2010年6月5日山西阳曲4.6级地震震源机制解多方法测定与比较

刘林飞，翁钊强，梁向军

(1.山西省地震局太原基准地震台，山西 太原 030025；2.广东省地震局汕头地震台，广东 汕头 515000；3.山西省地震局，山西 太原 030021；4．太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

2010年6月5日山西阳曲4.6级地震震源机制解多方法测定与比较

刘林飞1，4，翁钊强2，梁向军3，4

(1.山西省地震局太原基准地震台，山西 太原 030025；2.广东省地震局汕头地震台，广东 汕头 515000；3.山西省地震局，山西 太原 030021；4．太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

基于山西数字地震台网的宽频带波形资料，采用CAP方法和矩张量解方法反演，得出2010年6月5日山西阳曲MS4.6地震的震源机制解，二种结果基本一致；与已有的Snoke方法得出的震源机制解结果相比较，发现矩张量解方法与Snoke方法获得结果的一致性更好。得出，中等地震发生后，可选择三种方法中的任一种来测定震源机制解，为发震断裂构造的判定提供参考依据。

：震源机制解；CAP方法；矩张量解；Snoke方法

0 引言

震源深度和震源机制解是了解区域构造、地震孕育环境及成因的重要数据基础。宽频带地震波形资料中包含大量的地震震源和区域地壳信息，近年来，众多学者开展了此方面的研究[1-3]。如，吕坚用CAP方法研究2010年4月14日青海玉树地震序列中MS4.7前震、MS7.1主震、MS6.3强余震的震源机制解，结合震中附近活动断裂分布与地表破裂带调查资料讨论了发震构造；林向东用TDMT矩张量解方法反演芦山7.0级地震及其余震的矩张量解，得出此次地震主震和余震的断层性质。

2010年6月5日在山西太原市阳曲县发生4.6级地震，太原市震感强烈，是继2002年9月3日太原郝庄4.6级地震后影响较大的一次地震。此次地震地处太原盆地东侧控盆边界断裂—山根底断裂附近，位于太原盆地地震破裂空段内[4]，其发震构造的确定对区域未来地震的危险性判定至关重要。因此，有必要通过多种方法测定震源机制解，进一步了解其孕震环境。研究选用目前广泛使用的CAP方法[5-6]和矩张量解方法[7-8]，反演该次地震的震源机制解，并对两种结果进行对比分析。

1 原理简述

1.1 CAP方法原理简述

CAP方法是综合利用近震中的体波、面波信息，分别对Pnl波和面波部分(Sur)赋予不同的权重，分别计算实际地震记录和理论地震图的误差，在给定空间内采用格点搜索法进行网格搜索，得到相对误差最小时的震源机制解和震源深度[5-6]。其优点是在反演的过程中允许在适当的时间变化范围内相对移动，一定程度上消除地下速度结构不准确所造成的影响，对速度模型和地壳横向变化的依赖性较小，即使在格林函数和地震位置不是很准确的情况下，也能得到较好的结果[9]。同时，在误差函数中引入距离影响因子，充分考虑因距离产生的衰减对波形的影响，避免反演主要受最近台站记录的影响[6]。

1.2 矩张量解方法(TDMT-INVC)原理简述

矩张量解方法是Dreger利用区域地震波形在时间域内进行矩张量反演。选取三分量地震波形数据前2分钟的长周期记录，利用区域观测三分量Pnl波形在时间域内开展地震矩张量的反演求解。在速度结构、震源位置比较准确的情况下，通过理论计算的合成地震图与选取的观测数据之间的拟合来反演中等地震的矩张量，通过方差减小(variance reduction)参数VR来度量解的质量[10]。

2 反演结果

2.1 CAP方法反演结果

阳曲4.6级地震发生在山西中部，台站包围较好，选取震中距200 km之内且信噪比大于1.2的台站，共有10个台站(YMG、DAX、LOF、JIC、XIY、TAG、ZOQ、HZH、XAY和TIY，见第7页图1a)；采用程序里内嵌的CRUST2.0模型，通过不断改变震源参数，将拟合误差最小的一组机制解作为最终的结果(见图1b)。由图可见，拟合曲线光滑，结果稳定，没有出现多种机制解类型或结果出现突跳变化。在震源深度18 km处误差最小。

以18 km为最佳震源深度计算出的理论波形与实际记录波形匹配较好，在10个台站中，波形拟合互相关系数大于60%的占96%，拟合效果理想，结果稳定、可靠(见第8页表1)。尽管参与反演的台站不完全相同，但机制解参数与宋美琴[11]的研究结果一致。

2.2 矩张量解方法反演结果

Romanowicz[12]通过使用单台和多台三分量波形资料反演对比发现，如果速度模型控制较好，单台三分量与4个台站反演结果一致，其前提是单台波形数据质量高，如有干扰，则导致反演结果不稳定；如果用多台反演，则要求至少三个以上台站的波形数据，且最终的VR值大于80。该研究在开展矩张量反演时，遴选出震中周围100～400 km内张角小、精度高的6个台站(SHZ、YAY、DAX、XIX、LIF和HMA)参加计算，反演结果如图2、表1所示，优势震源深度为20 km。

图1 参与反演的震中周围台站分布和阳曲4.6级地震的震源机制解深度搜索图Fig.1 The stations used around the epicenters for inversion and focal mechanism solution depth search of Yangqu Ms 4.6 Earthquake

图2 矩张量解方法反演阳曲4.6级地震的震源机制解结果Fig.2 The focal mechanism solution of Yangqu Ms 4.6 Earthquake obtained by moment tensor solution inversion method

2.3 两种方法反演结果比较

从上述不同方法测定的结果来看，节面走向方位差在20°内，倾角、滑动角差别略大，基本在25°范围内，不影响判定本次地震的活动性质，认定震源错动性质一致。造成二种结果不完全一致的原因，一方面是两种方法测定原理不尽相同，另一方面是只有1个台(DAX)共用。用Snoke方法获得该地震震源机制解的结果如表1所示，可以看出，矩张量解方法与Snoke方法得到的结果一致性非常好，相差基本在3°以内。从三种方法反演结果来看，反映的震源性质基本一致，只是参数上的细微差别，说明对中等地震的震源机制解，三种方法均适用。CAP和矩张量解两种方法测定震源深度结果较接近，可为深入研究震源断层性质和深部动力学环境提供可靠的基础信息。

表1 三种方法的震源机制解结果对比Table 1 The comparison of focal mechanism solutions by three methods

3 结论与讨论

对2010年6月5日山西阳曲MS4.6地震，在传统Snoke方法测定的基础上，运用山西数字地震台网的宽频带波形资料进行CAP和矩张量解反演震源机制解研究。结果表明，CAP和矩张量解两种方法的反演结果一致性较好，震源深度比较接近。与Snoke方法结果相比较，发现三种方法所得结果一致性好，说明对中等地震，可根据研究需要选取任一种方法测定其震源机制解。当需要获取震源深度时，建议采用CAP和矩张量解方法。

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DeterminationandComparisonofSeismicFocalMechanismoftheMs4.6YangquEarthquakeonJune5,2010BasedonMulti-methods

LIULin-fei1,4,WENGZhao-qiang2,LIANGXiang-jun3,4

(1.TaiyuanReferenceSeismologicalStationofShanxiEarthquakeAgency,Taiyuan,Shanxi030025,China;2.ShantouseismicstationofGuangdongEarthquakeAgency,Shantou,Guangdong515000,China;3.ShanxiEarthquakeAgency,Taiyuan,Shanxi030021,China;4.StateKeyObservatoryofShanxiRiftSystem,Taiyuan,Shanxi030025,China)

Based on the broadband waveform data of Shanxi digital seismic network, the focal mechanism solution ofMs4.6 Yangqu earthquake on June 5, 2010 was obtained by using CAP method and moment tensor solution inversion method. The results by the two methods were basically consistent. Compared with the existing solution obtained from Snoke method, it is found that the solution from moment tensor inversion method is more consistent with that of Snoke method. It is concluded that, any of the three methods can be selected to determine the moderate earthquakes focal mechanism solution which can provide a reference for the determination of the seismogenic structure.

Focalmechanismsolution; CAP method; Moment tensor solution; Snoke method

1000-6265(2017)03-0006-03

2016-12-20

中国地震局青年骨干专项(20140305)，山西省地震局科研项目(SBK-1628)。

刘林飞(1977— )，男，山西省灵丘人。2010年毕业于北京大学，助理工程师。

P315.63

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