2020年濟南長清MS4.1地震 震源區(qū)發(fā)震構造特征

崔華偉鄭建常趙金花趙 瑞

1）中國濟南250014 山東省地震局

2）中國三河065201 河北省地震動力學重點實驗室

2020年2月18日，在山東濟南長清區(qū)發(fā)生了MS4.1（ML4.6）地震（116.620°E，36.478°N），震源深度5 km，震源區(qū)附近震感強烈，社會影響較大，受到廣大群眾及政府部門的高度關注。此次地震發(fā)生之后，山東省地震局布置4 個流動地震監(jiān)測臺站，為地震的重定位研究提供有效的臺站約束條件。主震后陸續(xù)記錄到一系列余震活動，構成主震—余震序列，截至5 月18 日，長清地震序列共記錄地震活動46 次，其中ML＞ 4.0 地震1 次（主震），ML3.0—3.9 地震3 次，ML2.0—2.9 地震6 次，ML1.0—1.9 地震21 次，小于ML0.9地震15 次。文中擬使用雙差定位法對該地震序列重新進行定位，使用P 波極性數據計算地震震源機制解，并對震源區(qū)構造應力場進行反演，分析發(fā)震構造。

重新定位結果顯示：①長清地震序列分布呈SE—NW 走向，震源集中分布在地殼淺部，深度2—11 km，其中ML3.0 以上4 次地震的震源深度均小于5 km，而MS4.1 主震震源深度僅4.7 km。震源深度較淺，導致此次地震震源區(qū)附近震感強烈；②4 次ML＞3.0 地震均分布在地震叢集東南端，按時間分布可知，地震的發(fā)生具有SE 向NW 遷移的趨勢。地震剖面時序圖顯示，隨著時間的推移，地震序列的發(fā)生位置存在由淺變深的過程，且隨著深度加大，震級逐漸減小。分析認為，發(fā)震斷層從東南部向西北逐漸破裂，且存在持續(xù)時間長及震級減小的情況，可能反映了隨著時間的推移，地殼累積應力由SE 向NW 逐漸釋放。

利用P 波初動方法，計算長清地震序列中初動數目大于16 且分布較好的主震及4 個余震的震源機制解。結果顯示，隨著時間的推移，長清地震序列震源機制解類型也隨之變化。地震1（主震，正斷兼走滑型）、3（過渡型）、5（正斷型）的震源機制解顯示，具有正斷兼部分走滑性質，而地震2（走滑）和4（走滑）為走滑型地震。整體來看，在時間序列上，5個地震的震源機制解存在正斷型與走滑型相互轉換的現象，其中P軸呈近EW 向擠壓，傾伏角偏大；T軸呈近SN 向拉張，傾伏角偏低。

基于給出的5 個地震的震源機制解，使用MSATSI 程序計算震源區(qū)構造應力場。結果顯示：①最優(yōu)主壓應力軸呈NE—SW 向高傾角擠壓，致使震源區(qū)應力場呈典型正斷應力機制，且其方位角和傾伏角與前人給出的結果存在較大差異；②最優(yōu)主張應力軸呈SEE—NWW 向近水平拉張；③R=0.16，數值偏低，表明震源區(qū)以SSE—NNW 向近水平的拉張作用為主。這是因為，當R值接近0 時，在最優(yōu)主張應力軸垂直的平面內，中間軸與最優(yōu)主壓應力軸自由旋轉，且均呈擠壓狀態(tài)，表現出拉張軸穩(wěn)定的應力場特征。

利用雙差重定位的地震數據，使用模擬退火算法和高斯—牛頓算法相結合的算法，擬合得到長清地震序列的可能發(fā)震斷層面，其中走向320.49°、傾角84.778°。結合應力場計算結果，得到斷層面滑動角為15.66°。根據斷層面的滑動角判斷斷層的運動性質，推斷發(fā)震斷層可能為左旋走滑兼有正斷性質的隱伏次級斷裂。

結合地震重定位、震源機制解、斷層面擬合、滑動角參數及構造應力場結果，分析長清地震的發(fā)震構造背景。山東地區(qū)的構造應力場揭示了太平洋板塊自東向西擠壓對該區(qū)背景應力場的作用特征，濟南地區(qū)表現為魯中隆起與周邊相對沉降的垂直構造運動差異的局部特征，從而揭示了濟南長清地區(qū)的局部應力場特征。可見，濟南長清震源區(qū)受到背景應力場與局部構造運動差異的共同作用，表明長清地震序列應力場受控于山東地區(qū)構造應力場與魯中隆起構造差異運動的共同作用，具有近NS 向水平拉張及NE—SW 向高傾伏角擠壓的正斷應力機制。從地震重定位結果推斷，地震序列沿SE—NW 向由淺至深分布。根據斷層面擬合參數及滑動角計算結果，推斷發(fā)震斷層為具有左旋走滑運動兼正斷成分、走向SE 的高傾伏角隱伏次級斷裂。