华北地区1900—1970年5级以上地震发震位置与震源机制研究

高彬，贾科，周仕勇

北京大学地球与空间科学学院，理论与应用地球物理研究所，北京 100871



华北地区1900—1970年5级以上地震发震位置与震源机制研究

高彬，贾科，周仕勇*

北京大学地球与空间科学学院，理论与应用地球物理研究所，北京 100871

本文通过整理世界地震台网1900—1970年世界台站震相报告，对该时期发生在我国华北地区震级5级以上强震的震源位置及震源机制(断层面解)进行了测量.具体开展了以下三点工作：(1)使用1900—1970年之间Shide Circulars(BAASSC,1900—1912),《国际地震资料汇编》(ISS)和EHB Bulletin的震相到时，对该时间范围内的22个地震事件重新定位，得到了21个地震事件的可靠结果；(2)使用1933年至1970年之间ISS的P波初动，对该时间范围内的15个地震事件求解震源机制解，得到了其中12个地震事件的震源机制解的可靠结果，从而丰富了华北地区基于全球地震台网观测的1900—1970年历史强震目录震源机制资料；(3)基于华北地区地震地质及区域构造应力场研究结果，推断了华北地区M≥5.0的部分缺乏地震资料观测的历史地震断层面参数，并对这种方法推断的断层面参数的可靠性进行了讨论.

华北地区；历史地震；地震定位；震源机制解

1 引言

历史地震的研究离不开详细而准确的历史地震目录.前人经过大量的搜集、考证、整理工作，先后整理汇编了《中国地震年表》，《中国地震目录》，《中国地震历史资料汇编》，《中国地震目录》(第三版)，《中国历史强震目录》(国家地震局震害防御司，1995)，《中国近代地震目录》(中国地震局震害防御司，1999)等历史地震资料，极大地提高了我国历史地震目录的准确性和完备性.由于历史资料缺乏准确性和完备性，历史地震目录存在震中位置不准确，以及缺少震源机制信息的问题(国家地震局，1989).贾科和周仕勇(2012)基于国际地震中心的地震记录开展的中国西南地区1900—1970年6级以上地震定位结果与《中国历史强震目录》的结果对比表明，部分地震的发震位置相差近100 km，完全不在一个发震构造上.因此充分挖掘世界地震台网1900—1970年的地震记录，对相关历史强震的发震位置与震源机制作进一步测量或修订是一项重要的基础性工作.

依靠现代仪器记录建立的现代地震目录包含较为准确的震中位置和震源机制信息.中国地震局基于现代地震台网观测出版的全国性地震目录始于1970年，与国际上其他国家的现代地震目录形成的时间(约在1965—1970年代间)基本相当.而实际上1900年以来世界各地已逐步开始了地震台的建设与记录工作.因此，进一步挖掘1900—1970年现代地震仪记录的地震资料，对此时间段内发生在我国的强震的震源位置进行重新定位，可以大大提高这段时间内历史地震目录中震源参数的准确性，对我国基于现代地震目录开展的工程地震学、地震地质学中的相关研究具有重要意义.一些国外地震工作者通过收集20世纪开始的世界各地地震台的记录资料，已经开展了类似的工作并取得了具有重要意义的成果(Engdahl et al.,1998;Engdahl and Villasenor,2002;Villaseor and Engdahl,2005).

另一方面，震源机制解是地震的发生时间、地点、震级外的另一组描述震源的重要基本参数，近年来愈来愈受到固体地球科学家的重视.如哈佛大学、美国联邦地质调查局利用全球数字地震台网记录，能在震后几小时内反演出全球5.5级以上地震的震源机制解并在网上发布*http:∥www.globalcmt.org/CMTfiles.html*http:∥earthquake.usgs.gov/earthquake/eqarchives/fm/.中国地震局地球物理研究所陈运泰和许力生领导的研究组从20世纪90年代起也在做同样的工作(许力生和陈运泰，1997)，他们利用全球数字地震台网记录和中国数字地震台网记录，在震后数小时网上发布国外6级以上和国内5级以上强震的震源机制解.历史地震震源机制研究不仅为丰富震源机制资料提供了新的途径，在开展现今强震活动缺乏区的发震构造及地震危险性预测研究显得尤为重要和必要.本文基于现代仪器记录的ISS资料的 P波初动数据，使用俞春泉等(2009)改进的格点尝试法对1900年至1970年之间华北地区的12个强震求解震源机制解，并对震源机制解进行质量分类，对许忠淮等(1994)和张诚(1990)所发表的华北地区历史地震的震源机制解作了进一步补充和修订.

利用现代应力场的研究结果，并结合地震地质资料，推断地震的震源机制解，是获取缺乏仪器观测的历史强震震源机制解的一种可能途径(沈正康等，2004).李铁明等(2007)根据华北地区的现代应力场结果和地震地质资料，用间接的方法，建立了华北地区含有震源机制解的强震历史地震目录，本研究中对历史地震滑动角的估计方法参照了他们的工作.Jiang等(2011)也曾使用这种方法估计了华北地区历史地震的滑动角.

综上所述，本文的研究目标主要包括三个方面：

(1) 使用地震仪记录的Shide Circulars,ISS和EHB Bulletin震相到时资料，对华北地区1900年至1970年之间的强震，用更加精确的地球速度模型进行重新定位，并对定位结果的可靠性进行分析；

(2) 基于地震仪记录的ISS资料中的P波初动数据，使用改进的格点尝试法对华北地区1900年至1970年的强震求解震源机制解，并对震源机制解进行质量分类；

(3)综合地震地质资料对缺乏仪器记录的强震震源机制解进行推断，并对解的可靠性进行分析讨论.

2 华北地区构造背景与研究范围

华北地区，位于我国北部，阴山、燕山以南，秦岭、大别山以北，鄂尔多斯高原以东延伸至沿海一带的广袤区域，新生代以来构造运动活跃，为我国大陆强地震频发区域之一(刘峡，2007).不仅其边缘为断裂所围限，而且内部也被不同深度的断裂所切割，存在着岩石圈、地壳、基底和盖层四种断裂，其走向主要有北北东、北东、北西和近东西向四组，是我国大陆东部地质构造复杂和地震活动最强烈的地区(李铁明等，2007).然而对于该地区的地震研究，仅依靠近四十多年的现代仪器记录是远远不够的.因此，基于1900年至1970年现代仪器测量的地震资料，开展华北地区历史地震发震位置和震源机制的研究，对于认识历史地震发震构造、地震危险性分析都具有十分重要的意义.

考虑华北地区历史地震目录的完整性和准确性，界定需要重构的历史地震目录的时间-空间-震级界限：

(1) 经度范围：110°E—123°E，纬度范围：33°N—41°N；

(2) 时间范围：1900年1月1日—1969年12月31日；

(3) 震级范围：M≥5.0.

所构建的含有震源机制解的地震目录包括地震发生的时间，经度，纬度，震级，震源深度，发震断层的走向、倾角和滑动角.

3 建立历史地震目录的基本原理

3.1 历史地震资料

自1882年Milne，Ewing和Gray研制的摆式地震仪在东京成功记录到一个地方震的地震图后，20世纪始，现代地震仪在世界各地陆续安装并投入观测，全球范围内的地震仪器记录也越来越多地被收集发布.1897年，Milne开始收集世界各地的60多个地震台站记录，并发布Shide Circulars(BAASSC,1900—1912).1913年Milne逝世后，牛津大学Turner教授负责继续进行全球地震台站记录的收集和发布工作(BAASSC,1913—1917).从1918年开始，这份全球地震报告开始更名为《国际地震资料汇编》*ISS:storing.ingv.it/ISS(International Seismological Summery,1918—1963).

EHB Bulletin*EHB:www.isc.ac.uk/ehbbulletin包含1960年至2008年的地震资料，是ISC Bulletin的精简版.该目录使用Engdahl等(1998)算法，显著改善了之前ISS等地震目录的震中定位精度.EHB Bulletin目录一直持续更新到2008年，直到新的ISC(International Seismological Centre)定位算法(Bondár and Storchak，2011)在2009年被使用.

3.2 研究方法

对历史地震的台站记录使用更加精确的地球速度模型(IASP91,AK135等)和精度更高的反演方法能够有效提高历史地震的定位精度(Schweitzer，2006).我们使用1900年至1970年之间Shide Circulars，ISS和EHB报告上列出的全球地震台记录的P波，S波及其他震相到时，对此时间范围内的23个地震事件使用Schweitzer的HYPOSAT程序重新定位.使用1900年至1970年之间ISS的P波初动数据，对该时间内的15个地震事件使用俞春泉等(2009)改进的格点尝试法求解其震源机制解.对于台站记录较少或震源机制解结果可靠性较差的11个历史地震，拟采用如下的间接方法(李铁明等，2007)推断震源机制解.

根据震中位置(中国地震局震害防御司，1999)，结合华北地区活动断裂带的资料(国家地震局，1989)并参照等震线图像，推断出可能的发震断层，并取该断层的走向和倾角数据为震源破裂面的走向和倾角.对于震中位置没有已知断层的情况，取距离震中位置最近的已知断层及等震线为参照，设置震源破裂面的走向和倾角.

历史地震的滑动角由华北地区的平均构造应力场的方向与推断出的发震断层走向和倾角共同决定.基于以下两种假设：研究区域构造应力场方向在研究时间段内保持不变；历史地震断层的滑动方向和该断层面上剪切应力方向一致，可以推导出历史地震的滑动角公式(李铁明等，2007).

设构造应力场P轴方位φP，俯角δP，T轴方位φT，俯角δT，则在北东地理坐标系中方向矢量的数学表达式为

(1)

(2)

中间轴(B轴)的方向矢量表示为

(3)

设研究区域构造应力场最大、中间和最小主应力分别为σ1,σ2,σ3，只考虑偏应力张量，从而有：

(4)

只考虑构造应力场的相对大小和(4)式，设σ3=-1并且引入表示主应力相对大小的量R：

(5)

可以得到：

(6)

用R表示σ1和σ2，得到：

(7)

(8)

从而在主轴坐标系中，应力可表示为

(9)

设地震断层面的走向和倾角分别为φ和δ，在北东下地理坐标系中表示该断层：

l=(cosφ,sinφ,0),

(10)

m=(-sinφcosδ,cosφcosδ,sinδ),

(11)

n=(sinφsinδ,-cosφsinδ,cosδ),

(12)

其中l，m，n分别为断层面的走向，沿断层面向下的方向和断层面的法向.

将主轴坐标系中的应力张量((9)式)在断层坐标系l，m，n中表示，可以得到沿断层面走向的应力T1和沿断层面倾向的应力T2：

T1=cos(T,n)cos(T,l)σ1+cos(B,n)cos(B,l)σ2

+cos(P,n)cos(P,l)σ3,

(13)

T2=cos(T,n)cos(T,m)σ1+cos(B,n)cos(B,m)σ2+cos(P,n)cos(P,m)σ3，

(14)

从而滑动角可以表示为：

(15)

这样就从现代平均构造应力场的方向和相对大小(杨国华等，2003；Wan，2010；Jiang et al.，2011)，和每一个历史地震发震断层的走向和倾角估计得到历史地震的滑动角.

4 结果和讨论

4.1 定位结果

作者使用Shide Circulars,ISS和EHB的震相到时数据对1900年至1970年之间的22个地震事件进行定位，得到21个可靠性好，精度高的定位结果(表1).需要指出的是，由于ISS对1922年9月29日发生在渤海的6.5级地震记录到的震相到时数据太少，因此对这个地震没有进行重新定位.

从定位结果中，我们可以发现发震时刻和震中与台站记录有关.对于较多台站记录的地震事件(震级大或发震年份晚)，误差较小，在0.1°之内.对于较少台站记录的地震事件(震级小或发震年份早)，误差较大，在1°之内(图1a).我们将本文的震中(表1)与ISS以及《中国近代地震目录》的震中作比较(表2，图1b，1c，1d)，发现有2个地震与另外两个目录都有1°以上的差异.其中，1929年1月13日的6.0级地震本文的定位误差较小，可信度高，建议以本文定位结果为准；1948年5月23日的6.0级地震，本文的定位震中经度误差0.7°，纬度误差0.5°，误差较大，可信度较低，该地震的位置应结合震中破坏相关文献记录及地震地质的方法作进一步厘定.

需要注意的是本文定位的1939年1月7日发生在山东乳山的地震.本文得到的定位结果及发震时间与ISS给出的结果差异很小，但与《中国近代地震目录》(1999)以及与迟镇乐等(1992)给出的震中位置和发震时间相差甚远：经度相差约4°，发震时间提前了约13 h.历史地震定位结果虽然存在误差，但是这个差异显然超过了误差范围.而本文所给出的定位结果误差很小，并且记录来自于世界上多个台站记录，故可信度很高.然而，翻阅《中国近代地震目录》(1999)中关于此次乳山地震的烈度图，高烈度区的确在《目录》定位震中附近，并且此次地震也被世界台网的多个台站记录到，只是没有到时数据.因此作者分析，这两个地震在历史上都曾发生过.而本文根据世界地震台网记录反演得到的地震发震时间及定位结果来自另外一次地震，发生在山东羊流店地区，震级不详.因此本文的定位结果是对《中国近代地震目录》(1999)的一个很好的补充.读者在使用这两个历史地震开展相关研究时，需特别注意.至于两个地震间是否有触发关系，则需要进一步的分析论证.

对于地震震源深度的测定，由于震源深度的反演结果本身存在较大误差，且在历史地震的震相到时数据中鲜有pP或其他对震源深度敏感的震相，所以历史地震震源深度的测定会更加困难.作者在定位中，将地震的初始震源深度设为0，得到的结果中仅有极少的地震得到了非0且结果稳定的震源深度解(表1).

4.2 基于P波初动的震源机制解

利用1900年至1970年之间ISS的P波初动数据，对该时间段内的15个地震事件使用俞春泉等(2009)改进的格点尝试法求其震源机制解，得到了12个地震事件的震源机制解，其中A类解3个，B类解1个，C类解8个(图2).A 类解为准确可靠的震源机制解，P波初动在震源球投影图上分布比较均匀，对得到的2个节面限制较好；B类解为较为准确可靠的震源机制解，可靠性较A 类解略差，P波初动在震源球投影图上分布比较合理，基本能够约束住2个节面；C类解可靠性相对较差，P波初动在震源球投影图上分布不均匀，不能很好地约束2个节面，但基本能够判断出震源机制解的性质.

表2 定位结果比较及所用到的震相资料数目统计

日期本文定位震中ISS震中《目录》震中经度/(°)纬度/(°)经度/(°)纬度/(°)经度/(°)纬度/(°)记录的台站数P波震相个数S波震相个数其他震相个数1929-01-13111.31640.657110.340.8111.340.7109401937-07-31115.13935.352115.335.2115.135.4107896201937-08-01115.05435.337115.335.2115.235.375595231939-01-07117.62036.045117.736121.637.165411945-09-23118.64439.589118.840.111939.524221011948-05-23122.08937.97112237121.837.22018901952-10-08112.91638.509112.739112.7392217541965-01-10111.52035.005111.635.1111.53534260101965-01-15111.32434.906111.635.1111.635.12724041966-03-07114.90837.38411537.3114.9237.3523321362641966-03-22a114.93937.54511537.6115.0837.519817729371966-03-22b115.16137.606115.237.7115.137.521219753681966-03-22c114.67237.463115.237.3115.0337.524842091966-03-23114.87837.55111537.4--6054371966-03-26a115.10337.776115.137.7115.2737.6815615152241966-03-26b115.01537.734115.137.8115.2737.55888410101966-03-29114.91937.48211537.4115.0337.3511810822121967-03-27116.59238.516116.6138.56116.538.521819434791967-07-28115.62540.554115.640.7115.5540.553938021967-12-02115.09537.714115.1637.71115.2237.721201068231968-01-15115.34537.676115.4937.85115.2237.778379281969-07-18119.43138.460119.4738.43119.438.231127468105

注：《目录》指《中国近代地震目录》(1999).

对于C类解，其矛盾比(俞春泉等，2009)相对较高，并且存在多组可能的断层面解.作者根据4.1节定位结果，推断所有8个C类解可能的发震断层，根据地质资料确定该发震断层的走向和倾角，并在格点尝试法程序自动给出的所有断层面解中，选取与实际发震断层走向倾角最为接近的一组作为最终的断层面解.同时兼顾解的矛盾比，即在断层面参数接近的情况下，以矛盾比更低作为确定最终解的原则.8个C类解在图2中展示，相应的震源参数信息见表1.

本文给出的基于P波初动的12个震源机制解中，5个曾被许忠淮等人(1994)重新测定过，8个在张诚(1990)的书中给出过.作者发现，三者给出的震源机制解中，有些结果十分接近，有些结果存在一定差异(表3和图3).本文所给出的12个基于P波初动的震源机制解中，有4个是A、B类解，并且与另外两个研究组的结果接近，因此它们的可靠性很高.另外8个C类解，因为限于P波初动在震源球上的分布，并没有得到唯一且矛盾比低的一组解.这8个C类解当中，有6个解可与许忠淮或张诚的结果进行对比，其中3个地震的结果接近，分别是发生在1966年3月7日、1966年3月22日的a和b的3个地震(图3).而对于另外5个C类解，读者使用时需谨慎.

4.3 间接方法推断震源机制解

对于缺乏足够台站记录的11个地震，作者使用李铁明等(2007)的间接方法推断震源机制解(表1).本文结合现有的地质资料以及前人对于各历史地震的研究(参考文献见表1)，推断出发震断层的走向和倾角.然后，参考前人依据大量震源资料得到的构造应力场方向(杨国华等，2003；Wan，2010；Jiang et al.，2011)，使用3.2节的间接方法推断出1900年至1970年华北地区11个地震的滑动角，得出的滑动角结果多数反映了震源是走滑机制的，这与华北地区的发震特征是吻合的，并且多数地震的滑动角符合断层的活动性质.

图1 震中位置比较图及定位误差图(a) 本文定位结果的误差图，十字的交点为震中位置，横向和竖向的线段分别代表经度和纬度的定位误差；(b) 本文定位结果对ISS震中位置的修正，箭头的起点为ISS的震中，箭头的终点为本文的震中；(c) 本定位结果对《中国近代地震目录》(中国地震局震害防御司，1999)震中位置的修正，箭头的起点为《中国近代地震目录》的震中，箭头的终点为本文的震中；(d)为(b)(c)图中黑色方框的放大图(红色箭头的起点为ISS 的震中，蓝色箭头的起点为《中国近代地震目录》的震中，箭头的终点为本文的震中).Fig.1 Comparison of earthquake epicenters from different sources and error bars of location (a) Error bars of location,the centers of error bars present epicenters of this study,and the lengths of error bars present errors of location;(b) Modification of ISS epicenters,starts of arrows present epicenters in ISS,ends of arrows present epicenters inverted in this study;(c) Modification of epicenters from “China Earthquake Catalog”,starts of arrows present epicenters in the catalog,ends of arrows present epicenters inverted in this study;(d) The enlarged view of black box in picture (b) and (c) (starts of red arrows are ISS epicenters,starts of blue arrows are catalog epicenters,ends of all the arrows are epicenters of this study).

日期本文结果张诚结果许忠淮结果走向/(°)倾角/(°)滑动角/(°)走向/(°)倾角/(°)滑动角/(°)走向/(°)倾角/(°)滑动角/(°)1966-03-0719676-15927801191981-1771966-03-22a21574-160247411926675121966-03-22b18586-177257911918683-1781966-03-22c8681121966-03-232397116316772801966-03-26a22671-2426742901966-03-26b308518013822821966-03-2921589-16540781441967-03-2723964-15624950-951967-12-02164791361968-01-1520185-1661969-07-18358917024851152087173

图2 基于P波初动的震源机制解蓝色圆点表示P波初动向上，绿色圆点表示P波初动向下.大号圆点对应ISS中标i的清晰记录，小号圆点对应ISS中标e的模糊记录.红线为可能的震源机制解的两个截面，黑线为本文综合地震地质资料选定的震源机制解的截面.“Pw”代表矛盾比.Fig.2 Focal mechanism solutions based on P-wave first motion Blue circles indicate P-wave breaking up,and green circles indicate P-wave breaking down.Big circles represent clear records in ISS noted with ‘i’,while small circles represent unclear records in ISS noted with ‘e’.Red lines are possible focal mechanism solutions,and among them black lines show the chosen solution considering earthquakes and geological data.‘Pw’ represents the contradiction rate.

图3 震源机制解比较图灰色填充的震源机制解是张诚等(1990)的结果，黑色填充的震源机制解是许忠淮等(1994)的结果，蓝色填充的震源机制解是本文的结果.Fig.3 Comparison of different focal mechanism solutionsGrey focal mechanism solutions are from Zhang et al.(1990).Black ones are from Xu et al.(1994).Blue ones are results of this paper.

图4 华北地区历史地震震源机制及空间分布图(1900年1月至1969年12月)图中黑线为华北地区主要断裂，蓝色填充的震源球表示基于ISS记录的P波初动的震源机制解，黑色填充的震源球表示缺乏P波初动资料运用间接方法推断的震源机制解，震源详细参数参见表1.Fig.4 Focal mechanism solutions and their spatial distribution of historical earthquakes of North China (Jan.1900 to Dec.1969)Black lines are major active faults in North China.Blue focal mechanisms denote solutions calculated by P-wave first motions.Black focal mechanisms denote solutions of inferred results by indirect method.Source parameters of all events are listed in Table 1.

然而需要指出的是，历史地震的发震断层走向和倾角的准确性十分依赖于地质资料的完备程度.由于地震的发震断层是根据定位结果，主观判断并选取的，而且许多地震的发震断层可能是隐伏断层，这就会造成在推断震源机制解时历史地震的走向和倾角存在偏差，从而影响用前文所述方法推断的滑动角的大小.此外，前人所给出的研究区域的构造应力场多为平均结果，局部地区的应力场差异就不可避免的会造成运用间接方法推断滑动角时存在偏差.

5 结论

本研究在前人工作的基础上，通过查找地质资料、国内外地震台记录和历史地震目录，使用震相到时定位、P波初动求解震源机制解及间接推断地震滑动角的方法，计算并整理得到华北地区1900—1970年间震级大于5.0的包含23个地震事件震源机制解的历史地震目录(图4，表1).通过使用更加精确的地球模型IASP91和精确度更高的程序，得到了包含震源机制解的历史地震目录，对华北地区的历史地震资料进行了较好的补充和完善.

对于定位结果，由于震相到时存在误差，定位结果显示出某些历史地震的发震位置及震源深度误差较大.尤其是发震时间早或者震级小的地震，发震位置及震源深度存在更大的不确定性.此外，对于基于P波初动求解的断层面解，如果记录到 P波初动的台站数据不够多，数据点在震源球上的投影的覆盖范围将不会足够大，这就导致即使使用更精确的反演方法也难以将断层面解约束住.最后，对于地震目录中根据李铁明等人的间接方法得到的滑动角，由于华北地区断裂带复杂并且地震地质资料还十分缺乏，使用由地质资料估计得到的走向和倾角数据来估算滑动角存在比较大的误差，由于缺乏很好的地震数据记录，目前消除这部分的误差存在着较大的困难.

需要注意的是，历史地震目录的信息可能含有较大的不准确性和不确定性，对历史地震目录比较敏感的相关研究在使用本文结果时需谨慎.

Bondár I,Storchak D.2011.Improved location procedures at the International Seismological Centre.Geophys.J.Int.,186(3):1220-1244.

British Association for the Advancement of Science,Seismological Committee (BAASSC) (1900—1912).Circular Nos.1-27.

British Association for the advancement of Science,Seismological Committee (BAASSC) (1913—1917).[Monthly] Bulletin,3-month issue between January 1913 and December 1917.

Cai K M.1984.Introduction of 1948 Weihai Earthquake.Dizhen Xuekan (in Chinese),(1):42-43.

Cheng S P,Yang G Z.2002.Late quaternary segmentation model of the Zhongtiaoshan fault,Shanxi Province.Seismology and Geology (in Chinese),24(3):289-302.

Chi Z L,Zhou C Y,Cai K M.1992.Re-research of 1939 Shandong Rushan earthquake.Dizhen Xuekan (in Chinese),(2):36-39.

Engdahl E R,van der Hilst R,Buland R.1998.Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination.Bull.Seism.Soc.Am.,88(3):722-743.

Engdahl E R,Villasenor A.2002.Global Seismicity:1900-1999.∥Lee W H K,Kanamori H,Jennings P C eds.International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology.Part A,Chapter 41.Boston:Academic Press:665-690.

Huan W L,Wang S Y,Chang X D,et al.1989.Characteristics of seismicity of Bohai Sea.Journal of Seismological Research (in Chinese),(1):1-10.

Jia K,Zhou S Y.2012.Inference of source parameters of historical major earthquakes from 1900 to 1970 in southwestern China and analysis of their uncertainties.Chinese J.Geophys.(in Chinese),55(9):2948-2962,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.09.014.

Jiang M M,Zhou S Y,Chen Y J,et al.2011.A new multidimensional stress release statistical model based on coseismic stress transfer.Geophys.J.Int.,187(3):1479-1494.

Jiang W L,Xiao Z M,Wang H Z,et al.2001.Segmentation character of seismic surface ruptures of the piedmont active fault of Mt.Daqingshan,Inner Mongolia.Seismology and Geology (in Chinese),23(1):24-34.

Li J H.1988.Discussion on the structural background of Heze earthquake (Ms=7.0,in 1937).Dizhen Xuekan (in Chinese),(2):19-23,69.

Li T M,Shen Z K,Xu J,et al.2007.Analysis on the parameters of seismogenic fault of the earthquake more than 6.5 in North China.Progress in Geophysics (in Chinese),22(1):95-103.

Liu X.2007.Dynamic numerical simulation of the contemporary crustal movement and deformation in North China [Ph.D.thesis] (in Chinese).Hefei:University of Science and Technology of China.

Nie Z S,Ren Y,Liu Z M,et al.2011.Preliminary study on seismic active faults of the Daqingshan frontal fault in Baotou City,Inner Mongolia.Geoscience (in Chinese),25(5):938-957.

Schweitzer J.2006.How can the ISC location procedures be improved?.Physics of the Earth and Planetary Interiors,158(1):19-26.

Shen Z K,Wan Y G,Gan W J,et al.2004.Crustal stress evolution of the last 700 years in North China and earthquake occurrence.Earthquake Research in China (in Chinese),20(3):211-228.

Wan Y G.2010.Contemporary tectonic stress field in China.Earthquake Science,23(4):377-386.

Wang H L,Geng J.1995.Study on the seismogenesis of Heze earthquake Ms=7.0 in 1937.Plateau Earthquake Research (in Chinese),(3):1-8.

Wang M G,Li C C.2006.The main fault in Hebei plain and its distribution and activity character.Journal of Hebei Institute of Technology (in Chinese),28(1):113-118.

Wang X W,Zhang S L,An W P,et al.1991.1.29 Shanxi Yizhou earthquake,Ms=5.1 (in Chinese).China Seismic Information,http:∥www.csi.ac.cn/manage/eqDown/11ChinaCase/19910129M5.1.pdf.

Xu L S,Chen Y T.1997.Inversion of earthquake parameters based on digital broadband waveform data.Acta Seismologica Sinica (in Chinese),19(2):113-128.

Xu Z H,Wang S Y,Gao A J,et al.1994.Redetermination of some early focal mechanism solutions of Chinese earthquakes.Seismological and Geomagnetic Observation and Research (in Chinese),15(5):1-9.

Yang G H,Han Y P,Wang M,et al.2003.Horizontal deformation in several major seismically active areas in Chinese mainland.Journal of Geodesy and Geodynamics (in Chinese),23(3):42-49.

Ye C Z.1982.The main present-active structural feature of Beijing district.Collected Press of Team 562 of Chinese Academy of Geological Science (in Chinese),27-40.

Yin Y H.1987.Characteristics of the Xintai-Duozhuang fault,Shandong Province since the Mesozoic era.Land and Resources in Shandong Province (in Chinese),(1):63-74.

Yu C Q,Tao K,Cui X F,et al.2009.P-wave first-motion focal mechanism solutions and their quality evaluation.Chinese J.Geophys.(in Chinese),52(5):1402-1411,doi:10.3969/j.issn.0001-5733.2009.05.030.

Zhang C.1990.Focal Mechanism Solutions of Chinese Earthquake (in Chinese).Beijing:Academic Books and Periodicals Press.

附中文参考文献

蔡克明.1984.1948年威海地震简介.地震学刊,(1):42-43.

程绍平,杨桂枝.2002.山西中条山断裂带的晚第四纪分段模型.地震地质,24(3):289-302.

迟镇乐,周翠英,蔡克明.1992.1939年山东乳山地震的再研究.地震学刊,(2):36-39.

国家地震局.1989.中国岩石圈动力学地图集.北京:中国地图出版社.

国家地震局震害防御司.1995.中国历史强震目录.北京:地震出版社.

环文林,汪素云,常向东等.1989.渤海地震活动特征.地震研究,(1):1-10.

贾科,周仕勇.2012.西南地区1900—1970年历史地震震源参数推断及结果的不确定性分析.地球物理学报,55(9):2948-2962,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.09.014.

江娃利,肖振敏,王焕贞等.2001.内蒙大青山山前活动断裂带的地震破裂分段特征.地震地质,23(1):24-34.

李建华.1988.1937年菏泽7级地震地质构造背景的讨论.地震学刊,(2):19-23,69.

李铁明,沈正康,徐杰等.2007.华北地区MS≥6.5级地震震源断层参数的研究.地球物理学进展,22(1):95-103.

刘峡.2007.华北地区现今地壳运动及形变动力学数值模拟[博士论文].合肥:中国科学技术大学.

聂宗笙,任云,刘志明等.2011.内蒙古包头市区大青山山前断裂地震活动断层初步研究.现代地质,25(5):938-957.

沈正康,万永革,甘卫军等.2004.华北地区700年来地壳应力场演化与地震的关系研究.中国地震,20(3):211-228.

王华林,耿杰.1995.关于1937年菏泽7级地震成因的探讨.高原地震,(3):1-8.

王明格,李昌存.2006.河北平原主要断裂及其分布、活动特征.河北理工学院学报,28(1):113-118.王秀文,张淑亮,安卫平等.1991.1991年1月29日山西省忻州5.1级地震.中国地震信息网,http:∥www.csi.ac.cn/manage/eqDown/11ChinaCase/19910129M5.1.pdf.

许力生,陈运泰.1997.用数字化宽频带波形资料反演共和地震的震源参数.地震学报,19(2):113-128.

许忠淮,汪素云,高阿甲等.1994.我国部分早期震源机制解答的重新测定.地震地磁观测与研究,15(5):1-9.

杨国华,韩月萍,王敏等.2003.中国大陆几个主要地震活动区的水平形变.大地测量与地球动力学,23(3):42-49.

业成之.1982.北京地区主要构造的现今活动特征.中国地质科学院562综合大队集刊,27-40.

尹延鸿.1987.山东新泰—垛庄断裂中生代以来的活动特征.山东地质,(1):63-74.

俞春泉,陶开,崔效锋等.2009.用格点尝试法求解P波初动震源机制解及解的质量评价.地球物理学报,(5):1402-1411,doi:10.3969/j.issn.0001-5733.2009.05.030.

张诚.1990.中国地震震源机制.北京:学术书刊出版社.

中国地震局震害防御司.1999.中国近代地震目录(公元1912年—公元1990年).北京:中国科学技术出版社.

(本文编辑 何燕)

Research of locations and source parameters of historical earthquakes equal and greater than M5.0 from 1900 to 1970 in North China

GAO Bin,JIA Ke,ZHOU Shi-Yong*

Institute of Theoretical and Applied Geophysics,School of Earth and Space Sciences,Peking University,Beijing 100871,China

Sorting the global seismic phase report of the seismic network stations during 1900 to 1970,this article calculates the hypocenter locations and the focal mechanisms (fault plane solutions) of the earthquakes in North China with magnitude equal and greater than M5.0.This article focuses on three aspects.(1) We relocate 22 events by using the Shide Circulars,International Seismological Summary (ISS) and EHB Bulletin instrumental records within the time span and obtain 21 reliable results.(2) We calculate the focal mechanisms of 15 events by first motion records of P waveforms from ISS and obtain 12 reliable results,so that we enrich the focal mechanism solutions of historical earthquakes from 1900 to 1970 in North China based on the observations of global seismic networks.(3) Based on geological data and the tectonic stress field,we infer focal mechanisms of historical earthquakes (M≥5.0) from 1900 to 1970 in North China,which lack enough observations from global seismic network,and analyze the uncertainties of the results.

North China;Historical earthquake;Earthquake location;Focal mechanism

高彬，贾科，周仕勇.2016.华北地区1900—1970年5级以上地震发震位置与震源机制研究.地球物理学报，59(11):4089-4099,

10.6038/cjg20161113.

Gao B,Jia K,Zhou S Y.2016.Research of locations and source parameters of historical earthquakes equal and greater than M5.0 from 1900 to 1970 in North China.Chinese J.Geophys.(in Chinese),59(11):4089-4099,doi:10.6038/cjg20161113.

中国地震研究专项(201508009)和国家自然科学基金(41474033)联合资助.

高彬，男，硕士研究生，主要从事地震构造学研究.E-mail：gb310@126.com

*通讯作者 周仕勇，男，教授，博士生导师，主要从事地震破裂过程、地震定位及地震活动性研究.E-mail:zsy@pku.edu.cn

10.6038/cjg20161113

P315

2016-01-29，2016-03-06收修定稿