小震应力场反演方法及其应用研究

严 川 许力生（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

小震应力场反演方法及其应用研究

严 川 许力生
（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

应力场研究是地震学研究的重要课题，以往的反演方法主要基于滑动方向拟合的思路展开。滑动方向拟合思路存在区分断层面和辅助面以及算法效率的问题，尤其在面临众多小震事件时会导致计算耗时较大。本研究在学习和参考已有研究的基础上，尤其是吸收已有的综合断层面方法的精髓，基于地震矩张量为应力过量的物理解释，提出了利用震源机制反演应力场的方法——地震矩张量平均方法(TAM) (Tensor-Averaging Method)。 这种方法以地震矩张量作为观测资料，将一次范数解或二次范数解视为求解目标得到平均矩张量，并将其对应的应力主轴方向视为应力场的方向，因此这种方法无须区分真实的滑动面，计算效率极高。

为了检验TAM方法的可行性和抗干扰能力，我们设计了相关的数值实验。首先检验震源机制的不确定性对反演结果的影响，为此我们假设震源机制的不确定性程度或噪声水平分别为5%，10%，20%，30% 和50%，地震事件类型分别为垂直走滑事件、正断层事件、逆断层事件和垂直倾滑事件四种典型类型,震源机制的数目分别为1000,100和20三种。结果表明：①不确定性水平对不同类型应力场的影响差别不大； ②随着不确定性水平的增加，结果的受影响程度呈增大趋势；③随着观测资料数目的减少，结果的受影响程度呈增大趋势。然后检验局部应力场相对总体应力场的偏离程度或应力场非均匀性水平对反演结果的影响，为此我们假设偏离水平分别为10%、20%、30%和50%,采用与上面同样的事件数目和震源机制类型。结果表明：①应力场的非均匀性对不同类型应力场的影响差别不大；②随着非均匀水平的增加，结果的受影响程度呈增大趋势；③随着观测资料数目的减少，结果的受影响程度呈增大趋势。上述实验表明，在合适的干扰水平条件和足够的观测资料情况下，利用TAM可以得到正确的结果，因此 TAM方法是可行的，也具有良好的抗干扰能力。

为了检验TAM方法的实用性，我们首先利用广义极性振幅技术求解了云南省巧家台阵内部自2012年3月至2014年12月间共计1 671次小震事件的震源机制，这些事件的震级分布于-0.7级至4.6级之间。然后将这些震源机制解作为观测资料反演了该区域的应力场方向。反演结果表明，该区域的主压应力轴呈北西西方向，这与当地的GPS速度场方向具有很好的一致性，也与当地的线应变方向极为一致，此外还与许忠淮、罗钧等人的应力场研究结果比较一致。为了更全面地考察该区域的应力场特征，我们将云南省巧家台阵内部区域进行了子区域划分，针对每个子区域的应力场分别进行求解，求解结果表明巧家台阵内不同子区域的应力场的方向较为一致。以上结果说明利用TAM方法得到的结果具有实际意义，因此TAM方法是实用的。