瑞昌-阳新4.6级地震序列震源位置及震源机制研究

董非非 邓 辉 胡 睿 李 正

1 江西省地震局，南昌市洪都北大道865号，330039



瑞昌-阳新4.6级地震序列震源位置及震源机制研究

董非非1邓 辉1胡 睿1李 正1

1 江西省地震局，南昌市洪都北大道865号，330039

基于江西省及邻区数字地震台网资料，对瑞昌-阳新4.6级地震序列进行重新定位，反演该序列里较大地震的震源机制解，探讨该地震序列的空间分布特征以及发震构造，并对震区内两次中强地震之间的关系进行讨论。结果表明，瑞昌-阳新4.6级地震序列走向约为NE60°，主震发震构造为郯庐断裂带分支垄塘-皮家山隐伏断裂带；瑞昌-阳新4.6级地震序列与九江-瑞昌5.7级地震序列时空分布特点密切相关。

瑞昌-阳新4.6级地震序列；重新定位；震源机制

2011-09-10江西瑞昌与湖北阳新交界处发生的4.6级地震，是赣西北继2005-11-26九江-瑞昌5.7级地震后又一次中强地震，两次地震震中仅相距约30 km，均发生在郯庐断裂带与襄樊-广济断裂带交汇区域(九瑞震区)。目前关于该地震序列的研究中[1-6],有些仅对主震及最大余震进行震源机制研究，有些仅对地震序列中少数地震进行定位。由于瑞昌-阳新4.6级地震序列本身震级较小，且所处区域地质复杂，断裂走向不明显，样本数过少会导致定位后的序列走向不明显，从而对主震发震构造的认识造成较大差异。

本文首先采用结合波形互相关技术的双差定位法[7-9]，计算截止2012-03瑞昌-阳新4.6级地震主震区被周边4个及以上台站记录到的52次地震的重新定位结果；在此基础上，利用FOCMEC方法[10-11]反演该地震序列中ML1.8级及以上地震的震源机制解；然后结合九瑞震区的地震地质特点以及前人研究成果[12-13]，综合探讨本次地震序列的发震构造，并结合计算结果对震区内两次中强地震的关系进行讨论。

1 构造背景

九瑞震区属于华南地块的长江中游地震带，其周边地区历史上曾发生多次5级以上中强地震。GPS观测资料表明[14]，九瑞震区附近拟合值与观测值偏差较大，说明该区域地下介质较为复杂，非均匀性较强，有利于地震的积累和发生。

长江中游地震带的地震活动受到青藏地块(主要为巴颜喀拉地块)向东运动以及华南、华北两个活动地块边界动力作用的影响。九瑞震区位于长江中游地震带的东段，在大地构造上处于北部秦岭褶皱系和南部扬子准地台两大构造单元的边界带，主要涉及的深大断裂为襄樊-广济断裂带及郯庐断裂带庐江以南段[15]。

2 地震序列重新定位

江西及邻区数字地震台网分布如图1。瑞昌-阳新4.6级地震发生后，截止2012-03该地区共发生76次地震，主要分布在3个区域(图2)：1)瑞昌-阳新4.6级地震序列主震区(a)共60次，其中包括ML1.0级以上地震45次；2)九江-瑞昌5.7级地震序列主震区(b)共9次；3)两条断裂带交汇部位西北方向的湖北阳新、武穴、蕲春交界地区发生6次地震，这组小震沿襄樊-广济断裂带分布，称为激发区(c)。选用主震区记录清楚、信噪比较高、被周边4个及以上台站记录到的52次地震作为研究对象，采用与吕坚等[1]相同的速度模型，增加台站数及双差迭代次数，结合波形互相关技术对这些地震进行重新定位。

图1 区域地质构造、历史地震震中与台站分布图Fig.1 Regional geological structure, distribution of historical earthquake epicenter and seismic stations

图2 两组地震序列活跃期间震中分布图Fig.2 The epicenter distribution during the active time of two earthquake sequence

选取主震震中位置周边200 km左右的16个台站(图1圆圈内台站)，对有地震序列波形记录的每个台站分别进行两两波形的相关系数计算。波形预处理的原则为：初至波到前0.5 s至到后1 s波形进行对比计算，滑动窗长为0.5 s;相关系数阈值定为0.7；根据直达波Pg、Sg表现频率的不同，P波采用的带通滤波范围为1～10 Hz,S波采用的带通滤波范围为0.5～2 Hz；最终得到的相关地震序列中，P波1 221对，S波1 281对。

选取台震距离小于200 km、震源间距小于4 km、走时观测台站震相记录数≥8的地震，采用奇异值分解法(SVD)进行迭代计算。迭代中，第一轮将观测报告中的走时差赋予高权重以保证地震个数，将P波走时差权重设为1，S波走时差权重设为0.9；第二轮对互相关相对走时赋予高权重以保证定位精度，将P波互相关走时差权重设为0.85，S波互相关走时差权重设为0.45，互相关走时差的震源间距小于3 km。

最终成功定位地震49次(图3)。重新定位后东西向与北南向估算误差约0.2 km，深度估算误差约0.5 km，地震序列走向大约为NE60°。根据江西省、湖北省地震局地震现场工作队的灾情调查结果，瑞昌-阳新4.6级地震的宏观震中位于湖北省阳新县的枫林镇坳上村，震中区烈度为Ⅴ度，Ⅴ度区北起瑞昌市黄金乡界首村，南到瑞昌市横立山乡红旗村，东起瑞昌市南阳乡燕山村，西至湖北阳新县木港镇大德村，等震线呈椭圆状，长轴大约22 km，短轴大约11 km，长轴方向为NE60°左右。根据1∶20万区域地质图，在地震序列的北端存在一条未知断裂，其与地震序列的走向以及Ⅴ度等震线长轴方向一致。该断裂所在地为垄塘，地震序列走向最南端为皮家山。由此推断，发震断层可能是垄塘-皮家山间的隐伏断裂带，未知断裂带为该断裂带出露地表部分。从图4看出，主震(红色菱形点)到A段较为平缓，靠近A′方向较陡，除个别地震外，主震位于序列深度最深处；沿倾向(B-B′)方向震源深度剖面较为陡立，说明断层倾角较大。

图3 九瑞震区地质构造与重新定位后地震序列震中分布图Fig.3 Geological structure of Jiujiang-Ruichang seismic zone and earthquake sequence epicenter distribution after relocation

图4 地震序列震中沿A-A′ 和B-B′剖面的深度分布Fig.4 Source depth distribution of the sequence along the profile A-A′ and B-B′

3 地震序列震源机制求解

本文采用FOCMEC方法[10-11]，在重新定位的基础上，反演地震序列中ML1.8及以上共计18次地震的震源机制解。反演时要求P初动采用数不得低于5个，结果收敛一致。选择其中误差小的最佳解作为最终震源机制解，成功得到10次地震的震源机制解(表1、图4)。

表1 瑞昌-阳新4.6级地震序列中部分地震的震源机制解及断层类型

主震的震源机制解与吕坚等[1]采用FOCMEC方法计算的结果大体一致，与其采用CAP方法计算的结果有细微差别。最大余震的震源机制解结果与陈俊华等[3]的研究较为接近，说明本文结果是可靠的。对所得的震源机制进行分类(表1)[16]可以看出，4.6级主震震源机制为走滑类型(SS)，其余9个余震中有1个为正走滑(NS)，3个为正断层(NF)，5个为未知(U)类型断层，其中5个未知类型断层含有较大的正断层成份。从主震和余震震源机制类型来看，主震反映的是水平作用为主的应力结构，而余震反映的应力结构主要以张性应力为主。

参考前人研究[12-13]，该区的背景应力场为近东西向的水平挤压应力场，本研究中主震的震源机制属于走滑型，也证实该区的发震构造应力以水平作用为主。一般中强地震的应力状态基本与区域的构造应力场一致，而震级相对更小的地震所表现的应力，通常随机性比较强,本研究中余震主要为正断层的原因可能与区域局部张性应力有关。由上文双差定位结果以及地震烈度调查结果中等震线长轴的方向(图3)可判定，节面B为主震的震源破裂面，走向为205.9°，方向为SSW,主要表现为受压力作用而产生的走滑断层。

图5 瑞昌-阳新4.6级地震序列部分地震的震源机制Fig.5 Some earthquake’s focal mechanisms of Ruichang-Yangxin magnitude 4.6 earthquake sequence

4 讨 论

根据九江-瑞昌5.7级地震序列200余次地震的最新统计分析结果，该序列P轴方位的优势方向为NWW，次优势方向为NEE。其中NWW所指方向与瑞昌-阳新4.6级地震序列所在方位较为一致。根据全国地震编目系统的地震记录(图2)，在九江-瑞昌5.7级地震序列发生期间， NEE方向的同一区域发生53次地震，而NWW方向仅发生1次地震。说明NEE方向能量得到释放，而P轴的优势NWW方向能量未能得到有效释放，从而使该方向上能量累积。这种能量累积效应增加了后续更大震级发震的可能性。瑞昌-阳新4.6级地震发生后，九江-瑞昌5.7级地震序列主震区(图2的b区域)以及激发区(图2的c区域)短时间内也发生数次地震。由此可见,瑞昌-阳新4.6级地震序列与九江-瑞昌5.7级地震序列活动在时空上密切相关。

地震震源机制分析是研究断裂活动应力性质的重要手段[17]。九江-瑞昌5.7级地震序列主震为走滑断裂[13], 瑞昌-阳新4.6级地震主震同样为走滑断裂，说明该区主要应力场以水平作用为主。 九江-瑞昌5.7级地震发生后，该地震北部以及东部局部区域发生了小地震，应力得到局部释放，西部与西南部当时没有小地震活动。王俊等[18]计算出的静态库仑应力增加区主要分布在断层右侧(东侧)，应力减小区在南侧，而瑞昌地震在九江地震主震断层的左侧(即近西侧)，不是主要的应力影响区，但是襄樊-广济断裂与郯庐断裂的交汇区域位于应力增强区。鉴于襄樊-广济断裂与郯庐断裂以及枫林断裂相互交汇，因此九江地震引起的应力会在这几个断层之间传递。瑞昌-阳新4.6级地震位于郯庐断裂以及枫林断裂相互交汇的地方，更容易引起应力积累，加上区域背景应力处于高值阶段，因此推断九江-瑞昌5.7级地震对瑞昌-阳新4.6级地震有一定的触发作用。

目前对九江-瑞昌5.7级地震的发震构造有两种认识：一种认为与NE向断裂[3,19]有关；另一种认为与NW向断裂[1,12-13,18]有关。考察九瑞震区的GPS观测数据发现[14]，华南块体的运动方向大致为SEE方向，与郯庐断裂带走向近乎垂直，理论上不利于地震的发生。而与襄樊-广济断裂带的夹角较小(为30°左右)，假设地壳处于临界应力状态，则能够满足摩尔破坏准则，有利于断层的错动。据此推断，九江-瑞昌5.7级地震的发震构造为襄樊-广济带NW向断裂的可能性较大。而对于瑞昌-阳新4.6级地震,根据目前研究区域的地应力状态，两条深大断裂断层都与最大主应力呈近45°左右夹角，需要大约高过静水压力(1.5倍)的流体压力才能满足破坏准则，因此该地震的发震构造为郯庐断裂带主断裂隐伏段的可能性不大，而应该为郯庐断裂带的分支。鉴于瑞昌-阳新4.6级地震发生后，九江-瑞昌5.7级地震序列主震区(b)以及激发区(c)短时间内也发生了数次地震，推断仅依靠地应力的变化触发相对比较困难，有可能存在第三因素的影响。

5 结 语

1)瑞昌-阳新4.6级地震序列走向NE60°，地震序列沿走向长轴展布约8 km,短轴约3 km，地震序列走向与Ⅴ度等震线长轴方向一致。

2)瑞昌-阳新4.6级地震的震源机制解走向205.9°，倾角67.48°，滑动角159.64°；主震发震构造可能为郯庐断裂带分支垄塘-皮家山隐伏断裂。

3)瑞昌-阳新4.6级地震序列与九江-瑞昌5.7级地震序列在时空分布上密切相关，九江-瑞昌5.7级地震可能对瑞昌-阳新4.6级地震有触发作用。

致谢：本文在撰写过程中得到日本产业技术综合研究所雷兴林教授、云南大学地球物理系解朝娣副教授的帮助，在此表示感谢。

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About the first author:DONG Feifei, engineer, majors in seismology and earthquake prediction methods，E-mail：agnes516@126.com.

Study on Source Location and Focal Mechanism of Ruichang-Yangxin Magnitude 4.6 Earthquake Sequence

DONGFeifei1DENGHui1HURui1LIZheng1

1 Earthquake Administration of Jiangxi Province, 865 North-Hongdu Road, Nanchang 330039, China

With data from the Ruichang-Yangxin magnitude 4.6 earthquake sequence recorded by the digital seismic network of Jiangxi and its adjacent areas, we relocate the sequence, study the relatively large earthquake’s focal mechanism, discuss the spatial distribution feature and seismogenic structure of the sequence and discuss the relationship between two moderate-strong earthquakes in this region. Our results show that the strike of the Ruichang-Yangxin magnitude 4.6 earthquake sequence is approximately NE 60°, that the main seismogenic structure is the Longtang-Pijiashan buried fault, which is a subfault of the Tanlu fault. Furthermore, the Jiujiang magnitude 5.7 earthquake sequence and the Ruichang-Yangxin magnitude 4.6 earthquake sequence have a close relationship in spatio-temporal distribution.

Ruichang-Yangxin magnitude 4.6 earthquake sequence;relocation; focal mechanism

The Spark Program of Earthquake Technology of CEA,No.XH14030Y, XH12027.

2015-12-31

项目来源：中国地震局地震科技星火计划(XH14030Y，XH12027) 。

董非非，工程师，主要从事地震学及地震预测方法研究，E-mail：agnes516@126.com。

10.14075/j.jgg.2016.12.003

1671-5942(2016)012-1047-05

P315

A