由构造应力场研究汶川地震断层的分段性

盛书中 万永革，

1）中国北京100081中国地震局地球物理研究所

2）中国河北三河市燕郊065201防灾科技学院

由构造应力场研究汶川地震断层的分段性

盛书中1，2）万永革1，2），

1）中国北京100081中国地震局地球物理研究所

2）中国河北三河市燕郊065201防灾科技学院

采用构造应力场均匀性对断层或板块边界进行分段的方法，利用“裁剪－粘贴”法给出的余震震源机制解资料，进一步从应力场角度确定汶川地震发震断层南、北段分界点位置及南、北段震后应力场.研究结果表明，发震断层南、北段分界点位于北川附近，与先前的研究结果较为一致.南、北段震后应力场反演结果显示，南、北段的最大主应力轴方位均呈北东东向，且近水平.南、北段应力场反演的平均拟合残差和置信区间均较大，主要原因可能是因为南、北段内应力场不均匀性造成的.因为本文仅由大余震给出了震源断层的一级分段，南、北段内应做进一步的细分.

汶川地震 震源机制解 应力场 断层分段

引言

2008年5月12日14时28分，在青藏高原东缘、南北地震带中段的龙门山断裂带上发生了汶川MS8.0强烈地震.地震造成的地表破裂带长度达约250km，最大垂直及水平向错距分别约为6.2m和4.9m（徐锡伟等，2008）.

对于龙门山中央断裂晚第四纪活动性分段特征的研究，国内许多研究人员都已给出了各自的认识（唐荣昌等，1991；李勇等，2006；周荣军等，2008；李智武等，2008；朱艾斓等，2008），基本观点认为沿走向以NE－SW的卧龙—怀远一线和北川—擂鼓镇—安县一线为界可划分为3段，即南段（盐井—五龙断裂）、中段（北川—映秀断裂）和北段（北川—林庵寺断裂）.本研究中龙门山断裂南、北段分别对应于地质上的龙门山断裂中段和北段.陈国光等（2007）根据地貌、地质构造、布格重力异常和地震活动等资料的综合分析，对龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究结果发现，以位于虎牙—北川—安县一线的近SN向虎牙断裂和擂东断裂为界划分出断裂带西南段和北东段，其活动性迥然不同.西南段晚更新世以来活动强烈，北东段活动稍弱.朱艾斓等（2008）认为，余震条带在空间上具有明显的分段性特征，大致以安县高川阶区为界，可分为南北2个段落，南段以逆冲运动为主，兼有右旋走滑分量；北段同时兼有右旋走滑和逆冲运动分量.其中，每一段落南端的逆冲分量较大，向北右旋走滑分量逐渐增大.马寅生等（2008）认为，汶川地震中的龙门山活动断裂，同震变形运动方式具有明显的分段性，映秀—擂鼓镇段，表现为逆冲，走滑现象不明显；北川—青川段，既有逆冲又有右旋走滑分量.石玉涛等（2009）对汶川地震余震序列快剪切波偏振方向的研究结果显示，沿龙门山断裂带的主压应力方向存在分段特征，以安县为界，可以分为北东段和西南段，北东段的区域主压应力方向为北东向，西南段的区域主压应力方向为北西向.王勤彩等（2009）由汶川地震序列的宽频带波形数据，通过时间域矩张量反演方法，得到了该序列88次地震的矩张量解，并根据震源机制解类型的空间分布特征，将主破裂带自西南至东北分为6段.李志雄等（2009）根据对汶川地震余震序列的部分测震学指标计算，结果表明汶川地震序列可能是以绵竹为界.赵翠萍等（2009）利用全球台网远场台站记录波形资料研究了汶川地震震源破裂过程，结果表明，此次地震破裂过程存在显著的分段特性，即沿龙门山断裂带以绵竹为界，此次地震破裂过程可分解为都江堰—绵竹段及北川—青川段.王敏（2009）基于GPS同震位移场约束反演2008年5月12日汶川大地震破裂空间分布，表明映秀—北川主破裂带的南段，特别是在发震断层的起始段，断层错动以逆冲为主，而北川以北则走滑明显大于逆冲.张勇等（2009）将利用远场地震波形资料获取大震震源机制的方法应用于汶川地震，结果表明，地震断层的南端为近乎逆冲，随着破裂向东北方向延伸，断层走滑分量逐渐加大，从以逆冲为主到以走滑为主的转折点在震中东北大约190km的位置.杜义等（2009）通过对龙门山断裂带震后断层擦痕的测量，得到311条断层擦痕数据，利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法，得到研究区8个测点的构造应力张量数据，并获得了研究区构造应力场特征：区域现代构造应力场以近水平挤压为主，最大主应力方向σ1为76°—121°，平均倾角9°，应力结构以逆断型为主.受构造应力场及断层几何特征的影响，地表破裂呈现出分段性：映秀—北川段主要以NW盘逆冲为主，垂直位移明显；北川以北段为逆冲兼走滑，水平位移量与垂直位移量基本相当，或水平位移略大.由震源机制解资料给出龙门山地区现今构造应力场的最大主压应力方向为110°左右（钟继茂，程万正，2006；胡幸平等，2008），呈WNW向.郑勇等（2009）利用“裁剪－粘贴”（cut and paste，简写为CAP）法，对MS4.0以上余震震源机制解进行了反演.基于上述有关主震断层性质及应力场研究结果，我们利用郑勇等（2009）给出的震源机制解结果，进一步对2008年汶川地震发震断层带进行分段研究.由于震源机制解资料的限制，本研究目标仅限于从应力场角度给出断层南、北段分界点位置及南、北段震后应力场.

Wyss和Lu（1995）提出了利用构造应力场均匀性对断层或板块边界进行分段的方法，该方法还可以用于检验应力场间差异的显著性.他们将该方法应用于圣安德列斯断层（San Andreas Fault）的分段研究.结果将该断层划分为5个子断层段，其中4个子断层和基于非定量的构造划分法的分段结果是一致的.所以应用该方法对断层进行分段，不但使对断层或板块边界的划分更量化和客观化，还能找出构造划分法难以找出的子段.他们还将该方法应用于阿留申板块边界的分段（Lu，Wyss，1996）.Lu等（1997）还将该方法用于阿拉斯加俯冲带的分段和应力场研究.Ratchkovski（2003）应用该方法对2002年阿拉斯加Denali断层地震前后震源区应力场进行了分段研究.利用构造应力场均匀性对断层或板块边界进行分段的方法是定量地划分出各个子段，并能给出子段间差异的显著性，物理意义明确，是其显著的优点.对汶川地震断层的科学分段有利于我们深入理解龙门山断裂的孕震机理和地质构造，为地震危险性评估提供基础资料.

1 分段方法

Wyss和Lu（1995）提出了利用构造应力场均匀性对断层或板块边界进行分段的方法.该方法也可以用来检验应力场间差异的显著性.该方法假定在断层或板块边界的每一子段内构造应力场是均匀的，在不同段内构造应力场是不均匀的，且构造应力场在不同段间的变化是突然和显著的，并用每次地震震源机制解与参考应力张量间的残差（misfit）作为断层或板块边界的分段参数，残差采用Gephart和Forsyth（1984）定义的震源机制解和参考应力张量间的广义最小旋转角.如果上述假设是正确的，我们可以将发生在三维空间里的地震事件，视为沿断层走向或板块边界分布的一维事件，而忽略其在深度上的分布.因为同一子段内应力场是均匀的，所以同一子段内震源机制解和参考应力张量间的残差大小也是相似的.不同子段内的震源机制解和参考应力张量间残差大小是不一样的，且差异是显著的，因此作出沿断层走向的地震序数的关系曲线（即沿断层走向的残差累积曲线）.该曲线在断层的各个子段内斜率为不同的常数，即在不同子段内斜率不同.相邻段的斜率差异越显著，则相邻段间的应力场差异越大.相邻子段间差异的显著性可以用z（当样本数大于等于30个时）或t（当样本数小于30个时）检验法加以检验.具体统计检验公式为

式中，μ1为子段1的平均残差，μ2为子段2的平均残差，s1和s2分别为两个子段内残差的标准差，n1和n2分别为两个子段内震源机制解个数.

关于参考应力张量的选取，一般选择需要分段断层中某段具有均匀应力场的子段的应力张量为参考应力张量.Lu等（1997）在阿拉斯加俯冲带的分段和应力场研究中，首先根据任意参考应力张量计算出残差累积曲线，再选用残差累积曲线中具有稳定斜率的数据段反演出新参考应力张量，然后再由新参考应力张量计算出新的残差累积曲线.在新残差累积曲线中该数据段应该具有最小的斜率，该段即为断层中的一个子段.由新的残差累积曲线找到其它稳定斜率的数据段并反演出这些数据段的应力张量，再用这些张量作为参考应力张量，重复上述过程，直至找出所有子段.Ratchkovski（2003）在对2002年阿拉斯加Denali断层地震前后震源区应力场进行分段研究时，将所有地震事件按经度排列，用窗长为20次地震，步长为5次地震的滑动窗，计算了整个断层上每个滑动窗内的应力场，并选用残差最小的应力场参数作为参考应力张量.

2 南、北段分段研究及其应力场反演结果

2.1 资料选取

我们选用郑勇等（2009）利用“裁剪－粘贴”法反演得到的207次MS4.0以上余震震源机制解资料.由于该方法同时采用了地震体波和面波信息，因此求解出的震源机制可能更为准确.这些余震发生于2008年5月12日—8月7日，震源机制解及其空间分布见图1.由震源机制解来看，MS4.0以上余震机制类型多以走滑和逆冲型为主，拉张型地震较少且主要分布在余震区南部以及北川附近.由震源机制解的空间分布图可见，余震主要分布在主震破裂断层附近，南部米亚罗断裂上也发生了较多的走滑型地震.龙门山断裂段构造复杂，为了避免周围断层上发生的地震对主震断层分段的影响，我们选用如图1中矩形框所示的余震资料.余震震源深度分布见图2a.从图2中我们可以看出，余震主要集中发生在7—17km的深度范围内.在后续的应力场反演中和断层分段研究中，为了避免自由表面的影响等深度因素（Bokelmann，Beroza，2000），我们仅选用7—17km深度范围内的余震资料用于后续研究.最终选用的震源机制解数为108个，其震级分布见图2b，矩震级范围主要集中在3.7—4.7级之间.

2.2 参考应力张量的反演及南、北段分界点的确定

Gephart和Forsyth（1984）给出了区域应力场反演的网格搜索法.利用该方法我们可以获得全应力张量中的4个分量，即3个主应力轴方向和反映3个主应力相对大小的R值（R值定义见式（3）），同时还可以给出应力张量的95%可信度范围.

图1 汶川地震主震及MS4.0以上余震震源机制解分布图图中黑色矩形框所示范围为本研究选取数据区域，黑色线条表示断层，红色线条表示汶川地表破裂（徐锡伟等，2008）.图中压缩区用深黑色表示的震源机制解是序号为10整数倍的震源机制解（第59次地震除外），其中的数字为其排列后的序号.压缩区用蓝色表示的震源机制是张勇等（2009）给出的主震破裂子事件的震源机制，其它震源机制的压缩区用浅灰色表示.第59次地震和红色短线示意南、北段分界处位置.主震震源机制解引自Harvard CMT解Fig.1 Focal mechanisms of Wenchuan main shock and its MS≥4.0aftershocksBlack rectangle indicates the study area，black lines represent faults，red lines denote surface rupture of Wenchuan earthquake（Xu etal，2008）.The compressed areas of focal mechanisms，whose sequential numbers are multiples of 10，are filled with black（except for the 59th earthquake）.The focal mechanisms with blue compressed areas stand for the sub－events given by Zhang etal（2009）.The compressed areas of other focal mechanisms are filled with grey.The 59th earthquake with red compressed area and the red short line indicate the boundary between the northern and southern segments.The main shock focal mechanism was from Harvard CMT catalogue

本研究中我们将所选用的震源机制解沿断层从南向北进行排列，先用一个任意的应力张量作为参考应力张量做出残差累积曲线，并从其中选取了大体上具有稳定斜率的4个段数据，再用Gephart和Forsyth（1984）的网格搜索法反演出这些子段的最佳应力张量作为参考应力张量.参考应力张量数据段的选取及其应力场的反演结果见表1.以表1中的应力张量作为参考应力张量，分别计算了参考应力张量和每次余震间的残差，绘制残差累积曲线图（图3a）.由图3a的残差累积曲线图可见，在第59次地震处，第2、第3和第4参考应力张量的残差累积曲线斜率均发生明显的变化，第1个参考应力张量对应的残差累积曲线趋势变化不明显.图3b为相应残差累积曲线的z检验值（当其中某段的地震事件数少于30个时，使用t检验），图中横虚线示意z检验显著性水平为0.05的临界值（该临界值为1.96）.从图3b中可见，在第59次地震处，第2、第3和第4参考应力张量的残差累积曲线z检验值均达到和超过临界值.对于第1个参考应力张量，南、北段间差异没有通过统计检验.由于不同的参考应力张量对各段有不同的分辨率，一般为选用的参考应力张量与某一子段的应力场相近时，该参考应力张量与该子段内震源机制解间的残差较小，累积残差曲线的斜率较小，能较好地分辨出该子段，所以对复杂的断层或板块边界分段时，要尽可能用多个分别与各子段应力场相似的应力张量作为参考应力张量，或使用类似Lu等（1997）的参考应力张量选取方法，才能详尽地区分出研究区域内的每一个子段.故在本研究中我们以多个参考应力张量均通过z检验的第59次地震位置作为汶川断层南、北段的分界位置，即由z检验结果可见在0.05的显著性水平上，南段和北段的差异是显著的.第59次地震事件的具体参数见表2，可见其位置大体上对应于北川附近（图1）.所以第59次地震所在位置就是汶川地震发震断层力学性质的分界点，即从应力场角度汶川地震发震断层以北川为界分为两个子断层段.

图2 余震深度（a）和震级（b）分布图（N表示地震数）Fig.2 Depth（a）and magnitude（b）statistics of aftershocks.Nrepresents the number of earthquakes

表1 参考应力张量的选取及其应力场反演结果Table 1 Selection and inversion of the reference stress tensors

先前的研究表明，震级不同的地震反映出不同尺度区域的应力场信息，地震能反映其破裂尺度20—50倍的区域应力场信息（Luetal，1997；Gillardetal，1992，1996；Gillard，Wyss，1995）.Lu等（1997）认为，使用的小地震（ML约为3）对应的破裂尺度约为几百米的量级，能反映出10—100km尺度区域是否具有均匀应力场；当使用破裂尺度约为10km的较大地震（MS约为5）时，能反映出300km以上尺度区域是否具有均匀应力场.本研究使用震级范围为MS4.0以上的地震，该震级范围的地震破裂尺度适用于研究100km以上尺度区域的应力场均匀性，即该震级范围的地震资料适用于汶川地震断层的一级分段，即确定其南、北段间分界点的位置.有关南、北段内的进一步分段，则需要更多的小地震的震源机制解资料.由图3可见，在第100次地震附近，除第1个参考应力张量的计算结果外，其余3个参考应力张量计算出的残差累积曲线斜率变化较明显，且t检验值也超过其显著性水平为0.05的临界值 （该临界值为2.00）.由图1可见，从第100次地震至107次地震所对应的区域尺度非常小，本研究使用的地震破裂尺度对这样小的区域不具有分辨能力，故虽然有残差累积曲线斜率变化和达到t检验的临界值，我们也没有在该处分段.

图3 残差累积曲线（a）和z检验值绝对值（b）图（a）中几种不同符号的点划线分别为相应的参考张量的残差累积曲线；图（b）中的曲线为相应残差累积的z检验曲线，其中一段数据个数小于30个时为t检验值，横虚线示意z检验显著性水平为0.05的临界值（该值为1.96）Fig.3 Cumulative misfit curves（a）and the absolute values of z－test（b）Dotted lines with different symbols correspond to different cumulative misfit curves calculated with different reference stress tensors（a）；The z－test value curves correspond to the above cumulative misfit curves，t－test value is used when the data number of one segment is smaller than 30，the horizontal dashed line indicates the critical value（equal to 1.96）of z－test for the significance level of 0.05 （b）

表2 第59次地震的具体参数Table 2 Parameters of the 59th earthquake

2.3 南、北段应力场反演结果及检验

根据上面的研究结果，以第59次地震为界将龙门山断裂分为南、北两段，分别反演了南、北段震后的应力场，反演结果见图4和表3.

图4 南、北段应力场施密特图（a）南段；（b）北段.图中圆圈表示最大主应力，三角形表示中间主应力，正方形表示最小主应力，小空心符号所示区域为应力场95%置信区间Fig.4 The principal stress axis Schmidt projection of northern and southern segments（a）Southern segment；（b）Northern segment.Circle，triangle and square indicate maximum，intermediate（null）and minimum （dilational）principal stress axes，respectively.The area covered by small open symbols marks 95%confidence level range of principal stress axes

表3 南、北段应力场反演结果Table 3 The stress inversion results of the northern and southern fault segments

从应力场反演结果可见，南、北段的最大主应力轴（P轴）方位均呈北东东，且近水平；南段的中间主应力轴（B轴）和最小主应力轴（T轴）倾角较大，最小主应力轴倾角大于45°；北段最小主应力轴近直立，应力场反演结果的拟合残差和置信区间均较大.虽然我们已用累积残差法验证了它们在0.05的显著性水平上差异是显著的，但南、北段应力场的最佳主应力方向的95%置信区间存在重叠区域，故我们用反演获得的南、北段应力场为参考应力张量计算残差累积曲线和z检验曲线（图5）.由图5a可见，用南、北段应力场作为参考应力张量，所获得的残差累积曲线在第59次地震处其斜率发生了明显的变化，且当用南段应力场作为参考应力张量时（残差累积曲线为圆圈表示的曲线），圆圈表示的曲线在第1至第59次地震间的斜率要明显小于第60次至第108次地震间的斜率.同样，当用北段的应力场为参考应力张量时，北段的残差累积曲线斜率要小于南段.这说明当参考应力张量接近或为某段应力场时，该段中的地震事件与参考应力张量间残差小，残差累积曲线的斜率相应也较小.由图5b可见，在第59次地震处南、北段间z检验值超过了显著性水平为0.01的临界值，即南、北段应力场间差异达到99%的置信水平.这也从一定程度上肯定了我们的分段结果.杜义等（2009）通过对龙门山断裂带震后断层擦痕的测量获得的龙门山地区现代构造应力场以近东西向的挤压为主要特征，其最大主应力方向为76°—112°，平均倾角9°；最小主应力近直立；中间主应力方向为353°—30°之间，平均倾角为27°，应力结构以逆断型为主.本研究给出的应力场与杜义等（2009）的结果较为接近，但本研究给出的最大主应力方向偏小.

图5 残差累积曲线（a）和z检验值绝对值（b）图（a）中圆圈和正方形的点划线分别为南段和北段应力张量为参考应力张量的残差累积曲线；图（b）中曲线为相应累积残差曲线的z检验曲线，其中一段数据个数小于30个时为t检验值，横虚线示意z检验显著性水平为0.01的临界值（该临界值为2.58）Fig.5 Cumulative misfit curves（a）and the absolute values of z－test（b）The circle and square dot lines correspond to the cumulative misfit curves calculated with different reference stress tensors of southern and northern segments（a）；The z－test value curves correspond to the above cumulative misfit curves，t－test value is used when the data number of one segment is smaller than 30，the horizontal dashed line indicates the critical value（equal to 2.58）of z－test for the significance level of 0.01（b）

为验证应力场反演结果的可靠性，我们根据万永革等（2000，2008）给出的由应力场确定大震断层面参数的方法，利用本研究获得的应力场反演结果和龙门山断裂模型反推龙门山断裂南、北段的理论震源机制解.龙门山断裂的模型走向和倾角参数我们参考胡幸平（2010）硕士学位论文，具体参数见表4.我们将应力场在断层面上最大剪应力方向看作断层的滑动方向，滑动角计算结果见表4，其理论震源机制解见图6.由计算结果可见，龙门山断裂南段滑动角为91.5°，震源机制解类型为纯逆冲型；龙门山断裂北段滑动角为127.8°，震源机制解类型为逆冲兼右旋走滑型.该结果与实际的地质考察及震源破裂过程反演得到的结果一致（徐锡伟等，2008；陈国光等，2007；华卫等，2009；杜义等，2009；张勇等，2009），这从侧面验证了应力场反演结果的可靠性.用余震震源机制解反演得到的应力场计算出主震理论震源机制解与实际主震机制的一致性，说明主震没有完全释放震源区应力，余震是主震的继续.图4与图6差异较大的原因是，由主应力方向判断震源机制类型时，我们一般是把应力张量对应的最大剪切应力面视为断层面，而图6是在断层几何参数确定的情况下，根据应力张量在断层面上的剪切应力方向确定其理论震源机制解.前者将应力张量对应的最大剪切应力面视为断层面，确定震源机制类型；后者是在存在薄弱断层面的情况下，由薄弱断层面上的剪切应力方向确定震源机制类型.故图4与图6结果差异较大.

表4 龙门山断裂模型（模型参数引自胡幸平，2010）及计算出的滑动角Table 4 The fault model of Longmenshan（parameters are selected from Hu，2010）and the calculated slip angle

图6 汶川地震断层南段（a）、北段（b）的理论震源机制解Fig.6 Theoretical focal mechanisms of southern（a）and northern（b）segments of Wenchuan earthquake

3 讨论与结论

本研究在先前的研究基础上，使用郑勇等（2009）给出的汶川地震余震震源机制解资料，利用Wyss和Lu（1995）提出的利用构造应力场均匀性对断层或板块边界进行分段的方法，从应力场的角度进一步研究龙门山断裂带南、北段分界点位置.结果显示，南、北段分界点位于北川附近，与先前的研究结果较为一致（唐荣昌等，1991；李勇等，2006；周荣军等，2008；朱艾斓等，2008；李智武等，2008；陈国光等，2007；徐锡伟等，2008；王敏，2009；华卫等，2009；杜义等，2009；张勇等，2009）.石玉涛等（2009）对汶川地震余震序列的快剪切波的偏振方向的研究结果显示，沿龙门山断裂带的主压应力方向存在分段特征，以安县为界.李志雄等（2009）根据对汶川地震余震序列的部分测震学指标计算，表明汶川地震序列可能是以绵竹为界.赵翠萍等（2009）利用全球台网的远场台站记录波形资料研究了汶川地震震源破裂过程.结果表明，此次地震破裂过程存在显著的分段特性，即沿龙门山断裂带以绵竹为界，破裂过程可分解为都江堰—绵竹段及北川—青川段.王勤彩等（2009）根据震源机制解类型的空间分布特征，将主破裂带自西南至东北分为6段，其中第3段和第4段的分界线也大体上位于绵阳附近.由图1可见，本研究结果与上述由快剪切波的偏振方向、余震序列测震学指标、震源破裂过程和震源机制解类型的空间分布给出的南、北段分界均较为接近.本研究的优点是从应力场角度对断层进行定量的分段，且分段结果与先前的研究结果较为一致；不足之处是受到资料的限制，未能对龙门山断裂进行细分，只给出了一级分段.本研究分段反演了汶川地震震源断层南、北段应力场，从应力场反演结果看，南、北段应力场的主应力方向间存在一定的差异.但它们主应力方位的95%置信区间相互重叠，即从南、北段应力场最佳主应力方向及其95%置信区间很难判断它们是否存在显著差异.但用Wyss和Lu（1995）提出的累积残差法研究结果显示，南、北段应力场在0.01的显著性水平上差异是显著的.

有关大震后震源区应力场研究表明，震后震源区应力场可以分为两类：① 震后震源区发生的地震受控于统一的应力场作用，例如，1999年土耳其Izmit地震（Polatetal，2002）和1999年集集地震 （Kao，Angelier，2001）；② 震后震源区应力场变的不均匀，例如，1999年美国加州 Hector Mine地震（Wiemeretal，2002）和1994年Northridge地震（Hardebecketal，1998）.本研究利用汶川地震后余震资料所反映的应力场信息对主震断层进行分段，没有考虑到主震的影响.若能利用背景地震的应力场信息对该断层进行分段则更具说服力.但我们用余震震源机制解反演得到的应力场计算出主震理论震源机制解与实际主震震源机制一致，说明震后应力场与震前应力场是相似的，主震没有完全释放震源区应力.故本研究利用余震资料对主震断层进行分段对于本次地震事件是合理的，且所得结果与先前的研究结果较为一致，这也是对本研究使用余震震源机制解资料获得的应力场对主震断层分段方法的一个肯定.

本研究在对汶川地震断层分段的基础上，分别反演了汶川地震断层南、北段的震后应力场，应力反演结果的平均拟合残差和主应力的95%置信区间均较大.应力场反演结果的拟合残差主要来自两个方面：一是震源机制解的误差，另一个是应力场的不均匀性.由于震源机制解数量较少，且该区域构造复杂，我们暂未对震源机制解的误差大小做统计分析，所以应力场反演残差中有多少来自震源机制解误差还不能确定.从先前有关研究结果可知汶川地震断层破裂的复杂性（王敏，2009；张勇等，2009；Shenetal，2009），因此我们推断南、北段应力场反演拟合残差较大的主要原因可能是因为南、北段内应力场不均匀性造成的.南、北段的划分可能仅是汶川地震断层的一级划分，南、北段内可能还可以做进一步分段.大地震的破裂尺度大，对局部的应力场变化不敏感，所以大地震能提供较大区域的应力场的信息；反之，小地震（或破裂）可以在大的区域应力场的作用下发生，但它们的发生也可能是局部应力场变化的一个响应，所以小地震对局部的应力场敏感.因此，震级不同的地震反映出不同尺度应力场的信息，地震能反映其破裂尺度20—50倍的区域应力场信息（Luetal，1997；Gillardetal，1992，1996）.本研究使用震级范围为3.7—4.7级，该震级范围的地震资料刚好适用于汶川地震断层的一级分段，即确定其南、北段间分界点的位置.有关南、北段内的进一步分段，则需要更多小地震的震源机制解资料.

由上述讨论可见，本研究利用余震震源机制解资料，从应力场的角度对汶川地震断层进行分段，给出了较好的一级分段结果.我们期望今后在震源机制解资料丰富的基础上，能够利用震级较小的地震震源机制解资料，对汶川地震发震断层再进行下一级的细分；在大量背景地震震源机制解的累积下，对震后应力场和背景应力场间关系以及利用它们对断层分段产生的影响作进一步深入研究.

感谢中国科学院测量与地球物理研究所郑勇副研究员为本研究提供了余震震源机制解资料；感谢中国地震局地球物理研究所蒋长胜副研究员对本研究的帮助和指导.

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Segmentation of the Wenchuan earthquake fault derived from tectonic stress analysis

Sheng Shuzhong1，2）Wan Yongge1，2），

1）InstituteofGeophysics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100081，China
2）InstituteofDisasterPreventionScienceandTechnology，Yanjiao，SanheCity，HebeiProvince065201，China

This study determined the boundary between southern and northern segments of the Wenchuan earthquake fault based on the analysis of stress field after the main shock.The method of dividing fault or plate boundary into sections by means of stress field uniformity analysis is utilized.Aftershock focal mechanisms were obtained by using“cut and paste”（CAP）method，and used to infer the stress field.The results show that the boundary between the northern and southern segments of the seismogenic fault is located near Beichuan County，similar to those from previous studies.The inverted aftershock stress results show that the orientation of maximum principal stress axes for both northern and southern segments is ENE－WSW，and nearly horizontal.The average misfit and confidence level range of stress inversion result are relatively large，probably due to the stress heterogeneity in the northern and southern segments.Since this research only gives a gross segmentation of the seismogenic fault based on focal mechanism determination of large aftershocks，a further division of the northern and southern segments should be studied in detail in future.

Wenchuan earthquake；focal mechanism；stress field；segmentation of fault

10.3969／j.issn.0253－3782.2012.06.002

P315.3＋3

A

国家自然科学基金（41074072，40874022）、中央高校基本科研业务费专项资金创新项目（团队资助计划ZY20110101）和防灾减灾青年科技基金（200901）资助.

2011－11－12收到初稿，2012－02－28决定采用修改稿.

e－mail：wanyg217217＠vip.sina.com.cn