濮阳小震集中区震源机制解与应力场跟踪分析与研究
陈亚红;王鹏;张军;邵李娜;申茂正;董春勇语文之美
【摘 要】利用垂直向 Pg 和 Sg 波的最大振幅比法，计算濮阳小震集中区2002年1月－2014年9月发生的45个 ML≥2．0地震的震源机制解。结果表明：研究区发震构造断层及其地震震源类型以走滑为主、构造应力以水平和近水平力推扭为主。震源一致性参数下降反映区域构造应力场的增强。统计 P 轴方位结果表明研究区 P 轴方位变化与地震活动有一定的相关性。该区小震 P 轴方位的时序变化可供中强地震预测参考。%In the border area of Hebei ,Shandong ,and Henan provinces in north China ,moder‐ate‐to‐strong earthquakes have occurred frequently including the Cixian M L 7 .5 earthquake of 1830 and the Heze M L 7 earthquake of 1937 .In recent years ,moderate earthquakes have occurred fre‐quently in this region ,especially at the border area of Puyang ,Henan Province and Juancheng , Shandong Province .Clusters of small‐to‐moderate earthquakes in this region have been referred to as “small earthquake concentrating area in Puyang” .Four earthquakes of M L ≥ 3 have occurred in this area since the 2011 Fanxian earthquake (Oct .13 ,M L 4 .3) with a fr
艳的成语
equency of 1 ,thus indica‐ting a significant in decrea in ismicity in this area .Earthquakes of M L ≥ 2 have occurred more frequently since Nov .2013 ,including the two Fanxian earthquakes (Nov .20 ,2013 M L 3 and Aug .5 ,2014 M L 3 ) , thus indicating incread ismicity .The frequent small and moderate earthquakes provide primary information of regional tectonic stress field .In this study ,we evalu‐ated the stress field of this area from focal mechanism solutions obtained by applying Snoke's al‐gorithm to the data collected from the Seismic Network Centers of Shandong ,Hebei ,and Henan provinces .We can better understand the Liaokao fault zone by analyzing pre‐earthquake charac‐teristics ,such as spatio‐temporal variation of principal compressive stress axis (especially P axis) and the consistent parameters of focal mechanism solutions of moderate‐strong earthquakes ,as well as the background and the ismogenic structure of this region .The results are also valued as a good reference for earthquake risk estimation ,rapid earthquake damage asssment ,and de‐termination of correlation between characteristic variation of tectonic stress field and earthquakes in this area .The results show that the focal mechanisms are predominantly strike‐slip fault solu‐tions ,and 行政岗位工作内容
tectonic stress features horizontal or near horizontal torsion .Further ,the azimuth of the P axis is related to ismic activity ,and the temporal variations of P axis can be ud as a reference for predicting small and moderate earthquakes in this region .Pre‐earthquake spatio‐temporal variation is a complex process that varies between different regions ;therefore ,further rearch is required on more cas to obtain more effective solutions for earthquake disaster prevention .
可控成本【期刊名称】《地震工程学报》
【年(卷),期】2015(000)0z2
【总页数】7页(P157-163)
【关键词】濮阳小震集中区;Pg 和 Sg 波的最大振幅比法;震源机制解;区域应力场
【作 者】陈亚红;王鹏;张军;邵李娜;申茂正;董春勇
【作者单位】菏泽市地震局，山东 菏泽 274026;山东省地震局 山东 济南 250014;菏泽市
地震局，山东 菏泽 274026;菏泽市地震局，山东 菏泽 274026;菏泽市地震局，山东 菏泽 274026;菏泽市地震局，山东 菏泽 274026
【正文语种】中 文
【中图分类】精美菜谱P315.3
冀鲁豫交界地区是华北地区中强地震活动较为集中的区域之一，历史上曾经发生过1830 年河北磁县7.5 级和 1937年山东菏泽7.0级等强烈地震。近年来该区连续发生中等地震活动，尤其是河南濮阳与山东鄄城交界区自1997 年以来形成了中、小地震活动的丛集区(震情跟踪中称之为“濮阳小震集中区”)[1-3]。继2011年10月13日范县4.3级地震之后，该集中区共发生4次3级以上地震，地震活动明显减弱。2013年11月以来，集中区2级以上地震活动相对增强，还相继发生了2013年11月20日和2014年8月5日范县3.0级地震，表明该区地震活动出现增强趋势。频繁发生的中小地震携带了区域构造应力场的主要信息[4]。
本研究选取2002年至2014年9月山东、河北、河南等地震台网记录到的观测资料，通过垂直向最大振幅比方法计算濮阳小震集中区2002年以来共45个ML≥2.0中小地震的震源机制
解参数；利用中小地震震源机制资料，分析研究中、强震前的某些变化特征，如震源机制解主应力轴(主要是主压应力轴P轴)的时空变化[5-6]、震源机制解一致性参数的时空变化等；并对濮阳小震集中区的震源机制解和震源区应力场的特征进行综合分析；结合构造背景特征的研究，拟对聊城—兰考断裂带的构造活动特性有更进一步的认识。
濮阳小震集中区在构造背景上位于东濮凹陷，属于第三系裂陷盆地。东濮凹陷夹在鲁西隆起区、太行山隆起带、秦岭隆起带等构造体系之间。该区主要的发震构造有NNE向的太行山山前断裂、聊城—兰考断裂，NWW向的新乡—商丘断裂、许昌—太康断裂等，该区北部主要为鲁中南块隆、鲁西南断拗、豫东断拗、豫北断拗结合部位。较广泛发育的地震构造和由活动断裂围限形成的第四纪地堑型断陷盆地控制该区的中强地震活动；聊城—兰考断裂是区内全新世隐伏活动断裂，控制强震发生。中段于1502年10月27日在濮城发生过6级地震；南段于1937年8月1日在菏泽发生过7级和6级地震，1983年11月17日发生过5.9级地震。聊城-兰考断裂带的地震活动呈现出南强北弱的特点，现在中小地震集中活动的濮阳、鄄城交界区位于该断裂的中段(图1)。
由图2可见，小震活动集中分布在以河南省濮阳市范县濮城镇为中心、半径约20 km的范围
内。在该集中区内地震活动出现两次加速过程：第一次是1997年下半年至1999年上半年;第二次从2002年下半年一直持续至今,期间平静与活跃相间,平静期持续时间基本稳定,在200～300天左右。本文选取2002年至2014年9月山东、河南地震台网记录的数字地震波形资料，利用垂直向直达波最大振幅比[7]求解中小地震震源机制解。
3.1 区域应力场基本特征及分析红参片
聊考断裂带是东濮凹陷与鲁西隆起的分界断裂，全长270 km。断裂带呈NNE走向,分为北、中、南三段,由一系列规模不等的NNE-NE向断裂组成。自早第三纪以来，其总体特征是西北盘下降、东南盘相对隆起。早第三纪北段活动最强，中南段相对较弱，下第三系底界落差分别为 1.4 km、4.5 km 和 7 km。晚第三纪各段垂直落差幅度变化不大，仅南段拗陷相对较深一些。进入第四纪以来,据有关资料证实，断裂以西东明凹陷内第四纪地层厚达 420 余米，而断裂东侧第四系厚仅 250～300 m，垂直落差达150 m以上。根据浅层人工地震勘探和钻孔揭露南段断裂错断了全新世下部的层位，说明该断裂最新活动时代在全新世早期。图3为濮阳小震集中区2002年以来45次ML≥2.0地震的震源机制解的空间分布。受构造断裂的影响，2002—2014年2级以上中小地震在构造带内呈现区域性丛集发生的特点。
地震多位于聊考断裂带中段，距离震中较近的断裂还有长垣断裂和黄河断裂，均呈NNE向，结果显示大部分的地震机制为走滑型。
图4是对45次地震震源机制解的主压应力轴(P 轴)方位、主张应力轴(T 轴)方位和主压应力轴 (P 轴 )仰角、主张应力轴 (T 轴 )仰角分别进行统计绘图。图中实线为P轴方位分布，点划线为T轴方位分布。
图4(a)显示主压应力轴P轴的优势方位在90°～100°之间，P轴方位的简单平均值为89°，此范围的地震数占总数的60%。主张应力轴T轴的优势方位在345°～360°之间，T轴方位的简单平均值为356°，此范围的地震数占总数的43%。根据六省市震源机制小组(1981)对河南及周边应力场的研究表明，苏鲁豫皖地区处于NEE向水平压应力和NNW向水平张应力的现代构造应力场作用之中，其地震应力场的优势分布为主压应力轴约76°±28°、主张应力轴约344°±27°。本文结果与上述结果基本一致。
陈辉阳图4(b)为P轴仰角分布情况。由图可知，仰角主要分布在0°～30°之间，此范围的地震占总数的70%。图4(c)为T轴仰角分布情况，其仰角也主要分布在0°～30°之间。依据周翠英等[8-9]对震源机制P、T 轴仰角划分构造主应力作用类型的标准：仰角在30°以内的为水平和
近水平作用，30°～60°为斜向作用。从震源机制解 P 轴、T 轴仰角在30°之内的地震比例看，濮阳小震集中区所受主应力的作用方式明显以水平和近水平为主。此结果基本代表该区地壳构造应力的作用方式。
综合分析，濮阳小震集中区地壳构造应力场以水平和近水平的NEE向(89°左右 )挤压及水平和近水平的NNW向(349°左右 )拉张为基本特征。在此应力场作用下,该区域存在的NNE、NE、NW、NNW等方向的断层易产生错动。研究区内主应力场方向(NEE-SWW向)与华北地区的最大应力场方向吻合，最大主压应力作用在聊兰断裂带中段这种NNE向的断裂上，地壳变形多以水平错动为主，易形成走滑型机制的强震。
3.2 震源机制解的聚类分析
为了从三维空间比较大量震源机制的相似程度，刁桂苓等[10-11]提出首先计算每2个震源机制的P轴与P轴的夹角α以及T轴与T轴的夹角β，以夹角之和(α+β)作为距离进行系统聚类分析。本文采用最大距离法，在三维空间中以两个解的P轴夹角与T轴夹解之和为距离，较客观地把这些解按其亲疏程度区分开来。取震源机制数较多的一类作为优势结果,从而可以定量得到区域应力场平均分布状态。采用该方法把45个震源机制解最终划分为6类，各类解
顺口
的P、T轴投影及其平均应力轴和节面的取向如图5，数据列于表1。
