安寧河—則木河地震帶震源參數及應力狀態的研究①

阮 祥，程萬正，喬惠珍，張永久，張致偉

（四川省地震局，四川成都 610041）

安寧河—則木河地震帶震源參數及應力狀態的研究①

阮 祥，程萬正，喬惠珍，張永久，張致偉

（四川省地震局，四川成都 610041）

利用2001－2008年安寧河—則木河地震帶100次3級以上中小地震波形資料計算了地震震源機制解。采用力軸張量法計算給出安寧河－則木河地震帶平均主應力方向為NW－SE，與歷史中強地震震源機制解結果一致；走滑錯動占的比例較大，且分布集中。由小震的震源波譜參數繪制出視應力平面分布和深度分布剖面圖，顯示在安寧河－則木河地震帶及其附近區域相對高視應力區出現在石棉附近地下5km和15km兩個不連通區域，西昌以南的則木河斷裂帶地下5km左右區域，以及西昌以北地下10～20km區域。若將相對高視應力分布區作為未來強震危險性的估計指標，則安寧河斷裂帶北段及則木河斷裂帶中北段未來存在潛在的強震危險性，而在這些地段近8年也有小震活動的密度和強度的顯現。

震源機制解；視應力分布；地震危險性；安寧河－則木河地震帶

Abstract：Based on the middle－small earthquake data from 2001to 2008in Anninghe－Zemuhe earthquake belt，100focal mechanisms of ML≥3.0earthquakes are calculated.Using mechanical axis tensor method the direction of mean stress field of Anninghe－Zemuhe earthquake belt is given，with direction of NW－SE，which is in accord with the results given by historical moderatestrong earthquakes in the area.The strike－slip earthquakes account for large proportion in all earthquakes and located in narrow areas.The plane and section of apparent stress are plotted after calculating parameters of source spectrum of small earthquakes，it shows that the high value areas are two underground disconnected regions at depths of 5km and 15km near Shimian county，at depth of 5km on Zemuhe fault at south of Xichang city，and at depths of 10km to 20km at north of Xichang city，respectively.If relative high value area of apparent stress is thought as indicant of future strong earthquake risk，north segment of Anninghe fault and mid－north segment of Zemuhe fault are the potential strong earthquake risk area.In these areas density and intensity of small earthquakes have increased in recent 8years.

Key words：Focal mechanism solution；Apparent stress；Earthquake risk；Anninghe－Zemuhe earthquake belt

0 引言

中國大陸現代構造應力場具有明顯的分區性，表現在不同地區應力作用方向和應力結構的不同，我國川滇地區構造應力場的這種空間非均勻特征尤為明顯［1－2］。利用數字地震記錄資料針對一些潛在地震危險性較高的地震帶進行研究，給出構造帶震源破裂參數及應力場非均勻分布特征的分析結果有實際的參考價值。

安寧河—則木河地震帶是歷史強震發生最頻繁的主要地震活動地區之一，帶內NS向的安寧河斷裂及NNW向的則木河斷裂年平均滑動速率分別為5．1±2．5和2．8±2．3mm／a［3］。該區域歷史上曾發生多次強震［4］：1327～1536年由北向南依次發生3次M地震，分別為1327年康定石棉間M，石棉冕寧間M，及冕寧西昌間M；此后該斷裂帶平靜，直至1732年西昌M發生，其間間隔250年，7級地震的平靜更是持續近400年，至1850年西昌以南則木河斷裂的M地震發生；1952年冕寧發生的M地震是該斷裂帶上距今最近的一次強震。

針對安寧河－則木河地震帶的強震背景，且已接近強震復發周期，地震危險性日益增強，本文利用多年來中小地震震源機制解研究了該地震帶區域應力場特征，以期對未來強震發生地區的判斷提供有益的參考。

1 資料和研究方法

1.1 資料

本文選取了北至四川康定，南至云南東川的的研究區域（26.00°～30.20°N；101.50°～103.20°E）。2000年后川滇數字地震臺網正式投入運行，本文選用該區域內數字地震波觀測資料從2000年到2008年汶川8.0級地震前，具有清晰波形記錄的100個3級以上地震，地震波形資料取自成都遙測臺網，部分取自昆明遙測臺網。圖1顯示研究區域內2000年到2008年3級以上中小地震也有叢集發生的特征，且4級以上的地震叢集與歷史中強地震形成了有規律的間隔，與歷史強震震源區重合。鮮水河斷裂與龍門山斷裂交匯地區則較大面積的分布著ML3.0～3.9地震。

1.2 震源機制解及應力場

選取ML≥3.0以上地震進行震源機制解反演時以層狀介質中一點源位錯震源模型，采用廣義透射系數的快速算法和理論地震圖擬合直達波最大振幅比的方法，反演小震震源機制［5－6］。

圖1 安寧河—則木河地震帶ML3.0以上地震震中分布（2000－2008）Fig.1 Distribution of ML≥3.0earthquakes in Anninghe－Zemuhe earthquake belt（2000－2008）.

震源機制解包括可能是震源斷層的2個節面的參數，滑動角λ是斷層的運動參數，可描述斷層的各種運動類型。例如：λ≈0°表示左旋走滑斷層，λ≈± 180°表示右旋走滑斷層，λ≈＋90°表示逆斷層，λ≈－90°表示正斷層。分別對節面1和節面2統計，使用滑動角λ來確定斷層的錯動性質，并約定數值區間［7］。

除節面參數外，震源機制解也包括了三個應力軸的方位角和仰角，基于此震源斷層面解的空間取向及參數，即力軸張量在地理坐標系中的表達式，采用計算平均力軸張量及主值的方法［7－8］，求解相應的本征方程，可以求得構造區段的應力場方向。

1.3 視應力分布

視應力與引起地震滑動的平均應力水平之間通過地震波輻射效率聯系在一起。對一個地區中引起地震滑動的平均應力水平進行區域平均，則可以作為當地的絕對應力水平的一個間接的估計［9］。視應力被定義為地震效率和平均應力的乘積：

式中地震波輻射能量由下式求得

式中，ρ為介質密度，SV為速度的功率譜積分：

相應的位移功率譜積分

于是，

地震矩可由下式求得

根據視應力定義式（1）取μ＝3.5×1011dyn／cm2，求得視應力值［7］。

2 震源機制確定的應力狀態

2.1 構造主應力場方向

研究給出的2000－2008年安寧河—則木河地震帶3級以上100次地震及震源機制解分布見圖2。

基于研究區內100次中小地震震源機制解的力軸空間方位參數，計算平均應力張量，進而得到平均應力場的主值及方位［8］。根據整個研究區域內100次中小地震震源機制解得到的平均主壓應力方位角為308.3°，即主壓應力方位呈現為NW－SE方向。

2.2 震源錯動類型

根據安寧河－則木河地震帶100次地震震源機制解2個節面得到的滑動角，由于研究區內安寧河—則木河斷裂及鮮水河斷裂南段走向近NS或NNW，我們將節面走向近NS向的統一為節面1，將走向近EW向的節面統一為節面2，在此基礎上把震源機制分為8個錯動類型，即：1逆傾滑動，2左旋逆傾滑動，3左旋走向滑動，4左旋正傾滑動，5正傾滑動，6右旋正傾滑動，7右旋走向滑動，8右旋逆傾滑動［7］。由圖3可看出節面1的地震震源機制解多為走向滑動和正傾滑動類型。尤為顯著的是錯動類型3、7的地震，即左旋和右旋的純走向滑動類型占了44%的比例，接近一半；另外是錯動類型5、錯動類型1，即正傾滑動和逆傾滑動也占了一定比例，分別為16%和14%。圖4則顯示了節面1的錯動類型分布，可以看出傾滑型地震在整個研究區域內零星分布，表明該型地震屬于局部偶發事件，相反走滑型地震分布則較為叢集，表明了明顯的斷層的走滑屬性。

圖2 安寧河—則木河地震帶3級以上地震震源機制解分布圖（斷裂編號同圖1）Fig.2 Distribution of focal mechanism solution of ML≥3.0 earthquakes in Anninghe－Zemuhe earthquake belt.

圖3 地震震源錯動類型統計Fig.3 Statistics of source dislocation types.

圖4 地震震源錯動類型的分布Fig.4 Distribution of different dislocation sources.

2.3 視應力分布狀況

根據區內100次中小地震波形資料計算了每個地震的視應力值，經kriging插值后在平面上繪制等值線圖5。研究區內有多個明顯的視應力相對高值區，但總體強度并不大，最高值為9.2bar。相對高值區出現在安寧河斷裂北段石棉至冕寧段及則木河斷裂普格段。根據歷史地震震源分布，距第一個高值區即安寧河斷裂石棉至冕寧段最近的一次大震為1480年級，距今已500多年，易桂喜等［10］的b值研究結果也顯示該地區處于低b值區，聞學澤［11］認為該區在2015年前7級地震發震概率超過60%，高視應力的結果也進一步顯示該區處于強震發生的高危險性區域。而另外一個高值區則是1850年級地震的震源區［4］，作為有大震背景的高視應力區，雖未達到7級地震的復發周期，但高視應力的現象依然需要注意區內中等強震的發生。其他視應力有所顯示的區域還包括龍門山斷裂南段的部分區域。

圖5 視應力值在平面上的分布（AB為剖面位置）Fig.5 Plane distribution of apparent stress（ABis the location of section）.

鑒于地震帶內斷裂基本均呈NNW－SSE走向，我們沿斷裂帶取了NNW－SSE走向的剖面，如圖5中AB所示，將研究區內地震投影到剖面上后插值形成剖面的視應力分布見圖6。可以看到區內地震集中分布在5～15km深度范圍內。看出幾個視應力相對高值區的深度分布，其中最高值出現在石棉附近鮮水河斷裂與安寧河斷裂交匯處，靠南一側即安寧河斷裂一側高視應力區在5km以上的區域，而靠北一側即鮮水河斷裂一側高值區則在10 km以下，兩個相對高值區并不連通，形成犬牙交錯的形態。此外石棉至西昌段內還有兩個相對高值區，其視應力值相對前述的高值區較弱，其中剖面170km附近的高值區深度在5km附近，而剖面230km附近的高值區則在15km左右。西昌以南剖面300km左右有兩個深度較淺的相對高值區，深度在5km以上。

圖6 震源深度及視應力深度剖面圖Fig.6 Section of source depth and apparent stress.

3 分析和討論

安寧河－則木河地震帶歷史強震有震源機制解結果是稀少的。僅有1952年9月30日冕寧級地震的解，主壓應力方向為128°，力軸仰角21°；還有1次是1989年6月9日石棉5.3級地震的解，主壓應力方向為342°，力軸仰角18°。這兩次中強震的震源斷層的錯動類型呈近走滑兼具斜滑分量的特征。本文給出地震帶內大量最新的震源機制解，并利用力軸張量方法給出安寧河—則木河地震帶平均主應力方向為NW－SE。這與歷史上該帶內大地震求出的中強地震震源機制解得到的主應力方向的結果是大體一致的。

根據近8年地震帶內地震的數字波形記錄，本文求取大量小震的震源波譜參數，根據這些資料研究繪出視應力平面分布和深度分布剖面圖，探索用于地震危險性估計。研究區域內視應力分布是不均勻的，高值出現在石棉附近地下5km和15km兩個不連通區域，西昌以南的則木河斷裂帶地下5km左右區域，以及西昌以北地下10～20km區域，而小江斷裂帶北段及則木河斷裂帶南段地區視應力值相對較低。若將相對高視應力分布區作為未來強震危險性的估計指標之一，則安寧河斷裂帶北段及則木河斷裂帶中北段未來存在潛在的強震危險性。雖然地震危險性估計方法較多，如根據地質構造的分段破裂特征，活動速率估計，地震活動性等，目前仍屬于探索中的問題。但可以結合分析的是，在這些相對高視應力分布區近8年小震活動的密度和強度顯現，即在康定附近ML3.0～3.9地震活動較頻繁，石棉附近ML4.0～4.9地震出現叢集，沿安寧河斷裂小震活動較少，西昌以南的則木河斷裂帶與大涼山斷裂帶之間的區域，如普格、布拖一帶出現多次ML4.0～4.9地震。這些地段中小地震明顯活躍是一佐證。

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Research on Source Parameters and Stress State in Anninghe－Zemuhe Earthquake Belt

RUAN Xiang1，CHENG Wan－zheng1，QIAO Hui－zhen1，ZHANG Yong－jiu1，ZHANG Zhi－wei1
（Earthquake Administration of Sichuan，Chengdu 610041，China）

P315.727

A

1000－0844（2011）01－0046－05

2009－10－14

行業專項課題（200808053）；國家十一五科技支撐計劃子課題（2006BA（01B02－01－01））

阮 祥（1981－），男（漢族），云南人，助理工程師，現主要從事地震學和地震預報方面的研究.