2011年1月19日安慶ML4.8地震的震源機(jī)制解和深度研究

謝祖軍，鄭 勇，倪四道，熊 熊，王行舟，張 炳

1 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所，武漢 430077

2 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京 100049

3 安徽省地震局，合肥 230031

2011年1月19日安慶ML4.8地震的震源機(jī)制解和深度研究

謝祖軍1，2，鄭 勇1＊，倪四道1，熊 熊1，王行舟3，張 炳3

1 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所，武漢 430077

2 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京 100049

3 安徽省地震局，合肥 230031

2011年1月19日在安徽省安慶市轄區(qū)與懷寧縣交界處發(fā)生了ML4.8級(jí)地震，引起安慶市及周邊地區(qū)強(qiáng)烈的震感.為了更好地認(rèn)識(shí)這次地震的發(fā)震構(gòu)造，我們利用安徽省及臨近幾個(gè)省份區(qū)域臺(tái)網(wǎng)的近震波形資料，首先通過hypo2000絕對(duì)定位得到震中位置；然后采用CAP方法反演了該地震的震源機(jī)制解和震源深度，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合P、sP、pP和sPmP等深度震相對(duì)震源深度進(jìn)行了精確確定；最后，將反演得到的結(jié)果作為已知輸入，利用FK方法計(jì)算理論地震圖，并與觀測(cè)記錄進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證結(jié)果的可靠性.反演結(jié)果顯示，這次安慶地震是一個(gè)帶少量走滑分量的逆沖型地震，地震矩震級(jí)為MW＝4.3，最佳雙力偶解為節(jié)面Ⅰ走向131°，傾角30°，滑動(dòng)角29°；節(jié)面Ⅱ走向15°，傾角75°，滑動(dòng)角116°，最佳震源深度為4～5km，屬于淺源地震.從震中和震源機(jī)制解來看，安慶地震極有可能發(fā)生在宿松－樅陽(yáng)斷裂上.

安慶地震，震源機(jī)制解，震源深度，CAP方法，深度震相

1 引 言

北京時(shí)間2011年1月19日12時(shí)07分在安徽省安慶市轄區(qū)與懷寧縣發(fā)生了ML4.8級(jí)地震，除震區(qū)安慶外，周邊的合肥、巢湖、馬鞍山等地有強(qiáng)烈震感，甚至武漢、南京等也有明顯的震感.據(jù)安徽省地震局報(bào)道，這是省內(nèi)30年來最大的一次地震，造成2000多戶房屋受損和重大的經(jīng)濟(jì)損失（http：∥eq.ah.gov.cn／dzzj／index.html［2011－01－20］）.

從安徽省地震局和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS，United States Geological Survey）給的震中位置來看，該地震發(fā)生在大別山南端、郯廬斷裂的東南面、宿松—樅陽(yáng)斷裂附近的安慶沿江拱斷褶帶內(nèi).以往研究觀點(diǎn)認(rèn)為，大別山碰撞帶較為古老，目前處于較為穩(wěn)定的狀態(tài).而郯廬斷裂帶是中國(guó)大陸東部一條最為著名的深大斷裂帶，是中國(guó)大陸東部地區(qū)最主要的板塊構(gòu)造分界帶之一［1－2］.地質(zhì)學(xué)研究表明，郯廬斷裂帶兩側(cè)存在著巨大的滑動(dòng)量，至今仍存在著一定的滑移運(yùn)動(dòng)［3－4］，這使得郯廬斷裂帶成為中國(guó)大陸東部地區(qū)最為主要的地震帶之一，在其中部1668年還曾發(fā)生過8.5級(jí)強(qiáng)震［5－7］.但是，郯廬斷裂南部地區(qū)的中強(qiáng)震則相對(duì)很少.郯廬斷裂東南段，宿松—樅陽(yáng)斷裂處于中國(guó)南北過渡帶的弱震區(qū)，構(gòu)造活動(dòng)微弱［8－9］.但近年來大別山和郯廬斷裂帶的交界區(qū)域開始有較顯著的地震活動(dòng)，如2006年的江西九江—瑞昌Ms5.7級(jí)地震［10］和此次的安慶地震.因此，對(duì)安慶地震震中位置和震源深度，以及震源機(jī)制解的精確確定不僅對(duì)解釋其孕震機(jī)理、發(fā)震構(gòu)造，研究震后應(yīng)力傳輸及再分布具有重要的參考價(jià)值［11－12］，對(duì)我們認(rèn)識(shí)郯廬斷裂的地震活動(dòng)性也具有重要的科學(xué)意義.

本文將通過地震學(xué)方法，利用安徽省及其臨近幾個(gè)省份的區(qū)域臺(tái)網(wǎng)寬頻帶數(shù)字地震儀的近震波形記錄，精確確定安慶地震的震中位置、反演其震源機(jī)制解并結(jié)合深度震相確定震源深度，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)地震活動(dòng)性和地質(zhì)構(gòu)造特征探討安慶地震的發(fā)震構(gòu)造.

2 研究方法

2.1 精定位方法

地震定位的誤差對(duì)于分析發(fā)震構(gòu)造、探討地震應(yīng)力場(chǎng)和地震危險(xiǎn)性等有較大影響.而目前安徽省地震局和USGS所給的震中位置（分別為117.11°E，30.66°N和117.103°E，30.613°N）有近6km左右的偏差.因此，本文采用Hypo2000絕對(duì)定位方法［13］，利用近震臺(tái)網(wǎng)記錄對(duì)安慶地震進(jìn)行重新定位，以期得到更為精確的震中位置.

2.2 震源機(jī)制解反演方法

傳統(tǒng)上常采用P波初動(dòng)方法或者單一波形的方法進(jìn)行震源機(jī)制的反演.然而，三個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致利用P波初動(dòng)法反演震源機(jī)制比較困難：（1）P波初動(dòng)需要大量的方位角和震中距分布較好的臺(tái)站；（2）對(duì)于節(jié)面方位角附近的地震記錄，很難判斷P波初動(dòng)的極性；（3）P波初動(dòng)方法無(wú)法得到地震的深度和震級(jí)大小.利用波形反演方法則可以克服這些缺點(diǎn)，從而使得結(jié)果更加精確和可靠，并且，需要的臺(tái)站記錄也少得多.本文采用Cut and Paste（CAP）方法［14－16］，利用近震地震數(shù)據(jù)來反演震源機(jī)制解和震源深度.該方法將寬頻帶數(shù)字地震記錄分為體波部分（Pnl）和面波部分，在雙力偶源的震源假設(shè)下，分別計(jì)算它們的合成波形和真實(shí)記錄的誤差函數(shù)，搜索出最佳深度和震源機(jī)制解，同時(shí)確定出地震矩.計(jì)算理論地震圖時(shí)采用頻率－波數(shù)法（F－K方法）［17－18］，分別對(duì)頻率和波數(shù)進(jìn)行積分，采用傳播矩陣計(jì)算地震的全波場(chǎng)位移，得到各種頻率下的體波和面波波形，應(yīng)用于震源參數(shù)的反演.

3 數(shù)據(jù)和模型

3.1 數(shù)據(jù)的選取

本次地震發(fā)生在安徽省南部，安徽、江西等區(qū)域臺(tái)網(wǎng)都記錄到了較好的地震波形，這些近震臺(tái)網(wǎng)的記錄提供了有力的數(shù)據(jù)支持.本文采用的所有可用的臺(tái)站分布見圖1.從分布方位和距離來看，我們采用的方位角能夠很好地覆蓋各個(gè)方向，且大部分臺(tái)站都位于200km之內(nèi)，因此能夠提供可靠的地震波反演資料.對(duì)震中精定位時(shí)，我們選定了8～160km范圍內(nèi)臺(tái)站方位角分布良好的14個(gè)臺(tái)站的地震波到時(shí)數(shù)據(jù).反演震源機(jī)制解時(shí)，根據(jù)波形質(zhì)量和臺(tái)站方位角分布，篩選出10個(gè)臺(tái)站的波形資料，如圖1中白色三角形所示.

圖1 地震震中和安徽及其鄰邊省份的區(qū)域臺(tái)網(wǎng)分布圖黑色五角星為震中位置，三角形為臺(tái)站位置，其中白色三角形為本文反演結(jié)果所選用的臺(tái)站.F1郯廬斷裂Tanlu fault，F(xiàn)2宿松—樅陽(yáng)斷裂Susong－Zongyang fault［19］，F(xiàn)3烏江—羅昌河斷裂Wujiang－Luochanghe fault，F(xiàn)4周生斷裂Zhousheng fault（http：∥eq.ah.gov.cn／dzzj／report／安徽省地震構(gòu)造圖.htm）.Fig.1 Distribution of the seismic epicenter and local stations in Anhui and surrounding provinces The black star represents the epicenter of the Anqing event，the triangles are the locations of stations and the white ones are the stations used in this study.

3.2 模型的選取

本文中涉及到的研究區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜［19］，包括了部分東大別山造山帶、華南褶皺帶、望江—安慶盆地和合肥盆地等.由于整個(gè)研究區(qū)域最大尺度不到350km，并且所選用臺(tái)站的震中距都比較小，在200km范圍內(nèi)，所以我們綜合考慮這個(gè)地區(qū)速度結(jié)構(gòu)［20－23］和品質(zhì)因子Q值［24］，參考Crust2.0的數(shù)據(jù)，得到整個(gè)區(qū)域平均的地殼速度結(jié)構(gòu)模型（表1），并在后面討論不同速度結(jié)構(gòu)模型對(duì)結(jié)果的影響.

表1 研究區(qū)域地殼速度模型Table 1 The crustal structure model of our studying area

3.3 數(shù)據(jù)處理

基于上述地殼速度模型，采用頻率－波數(shù)域（F－K）方法［17－18］，計(jì)算了不同深度，不同震中距的理論格林函數(shù).在反演前，首先將記錄的速度波形扣除儀器響應(yīng)，并旋轉(zhuǎn)成Z－R－T分量，手動(dòng)拾取P波到時(shí)，然后將實(shí)際數(shù)據(jù)截?cái)酁镻nl和面波部分.為了提高信噪比，得到比較可靠的結(jié)果，先對(duì)Pnl部分經(jīng)寬帶為0.05～0.2Hz、面波部分經(jīng)寬帶為0.03～0.1Hz的4階Butterworth帶通濾波器濾波.這樣濾波可以有效地減小地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)和噪聲帶來的影響，既可以得到恰當(dāng)?shù)臉?biāo)量地震矩也能充分反映地震波攜帶的震源信息［17］.對(duì)于理論得到的波形，也采用相同的濾波范圍，利用格點(diǎn)搜索和互相關(guān)的方法，根據(jù)誤差目標(biāo)函數(shù)搜索出合成理論地震圖與觀測(cè)地震圖全局差異最小的震源機(jī)制解［15］.另外，為了避免反演結(jié)果主要受近臺(tái)波形的影響，我們考慮了地震波隨距離衰減對(duì)波形的改造作用，采用如下的誤差函數(shù)計(jì)算擬合誤差［15］：

上式中，r為震中距，r0為選定的參考震中距，本文取為100km.振幅隨距離的衰減指數(shù)p，對(duì)體波和面波分別采用不同的取值.對(duì)于體波，p＝1；對(duì)于面波，p＝0.5.

4 結(jié)果與分析

4.1 精定位結(jié)果

精定位的結(jié)果顯示，安慶地震的發(fā)震時(shí)刻為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間2011年1月19日4∶07∶43.38；震中的經(jīng)度、緯度分別為117.097°E，30.6378°N，誤差為0.4km；深度定位結(jié)果為5km，誤差為4km.擬合的到時(shí)誤差為0.25s.震中定位結(jié)果與安徽省地震局給出的震中和USGS給出的結(jié)果有些差別，但總體上比較接近.然而，深度的定位精度較差，需要進(jìn)一步精確震源深度.

4.2 震源機(jī)制解

基于圖1中近震臺(tái)站記錄和表1給出的速度模型，利用CAP方法反演得到的最佳震源機(jī)制解、理論波形與實(shí)際觀測(cè)波形的比較如圖2所示.圖2中顯示的節(jié)面走向?yàn)?31°，傾角為30°，滑動(dòng)角為29°；另一節(jié)面走向?yàn)?5°，傾角為75°，滑動(dòng)角為116°.P、T、N三軸的仰角分別為26°、52°、25°；方位角分別為84°、316°和188°.在圖2顯示的理論合成波形與實(shí)測(cè)波形的比較中，十個(gè)臺(tái)站Pnl部分和面波部分共50個(gè)震相，相關(guān)系數(shù)大于0.8的有30個(gè)，達(dá)到了60%，屬于強(qiáng)度相關(guān)，其中相關(guān)系數(shù)大于0.9的有17個(gè)，在強(qiáng)度相關(guān)中超過了50%.反演方差為4.161×10－4，反演結(jié)果理論地震圖與觀測(cè)地震圖吻合得較好.

4.3 震源深度

我們進(jìn)一步比較了誤差隨不同地震深度變化的關(guān)系，圖3給出了在計(jì)算不同震源深度時(shí)，利用網(wǎng)格搜索得到的最佳震源機(jī)制解的結(jié)果，其中橫軸表示地震深度，縱軸表示該深度時(shí)理論波形與實(shí)測(cè)波形的最小二乘誤差值.從圖中可以看出，反演得到的震源機(jī)制解除1km和2km深度外，較為穩(wěn)定，都以逆沖分量為主，帶少量走滑；只是較深深度的震源機(jī)制走滑分量較較淺深度的稍大.根據(jù)擬合誤差，最佳深度出現(xiàn)在4km左右，此次地震是震源深度較淺的地震.

4.4 誤差分析和結(jié)果可靠性評(píng)估

在地震震源機(jī)制反演過程中，結(jié)果的誤差來源主要有三個(gè)方面：（1）地殼速度結(jié)構(gòu)模型帶來的誤差，主要包括品質(zhì)因子Q、S波和P波波速以及地殼分層結(jié)構(gòu)的影響.研究區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，盆地、山脈并存，我們選用平均的一維速度模型不可能真實(shí)地反映出研究區(qū)地殼和上地幔的不均勻性和可能存在的各向異性；（2）震中定位的誤差.本文精定位的結(jié)果與安徽省地震局和USGS給出的結(jié)果都有一定的偏差，誤差接近3km.雖然我們精定位時(shí)水平誤差比較小，但三個(gè)結(jié)果的不一致，說明結(jié)果可能有一定誤差，這對(duì)理論地震圖的計(jì)算可能會(huì)有一定的影響；（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞，包括一些臺(tái)站系統(tǒng)誤差和P波到時(shí)拾取的誤差.以上這些因素都可能造成結(jié)果與真實(shí)情況的偏差，因此，我們重新選取模型或參數(shù)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行敏感性分析.

首先，如圖2所示，我們反演得到的矩震級(jí)Mw4.3與USGS給的M4.9和安徽省地震局給出的ML4.8都偏小，可能是由于我們考慮的能量衰減過小，因此我們嘗試對(duì)品質(zhì)因子在（50～1000）范圍內(nèi)進(jìn)行一定的調(diào)整［25］.結(jié)果顯示，波形擬合與圖2保持一致，震源機(jī)制解基本沒有改變，最佳搜索深度仍然為4km，震級(jí)有0.01～0.03的變化，所以品質(zhì)因子對(duì)結(jié)果的影響不明顯，或者說在這里選擇的品質(zhì)因子是可接受的.而對(duì)P波和S波波速，我們?cè)谒x模型基礎(chǔ)上增加和減小速度值的5%來重新建立速度模型進(jìn)行反演.兩種新速度模型得到的震源機(jī)制解和波形擬合都與圖2的結(jié)果高度一致，三個(gè)角度中相差最大的也不過5°.高速異常的速度模型得到的震源深度為4km，震級(jí)為Mw4.36；低速異常得到的震源深度為3km，震級(jí)為Mw4.24.因此，對(duì)于這種速度普遍偏高或者偏低的結(jié)構(gòu)模型只是對(duì)震級(jí)的影響比較大，但對(duì)震源機(jī)制解和深度的結(jié)果影響不大.考慮到研究區(qū)域盆地山脈交織，沉積層厚度不好選取，于是我們極端地將沉積層去掉，相應(yīng)調(diào)節(jié)上地殼厚度，采用四層速度模型進(jìn)行反演.反演得到的震源機(jī)制解為125°／35°／32°，震源深度為5km.我們?cè)谡鹪礄C(jī)制的網(wǎng)格搜索中，設(shè)定的走向、傾角和滑動(dòng)角搜索步長(zhǎng)為5°，因此這種分層結(jié)構(gòu)對(duì)震源機(jī)制解的影響在一個(gè)步長(zhǎng)左右，變化不大.而由于不考慮淺層低速的影響，所以深度偏深.當(dāng)然，這里是單個(gè)因子敏感性的逐一分析，而綜合效應(yīng)不好估算.但就單個(gè)因子的影響來看，所選取的速度模型的擾動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響不大，說明結(jié)果對(duì)所選模型是穩(wěn)定和可接受的，這正是CAP方法對(duì)速度結(jié)構(gòu)依賴相對(duì)較小的優(yōu)點(diǎn)［16］.

其次，針對(duì)地震震中定位的精確度，我們另外選用了USGS的結(jié)果重新進(jìn)行反演.這個(gè)結(jié)果與安徽省地震局所給的震中相差6km左右，而通常來說，不管采用什么現(xiàn)已成熟的方法，如全局搜索法，雙差定位法等，誤差都不大可能超過3km.所以測(cè)試這個(gè)結(jié)果就足以考慮水平定位的誤差.改變震中反演得到的最佳震源機(jī)制解為走向126°，傾角31°，滑動(dòng)角為25°，波形擬合得也很好.說明震中的誤差對(duì)震源機(jī)制解的影響不大.反演得到的最佳深度仍然為4km，誤差隨深度分布的形狀也和圖3相似.

圖2 近震CAP方法反演的震源機(jī)制解、理論地震圖（灰色線條）和觀測(cè)地震圖（黑線）對(duì)比最上面一行顯示該地震的一個(gè)節(jié)面值，震級(jí)大小和擬合誤差.對(duì)波形的濾波范圍，Pnl部分經(jīng)寬帶為0.05～0.2Hz、面波部分經(jīng)寬帶為0.03～0.1Hz的4階Butterworth帶通濾波器濾波.波形左側(cè)是臺(tái)站名，下面的數(shù)字依次是理論地震圖相對(duì)觀測(cè)地震圖的移動(dòng)時(shí)間，單位s，正值表示理論計(jì)算比實(shí)際快，以及理論地震圖與觀測(cè)地震圖的相關(guān)系數(shù)，用百分比表示.Fig.2 The local CAP inversion results including the focal mechanism and the comparison between observed（the black lines）and synthetic waveforms（the gray lines）.The top line illustrates one fault plane of the earthquake，the moment magnitude and the fit error，the beachball shows the focal mechanism of the event.The frequency band of Pnl waveforms is 0.05～0.2Hz while for surface wave and SH wave which is 0.03～0.10Hz and 4－pole Butterworth band pass filter is applied.The first column tells the station.The numbers on the other 5columns－the synthetic and observed seismograms－are the time shifts（upper）and cross－correlation coefficient in percent（lower）.Positive time shifts mean that the synthetics have been delayed or shifted the observed.

圖3 不同深度誤差和震源機(jī)制解隨不同震源深度的變化Fig.3 Error plots as a function of source depth

另外，針對(duì)臺(tái)站記錄的數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)結(jié)果的影響，文中充分利用了現(xiàn)有的資料，首要考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量，主要是考慮比較小的地震噪聲、明顯的P波初動(dòng)以及可靠的臺(tái)站響應(yīng)參數(shù)，然后兼顧良好的臺(tái)站方位分布，篩選出10個(gè)臺(tái)站，如圖1中白色三角形所示，用于反演.此外我們作了另一組測(cè)試，即選擇更好的臺(tái)站分布，突出臺(tái)站方位角，再次才考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量.這些臺(tái)站大部分為本文反演結(jié)果所選用的臺(tái)站，只是XAJ，MAS，ZJ三個(gè)臺(tái)被HME，JZA，F(xiàn)ZL替換了.反演得到的震源機(jī)制結(jié)果為12°／64°／110°，深度為4km.盡管反演中有70%的臺(tái)站相同，但所得結(jié)果仍然有一定的差別，尤其是擬合誤差隨深度的分布，在12km之前還和圖3相似，之后就發(fā)生了明顯的變化，不再單調(diào)遞增，而且震源機(jī)制解也發(fā)生了變化.新?lián)Q的這三個(gè)臺(tái)，雖然理論波形和實(shí)測(cè)波形相關(guān)系數(shù)仍然比較高，但較其余七個(gè)臺(tái)要差一些.盡管結(jié)果變化不是很大的原因可能是由于新?lián)Q的臺(tái)比較少，但也一定程度上說明反演結(jié)果對(duì)這些區(qū)域地震臺(tái)站來說還是比較穩(wěn)定的，因此我們認(rèn)為反演得到的震源機(jī)制解的精度在5°以內(nèi).由于都是近震資料，而且臺(tái)站都是在地表分布，理論上我們知道在這樣的資料下，反演震源深度的約束條件是不強(qiáng)的，因此反演得到的4km左右的震源深度有待進(jìn)一步確定.但就這些資料和CAP方法而言，這個(gè)結(jié)果還是比較穩(wěn)定的.需要注意的是，所有反演得到的震級(jí)都比較小，鄭勇等［16］通過比較中國(guó)臺(tái)站和IRIS臺(tái)站記錄的振幅發(fā)現(xiàn)，中國(guó)臺(tái)站的振幅小于IRIS的記錄，導(dǎo)致通過中國(guó)本地地震臺(tái)反演得到的矩震級(jí)都系統(tǒng)偏小0.2～0.3.當(dāng)然，矩震級(jí)和面波震級(jí)之間本來就有一定的差異，這是因?yàn)閮烧呶锢硪饬x不同.矩震級(jí)體現(xiàn)的是地震釋放的能量矩，而面波震級(jí)體現(xiàn)的則是地震的峰值位移，兩者之間的差異在0.5級(jí)以下比較正常.例如2006年九江—瑞昌地震，面波震級(jí)大小確定為5.7級(jí)，而反演的矩震級(jí)大小則為MW5.2左右（Harvard CMT，USGS），相差在0.5級(jí).因此，本文反演得到的震級(jí)與面波震級(jí)的差異，除了與地殼速度模型不精確有關(guān)，可能還與中國(guó)臺(tái)網(wǎng)的放大倍數(shù)有關(guān)，不過更可能體現(xiàn)了地震本身的面波震級(jí)和矩震級(jí)之間的差異.

5 利用深度震相對(duì)安慶地震的定深

一般說來，利用CAP方法可以獲得較準(zhǔn)確的震源深度，然而其深度可能受到反演過程中多種因素的影響，比如面波和體波的相對(duì)權(quán)重，以及不同的濾波頻段等因素.而結(jié)合深度震相則可以獲取更準(zhǔn)確的震源深度［26］.對(duì)于近震而言，有sPL，sP，sPmP，sPn等震相可用［27－30］.由于此次地震50km以內(nèi)沒有可用的寬頻帶三分量地震波形記錄，較難使用崇加軍等［30］提出的sPL震相方法確定地震深度.而距安慶地震100km左右的BAS臺(tái)的地震波形記錄中有比較清晰的P＋sP，PmP＋sPmP震相（圖4），因此我們對(duì)該臺(tái)的波形進(jìn)行深度震相分析.并試圖通過理論地震圖與該臺(tái)實(shí)測(cè)的結(jié)果比較，確認(rèn)此次地震的震源深度.

圖4 BAS臺(tái)記錄到的徑向和垂直向的地震波形Fig.4 Radial and vertical component seismograms recorded by BAS station

為了減少速度模型中淺部沉積層的影響，并且考慮到安慶地區(qū)附近地殼厚度約35km，我們把選用的速度模型的淺部沉積層去掉，并把Moho面深度調(diào)到35km.然后以安慶地震為震中，以CAP方法反演得到的震源機(jī)制解作為輸入計(jì)算理論地震圖，得到在BAS臺(tái)記錄的理論波形.根據(jù)不同深度，我們計(jì)算了合成地震圖（圖5）.通過理論與實(shí)際波形的比較，可以看出隨著深度的增加，PmP到得更早，而且sPmP與PmP間隔越大；同時(shí)sP也到得更晚.在5km深度附近，合成圖上的P與sP，sPmP與PmP等震相的到時(shí)和相應(yīng)的觀測(cè)到時(shí)較為一致，除sP震相外，波形也比較吻合，而在4km和6km深度，幾個(gè)震相存在著一定的提前或者延后，表明此次地震深度在5km附近，與CAP搜索的結(jié)果接近.當(dāng)然這些震相的到時(shí)差還受淺層速度結(jié)構(gòu)的影響，一般說來淺層速度較低，因此震源深度要略淺一些.至于理論上的sP震相波形以及其他波形與觀測(cè)值的差異，我們認(rèn)為是這里采用的速度結(jié)構(gòu)模型與真實(shí)速度結(jié)構(gòu)不一致所導(dǎo)致的.安慶地震發(fā)生區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，除去沉積層的影響外，在地殼中還存在一些低速層或者低速體［20－22］，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)高頻體波具有較強(qiáng)的散射作用，導(dǎo)致各震相后發(fā)育了一定的尾波.在沒有更精確的地殼速度模型時(shí)，合成地震圖很難全面擬合觀測(cè)波形.不過，各震相到時(shí)對(duì)震源深度變化更為敏感，因此，在確定震源深度時(shí)，到時(shí)及相互關(guān)系才是考慮的主要因素.

圖5 深度震相sP，PmP，sPmP的實(shí)測(cè)和合成地震圖的比較.圖中灰色波形為BAS臺(tái)理論合成地震圖，黑色波形為觀測(cè)地震波形.虛線為P，sP，PmP，以及sPmP震相的理論到時(shí)曲線.從圖中可以看到，5km處這四個(gè)震相的觀測(cè)和理論波形吻合較好，表明地震震源深度在5km左右.Fig.5 Comparison between the synthetic and observed depth phases.The gray waveforms are the synthetic seismograms，while the black ones are the observed data.The dashed lines show the theoretical arrival times for the P，sP，PmP，sPmP phases.In this figure the synthetic seismograms with focal depth of 5km is most close to the observed waveform.Thus we deduce that the focal depth of the Anqing earthquake is around 5km.

為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一深度結(jié)果，我們將震源深度設(shè)置為4km，計(jì)算理論地震圖.選取10個(gè)臺(tái)站接收得到理論波形，并與觀測(cè)地震圖進(jìn)行了比較.這十個(gè)臺(tái)站的深度震相不是很好識(shí)別，因此我們采用了整體擬合的方式.為了減小局部小尺度效應(yīng)和介質(zhì)散射對(duì)波形的影響，我們將理論和觀測(cè)地震圖都進(jìn)行了濾波，濾波范圍為0.05～0.2Hz，比較結(jié)果如圖6所示.從比較結(jié)果來看，不僅P波、S波和面波振幅吻合度很高，而且各自的到時(shí)也能很好地吻合.此外，從面波的振幅來看，理論地震圖和觀測(cè)地震圖的面波振幅大小以及體波和面波振幅比都有良好的一致性，這在很大程度上驗(yàn)證了震源深度結(jié)果的準(zhǔn)確性.因此，我們認(rèn)為該地震深度在4～5km左右，屬于非常淺的構(gòu)造型地震.

6 結(jié)論與討論

本文通過安徽及鄰邊省份的區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)的近震波形記錄，首先對(duì)2011／01／19安慶地震震中進(jìn)行了精定位，定位結(jié)果經(jīng)度、緯度分別為117.097°E，30.6378°N；然后采用CAP方法反演得到了震源機(jī)制解和震源深度，該結(jié)果能夠很好地?cái)M合研究區(qū)域的近震波形數(shù)據(jù)，因此我們初步認(rèn)為該地震的震源機(jī)制解：節(jié)面Ⅰ，走向131°，傾角30°，滑動(dòng)角29°；節(jié)面Ⅱ，走向15°，傾角75°，滑動(dòng)角116°.是一個(gè)帶少量走滑分量的逆沖型地震；震級(jí)為Mw4.3.

圖6 近震理論地震圖（虛線）和觀測(cè)地震圖（實(shí)線）的比較圖中的數(shù)字和字母如第一行所示，左邊數(shù)字上面為震中距（km），下面為方位角（°），右邊字母表示臺(tái)站名，采用互相關(guān)法對(duì)齊面波最大振幅，臺(tái)站名左邊的數(shù)字為該臺(tái)站理論地震圖與觀測(cè)地震圖之間的互相關(guān)系數(shù)，相關(guān)時(shí)窗取P波初動(dòng)前1s至面波最大振幅之后30s.所有臺(tái)站中，上面五個(gè)未參與反演計(jì)算.Fig.6 Comparison between synthetic（the dash line）and observed（the solid line）local seismogramsThe numbers and characters are indicated on the top of the figure.The numbers at the left are the epicenter distance（km）and the azimuth（°）.The characters at the right are names of stations.Cross－correlation technique is used to aligned maximal magnitude of surface wave.The numbers beside the stations are cross－correlation coefficient between synthetic and observed seismograms with time window of 1second before P arrival and 30seconds after maximal magnitude of surface wave.The five stations at the top are not used to reverse the results.

從地震震中位置來看，此次地震應(yīng)該發(fā)生在郯廬斷裂帶附近的宿松—樅陽(yáng)斷裂上，屬于華南塊體向北推進(jìn)過程中產(chǎn)生的推覆構(gòu)造作用所致，與郯廬斷裂帶的左旋走滑活動(dòng)存在著一定的差異.如圖1中所示，震中也位于斷裂F3的西南段附近，但是該斷裂的活動(dòng)性不強(qiáng)［31］，而且就目前發(fā)表的文獻(xiàn)來看，對(duì)該斷裂的性質(zhì)也沒有很好的認(rèn)識(shí).不過從發(fā)生在宿松—樅陽(yáng)斷裂附近的歷史地震和出露在地表的典型剖面來看［8－9，19］，宿松—樅陽(yáng)斷裂的斷裂面可能傾向南東，受在地表投影為北西—近東西向的最大主壓應(yīng)力作用［32］，北東走向的宿松—樅陽(yáng)斷裂擠壓性斷面將不斷積累應(yīng)力，最終在臨近斷裂的下盤將發(fā)生斜向逆沖活動(dòng)，導(dǎo)致地震.這與本文得到的震源機(jī)制解一致.宿松—樅陽(yáng)斷裂的活動(dòng)在一定程度上消減了華南塊體向北擠壓的作用［33］，對(duì)于主斷裂帶上的應(yīng)力積累有一定的延緩作用，因此，此次安慶地震可能并不意味著郯廬斷裂帶南端構(gòu)造開始活化.

綜合CAP方法和深度震相的研究結(jié)果，我們認(rèn)為該地震的最佳震源深度為4～5km，屬于淺源地震.考慮到安慶地震發(fā)生在盆山交界處，且主要位于盆地中，5km左右的地震深度非常值得關(guān)注.由于該盆地位于長(zhǎng)江邊上，因此存在一定的沉積層，地震震源深度發(fā)生在4～5km可能意味著兩個(gè)特點(diǎn)：（1）沉積層厚度比較淺；（2）結(jié)晶基底頂部即發(fā)生地震.從Crust2.0的數(shù)據(jù)來看，該地震很可能發(fā)生在沉積層底部或者上地殼結(jié)晶基底的頂部.而長(zhǎng)江流域地區(qū)上地殼結(jié)晶基底頂部能積聚足以發(fā)生ML4.8級(jí)地震的應(yīng)力，其構(gòu)造機(jī)制非常值得關(guān)注和研究.

一般而言，淺地震主要發(fā)生在古老克拉通的區(qū)域，其地?zé)岜容^低，巖石特別是結(jié)晶基底的強(qiáng)度比較高［28，34－35］.安慶地震位于大別山碰撞帶和郯廬斷裂帶東南面的沿江拱斷褶帶內(nèi)，侏羅紀(jì)以來，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖和火山巖分布普遍［36］，且碰撞變形較為劇烈，褶皺、斷裂均十分發(fā)育.新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使該地區(qū)抬升接受剝蝕，剝蝕作用大于堆積作用［19］，地殼一直處于相對(duì)上升中.因此，該地區(qū)在淺部可能就存在著較硬的火山巖，完成孕震應(yīng)力的積聚.或許本文的研究在某種程度上表明，大別山碰撞帶東南部區(qū)域已經(jīng)處于長(zhǎng)期穩(wěn)定的狀態(tài)，其淺層地殼巖石強(qiáng)度已經(jīng)足以孕育較大的地震.如果該猜測(cè)合理的話，那么該區(qū)域?qū)⒕邆漭^高的地震危險(xiǎn)性，因?yàn)闇\層地震的破壞性遠(yuǎn)大于深源地震，需要特別加以關(guān)注.

值得注意的是此次地震的波形非常復(fù)雜，在直達(dá)P波和sP波，以及PmP和sPmP之間存在著非常復(fù)雜的波形，而且很多臺(tái)站的記錄上很難獲得深度震相的信息.這可能由于此次地震本身較為復(fù)雜，另外，一些地震臺(tái)位于長(zhǎng)江邊上盆地里，復(fù)雜的沉積層導(dǎo)致的場(chǎng)地效應(yīng)也可能大大增加了地震波形的復(fù)雜度.所以，在研究類似地震的時(shí)候，地震數(shù)據(jù)和臺(tái)站的選取，將對(duì)研究結(jié)果的可靠性有非常重要的影響.致 謝 我們對(duì)安徽省和江西省地震局提供的地震波形資料表示感謝.對(duì)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊曉勇教授、陳曉非教授提出的建議和指導(dǎo)表示真誠(chéng)的感謝.感謝幾位匿名審稿專家給出的寶貴修改意見，他們的建議對(duì)提升本文的質(zhì)量有重要幫助.

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Focal mechanism and focal depth of the 19January 2011Anqing earthquake

XIE Zu－Jun1，2，ZHENG Yong1＊，NI Si－Dao1，XIONG Xiong1，WANG Xing－Zhou3，ZHANG Bing3
1 State Key Laboratory of Geodesy and Earth＇s Dynamics，Institute of Geodesy and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430077，China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China
3 Anhui Seismic Bureau，Hefei 230031，China

On January 19，2011，a magnitude ML4.8earthquake occurred in the region between Anqing and Huaining in Anhui province，which is a relatively strong earthquake and can be felt in Anqing and surrounding areas.To better understand the seismotectonics of this event，we try to relocate it and further study its focal mechanism based on the local broadband waveform data of available stations in Anhui and adjacent province regional seismic networks.In this work，the earthquake was relocated with absolute relocating method Hypo2000at first，and then the focalmechanism and focal depth were determined by the“Cut and Paste”（CAP）method.In order to better constrain the focal depth，we further refined it with depth phases such as P，sP，pP and sPmP.Finally，the results of focal mechanism and focal depth were confirmed by comparing the observed records and the synthetic waveforms which were computed by F－K method.The results indicate that the Anqing earthquake is a thrust event with a small part of strike－slip component.The best double couple solution is 131°，30°and 29°for strike，dip and slip angles respectively for one nodal plane，and 15°，75°and 116°for another.The moment magnitude is 4.3，and the estimated focal depth is 4～5km，which suggests that this event is a shallow earthquake and capable of heavy hazard to the surrounding areas.According to the epicenter and the focal mechanism，Anqing earthquake likely occurred on the Susong－Zongyang Fault.

Anqing earthquake，F(xiàn)ocal mechanism，F(xiàn)ocal depth，CAP method，Depth phase

10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.020

P315

2011－09－14，2012－04－06收修定稿

地震行業(yè)科研專項(xiàng)重大項(xiàng)目（201008007），中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目（kzcx2－yw－142）以及國(guó)家自然科學(xué)基金（40974034，41174086，90814009）聯(lián)合資助.

謝祖軍，男，1986年生，博士研究生，從事地震學(xué)和噪聲層析成像研究.E－mail：zjxie＠whigg.ac.cn

＊通訊作者鄭勇，男，1978年生，副研究員，主要從事地震和地球動(dòng)力學(xué)研究.E－mail：zhengyong＠whigg.ac.cn

謝祖軍，鄭勇，倪四道等.2011年1月19日安慶ML4.8地震的震源機(jī)制解和深度研究.地球物理學(xué)報(bào)，2012，55（5）：1624－1634，

10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.020.

Xie Z J，Zheng Y，Ni S D，et al.Focal mechanism and focal depth of the 19January 2011Anqing earthquake.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2012，55（5）：1624－1634，doi：10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.020.

（本文編輯 胡素芳）