2010年6月5日山西陽曲4.6級地震震源機制解多方法測定與比較

劉林飛，翁釗強，梁向軍

(1.山西省地震局太原基準地震臺，山西 太原 030025；2.廣東省地震局汕頭地震臺，廣東 汕頭 515000；3.山西省地震局，山西 太原 030021；4．太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

2010年6月5日山西陽曲4.6級地震震源機制解多方法測定與比較

劉林飛1，4，翁釗強2，梁向軍3，4

(1.山西省地震局太原基準地震臺，山西 太原 030025；2.廣東省地震局汕頭地震臺，廣東 汕頭 515000；3.山西省地震局，山西 太原 030021；4．太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

基于山西數字地震臺網的寬頻帶波形資料，采用CAP方法和矩張量解方法反演，得出2010年6月5日山西陽曲MS4.6地震的震源機制解，二種結果基本一致；與已有的Snoke方法得出的震源機制解結果相比較，發現矩張量解方法與Snoke方法獲得結果的一致性更好。得出，中等地震發生后，可選擇三種方法中的任一種來測定震源機制解，為發震斷裂構造的判定提供參考依據。

：震源機制解；CAP方法；矩張量解；Snoke方法

0 引言

震源深度和震源機制解是了解區域構造、地震孕育環境及成因的重要數據基礎。寬頻帶地震波形資料中包含大量的地震震源和區域地殼信息，近年來，眾多學者開展了此方面的研究[1-3]。如，呂堅用CAP方法研究2010年4月14日青海玉樹地震序列中MS4.7前震、MS7.1主震、MS6.3強余震的震源機制解，結合震中附近活動斷裂分布與地表破裂帶調查資料討論了發震構造；林向東用TDMT矩張量解方法反演蘆山7.0級地震及其余震的矩張量解，得出此次地震主震和余震的斷層性質。

2010年6月5日在山西太原市陽曲縣發生4.6級地震，太原市震感強烈，是繼2002年9月3日太原郝莊4.6級地震后影響較大的一次地震。此次地震地處太原盆地東側控盆邊界斷裂—山根底斷裂附近，位于太原盆地地震破裂空段內[4]，其發震構造的確定對區域未來地震的危險性判定至關重要。因此，有必要通過多種方法測定震源機制解，進一步了解其孕震環境。研究選用目前廣泛使用的CAP方法[5-6]和矩張量解方法[7-8]，反演該次地震的震源機制解，并對兩種結果進行對比分析。

1 原理簡述

1.1 CAP方法原理簡述

CAP方法是綜合利用近震中的體波、面波信息，分別對Pnl波和面波部分(Sur)賦予不同的權重，分別計算實際地震記錄和理論地震圖的誤差，在給定空間內采用格點搜索法進行網格搜索，得到相對誤差最小時的震源機制解和震源深度[5-6]。其優點是在反演的過程中允許在適當的時間變化范圍內相對移動，一定程度上消除地下速度結構不準確所造成的影響，對速度模型和地殼橫向變化的依賴性較小，即使在格林函數和地震位置不是很準確的情況下，也能得到較好的結果[9]。同時，在誤差函數中引入距離影響因子，充分考慮因距離產生的衰減對波形的影響，避免反演主要受最近臺站記錄的影響[6]。

1.2 矩張量解方法(TDMT-INVC)原理簡述

矩張量解方法是Dreger利用區域地震波形在時間域內進行矩張量反演。選取三分量地震波形數據前2分鐘的長周期記錄，利用區域觀測三分量Pnl波形在時間域內開展地震矩張量的反演求解。在速度結構、震源位置比較準確的情況下，通過理論計算的合成地震圖與選取的觀測數據之間的擬合來反演中等地震的矩張量，通過方差減小(variance reduction)參數VR來度量解的質量[10]。

2 反演結果

2.1 CAP方法反演結果

陽曲4.6級地震發生在山西中部，臺站包圍較好，選取震中距200 km之內且信噪比大于1.2的臺站，共有10個臺站(YMG、DAX、LOF、JIC、XIY、TAG、ZOQ、HZH、XAY和TIY，見第7頁圖1a)；采用程序里內嵌的CRUST2.0模型，通過不斷改變震源參數，將擬合誤差最小的一組機制解作為最終的結果(見圖1b)。由圖可見，擬合曲線光滑，結果穩定，沒有出現多種機制解類型或結果出現突跳變化。在震源深度18 km處誤差最小。

以18 km為最佳震源深度計算出的理論波形與實際記錄波形匹配較好，在10個臺站中，波形擬合互相關系數大于60%的占96%，擬合效果理想，結果穩定、可靠(見第8頁表1)。盡管參與反演的臺站不完全相同，但機制解參數與宋美琴[11]的研究結果一致。

2.2 矩張量解方法反演結果

Romanowicz[12]通過使用單臺和多臺三分量波形資料反演對比發現，如果速度模型控制較好，單臺三分量與4個臺站反演結果一致，其前提是單臺波形數據質量高，如有干擾，則導致反演結果不穩定；如果用多臺反演，則要求至少三個以上臺站的波形數據，且最終的VR值大于80。該研究在開展矩張量反演時，遴選出震中周圍100～400 km內張角小、精度高的6個臺站(SHZ、YAY、DAX、XIX、LIF和HMA)參加計算，反演結果如圖2、表1所示，優勢震源深度為20 km。

圖1 參與反演的震中周圍臺站分布和陽曲4.6級地震的震源機制解深度搜索圖Fig.1 The stations used around the epicenters for inversion and focal mechanism solution depth search of Yangqu Ms 4.6 Earthquake

圖2 矩張量解方法反演陽曲4.6級地震的震源機制解結果Fig.2 The focal mechanism solution of Yangqu Ms 4.6 Earthquake obtained by moment tensor solution inversion method

2.3 兩種方法反演結果比較

從上述不同方法測定的結果來看，節面走向方位差在20°內，傾角、滑動角差別略大，基本在25°范圍內，不影響判定本次地震的活動性質，認定震源錯動性質一致。造成二種結果不完全一致的原因，一方面是兩種方法測定原理不盡相同，另一方面是只有1個臺(DAX)共用。用Snoke方法獲得該地震震源機制解的結果如表1所示，可以看出，矩張量解方法與Snoke方法得到的結果一致性非常好，相差基本在3°以內。從三種方法反演結果來看，反映的震源性質基本一致，只是參數上的細微差別，說明對中等地震的震源機制解，三種方法均適用。CAP和矩張量解兩種方法測定震源深度結果較接近，可為深入研究震源斷層性質和深部動力學環境提供可靠的基礎信息。

表1 三種方法的震源機制解結果對比Table 1 The comparison of focal mechanism solutions by three methods

3 結論與討論

對2010年6月5日山西陽曲MS4.6地震，在傳統Snoke方法測定的基礎上，運用山西數字地震臺網的寬頻帶波形資料進行CAP和矩張量解反演震源機制解研究。結果表明，CAP和矩張量解兩種方法的反演結果一致性較好，震源深度比較接近。與Snoke方法結果相比較，發現三種方法所得結果一致性好，說明對中等地震，可根據研究需要選取任一種方法測定其震源機制解。當需要獲取震源深度時，建議采用CAP和矩張量解方法。

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DeterminationandComparisonofSeismicFocalMechanismoftheMs4.6YangquEarthquakeonJune5,2010BasedonMulti-methods

LIULin-fei1,4,WENGZhao-qiang2,LIANGXiang-jun3,4

(1.TaiyuanReferenceSeismologicalStationofShanxiEarthquakeAgency,Taiyuan,Shanxi030025,China;2.ShantouseismicstationofGuangdongEarthquakeAgency,Shantou,Guangdong515000,China;3.ShanxiEarthquakeAgency,Taiyuan,Shanxi030021,China;4.StateKeyObservatoryofShanxiRiftSystem,Taiyuan,Shanxi030025,China)

Based on the broadband waveform data of Shanxi digital seismic network, the focal mechanism solution ofMs4.6 Yangqu earthquake on June 5, 2010 was obtained by using CAP method and moment tensor solution inversion method. The results by the two methods were basically consistent. Compared with the existing solution obtained from Snoke method, it is found that the solution from moment tensor inversion method is more consistent with that of Snoke method. It is concluded that, any of the three methods can be selected to determine the moderate earthquakes focal mechanism solution which can provide a reference for the determination of the seismogenic structure.

Focalmechanismsolution; CAP method; Moment tensor solution; Snoke method

1000-6265(2017)03-0006-03

2016-12-20

中國地震局青年骨干專項(20140305)，山西省地震局科研項目(SBK-1628)。

劉林飛(1977— )，男，山西省靈丘人。2010年畢業于北京大學，助理工程師。

P315.63

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