小震應力場反演方法及其應用研究

嚴 川 許力生（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

小震應力場反演方法及其應用研究

嚴 川 許力生
（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

應力場研究是地震學研究的重要課題，以往的反演方法主要基于滑動方向擬合的思路展開。滑動方向擬合思路存在區分斷層面和輔助面以及算法效率的問題，尤其在面臨眾多小震事件時會導致計算耗時較大。本研究在學習和參考已有研究的基礎上，尤其是吸收已有的綜合斷層面方法的精髓，基于地震矩張量為應力過量的物理解釋，提出了利用震源機制反演應力場的方法——地震矩張量平均方法(TAM) (Tensor-Averaging Method)。 這種方法以地震矩張量作為觀測資料，將一次范數解或二次范數解視為求解目標得到平均矩張量，并將其對應的應力主軸方向視為應力場的方向，因此這種方法無須區分真實的滑動面，計算效率極高。

為了檢驗TAM方法的可行性和抗干擾能力，我們設計了相關的數值實驗。首先檢驗震源機制的不確定性對反演結果的影響，為此我們假設震源機制的不確定性程度或噪聲水平分別為5%，10%，20%，30% 和50%，地震事件類型分別為垂直走滑事件、正斷層事件、逆斷層事件和垂直傾滑事件四種典型類型,震源機制的數目分別為1000,100和20三種。結果表明：①不確定性水平對不同類型應力場的影響差別不大； ②隨著不確定性水平的增加，結果的受影響程度呈增大趨勢；③隨著觀測資料數目的減少，結果的受影響程度呈增大趨勢。然后檢驗局部應力場相對總體應力場的偏離程度或應力場非均勻性水平對反演結果的影響，為此我們假設偏離水平分別為10%、20%、30%和50%,采用與上面同樣的事件數目和震源機制類型。結果表明：①應力場的非均勻性對不同類型應力場的影響差別不大；②隨著非均勻水平的增加，結果的受影響程度呈增大趨勢；③隨著觀測資料數目的減少，結果的受影響程度呈增大趨勢。上述實驗表明，在合適的干擾水平條件和足夠的觀測資料情況下，利用TAM可以得到正確的結果，因此 TAM方法是可行的，也具有良好的抗干擾能力。

為了檢驗TAM方法的實用性，我們首先利用廣義極性振幅技術求解了云南省巧家臺陣內部自2012年3月至2014年12月間共計1 671次小震事件的震源機制，這些事件的震級分布于-0.7級至4.6級之間。然后將這些震源機制解作為觀測資料反演了該區域的應力場方向。反演結果表明，該區域的主壓應力軸呈北西西方向，這與當地的GPS速度場方向具有很好的一致性，也與當地的線應變方向極為一致，此外還與許忠淮、羅鈞等人的應力場研究結果比較一致。為了更全面地考察該區域的應力場特征，我們將云南省巧家臺陣內部區域進行了子區域劃分，針對每個子區域的應力場分別進行求解，求解結果表明巧家臺陣內不同子區域的應力場的方向較為一致。以上結果說明利用TAM方法得到的結果具有實際意義，因此TAM方法是實用的。