基于斷層面的天山地區(qū)潮汐應(yīng)力觸發(fā)地震研究

李金　向元　趙彬彬　高榮

摘要：選取2003～2014年天山地震帶299個(gè)M_S≥3.5地震的震源機(jī)制解資料，利用震中位置及其附近的斷層信息來(lái)確定真實(shí)斷層面。在此基礎(chǔ)上分區(qū)域計(jì)算了整個(gè)天山地震帶、天山中東段、南天山西段發(fā)震時(shí)刻斷層面上潮汐正應(yīng)力、潮汐剪應(yīng)力、潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力對(duì)天山地區(qū)地震活動(dòng)的觸發(fā)作用。在計(jì)算斷層面上潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，分破裂類(lèi)型針對(duì)不同情況設(shè)定有效摩擦系數(shù)，討論其對(duì)地震的觸發(fā)作用。結(jié)果表明：天山地震帶地震較多地發(fā)生于斷層面上潮汐正應(yīng)力的最小值附近以及潮汐剪應(yīng)力的最大值附近。從潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力結(jié)果來(lái)看，整個(gè)天山地區(qū)地震活動(dòng)受潮汐阻滑作用較為顯著：分區(qū)結(jié)果顯示，天山中東段地區(qū)斜滑型地震、南天西段正斷型地震受潮汐觸發(fā)作用較為顯著，其他各類(lèi)型地震受潮汐阻滑作用較為顯著或潮汐作用不明顯。

關(guān)鍵詞：天山地震帶；潮汐應(yīng)力；潮汐觸發(fā)；斷層面

中圖分類(lèi)號(hào)：P315.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-0666（2016）02-0230-09

0 引言

日月起潮力引起的固體潮在地球內(nèi)部產(chǎn)生的周期性的應(yīng)力變化即潮汐應(yīng)力，其量級(jí)約為103Pa，明顯小于地震應(yīng)力降，但潮汐應(yīng)力的加載速率比構(gòu)造應(yīng)力積累的速率大兩個(gè)數(shù)量級(jí)（Heaton，1975，1982），而且潮汐應(yīng)力對(duì)地球內(nèi)同一位置具有不斷重復(fù)作用的特點(diǎn)，這種潮汐的振蕩性質(zhì)（不一定是潮汐的振幅）在潮汐應(yīng)力觸發(fā)中可能起更重要的作用（Lockner，Beeler，1999）。因此，潮汐應(yīng)力對(duì)地震的發(fā)生可能有影響，特別是對(duì)處于臨界狀態(tài)的斷層可能有觸發(fā)效應(yīng)（Aki，1956）。基于以上觀點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直致力于對(duì)固體潮與地震關(guān)系的研究。張國(guó)民等（2001）的研究顯示，20世紀(jì)中國(guó)大陸71%的7級(jí)以上地震受到引潮力的調(diào)制觸發(fā)，進(jìn)一步研究活躍期受調(diào)地震數(shù)，這一比例高達(dá)82.4%。張晶等（2007）利用1970年以來(lái)中國(guó)大陸7級(jí)以上的地震序列資料，分析了引潮力水平分量變化與強(qiáng)震發(fā)生時(shí)間的關(guān)系，結(jié)果顯示，在一定時(shí)、空范圍內(nèi)，前震、主震及余震序列發(fā)震時(shí)刻的引潮力存在優(yōu)勢(shì)方向，認(rèn)為引潮力與地震觸發(fā)具有一定的相關(guān)性。李志安等（1994）統(tǒng)計(jì)1960年以來(lái)我國(guó)華北、西南地區(qū)65個(gè)M_S≥5.8震例的引潮力變化曲線(xiàn)，并按地區(qū)和斷層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行地震和引潮力關(guān)系的分析，結(jié)果表明，華北地區(qū)約有80%的中強(qiáng)地震發(fā)生在引潮力南北分量主峰前3天和后3天之內(nèi)。以往關(guān)于固體潮觸發(fā)地震的研究大多基于潮汐體力來(lái)考察地震的發(fā)震相位，如果地震的發(fā)生時(shí)間集中于某些潮汐相位附近（即存在優(yōu)勢(shì)相位），則認(rèn)為地震與潮汐觸發(fā)有關(guān)。雖然大多數(shù)研究結(jié)果顯示固體潮與地震之間具有一定的統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系，但基于潮汐體力進(jìn)行的研究實(shí)際上存在一定的局限，它忽略每個(gè)地震斷層本身的性質(zhì)，沒(méi)有計(jì)算影響地震發(fā)生的最關(guān)鍵的潮汐應(yīng)力分量，而是對(duì)所有統(tǒng)計(jì)的地震計(jì)算某一個(gè)固定取向的潮汐應(yīng)力分量或計(jì)算潮汐應(yīng)力張量不變量，而這些潮汐分量與所研究多數(shù)地震的斷層取向和發(fā)震時(shí)的滑動(dòng)方向并不相關(guān)。

天山是中亞的主要山脈，南有塔里木盆地，北有哈薩克斯坦地盾和準(zhǔn)噶爾盆地。由于受印度板塊和歐亞板塊的擠壓，構(gòu)造活動(dòng)持續(xù)不斷，因而天山地區(qū)的地震活動(dòng)也非常活躍（魏若平，1993）。前期基于潮汐體力的研究結(jié)果表明，天山中東段地區(qū)地震活動(dòng)和固體潮關(guān)系密切，利用Schuster檢驗(yàn)得出2011年11月1日尼勒克6.0級(jí)地震受固體潮觸發(fā)明顯（李金等，2014b），喀什-烏恰交匯區(qū)地震活動(dòng)較多的發(fā)生于潮汐日變化及月變化的最大值附近（李金等，2014a），表明天山地震帶地震活動(dòng)受潮汐觸發(fā)明顯。但基于潮汐體力的研究終究存在諸多問(wèn)題，本文在求解天山地震帶較大地震（南天山西段M_S≥4.0，天山中東段M_S≥3.5）震源機(jī)制解的基礎(chǔ)上，開(kāi)展斷層面上潮汐正應(yīng)力、滑動(dòng)方向潮汐剪應(yīng)力、潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力對(duì)地震的觸發(fā)研究。

1 數(shù)據(jù)選取及潮汐應(yīng)力計(jì)算

1.1 數(shù)據(jù)選取及真實(shí)斷層面判定

選取2003～2014年在天山地震帶發(fā)生的299個(gè)Ms≥3.5地震的震源機(jī)制解資料，其中3.0～4.0級(jí)123次，4.0～5.0級(jí)130次，5.0～6.0級(jí)39次，6.0～6.9級(jí)7次（圖1）。2003～2013年地震的震源機(jī)制解由高國(guó)英等（2010，2012）提供，2013～2014年地震的震源機(jī)制解由筆者利用CAP方法計(jì)算得到。

在研究發(fā)震時(shí)刻斷層面上的潮汐正應(yīng)力、剪應(yīng)力以及潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力對(duì)地震是否具有觸發(fā)作用之前，首先要確定震源機(jī)制解兩個(gè)節(jié)面中哪一個(gè)是真實(shí)發(fā)震斷層面。對(duì)于中強(qiáng)地震，根據(jù)地表破裂、余震展布等可以方便地確定發(fā)震斷層面，但對(duì)于3.0～4.0級(jí)地震，其真實(shí)發(fā)震斷層面的確定則較為復(fù)雜，常用的方法大致可分為4類(lèi)：振幅反演法、波形反演法、震源位置分析法以及應(yīng)力張量反演法（李春峰，魯法偉，2005）。然而在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇與發(fā)震斷層面近于平行的一個(gè)節(jié)面（nodal plane）作為斷層面來(lái)進(jìn)行研究。

本文利用鄧起東等（2002）提供的斷層數(shù)據(jù)來(lái)確定震源機(jī)制解中的真實(shí)發(fā)震斷層面。具體做法：找出距離震中位置最近的斷層（斷層長(zhǎng)度不小于50km），根據(jù)斷層走向，找出震源機(jī)制解兩個(gè)節(jié)面中走向與斷層走向偏差最小的一個(gè)節(jié)面作為真實(shí)發(fā)震斷層面。根據(jù)上述思路，確定了299個(gè)地震的真實(shí)發(fā)震斷層面。為了考察所確定發(fā)震斷層面的可靠性，統(tǒng)計(jì)研究了真實(shí)斷層面與相鄰最近斷層走向的角度差以及該地震與斷層之間的最小距離（圖2），由統(tǒng)計(jì)可知，210次地震與斷層之間的距離小于20km（圖2a），占總數(shù)的73.7%，而236次地震所確定真實(shí)斷層面的走向與其距離最近斷層走向的夾角小于20°（圖2b），占總數(shù)的78.9%。由此初步認(rèn)為，利用此方法所確定的真實(shí)斷層面較為準(zhǔn)確。

1.2 潮汐應(yīng)力分解

首先需計(jì)算月亮和太陽(yáng)在震源處產(chǎn)生的球坐標(biāo)下的潮汐應(yīng)力，常用的有球諧展開(kāi)方法（吳小平等，2001）和基于勒夫數(shù)的計(jì)算方法（郗欽文，候天航，1986；駱鳴津等，1986；蔣俊，張雁濱，1995）。由已知的地震震源機(jī)制解斷層走向φ_s，傾角δ，滑動(dòng)方向λ，可將震源處球坐標(biāo)系下的潮汐應(yīng)力轉(zhuǎn)換到斷層面上，從而得到斷層面上的潮汐正應(yīng)力和剪應(yīng)力。實(shí)際中，常用斷層面取向的單位矢量n及滑移矢量D來(lái)描述斷層及其滑移方向，即其中，α_n1，α_n2，α_n3是斷層面空間取向的方向余弦；而α_D1，α_D2，α_D3則是滑移矢量的方向余弦。稍加變換及推導(dǎo)，便得到其在球坐標(biāo)系中的表達(dá)式為（3）（4）endprint

為了便于推導(dǎo)和描述，對(duì)球坐標(biāo)系（r，θ，λ）做符號(hào)代換：θ-x₁，λ-x₂，r-x₃。T^（n）為作用在斷層面n上的應(yīng)力矢量，σ_n為n上的正應(yīng)力，τ_n為，l上的剪應(yīng)力，應(yīng)力張量為σ_ij（i，j=1，2，3）。由柯西公式（尹祥礎(chǔ)，1985），有式中，e₁，e₂，e₃為坐標(biāo)系三個(gè)正交坐標(biāo)軸的單位矢量；T^（n）₁，T^（n）₂，T^（n）₃為應(yīng)力矢量T^（n）的3個(gè)分量。那么便得到潮汐正應(yīng)力σ_n和潮汐剪應(yīng)力τ_n分別為

1.3 潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力

由于斷層面上正應(yīng)力（取張開(kāi)為正）的增加和滑動(dòng)方向上剪應(yīng)力的增加都有利于斷層錯(cuò)動(dòng)，因此選用庫(kù)侖準(zhǔn)則作為判別觸發(fā)作用的準(zhǔn)則。發(fā)震斷層面上由潮汐引起的庫(kù)侖應(yīng)力變化可由庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化公式求得（Fischer et al，2006：Wanet al，2004；Cochran et al.2004）

（8）式中，ACFS代表斷層面上由潮汐引起的庫(kù)侖應(yīng)力變化值；τ_n為斷層面上沿滑動(dòng)方向的潮汐剪應(yīng)力變化：μ'為斷層的有效摩擦系數(shù)，μ'=μ（1-B），μ是摩擦系數(shù)，B是Skempton系數(shù)，理論范圍為0～1，有效摩擦系數(shù)μ'在不同的研究中取值有所差異，通常斷層的μ'在0.2～0.8之間，研究中最常用的取值是0.4（Fischer et al，2006；Wan et al，2004；Cochran et al，2004）。一些學(xué)者研究結(jié)果表明，有效摩擦系數(shù)μ'可能與斷層類(lèi)型相關(guān)，它依賴(lài)于剪切應(yīng)力和正應(yīng)力對(duì)斷層的影響，高的剪切應(yīng)力變化對(duì)應(yīng)于主要的、高角度的、走滑斷層上的地震活動(dòng)增加，采用相對(duì)低的有效摩擦系數(shù)；而高的正應(yīng)力變化對(duì)于逆斷層上的地震活動(dòng)有重要的影響，采用相對(duì)高的有效摩擦系數(shù)比較合理（Parsons et al，1999）。一些學(xué)者簡(jiǎn)單通過(guò)斷層類(lèi)型來(lái)確定有效摩擦系數(shù)的取值，對(duì)走滑斷層采取較低的μ'=0.2，對(duì)逆沖斷層采用較高的μ'=0.8，對(duì)于正斷層取μ'=0.6（Mi et al，2008）；此外，也有學(xué)者認(rèn)為有效摩擦系數(shù)的取值可能和斷層滑動(dòng)速率相關(guān)（Parsons et al，1999；單斌等，2009）。

2 結(jié)果分析

2.1 潮汐正應(yīng)力與剪應(yīng)力

通常采用潮汐相位統(tǒng)計(jì)法分析地震活動(dòng)與固體潮的關(guān)系（李志安等，1994；Tsuruok et al，1995：韓延本等，1996；黎凱武，1998；陳榮華，2003：Tanaka et al，2002a，b，2004，2006；李金等，2011，2014a，b），因?yàn)槌毕辔唤堑姆植记闆r可以直觀的反映出地震活動(dòng)是否集中于潮汐曲線(xiàn)（日尺度或月尺度）的某一（某些）相位，從而有助于認(rèn)識(shí)地震活動(dòng)是否受到潮汐調(diào)制或觸發(fā)。一般而言，潮汐曲線(xiàn)的0°為大潮（日尺度為半日潮峰值，月尺度稱(chēng)半月潮峰值或農(nóng)歷朔、望），而±180°為小潮（日尺度為半日潮谷值，月尺度稱(chēng)半月潮谷值或農(nóng)歷上、下弦）。基于此，即可分析地震活動(dòng)受大潮或小潮調(diào)制，或不受調(diào)制。

當(dāng)斷層面上的潮汐正應(yīng)力為正時(shí)（潮汐相位角-90°～90°），其指向是離開(kāi)斷層面朝外，這使得斷層面上總的正壓力減小，有利于促進(jìn)斷層滑動(dòng)；當(dāng)斷層面上的潮汐正應(yīng)力為負(fù)時(shí)（-180°～-90°或90°～180°），其指向朝內(nèi)，使得斷層面上總的正壓力增加，不利于斷層的滑動(dòng)。當(dāng)斷層面滑動(dòng)方向上的潮汐剪應(yīng)力為正時(shí)（潮汐相位角-90°～90°），表示潮汐剪應(yīng)力方向與滑動(dòng)方向一致，使得斷層面滑動(dòng)方向上總的剪應(yīng)力增加，有利于促進(jìn)斷層的滑動(dòng)；當(dāng)斷層面滑動(dòng)方向上的潮汐剪應(yīng)力為負(fù)時(shí)（-180°～-90°或90°～180°），表示潮汐剪應(yīng)力方向與滑動(dòng)方向相反，使得斷層面滑動(dòng)方向上總的剪應(yīng)力減小，不利于斷層的滑動(dòng)。

分別對(duì)所有地震斷層面上的潮汐正應(yīng)力和潮汐剪應(yīng)力相位角采用30°為統(tǒng)計(jì)區(qū)間進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)（圖3），對(duì)潮汐正應(yīng)力而言（圖3a），地震多發(fā)生于相位角±180°及120°附近，而在0°附近地震發(fā)生最少，即當(dāng)斷層面上潮汐正應(yīng)力最小時(shí)，地震發(fā)生相對(duì)較多，而斷層面上潮汐正應(yīng)力最大時(shí)，地震發(fā)生最少。對(duì)潮汐剪應(yīng)力而言（圖3b），0°及-120°附近是地震的高發(fā)相位，0°為滑動(dòng)方向潮汐剪應(yīng)力最大值時(shí)刻，地震發(fā)生個(gè)數(shù)大體隨著滑動(dòng)方向潮汐剪應(yīng)力的增加而增加（除-150°～-120°等少數(shù)幾個(gè)相位區(qū)間外），表明該地區(qū)地震活動(dòng)與潮汐剪應(yīng)力相關(guān)性較好。由此可知，天山地震帶的地震活動(dòng)較多的發(fā)生于斷層面上潮汐正應(yīng)力的最小值附近以及潮汐剪應(yīng)力的最大值附近。

為了進(jìn)一步研究不同類(lèi)型地震受潮汐觸發(fā)的情況，按照地震斷層類(lèi)型（Aki，Richards，1980）研究地震活動(dòng)和固體潮之間的關(guān)系，劃分依據(jù)如表1所示，按上述標(biāo)準(zhǔn)劃分后，得到了不同斷層類(lèi)型地震的個(gè)數(shù)，其中逆沖斷層70個(gè)，正斷層25個(gè)，走滑斷層111個(gè)，斜滑斷層93個(gè)。

分別計(jì)算逆斷層、走滑斷層、斜滑斷層以及正斷層類(lèi)型地震發(fā)震斷層面上的潮汐正應(yīng)力與潮汐剪應(yīng)力，進(jìn)而確定其發(fā)震時(shí)刻的潮汐相位角。對(duì)不同破裂類(lèi)型地震斷層面上的潮汐正應(yīng)力、潮汐剪應(yīng)力相位角同樣按照上述30°區(qū)間進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖4所示。對(duì)于潮汐剪應(yīng)力而言，走滑斷層、斜滑斷層以及正斷層地震均較多的發(fā)生于0°附近（還有個(gè)別其他高發(fā)區(qū)間，如走滑斷層：-150°～-120°、90°～120°：斜滑斷層：-150°～-120°等），即這3種類(lèi)型地震較多的發(fā)生于潮汐剪應(yīng)力日變化的峰值附近，表明潮汐剪應(yīng)力對(duì)這3種類(lèi)型地震的觸發(fā)作用較為明顯：而對(duì)于逆沖型地震來(lái)說(shuō)，其較多的發(fā)生于潮汐剪應(yīng)力的最小值附近（如-180°～-150°、120°～150°等相位區(qū)間，均較為接近潮汐剪應(yīng)力日變化的谷值）。而對(duì)于斷層面上的潮汐正應(yīng)力而言（圖5），所有類(lèi)型的地震在0°附近發(fā)生均相對(duì)較少，而±180°附近是地震的高發(fā)相位，即地震多發(fā)生于潮汐正應(yīng)力日變化的谷值附近，而在峰值附近發(fā)生的相對(duì)較少。endprint

綜上可知，無(wú)論是對(duì)所有地震一起統(tǒng)計(jì)還是分?jǐn)鄬舆M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，天山地震帶的地震活動(dòng)基本都和斷層面上的潮汐剪應(yīng)力成正相關(guān)，而和潮汐正應(yīng)力基本成負(fù)相關(guān)。

2.2 潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力

在計(jì)算發(fā)震斷層面上的潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，首先采用常用取值μ'=0.4進(jìn)行計(jì)算，然后分別按照表1中的斷層分類(lèi)原則，對(duì)不同破裂類(lèi)型的地震按照上述μ'的取值（μ'=0.2（走滑斷層），μ'=0.8（逆沖斷層），μ'=0.6（正斷層），在實(shí)際計(jì)算中對(duì)斜滑類(lèi)型地震參照走滑型地震，μ'=0.2）進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力為正時(shí)，表明斷層滑動(dòng)方向與潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力方向一致，潮汐對(duì)地震起到促滑作用；當(dāng)潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力為負(fù)時(shí)，表明斷層滑動(dòng)方向潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力方向相反，潮汐對(duì)地震起到阻滑作用。按照這個(gè)原則，筆者對(duì)2003年以來(lái)天山地震帶299個(gè)不同破裂類(lèi)型地震進(jìn)行了潮汐促滑（或阻滑）統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。

天山地震帶發(fā)生的299個(gè)M_S≥3.5地震中走滑、斜滑、逆沖及正斷類(lèi)型地震個(gè)數(shù)分別為111、93、70及25，分別占總數(shù)的37.1%、31.1%、23.4%及8.4%。當(dāng)μ'=0.4計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，各類(lèi)型地震（依次為走滑、斜滑、逆沖及正斷）所占比例均低于50%，表明固體潮對(duì)各類(lèi)型地震均起到阻滑作用，其中走滑型地震促滑比例僅為45.9%；當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值（走滑、斜滑：μ'=0.2：逆沖：μ'=0.8；正斷：μ'=0.6）計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，走滑與斜滑型地震促滑與阻滑比例相當(dāng)，逆沖與正斷類(lèi)型地震阻滑比例高于促滑比例。由此可知，當(dāng)對(duì)天山地震帶不同破裂類(lèi)型地震取μ'=0.4時(shí)，走滑型地震較明顯的受到固體潮阻滑作用，固體潮對(duì)其他類(lèi)型地震作用不明顯：當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，逆沖及正斷類(lèi)型地震受固體潮阻滑作用較為明顯，走滑和斜滑型地震受固體潮作用不明顯。

天山地區(qū)中強(qiáng)以上破壞型地震頻度相對(duì)較高，2003年以來(lái)共發(fā)生M_S≥5.0地震46次。筆者計(jì)算了這些中強(qiáng)地震發(fā)震時(shí)刻斷層面滑動(dòng)方向的潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力，結(jié)果如表3所示，無(wú)論如何設(shè)定μ'（對(duì)不同破裂類(lèi)型地震μ'=0.4或按照不同的破裂類(lèi)型設(shè)定μ值），除2次正斷型地震均受潮汐觸發(fā)作用，其他幾種類(lèi)型地震均受潮汐阻滑作用較為明顯，特別是走滑型地震，受潮汐阻滑作用最為顯著。

為了進(jìn)一步分析天山地震帶不同分區(qū)地震活動(dòng)受固體潮觸發(fā)情況，將天山地震帶劃分為天山中東段地區(qū)及南天山西段地區(qū)進(jìn)行潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力計(jì)算，天山中東段地區(qū)和南天山西段的具體分界線(xiàn)見(jiàn)圖1。表4為天山中東段地區(qū)潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。天山中東段地區(qū)走滑、斜滑、逆沖及正斷類(lèi)型地震個(gè)數(shù)分別為72、51、41及14。當(dāng)μ'=0.4計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，僅斜滑型地震促滑比例高于50%，其他3種類(lèi)型地震潮汐促滑比例均低于50%，其中走滑型和正斷型地震促滑比例相對(duì)較低；當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，走滑和斜滑型地震潮汐促滑比例大于50%，其中斜滑型地震促滑比例最高，逆沖和正斷型地震促滑比例均較低。由此可知，當(dāng)對(duì)天山中東段地區(qū)不同破裂類(lèi)型地震取μ'=0.4時(shí)，斜滑型地震受潮汐促滑作用較為明顯，正斷及走滑型地震受潮汐阻滑作用較為明顯：當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，斜滑型地震受潮汐促滑作用較為明顯，而逆沖及正斷型地震受潮汐阻滑作用較為明顯。

南天山西段地區(qū)走滑、斜滑、逆沖及正斷類(lèi)型地震個(gè)數(shù)分別為39、42、29及11（表5），當(dāng)μ'=0.4計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，南天山西段地區(qū)走滑及斜滑型地震潮汐促滑比例低于50%，其中斜滑型地震受潮汐促滑比例最低，僅為40.5%，而正斷型地震潮汐促滑比例高達(dá)63.6%；當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，僅正斷型地震受潮汐促滑比例相對(duì)較高為54.5%，其他3種類(lèi)型地震受潮汐促滑比例均低于50%，其中斜滑型地震促滑比例最低，為42.8%。由此可知，當(dāng)對(duì)南天山西段地區(qū)不同破裂類(lèi)型地震均取μ'=0.4時(shí)，正斷型地震受潮汐促滑作用較為明顯，斜滑及走滑型地震受潮汐阻滑作用較為明顯：當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，正斷型地震受潮汐促滑作用較為明顯，斜滑及逆沖型地震受潮汐阻滑作用較為明顯。

3 結(jié)論與討論

本研究在求解天山地震帶較大地震（南天山西段M_S≥4.0，天山中東段M_S≥3.5）震源機(jī)制解的基礎(chǔ)上，開(kāi)展斷層面上潮汐正應(yīng)力、滑動(dòng)方向潮汐剪應(yīng)力、潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力對(duì)地震的觸發(fā)研究。其主要認(rèn)識(shí)歸納如下：

（1）天山地震帶地震活動(dòng)和潮汐剪應(yīng)力成正相關(guān)，而和潮汐正應(yīng)力基本成負(fù)相關(guān)，即地震活動(dòng)較多地發(fā)生于斷層面上潮汐正應(yīng)力的最小值附近以及潮汐剪應(yīng)力的最大值附近。分破裂類(lèi)型來(lái)看，走滑斷層、斜滑斷層以及正斷層地震均較多的發(fā)生于潮汐剪應(yīng)力的峰值附近，逆沖型地震在潮汐剪應(yīng)力的峰值附近發(fā)生相對(duì)較少：對(duì)于潮汐正應(yīng)力而言，所有類(lèi)型的地震在0°附近發(fā)生均相對(duì)較少，而在±180°附近是地震的高發(fā)相位，即地震多發(fā)生于潮汐正應(yīng)力日變化的谷值附近，而在峰值附近發(fā)生的相對(duì)較少。

（2）從整個(gè)天山地震帶潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力來(lái)看，當(dāng)μ'=0.4時(shí)，各破裂類(lèi)型地震潮汐觸發(fā)比例均低于50%，其中走滑型地震促滑比例僅為45.9%，表明潮汐對(duì)走滑型地震阻滑作用較為明顯；當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，走滑與斜滑型地震促滑與阻滑比例相當(dāng)，逆沖與正斷類(lèi)型地震阻滑比例高于促滑比例，即逆沖及正斷類(lèi)型地震受固體潮阻滑作用較為明顯，走滑和斜滑型地震受固體潮作用不明顯。

對(duì)天山地震帶M_S≥5.0地震進(jìn)行潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，除2次正斷型地震外，其他幾種類(lèi)型地震均受潮汐阻滑作用較為明顯，特別是走滑型地震，受潮汐阻滑作用最為顯著。endprint

（3）從天山中東段地區(qū)潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力來(lái)看，當(dāng)μ'=0.4時(shí)，斜滑型地震受潮汐促滑作用較為明顯，正斷及走滑型地震受潮汐阻滑作用較為明顯：當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，斜滑型地震受潮汐促滑作用較為明顯，而逆沖及正斷型地震受潮汐阻滑作用較為明顯。

（4）從南天山西段潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力來(lái)看，當(dāng)μ'=0.4時(shí)，正斷型地震受潮汐促滑作用較為明顯，斜滑及走滑型地震受潮汐阻滑作用較為明顯；當(dāng)對(duì)不同破裂類(lèi)型地震分別取不同的μ'值計(jì)算潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，正斷型地震受潮汐促滑作用較為明顯，斜滑及逆沖型地震受潮汐阻滑作用較為明顯。

（5）由上述基于潮汐應(yīng)力的研究結(jié)果可以看出，天山地震帶地震活動(dòng)受固體潮觸發(fā)作用并不明顯，僅天山中東段地區(qū)斜滑型地震受潮汐促滑的比例高于其受阻滑的比例（其他情況由于正斷型地震數(shù)量相對(duì)較少，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可能不具有普遍性）。其他各分區(qū)、各類(lèi)型地震活動(dòng)受潮汐阻滑作用較為明顯。該結(jié)果與李金等（2014a，b）在天山地區(qū)基于潮汐體力進(jìn)行的研究結(jié)果有較大差異。例如基于潮汐體力的Schuster檢驗(yàn)的研究結(jié)果表明，天山中東段地區(qū)中強(qiáng)地震前后，Schuster檢驗(yàn)p值通常會(huì)降低至潮汐觸發(fā)地震閾值0.05（李金等，2014a）。對(duì)2000～2013年喀什-烏恰交匯區(qū)M_L≥2.5地震進(jìn)行的潮汐體力相位角統(tǒng)計(jì)結(jié)果也顯示，地震活動(dòng)在日尺度和月尺度均較多的發(fā)生于潮汐峰值附近（李金等，2014a）。相比于潮汐體力的研究結(jié)果，基于潮汐應(yīng)力的研究結(jié)果本身具有更扎實(shí)的物理基礎(chǔ)，就地震的發(fā)震機(jī)制來(lái)看，發(fā)震斷層面上潮汐應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果更能真實(shí)的反映地震受固體潮的作用情況。但就本文具體情況而言，其結(jié)果可能仍存在一定的局限性：①雖然盡可能收集并計(jì)算了較大地震的震源機(jī)制，仍有部分地震由于新疆區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)分布等不可控因素未能獲得其震源機(jī)制解，而對(duì)于基于潮汐體力的研究，只需考慮地震目錄的完備性即可：②震源機(jī)制解的計(jì)算結(jié)果有不確定之處，小地震的震源機(jī)制結(jié)果難以檢驗(yàn)：③真實(shí)發(fā)震斷層面的選取不同可能會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果的不同。由于小震的真實(shí)斷層面無(wú)法確定，為簡(jiǎn)化研究，筆者嘗試用震中位置和其附近的斷層信息來(lái)確定真實(shí)斷層面，這可能會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，針對(duì)真實(shí)發(fā)震斷層面的確定等問(wèn)題需進(jìn)一步討論：④研究潮汐對(duì)地震的觸發(fā)作用時(shí)，需考慮區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和發(fā)震斷層的幾何參數(shù)及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征；在計(jì)算斷層面上的潮汐庫(kù)侖破裂應(yīng)力時(shí)，有效摩擦系數(shù)μ'的取值將直接影響最終的結(jié)果，關(guān)于μ'的取值問(wèn)題還需深入研究：震源深度也是潮汐觸發(fā)地震研究中需要考慮的因素（孫長(zhǎng)青等，2014），由于本研究中涉及到的地震震級(jí)相對(duì)較小，震源深度多數(shù)不準(zhǔn)確，因此在研究過(guò)程中未進(jìn)行此項(xiàng)研究。

上述諸多因素可能是導(dǎo)致天山地區(qū)潮汐體力（李金等，2014a，b）和潮汐應(yīng)力對(duì)該地區(qū)地震活動(dòng)作用差異的原因，因此通過(guò)本文研究結(jié)果不能斷定天山地區(qū)地震活動(dòng)不受潮汐觸發(fā)或受潮汐阻滑作用較為明顯。諸多因素使得貌似更為“精確”的、將潮汐應(yīng)力在斷層面上進(jìn)行分解的計(jì)算方法具有一些不確定性。通過(guò)此后區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)不斷加密、對(duì)地震發(fā)震模式認(rèn)識(shí)的不斷加深等一系列軟硬件設(shè)施的進(jìn)步，相信潮汐是否能夠觸發(fā)地震這一古老問(wèn)題終將得到最科學(xué)的驗(yàn)證。

衷心感謝蔣海昆研究員的悉心的指導(dǎo)。廣西省地震局閻春恒助理研究員、新疆地震局高朝軍助理研究員，地震臺(tái)網(wǎng)中心趙靜研究實(shí)習(xí)員，中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所羅鈞博士，中國(guó)地震局地球物理研究所冀戰(zhàn)波博士在課題完成過(guò)程中給予了諸多的幫助，文中部分圖件采用GMT繪制，在此表示衷心的感謝。endprint