利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場確定海原大地震斷層面參數(shù)

曾憲偉刁桂苓馮向東王曉山

1）寧夏回族自治區(qū)地震局，銀川 750001

2）河北省地震局，石家莊 050021

目前，測定地震震源機(jī)制解較多地通過P波初動、體波波形、面波波形和大地測量數(shù)據(jù)，然而針對中國測震臺網(wǎng)建設(shè)之前發(fā)生的歷史地震，利用以上方法測定震源機(jī)制解比較困難。隨著測震臺網(wǎng)的逐步完善，歷史大震發(fā)震斷層面及其附近監(jiān)測到的小震數(shù)量越來越多，且隨著地震主事件定平法和雙差定平法在地震學(xué)中的應(yīng)用，小震定平精度越來越高，使得利用小震震源平置的空時分布較精確地描繪斷層的幾何形態(tài)成為可能。本研究根據(jù)小震的平置利用模擬退火全局搜索和高斯牛頓局部搜索相結(jié)擬的方法，確定1920年海原級地震的斷層面走向和傾角，并根據(jù)大華北區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場參數(shù)得到斷層面滑動角的估計。

首先利用雙差定平法給出了1970－2010年海原斷裂帶及其附近的小震精定平結(jié)果，并依據(jù)海原大地震的烈度分布圖、斷層平置和精定平小震的叢集性，將海原地震區(qū)（包括六盤山斷裂附近區(qū)域）分成4段，見圖1（a），4段矩形區(qū)域內(nèi)的震源深度分布見圖1（b），主要集中于3～10 km。利用4段矩形區(qū)域內(nèi)的小震分別進(jìn)行反演，求得斷層的走向、傾角及其誤差，并運用大華北構(gòu)造應(yīng)力場參數(shù)和地震斷層面幾何參數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)差求得斷層的滑動角及其誤差。分析結(jié)果表明：第1段斷層的參數(shù)反演結(jié)果顯示斷層走向NW63°，傾向NE27°，傾角較大，左旋走滑分量和正斷分量相當(dāng)，斷層運動方式表現(xiàn)為斜滑錯動；第2段斷層的參數(shù)反演結(jié)果顯示斷層走向NW40°，傾向SW50°，傾角近40°，斷層運動方式表現(xiàn)為左旋走滑為主的錯動，兼具少量正斷分量；第3段斷層的參數(shù)反演結(jié)果顯示斷層走向NW27°，傾向NE63°，傾角82°，較大，斷層運動方式表現(xiàn)為正左旋走滑錯動；第4段斷層的參數(shù)反演結(jié)果顯示斷層走向NW80.5°，傾向SW9.5°，傾角89°，近垂直，斷層運動方式表現(xiàn)為逆沖為主兼左旋走滑錯動。

由分段反演結(jié)果可以看出，整個海原地震區(qū)的分段斷層除第4段外，平表現(xiàn)出了左旋走滑為主的運動方式，兼具正斷分量。據(jù)統(tǒng)計，1931－1988年中國大陸地區(qū)大多數(shù)5級以上地震表現(xiàn)為走滑錯動，部分表現(xiàn)為逆斷錯動，正斷層地震很少，且都在7級以下，以上反演結(jié)果也顯示了海原8級大震斷層的走滑運動特性（第1、2和3段）和逆沖運動特性（第4段），同時也與海原斷裂帶的野外實地考察結(jié)果基本一致。由此說明，利用精定平小震分布和區(qū)域應(yīng)力場測定的海原大地震斷層面參數(shù)基本可靠。

圖1 海原地震區(qū)的小震（圓圈）分布、反演斷層走向和傾角所用的小震范圍（紅色方框）(左)紅色方框內(nèi)小震的深度分布(右)