關(guān)鍵詞：德令哈地震；地震重定位；震源機(jī)制；發(fā)震背景；青海

中圖分類號：P315.72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-0666（2023）04-0473-10

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2023.0050

0引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2022年3月26日青海省海西州德令哈市（38.50°N，97.33°E）發(fā)生M_S6.0地震，震源深度10 km。2022年1月23日和4月15日德令哈分別發(fā)生M_S5.8和M_S5.4地震，這3次地震余震區(qū)破裂貫通，并構(gòu)成了一個震群型地震序列（下文簡稱德令哈M_S6.0地震序列）。截至2022年5月29日，德令哈M_S6.0地震序列共發(fā)生M_S≥3.0地震13次，其中M_S3.0～3.9地震7次，M_S4.0～4.9地震3次，M_S5.0～5.9地震2次，M_S6.0～6.9地震1次。德令哈M_S6.0地震序列為祁連—海原斷裂帶發(fā)生2022年1月9日M_S6.9地震后，短期內(nèi)再次發(fā)生的震群型地震序列。受限于區(qū)域地震監(jiān)測能力，該地震序列的初始定位結(jié)果揭示的余震展布特征與區(qū)域構(gòu)造的NW—SE走向特征存在較明顯差異；M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震初始定位的震中位置具有由南向北遷移的特征，余震是否存在由南向北的破裂特征對該地區(qū)未來地震危險性判斷較為重要；德令哈M_S6.0地震的震源機(jī)制為走滑型，而區(qū)域歷史地震震源機(jī)制多數(shù)為逆沖型。這些特征表明德令哈M_S6.0地震相對復(fù)雜，而且震源區(qū)沒有已探明的斷裂構(gòu)造，因此有必要對德令哈M_S6.0地震序列的發(fā)震背景進(jìn)行深入研究。

CAP方法的優(yōu)勢是反演結(jié)果對速度結(jié)構(gòu)和地殼橫向差異不敏感，具有較高的穩(wěn)定性。前人的研究結(jié)果（呂堅等，2008；鄭勇等，2009；龍鋒等，2010；易桂喜等，2012；祁玉萍等，2018；Jiang et al，2019；黃浩，付虹，2019；Lei et al，2019，2020；袁伏全等，2021）表明，CAP方法在反演震源機(jī)制解和確定震源深度方面具有明顯優(yōu)勢。該方法使用體波和面波聯(lián)合反演，將寬頻帶數(shù)字地震記錄分為體波部分（Pnl）和面波部分，采用頻率-波數(shù)方法（F-K）（Zhu，Rivera，2002）計算臺站的格林函數(shù)，利用格林函數(shù)得到合成地震圖，反演過程中體波和面波分別賦予不同的權(quán)重，通過格點搜索方法在空間搜索，擬合、反演地震事件的最佳震源機(jī)制解。該方法分別對體波和面波進(jìn)行擬合，減小了地殼速度模型及地殼橫向不均勻性對反演結(jié)果的影響。雙差定位方法可以較好地解決速度模型的不確定性引起的誤差，在許多中強(qiáng)地震的余震序列定位中得到了廣泛應(yīng)用（楊智嫻等，2003；黃媛等，2008；房立華等，2011；王未來等，2014，2021；王勤彩等，2015；龍鋒等，2021）。

本文采用CAP方法反演2022年德令哈M_S6.0地震及部分波形質(zhì)量較好的M_S≥3.7地震的震源機(jī)制解和震源矩心深度，利用中國地震臺網(wǎng)中心“地震編目系統(tǒng)”的正式觀測報告的震相到時數(shù)據(jù)，采用雙差定位方法對德令哈M_S6.0地震序列進(jìn)行重定位，獲得較為準(zhǔn)確的震源參數(shù)，并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造對德令哈M_S6.0地震的發(fā)震背景進(jìn)行了初步分析。

地震研究46卷第4期黃浩等：2022年青海德令哈M_S6.0地震序列重定位及發(fā)震背景分析地震研究46卷第4期黃浩等：2022年青海德令哈M_S6.0地震序列重定位及發(fā)震背景分析1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

柴達(dá)木—祁連地塊位于青藏高原向北擴(kuò)展的前緣部位，由阿爾金斷裂、東昆侖斷裂和河西走廊帶等圍限為一級塊體，塊體內(nèi)部進(jìn)一步劃分為柴達(dá)木和祁連 2個二級地塊（徐錫偉等，2014）。GPS 速度場所揭示的地殼運動變形模式表明，柴達(dá)木—祁連地塊地殼運動具有大范圍內(nèi)彌散變形特征，塊體變形場為不同斷裂差異性相對運動、區(qū)域內(nèi)部逆沖擠壓和塊體旋轉(zhuǎn)共同作用的結(jié)果（葛偉鵬等，2013）。

2022年德令哈M_S6.0地震震中位于青藏高原東北緣祁連地塊中部（圖1），震中附近區(qū)域歷史上發(fā)生13次M_S≥6.0地震，其中M_S6.0～6.9地震12次，M_S7.0～7.9地震1次，最大歷史地震為1932年12月25日甘肅玉門昌馬M_S7.6地震。2022年德令哈M_S6.0地震震中100 km范圍內(nèi)發(fā)生過1927年3月16日青海哈拉湖東6級地震、1930年7月14日青海哈拉湖東6級地震、2003年4月17日青海德令哈M_S6.6地震、2008年11月10日青海海西M_S6.3地震和2009年8月28日青海海西M_S6.4地震，表明該區(qū)域具有較強(qiáng)的構(gòu)造運動和孕震能力。

德令哈M_S6.0地震距南側(cè)的黨河南山主峰斷裂約26 km。黨河南山主峰斷裂和疏勒南山斷裂地區(qū)因自然條件惡劣，對它們的研究程度較低（蘇琦等，2016；鄭文俊，2009；趙朋等，2009）。黨河南山北緣斷裂呈NW向展布，長約190 km，第四紀(jì)以來活動強(qiáng)烈，以擠壓逆沖為主（蘇琦等，2016；邵延秀等，2011a，b；趙朋等，2009）。疏勒南山斷裂總體走向NW、傾向NE、傾角60°左右（蘇琦等，2016），野外地質(zhì)調(diào)查判定斷裂性質(zhì)為左旋走滑兼逆沖（鄭文俊，2009）。

疏勒河地區(qū)構(gòu)造總體呈NW-SE向展布，局部發(fā)育近NS向構(gòu)造。疏勒河地區(qū)中新生代以來經(jīng)歷了6個構(gòu)造變形期次，其構(gòu)造演化與青藏高原NE緣階段性隆升具有良好的對應(yīng)性：印支運動Ⅱ幕，在近N-S向的擠壓下，崩坤溝—扎爾馬格褶皺沖斷帶形成就位，表現(xiàn)為右旋逆沖運動，由于右旋走滑和基底地層的影響，在崩坤溝—扎爾馬格主逆沖斷層北緣形成“Z”型褶皺及南北向構(gòu)造疊加（童馗，2016）。

2震源機(jī)制解

2.1方法與資料

本文參考前人在德令哈地區(qū)開展的人工地震測深研究結(jié)果（Zhao et al，2013；王有學(xué)等，2000，2005），建立了德令哈地區(qū)的一維地殼速度模型（表1）?；谇嗪：透拭C區(qū)域地震臺網(wǎng)的波形數(shù)據(jù)（鄭秀芬等，2009），選用距離震中30～350 km范圍內(nèi)的地震臺站，使用CAP方法（Zhao，Helmberger，1994；Zhu，Helmberger，1996）反演了德令哈M_S6.0地震及部分M_S≥3.7地震的震源機(jī)制解，反演時采用表1所示的初始速度模型。本文對觀測到的速度波形記錄處理過程如下：①去均值及消除儀器響應(yīng)；②將兩水平分量分別旋轉(zhuǎn)到R、T分量；③積分為位移；④濾波；⑤重采樣時采樣率為1 s，與格林函數(shù)保持一致。反演M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震時，體波與面波的帶通濾波頻段分別為0.05～0.15 Hz和0.05～0.1 Hz；反演余震時，體波與面波帶通濾波頻段分別為0.05～0.2 Hz和0.05～0.1 Hz。

2.2震源機(jī)制解結(jié)果

M_S5.8地震震源矩心深度為8 km（圖2a），矩震級MW5.5，震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ走向為171°、傾角為84°、滑動角為-146°；節(jié)面Ⅱ走向為77°、傾角為56°、滑動角為-7°；P軸仰角28°、方位169°；T軸仰角19°、方位69°；P、T軸仰角較接近水平。M_S6.0地震震源矩心深度為6 km（圖2b），矩震級MW5.7，震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ走向為174°、傾角為80°、滑動角為-156°；節(jié)面Ⅱ走向為79°、傾角為66°、滑動角為-11°；P軸仰角24°、方位39°；T軸仰角9°、方位305°；P、T軸仰角較接近水平。M_S5.4地震震源矩心深度為8 km（圖2c），矩震級MW5.1，震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ走向為99°、傾角為50°、滑動角為26°；節(jié)面Ⅱ走向為352°、傾角為70°、滑動角為137°；P軸仰角13°、方位50°；T軸仰角44°、方位307°；P軸仰角較接近水平、T軸仰角相對較高。圖3展示了M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震最佳擬合深度處臺站理論波形和實際波形擬合情況，圖中波形上方數(shù)字為互相關(guān)系數(shù)百分比，下方數(shù)字為對應(yīng)時間偏移（s），左側(cè)臺站名上方數(shù)字為震中距（km）和方位角（°），其下方數(shù)字為相對偏移時間。從圖3中可以看出，理論波形和實際波形具有較好的擬合關(guān)系。

國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)給出了德令哈M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震的震源機(jī)制解，本文得出的震源機(jī)制解與中國地震局地球物理研究所（CEA-IGP）或全球矩心矩張量項目（GCMT）得出的震源機(jī)制解較接近（表2），表明本文結(jié)果具有較高的可靠性。

德令哈M_S6.0地震后早期余震波形受主震影響較大。本文利用CAP方法計算了德令哈M_S6.0地震序列中6次M_S≥3.7地震的震源機(jī)制解（圖4、表3）。震源機(jī)制結(jié)果顯示余震的震源機(jī)制均為走滑類型，表明余震的破裂類型與M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震較為一致。

1976年以來，德令哈M_S6.0地震震中及鄰區(qū)M_S≥5.0地震的震源機(jī)制解顯示，絕大多數(shù)地震為逆沖類型，僅2004年德令哈M_S5.2地震和2019年德令哈M_S5.0地震為走滑類型（圖4）。2004年德令哈M_S5.2地震震中位于2003年德令哈M_S6.6地震余震區(qū)，其走滑類型可能與其震源區(qū)應(yīng)力調(diào)整有關(guān)；2019年德令哈M_S5.0地震震中位于德令哈M_S6.0震源區(qū)北端，其震源機(jī)制類型與2022年德令哈M_S6.0地震及余震較為一致，均為走滑類型，這與區(qū)域歷史地震震源機(jī)制以逆沖類型為主存在明顯差異。孟文等（2022）給出的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場顯示，最大主壓應(yīng)力軸σ1的方位角為63.2°、傾伏角為54.9°；最大主張應(yīng)力軸σ3的方位角為-55.5°、傾伏角為18.6°。本文基于震源區(qū)的震源機(jī)制解結(jié)果（表3），采用線性阻尼應(yīng)力場反演法得到震源區(qū)的局部應(yīng)力場（圖5），最大主壓應(yīng)力軸σ1的方位角為55°、傾伏角為31°；最大主張應(yīng)力軸σ3的方位角為311°、傾伏角為22°。震源區(qū)局部應(yīng)力場與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場較為一致，顯示2022年德令哈M_S6.0地震序列受印度板塊NE向推擠作用控制，其震源機(jī)制與歷史地震震源機(jī)制的差異可能由構(gòu)造本身性質(zhì)差異引起。

3德令哈M_S6.0地震序列重定位

3.1方法與資料

本文采用雙差定位方法（Waldhauser，Ellsworth，2000）對德令哈M_S6.0地震序列進(jìn)行重定位。震相走時數(shù)據(jù)來源于青海區(qū)域地震臺網(wǎng)的正式觀測報告，選取2022年1月23日—4月23日以德令哈M_S5.8地震為中心、半徑30 km范圍內(nèi)3個以上臺站記錄到的291次地震事件。其中，P 波震相走時資料共3 136條，S波震相走時資料共1 558條。涉及的地震臺站共有22個（圖6、表4），且這些臺站相對于德令哈M_S5.8和M_S6.0地震序列具有較好的空間分布，為地震重定位提供了充足夠的地震事件觀測報告。地震重定位采用的地殼速度模型見表1，波速比取為1.72（楊志高，張雪梅，2016）。

3.2重定位結(jié)果

在進(jìn)行雙差定位時，對P 波數(shù)據(jù)權(quán)重設(shè)為1.0，S 波數(shù)據(jù)權(quán)重設(shè)為0.5；設(shè)定地震對之間的最大距離不超過10 km，最小連接數(shù)設(shè)為6。在計算過程中采用共軛梯度法求解方程，經(jīng)過3 輪共15次迭代后得到阻尼最小二乘法解，期間不斷調(diào)整迭代參數(shù)，使得表征雙差方程條件數(shù)的CND在40～60 ，迭代結(jié)束時雙差數(shù)據(jù)的平均震源改變量（DX、DY、DZ、DT）分別從1 671、1 180、1 765 m和172 ms 減小為60、59、118 m和8 ms，在接受誤差范圍之內(nèi)，表明迭代過程趨于穩(wěn)定合理。

經(jīng)過計算，最終獲得了德令哈M_S6.0地震序列234次地震的重定位結(jié)果，重定位率達(dá)到80%。重定位后地震的離散度較初始定位（圖7a）明顯降低，顯示出明顯的NS向展布特征（圖7b）；德令哈M_S5.8地震震中位于震源區(qū)中北部，M_S6.0和M_S5.4地震震中距離較近，位于震源區(qū)北部；震源區(qū)北部余震分布相對密集，而震源區(qū)南部余震較稀疏，震源區(qū)與黨河南山主峰斷裂交匯貫通（圖7b）；震源區(qū)余震隨時間演化顯示，余震總體上具有由南向北遷移的特征。對比重定位前后的震源深度分布（圖8）可知，重定位前震源深度集中分布在6～11 km，重定位后震源深度在9 km左右優(yōu)勢分布，左右兩側(cè)呈對稱形態(tài)。

震源深度以DD'剖面為界其南北兩側(cè)具有較明顯差異，在震源區(qū)北部分布范圍為3～18 km，南部為7～13 km（圖9a），表明震源區(qū)北部破裂區(qū)域相對較大、為主體破裂區(qū)域；BB'震源深度剖面顯示（圖9b），其破裂面近乎直立，震源深度優(yōu)勢分布范圍為7～11 km，M_S6.0和M_S5.4地震位于剖面底部；重定位給出的M_S6.0和M_S5.4地震的震源深度分別為15.6和17.0 km，CAP方法給出的矩心深度分別為6和8 km，二者具有較明顯差別；重定位和CAP方法給出的深度結(jié)果分別代表初始破裂深度和震源矩心深度，矩心深度的物理意義為地震破裂過程中的平均能量深度，一般初始破裂深度要大于震源矩心深度；震源深度優(yōu)勢分布范圍（7～11 km）相對較淺，可能代表了M_S6.0和M_S5.4地震在淺部破裂相對更充分，因此震源矩心深度較初始破裂深度更淺。CC'震源深度剖面顯示（圖9c），震源深度分布較均勻，M_S5.8地震位于余震區(qū)中部，重定位給出的震源深度（9.8 km），與CAP方給出的矩心深度（8 km）較為接近；DD' 剖面（圖9d）、EE' 剖面（圖9e）和FF'剖面（圖9f）顯示的震源深度特征較為相似，震源深度集中分布在7～13 km，表明破裂區(qū)域相對較小。

4結(jié)論

本文對德令哈M_S6.0地震序列的震源機(jī)制、地震重定位和發(fā)震背景進(jìn)行了研究，得出以下主要結(jié)論：

（1）德令哈M_S5.8地震重定位的震源位置為（38.455°N，98.338°E），震源深度為9.5 km，CAP方反演獲得的矩心深度約8 km，最佳雙力偶解節(jié)面Ⅰ走向為171°、傾角為84°、滑動角為-146°，節(jié)面Ⅱ走向為77°、傾角為56°、滑動角為-7°。M_S6.0地震重定位的震源位置為（34.490°N，97.313°E），震源深度為16.7 km，CAP方反演獲得的矩心深度約6 km，最佳雙力偶解節(jié)面Ⅰ走向為174°、傾角為80°、滑動角為-156°，節(jié)面Ⅱ走向為79°、傾角為66°、滑動角為-11°。M_S5.4地震重定位的震源位置為（38.504°N，97.313°E），震源深度為17.0 km，CAP方反演獲得的矩心深度約8 km，最佳雙力偶解節(jié)面Ⅰ走向為99°、傾角為50°、滑動角為26°，節(jié)面Ⅱ走向為352°、傾角為70°、滑動角為137°。德令哈M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震均為右旋走滑類型，且震源機(jī)制解參數(shù)較接近。

（2）重定位結(jié)果顯示，德令哈M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4余震破裂貫通，震源區(qū)沿NS向展布、長約26 km，震源深度主要分布在0～18 km。震源區(qū)余震隨時間演化顯示，總體上具有由南向北遷移的特征。震源區(qū)北部破裂區(qū)域相對較大，M_S5.8、M_S6.0和M_S5.4地震均發(fā)生在震源區(qū)北部，因此震源區(qū)北部為主體破裂區(qū)域。BB'震源深度剖面較清晰地揭示了發(fā)震破裂面近乎直立的特征，這與震源機(jī)制解給出的發(fā)震斷層高傾角的特征一致。重定位給出的M_S6.0和M_S5.4地震的震源深度較 CAP方法給出的矩心深度更深，而重定位給出的M_S5.8地震的震源深度與CAP方法給出的矩心深度較一致，這可能與M_S6.0和M_S5.4地震的起始破裂點相對較深，而余震在淺部（7～11 km）優(yōu)勢分布揭示的M_S6.0和M_S5.4地震在淺部破裂相對充分有關(guān)。

（3）2022年德令哈M_S6.0地震序列重定位和震源機(jī)制結(jié)果揭示的發(fā)震斷層特征具有較好的一致性，M_S6.0地震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ可視為發(fā)震斷層，即走向約174°、傾角約80°、滑動角約-156°。震源區(qū)附近斷裂構(gòu)造走向多以NW為主、局部發(fā)育NS向構(gòu)造，因此根據(jù)本文獲得的重定位結(jié)果、震源機(jī)制結(jié)果、震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況，初步推斷德令哈M_S6.0地震序列的發(fā)震構(gòu)造為一條NS向、高傾角的右旋走滑隱伏斷層。2022年德令哈M_S6.0地震序列震中NS向展布特征和走滑型震源機(jī)制與區(qū)域NW向構(gòu)造和逆沖型歷史地震震源機(jī)制存在較大差異，這種差異在德令哈地區(qū)并非首次發(fā)現(xiàn)，如2013年德令哈ML4.5震群，其震中即為近NS向展布，震源機(jī)制為走滑類型（姚家駿等，2014）。因此，德令哈地區(qū)主要構(gòu)造附近局部發(fā)育NS向構(gòu)造可能并不罕見，對這一現(xiàn)象的深入研究還需依賴野外地質(zhì)調(diào)查的研究結(jié)果。

中國地震局地球物理研究所“國家數(shù)字測震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供了地震波形數(shù)據(jù)，云南省地震局王光明提供了繪圖幫助，在此表示衷心的感謝！

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Earthquake Relocation and Seismic Tectonic Background of the

2022 Delingha MS6.0 Earthquake Sequence

HUANG Hao YUAN Fuquan LI Li ZHAO Yanjie WAN Yujie MA Jianxin LI Qilei HU Weiyun GUO Yingxia

（1.Qinghai Earthquake Agency，Xining 810017，Qinghai，China）

（2.Shanxi Earthquake Agency，Taiyuan 030021，Shanxi，China）

Abstract

A 5.8-magnitude，a 6.0-magnitude，and a 5.4-magnitude earthquake occurred respectively on Jan.23，Mar.26 and Apr.15，2022 in Delingha city of Qinghai province.We firstly inverted the focal mechanisms and the centroid depth of the source of the MS6.0 main shock and other 6 MS≥3.7 aftershocks by the CAP method，then we relocated the sources of the MS6.0 earthquake sequence by the hypoDD method，and analyzed the characteristics of the focal mechanisms，the relocated source parameters and the seismogenic structure.The focal mechanism of the Delingha MS6.0 earthquake has 2 solutions：for the first nodal plane，strike is 174°，dip is 80°，rake is -156°.For the second nodal plane，strike is 79°，dip is 66°，rake is -11°.The centroid depth is 6 km.The sources of the MS6.0 earthquake sequence are mainly distributed in North-South direction.According to the focal mechanism，relocated source parameters，and the geological structure in the source region，the seismogenic structure of the MS6.0 earthquake sequence is a hidden fault with high dip angel in North-South direction.

Keywords：the Delingha earthquake；earthquake relocation；focal mechanism；seismic tectonic background；Qinghai