安徽霍山地區(qū)叢集地震事件揭示的三條地震斷面及其滑動性質(zhì)研究

許鑫, 萬永革,2*, 馮淦, 李梟, 劉澤民, 何金

1 防災(zāi)科技學(xué)院， 河北三河 065201 2 河北省地震動力學(xué)重點實驗室， 河北三河 065201 3 安徽省地震局， 合肥 230031 4 河北省地震局易縣地震臺， 河北保定 074211

0 引言

自有“地震活動穴位”之稱的“霍山震情窗”提出以來(夏瑞良，1984)，一直備受關(guān)注.由于霍山地區(qū)不僅是著名的華東震情“窗口”，還是華北南部地區(qū)的應(yīng)力場“窗口”，所以研究霍山地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場特征、叢集地震事件精定位以及發(fā)震斷面等，對分析與其毗鄰的三個二級應(yīng)力區(qū)間的相互作用、霍山區(qū)域內(nèi)活動地震斷面的發(fā)現(xiàn)及中小震不斷的孕震機制等均具有一定的參考意義.

現(xiàn)今，采用雙差定位研究叢集性較高的地震事件活動在空間上的展布特征是地震活動研究的熱點問題(房立華等，2013；謝石文等，2016；黃顯良等，2016；Long et al. ，2019).其中也有一些學(xué)者利用該方法對該區(qū)叢集地震事件進行過研究(黃顯良等，2016；朱厚林等，2020)，發(fā)現(xiàn)重定位后的地震事件分布更為集中，呈帶狀活動明顯.但前人一直未對該區(qū)域的地震斷面形狀及其活動特征進行更為深入而定量的分析.為此本研究搜集到更多的該區(qū)域內(nèi)地震資料進行雙差精定位，并結(jié)合地震重定位結(jié)果基于小震擬合地震斷層面的方法(萬永革等，2008)給出地震斷面的具體幾何參數(shù)(走向，傾角)及誤差.但是為深入研究引發(fā)地震斷層的相互作用，僅僅求得斷層面的走向和傾角是不夠的，無疑還需基于斷層幾何形狀，按照局部應(yīng)力場作用在斷層上的剪應(yīng)力方向一致的假定計算出斷層面的滑動角，從而給出斷層的具體滑動性質(zhì).

為確定地震斷面的滑動性質(zhì)，還需計算出霍山地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場特征.由于該區(qū)域的應(yīng)力場特征對華北、華南和華東的應(yīng)力場具有一定的指示意義，所以很多學(xué)者研究過該區(qū)域應(yīng)力場.比如，張光華和權(quán)義衍(1992)、鄭兆苾和張軍(1999)通過發(fā)震頻次變化研究區(qū)域應(yīng)力場并分析華東地區(qū)中強震的對應(yīng)關(guān)系.雖然可以通過“地震窗”的地震活動性了解區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場，但是僅僅通過地震頻次變化研究應(yīng)力場不能給出應(yīng)力場的方向信息.相比之下，震源機制解卻能夠很好地反映震源斷層的力學(xué)特征，推算出地震等效釋放應(yīng)力場，是研究區(qū)域應(yīng)力場及其動態(tài)變化的基礎(chǔ)資料(Zoback，1992).故而近年學(xué)者們加強了對該區(qū)域應(yīng)力場特征以及動力學(xué)背景的相關(guān)研究(陳宇衛(wèi)等，2007；倪紅玉等，2012；繆鵬等，2014；劉澤民等，2015)，如陳宇衛(wèi)等(2007)對安徽及鄰區(qū)數(shù)字化地震資料分析去更全面的研究“霍山窗”小震序列的構(gòu)造背景應(yīng)力以及視應(yīng)力變化特征；繆鵬等(2014)曾通過研究區(qū)域應(yīng)力場的最大應(yīng)變能隨時間變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)青藏高原塊體內(nèi)強震對“霍山窗”的開窗異常影響明顯；倪紅玉等(2012)和劉澤民等(2015)分別采用FOCMEC方法和CAP方法求解震源機制解(Snoke et al.，1984)分析霍山地區(qū)應(yīng)力場特征.然而由于該地區(qū)均是小于MS4.5的地震，能準(zhǔn)確確定震源機制的地震數(shù)目較少，無法滿足求解精確區(qū)域應(yīng)力場的要求，本研究省去求解單個震源機制解的中間步驟，直接用P波初動綜合震源機制解法(萬永革等，2011)求解應(yīng)力場，這樣不僅可以避免求解震源機制解引起的誤差，還可以充分考慮該區(qū)小叢集地震事件活動對大震的孕震環(huán)境的指示意義(陳宇衛(wèi)等，1999).

本文基于安徽地震臺網(wǎng)給出的2008年1月—2020年12月霍山地區(qū)小震資料，首先采用雙差精定位方法對研究區(qū)的地震進行精確定位，并利用地震精定位結(jié)果計算了區(qū)域內(nèi)三條地震斷面(BB′, CC′, DD′)的幾何參數(shù)(空間位置、走向和傾角).其次利用區(qū)域豐富的小震P波初動資料，采用綜合震源機制解法反演區(qū)域應(yīng)力場，并結(jié)合斷層的幾何形狀確定滑動性質(zhì).最后結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造背景和應(yīng)力場背景對研究區(qū)域內(nèi)叢集地震事件的發(fā)震斷面進行分析.

1 霍山地區(qū)的構(gòu)造背景與地震活動

霍山地區(qū)(31.0°N—31.9°N、115.7°E—116.5°E)地質(zhì)構(gòu)造背景特殊，位于皖鄂交界的大別山東北部沉降帶的南緣，同時也是秦嶺—大別造山帶與郯廬斷裂帶的交匯部位.該區(qū)域主要呈現(xiàn)南高北低的特殊地形，南部莫氏面深度大于37 km，深部地質(zhì)構(gòu)造主要是剛彈性太古界和元古界變質(zhì)巖系，北部莫氏面深度小于35.5 km，淺部主要是低剛度中新界沉積巖和松散積層(陳宇衛(wèi)等，2007；Li et al., 2020)，這樣特殊的地形地貌，利于康氏面附近和基底內(nèi)的應(yīng)力積累，為構(gòu)造地震提供良好的孕震環(huán)境.

霍山鄰區(qū)自1336年以來共計發(fā)生9次大于等于5.0級歷史地震，均沿落兒嶺—土地嶺斷裂帶附近展布(圖1a)(繆鵬等，2014)，中小震主要集中分布在落兒嶺—土地嶺斷裂與磨子潭—曉天斷裂交匯處.磨子潭—曉天斷裂是早期形成的深斷裂帶，切割南北端地貌及巖性，南部以變質(zhì)巖為主，北部以沉積巖為主；落兒嶺—土地嶺斷裂向北橫穿北淮陽褶皺帶及合肥盆地，造成斷裂兩側(cè)盆-山發(fā)育不均勻(陸鏡元和高玉峰，1992).這樣的地質(zhì)構(gòu)造背景說明該區(qū)域為構(gòu)造的薄弱點，更利于應(yīng)變能的積累和釋放(于書媛等，2016)，同時也說明該區(qū)屬于大震稀缺、中小震頻發(fā)區(qū)域(張杰等，2006).

2 霍山區(qū)域內(nèi)地震事件的雙差定位

本研究從安徽省地震臺網(wǎng)2008年1月—2020年12月的監(jiān)測記錄中搜集31.0°N—31.9°N、115.7°E—116.5°E范圍內(nèi)震級為ML0.0～4.5、深度0～13 km的5376個地震事件.使用Waldhauser和Ellsworth(2000)提出針對地震叢集的一種新的相對定位方法.該方法的最優(yōu)化判據(jù)不是使到時殘差的均方根達到極小，而是使每個“地震對”的兩到時殘差之差達到極小，故稱之為“雙差(double difference)算法”，相比經(jīng)典的蓋格地震定位法(Geiger，1912)，在一定程度上消除了震源至地震臺站傳播的路徑效應(yīng)，大大提高了定位精度.

按震相數(shù)不小于8、最大相距不超過500 km的組對要求遴選了4815個地震事件，P波絕對到時24113個，S波絕對到時25010個.由于地震事件的定位精度對地殼的一維速度模型依賴較強，本研究為降低速度模型對到時殘差的影響(謝石文等，2016；盛書中等，2017)，搜集了該地區(qū)常用的四個一維地殼速度模型[AH2015(謝石文等，2016)；華南模型；Crust1.0；USTClitho2.0]，見表1.華南速度模型為安徽定位配置的速度模型，較吻合安徽地區(qū)的實際地殼結(jié)構(gòu)；AH2015速度模型是謝石文等(2016)基于Hyposat定位法對華南速度模型修正后的結(jié)果；Crust1.0是常用的分辨率為1度的全球地殼速度模型；USTClitho2.0是Han等(2021)給出的中國大陸更為精確的速度場結(jié)果.

表1 霍山地區(qū)四種P波速度結(jié)構(gòu)模型Table 1 Four P-wave velocity models in Huoshan area

圖2 重定位后四種速度模型對應(yīng)的緯度方向誤差(a)經(jīng)度方向誤差(b)深度誤差(c)以及走時殘差(d)分布Fig.2 The errors along latitude(a)，longitude(b), depth (c) and the distribution of the travel time residuals (d) of the four velocity models after relocation

圖2顯示這四種速度模型在各方向以及走時上的誤差統(tǒng)計均服從“偏心”分布，雖然定位后四種速度模型剩余的地震事件數(shù)目有細微的差異，但這并不影響通過殘差分布評估速度模型的結(jié)果.由圖2可見，在配置USTClitho2.0速度模型時，定位殘差最小，可見該速度模型與實際情況更加吻合.以此模型進行重定位后，剩余3432個地震事件，地震事件呈更為集中的條帶狀分布(圖1a).定位深度主要集中分布在3～9 km(圖1c)，與前人(黃顯良等，2016；朱厚林等，2020)在重定位深度的結(jié)果大體一致.

3 研究區(qū)內(nèi)叢集地震事件斷層面走向和傾角的確定

為確定霍山地區(qū)地震斷面的形狀，本研究基于雙差定位的結(jié)果，采用萬永革等(2008)提出的小震擬合斷層面參數(shù)的方法確定斷層面的幾何參數(shù).現(xiàn)今，該方法被廣泛應(yīng)用于斷層面參數(shù)的確定(Zhou et al. ，2010；盛書中等，2014；Wang et al. ，2014；高彬等，2016).該方法以兩個基本假設(shè)為前提：a.假設(shè)小震均發(fā)生在斷層面及其鄰區(qū)；b.地震斷面可近似為1個或多個平面.建立求解斷層面參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，采用模擬退火算法和高斯-牛頓算法相結(jié)合的方法計算區(qū)域內(nèi)地震斷面的參數(shù)，解決了前人(王鳴和王培德，1992)利用小震數(shù)據(jù)計算地震斷層面時對初始模型依賴的同時，該方法還能給出斷層走向和傾角的誤差和對斷層面滑動角的估算.

3.1 BB′叢集擬合結(jié)果

重定位后的結(jié)果顯示該研究區(qū)域內(nèi)(31.0°N—31.9°N、115.7°E—116.5°E)明顯包含三個地震叢集(圖1).BB′是三個叢集里最小的一個，共包含117次地震事件，占定位后總事件的3.41%.地震分布(圖3a)顯示地震斷層面走向為NEE-SWW，圖3c表明該斷層面的震源深度范圍在4～10 km，從圖3d可以看出絕大多數(shù)地震集中分布在斷層面附近，具體斷層面參數(shù)見表2.

3.2 CC′叢集擬合結(jié)果

CC′叢集是三個叢集中最大的一個，共包含2325次地震事件，占所有地震事件的67.74%.擬合結(jié)果如圖4.

該斷層面走向呈NE-SW(圖4a)，斷層傾角近直立，震源深度在2～10 km左右(圖4c)，地震集中分布在斷層面±0.5 km內(nèi)，具體斷層面參數(shù)見表2，由于數(shù)據(jù)量足夠，可見擬合結(jié)果優(yōu)于其他結(jié)果.由圖4a可見，此條擬合斷層呈中間小震分布少、兩邊小震分布多的情形，結(jié)合地殼結(jié)構(gòu)背景推測，與該擬合斷層相交的磨子潭—曉天斷裂為早期形成的深大斷裂帶，在該斷裂下方35 km附近殼幔界面存在錯距，錯距大約4.5～8 km不等(王椿鏞等，1997；張毅等，2013)，斷裂南端為大別山超高壓變質(zhì)帶，北端為北淮陽構(gòu)造帶，南北端地貌差異明顯(南高北低)巖性差異顯著(南部以變質(zhì)巖為主；北部以沉積巖為主),徐樹桐等(1992)認(rèn)為該條斷裂帶是揚子板塊與華北板塊間的縫合線.

3.3 DD′叢集擬合結(jié)果

DD′叢集共計發(fā)生352次地震事件，占所有事件的10.26%.擬合結(jié)果如圖5.

從擬合結(jié)果不難看出該斷層面的走向呈NE-SW(圖5a)，斷層傾角近直立，震源深度在2～10 km左右(圖5c)，地震集中分布在斷層面±1 km內(nèi).具體斷層面參數(shù)見表2.

表2 根據(jù)重定位小震擬合的斷層面的走向、傾角和滑動角Table 2 The strike , dip and slip of the fault plane are fitted according to the relocated small earthquakes

圖3 BB′叢集的地震分布 (a) 精定位小震在水平面的投影； (b) 小地震在斷層面的投影； (c) 垂直于斷層面的橫截面上的投影； (d) 小震據(jù)擬合斷層面距離的分布.“AA”為斷層的上邊界端點，“SD”為走向，“DD”為傾向，“DF”為小震與斷層面的距離.(a)—(c)中黑色、紅色、藍色點分別表示0～1、 1～2和2～3級地震事件.Fig.3 The distribution of BB′ earthquake group (a) Distribution of precisely located small earthquakes on map view; (b) Earthquakes projection on fault plane; (c) Vertical profile perpendicular to the fault plane; (d) Histogram of the distance from the small earthquake to the fitted fault plane. ‘AA’ is the upper boundary endpoint of the fault, ‘SD’ is the strike distance, ‘DD’ is the dip direction distance and ‘DF’ is the distance from the small earthquakes to the fault plane. The black, red, and blue points in the (a)—(c) indicate 0～1, 1～2, and 2～3 magnitude seismic events, respectively.

圖4 CC′叢集的地震分布 (a) 精定位小震在水平面的投影； (b) 小地震在斷層面的投影； (c) 垂直于斷層面的橫截面上的投影； (d) 小震據(jù)擬合斷層面距離的分布.“AA”為斷層的上邊界端點，“SD”為走向，“DD”為傾向，“DF”為小震與斷層面的距離.(a)—(c)圖中黑色、紅色、藍色、綠色和黃色點 分別表示0～1、1～2、2～3、3～4、4～5級地震事件.Fig.4 The distribution of CC′ earthquake group (a) Distribution of precisely located small earthquakes on map view; (b) Earthquakes projection on fault plane; (c) Vertical profile perpendicular to the fault plane; (d) Histogram of the distance from the small earthquake to the fitted fault plane. ‘AA’ is the upper boundary endpoint of the fault, ‘SD’ is the strike distance, ‘DD’ is the dip direction distance and ‘DF’ is the distance from the small earthquakes to the fault plane. The black, red, blue, green, and yellow points in the (a)—(c) indicate 0～1, 1～2, 2～3, 3～4, and 4～5 magnitude seismic events, respectively.

圖5 DD′叢集的地震分布 子圖和符號表示同圖4Fig.5 The distribution of DD′ earthquake group The subfigure and symbol representation is the same asFig.4

4 斷層周圍應(yīng)力場研究及滑動角的確定

上述擬合結(jié)果給出了斷層面的走向和傾角，但是為深入研究地震斷面間的相互作用，僅僅求得斷層面的走向和傾角是不夠的，還需基于斷層錯動方向與局部應(yīng)力場作用在斷層上剪應(yīng)力方向一致的假定，計算出斷層面的滑動角(萬永革等，2008)并確定斷層的滑動性質(zhì).考慮到逐一求解區(qū)域內(nèi)小震事件的震源機制解再去反演應(yīng)力場難以實現(xiàn)(Tian et al.，2019)，本研究采用綜合震源機制解法(萬永革等，2011)求解區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場，不僅利用了該區(qū)豐富的小震資料，還能省略求解單個震源機制解的中間步驟.

4.1 綜合震源機制解求解應(yīng)力場

本研究搜集了霍山地區(qū)(31.0°N—31.9°N、115.7°E—116.5°E)2008年1月—2020年12月的5376個地震事件，14970個P波極性資料，將研究區(qū)域按照0.2°×0.2°的網(wǎng)格劃分，再根據(jù)網(wǎng)格點內(nèi)選取的附近不同臺站記錄到的地震事件的P波極性資料，逐一計算其應(yīng)力場.因每個地震事件到各網(wǎng)格點的距離存在差異，為能降低距離差異對應(yīng)力場結(jié)果的影響，可賦予不同距離地震事件不同權(quán)重，具體權(quán)重公式(Shen et al. ，1996)如下：

w=e-r2/D2,

(1)

式(1)中D表示衰減常數(shù)，r為地震事件到各網(wǎng)格點的距離，r的計算公式如下：

(2)

式(2)中x、x0、y、y0、z、z0是地震事件和網(wǎng)格點的經(jīng)度、緯度和深度位置.可見衰減常數(shù)D的取值關(guān)乎遠近地震事件的權(quán)重，從而會直接影響應(yīng)力場的結(jié)果，本文參考前人研究經(jīng)驗(萬永革等，2011)計算半徑50 km范圍內(nèi)的應(yīng)力場，并將得到的P、T軸結(jié)果表示在圖6中.

通過比較圖6a和6b發(fā)現(xiàn)，P波初動符號數(shù)多的區(qū)域，矛盾比(與綜合震源機制模型計算不匹配的P波初動符號數(shù)目與總初動符號數(shù)目的比值)也高，這在一定程度上說明了霍山地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場具有一定復(fù)雜性.

霍山區(qū)域的壓應(yīng)力軸呈近EW向，張應(yīng)力軸呈近NS向，均以低傾伏角擠壓或拉張.這與倪紅玉等(2012)以及劉澤民等(2015)所得到的該區(qū)域應(yīng)力場結(jié)果幾近一致，并且研究區(qū)域附近水系和斷層多以NE-SW向展布(圖8)，該特征進一步驗證了本研究應(yīng)力場結(jié)果的準(zhǔn)確性(艾南山和顧恒岳，1982).此外，該區(qū)域應(yīng)力場與華北南部地區(qū)大范圍的應(yīng)力場結(jié)果基本相同(許忠淮等，1983；夏瑞良等，1985；Wan, 2010).

圖6 霍山及鄰區(qū)應(yīng)力場結(jié)果 (a) 圖中黑色箭頭表示應(yīng)力場壓應(yīng)力軸和張應(yīng)力軸方向，底色表示矛盾比； (b) 應(yīng)力場的沙灘球表示形式， 底色為對應(yīng)網(wǎng)格所用的P波極性數(shù)量.Fig.6 Stress field result in Huoshan area and its adjacent areas (a) The black arrow indicates the direction of the compressive stress axis and extensional stress axis, the background color shows the contradictory ratio; (b) Beach ball representation of the stress field, the background color shows the number of P-wave polarities used in the corresponding grid.

圖7 本文所反演的應(yīng)力張量產(chǎn)生的震源機制及其所求的三個斷層面上的相對剪應(yīng)力(a)和正應(yīng)力(b) 底圖顏色表示相對值大小；白色圓形、白色三角形及白色五角星分別表示BB′、CC′、DD′斷層； NS 為正走滑型，SS 為走滑型，NF 為正斷型，U 為未定型，TS 為逆走滑型，TF 為逆斷型.Fig.7 Focal mechanisms and the relative shear stress(a) and normal stress(b) on three fault planes generated by the inverted stress tensor Base color indicates relative stress value；White circle, white triangle and white pentagon represent BB′, CC′, DD′ faults, respectively. NS is positive strike-slip type, SS is strike-slip type, NF is normal-fault type, U is undefined, TS is reverse strike-slip type, TF is reverse thrust type.

4.2 斷層面滑動角的確定

結(jié)合上文擬合斷層面走向、傾角和區(qū)域應(yīng)力場結(jié)果(主壓應(yīng)力軸最優(yōu)方位角為292.04°，傾伏角為19.95°；主張應(yīng)力軸最優(yōu)方位角為355.07°，傾伏角為0.36°)，考慮到應(yīng)力場結(jié)果會有偏差，本研究給定應(yīng)力場結(jié)果及其誤差并計算出斷層面的滑動角及其置信范圍，見表2.發(fā)現(xiàn)三條地震斷面在空間展布上與落兒嶺—土地嶺斷裂參數(shù)(劉澤民等，2015；倪紅玉等，2015)相似，均為NE-SW走向的右旋走滑斷層.

由于大多數(shù)淺源地震都是巖石在構(gòu)造環(huán)境剪切力作用下發(fā)生大規(guī)模破裂的宏觀表現(xiàn)(陳培善和Duda，1993)，為此，本文研究了應(yīng)力張量與發(fā)震斷面的關(guān)系(萬永革，2020)，分別計算出BB′ 斷層的相對剪應(yīng)力、正應(yīng)力分別為0.722、0.521，最大相對剪應(yīng)力和正應(yīng)力分別為0.756和0.611；CC′ 斷層的相對剪應(yīng)力、正應(yīng)力分別為0.882、0.029，最大相對剪應(yīng)力和正應(yīng)力分別為0.897和0.036；DD′ 斷層的相對剪應(yīng)力、正應(yīng)力分別為0.872、-0.150，最大相對剪應(yīng)力和正應(yīng)力分別為0.884和0.179.表明三條斷層均在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場背景下破裂，但未能沿現(xiàn)今應(yīng)力場最大釋放應(yīng)力方向上破裂(相對剪應(yīng)力值未達到1)，這可能是受該區(qū)域早期存在薄弱區(qū)的影響.該薄弱區(qū)的形成主要以下兩點因素影響：1).極有可能是受大別山造山運動后期拆沉作用誘發(fā)的伸展塌陷，致使區(qū)域內(nèi)淺層脆性巖石破碎易滑動(李軍輝等，2010)，這也是該地區(qū)地震事件多以淺部地震活動為主的原因之一；2).燕山期區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場方向由早期的NE向擠壓變?yōu)榻麰W向擠壓，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)構(gòu)造環(huán)境松弛，易存在薄弱區(qū).

4.3 以霍山MS4.3地震為例揭示隱伏斷裂帶

劉澤民等(2015)曾通過CAP方法給出霍山MS4.3地震的震源機制解，并結(jié)合橢圓烈度圖的北東向展布特征推測出發(fā)震斷層面參數(shù)(走向230°，傾角60°，滑動角160°).但烈度圖受人口分布密集影響較大，以此去判斷節(jié)面走向不具說服力，所以本研究通過研究應(yīng)力張量與發(fā)震構(gòu)造的關(guān)系進一步確定發(fā)震斷層面(萬永革，2020).

結(jié)合該次地震事件的震源機制解和上文獲得的該區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，分別計算出該地震事件的兩個節(jié)面所對應(yīng)的相對正應(yīng)力和相對剪應(yīng)力，并模擬震源機制分布(圖7).計算出兩節(jié)面的相對剪應(yīng)力幾乎相同，考慮到相對正應(yīng)力正值較大的節(jié)面在剪應(yīng)力的作用下更易發(fā)生錯動，所以判定節(jié)面II即為本次地震的發(fā)震斷層面.由于空間上霍山MS4.3地震是發(fā)生在擬合的隱伏斷裂帶上的，便可根據(jù)節(jié)面II的走向與本次擬合的斷層面的走向幾近一致，從而印證本次擬合結(jié)果的準(zhǔn)確性.

5 討論

霍山地區(qū)處于大別山東北部沉降帶的南緣以及北淮陽褶皺逆沖帶東南端.自三疊紀(jì)以來，大別山造山帶分別在印支期、燕山期及喜馬拉雅期發(fā)生多次隆升沉降運動，地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，地貌上多表現(xiàn)為斷塊山、斷陷盆地和地塹谷等(馮文科，1976；徐貴忠和郝杰，1988).

如圖8所示，擬合的三條斷層與落兒嶺—土地嶺斷裂帶走向相似.為討論其發(fā)震斷面，本研究結(jié)合區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場結(jié)果和地質(zhì)構(gòu)造背景，給出如下推測.

研究區(qū)域東西側(cè)的郯廬斷裂帶南段和商城—麻城斷裂帶均為右旋走滑型斷裂帶，且在空間展布上均呈NNE-SSW走向，且區(qū)內(nèi)多數(shù)地震事件受控于商城—麻城斷裂帶(張杰等，2003).在海西-印支期，研究區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場呈SW-NE向擠壓(NW-SE向拉張)；燕山期晚侏羅世時，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場旋轉(zhuǎn)為近EW向擠壓(NS向拉張)，構(gòu)造環(huán)境較松弛(劉文燦等，1995)，為斷層間滑動和薄弱區(qū)的形成提供了有利條件.研究區(qū)內(nèi)部分?jǐn)嗔牙^承了早期的走滑特征，但走滑性質(zhì)由早期的左行走滑改為現(xiàn)今的右行走滑，使該區(qū)域右行右階拉分作用明顯(圖8)，在這樣右行右階拉分模式下，兩斷裂帶的疊接部位易發(fā)育拉分地質(zhì)構(gòu)造(Fossen，2010)，這使得鄰近落兒嶺—土地嶺斷裂的薄弱區(qū)內(nèi)次級斷裂羽狀和雁列式展布特征顯著.區(qū)域內(nèi)系列斷塊山、地壘-地塹構(gòu)造及斷陷盆地等走滑拉分模式下伴生構(gòu)造和與拉分作用方向較吻合的水系分布特征(圖8)均佐證了走滑拉分作用的存在.

區(qū)域內(nèi)除此三條地震斷面外，在不遠處有兩處地震事件較少但也呈帶狀分布的地震叢集EE′和FF′(圖1a粉色線處)，擬合EE′(走向231.1°，傾角88.1°，滑動角169.3°)、FF′(走向45.1°，傾角89.6°，滑動角-167.1°)的斷層面參數(shù)發(fā)現(xiàn)，其與BB′、CC′和DD′的斷層面參數(shù)相似，推測EE′和FF′地震斷面同為此走滑拉分背景下的更小的破裂.

6 結(jié)論

本研究基于安徽地區(qū)2008年1月—2020年12月的小震資料，結(jié)合精定位結(jié)果計算出霍山地區(qū)幾個地震叢集(這里以字母命名各斷層)的部分?jǐn)鄬用鎱?shù)(走向、傾角).為充分利用小震資料確定斷層的滑動性質(zhì)及區(qū)域應(yīng)力場特征，本文采用綜合震源機制解法求解該區(qū)域的應(yīng)力場.最后結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造背景和應(yīng)力場背景對區(qū)域內(nèi)叢集性較高地震事件的發(fā)震機制進行分析，并獲得了以下認(rèn)知：

(1)本研究采用雙差定位對從安徽省地震臺網(wǎng)的監(jiān)測記錄中收集來的5376個地震事件進行了重定位，分別配置四種該區(qū)的速度模型(AH2015；華南模型；Crust1.0；USTClitho2.0)，比較重定位結(jié)果發(fā)現(xiàn)USTClitho2.0的殘差相對較小，更符合霍山地區(qū)的實際情況.

(2)結(jié)合精定位資料和區(qū)域應(yīng)力場結(jié)果確定三條叢集地震事件的斷層面參數(shù)：BB′斷層走向為245.7°，傾角為85.6°，滑動角為167.3°；CC′ 斷層走向為231.4°，傾角為88.5°，滑動角為173.2°；DD′ 斷層走向為49.6°，傾角為87.5°，滑動角為-174.7°，三條地震斷面與落兒嶺—土地嶺滑動性質(zhì)一致，均為右旋走滑.

(3)綜合震源機制解法反演應(yīng)力場結(jié)果顯示，該地區(qū)呈低傾伏角的近EW向擠壓及近SN向拉張，呈明顯的走滑機制.這與倪紅玉等(2012)以及劉澤民等(2015)所得到的霍山地區(qū)區(qū)域應(yīng)力場結(jié)果幾近一致，并且研究區(qū)域附近水系和斷層多以NE-SW向展布(圖8)，該特征進一步驗證了本研究應(yīng)力場結(jié)果的準(zhǔn)確性(艾南山和顧恒岳，1982).

(4)分別計算區(qū)域應(yīng)力場在BB′ 斷層的相對剪應(yīng)力為0.722，相對正應(yīng)力為0.521；CC′ 斷層的相對剪應(yīng)力為0.882，相對正應(yīng)力為0.029；DD′ 斷層的相對剪應(yīng)力為0.872，相對正應(yīng)力為-0.150.這三條地震斷面均基本沿接近現(xiàn)今應(yīng)力場最大釋放應(yīng)力方向上破裂，即相對剪應(yīng)力接近1，表明基本是現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場作用下的應(yīng)變釋放，但由于受到薄弱區(qū)的影響，相對剪應(yīng)力未能達到最大值.

(5)為分析三條空間展布近似平行的地震活動事件的發(fā)震斷面，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造背景及NS拉張為主的應(yīng)力場背景推測：受燕山期各類地質(zhì)作用及應(yīng)力場方向改變的影響，在發(fā)震區(qū)預(yù)先存留薄弱區(qū)，且部分走滑斷層性質(zhì)發(fā)生改變，右行右階作用明顯，在主干右行走滑型的郯廬斷裂帶南段及商城—麻城斷裂帶共同作用下，形成走滑拉分模式下的雁列式走滑斷層.

致謝山東省地震局崔華偉和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡曉輝為本研究提供建議，本研究繪圖采用GMT軟件(Wessel and Smith,1995)繪制，三位匿名審稿專家為本文提出了建設(shè)性修改建議，增加了本文的邏輯性和完整性，特此致謝！