2020年济南长清MS4.1地震 震源区发震构造特征

崔华伟郑建常赵金花赵 瑞

1）中国济南250014 山东省地震局

2）中国三河065201 河北省地震动力学重点实验室

2020年2月18日，在山东济南长清区发生了MS4.1（ML4.6）地震（116.620°E，36.478°N），震源深度5 km，震源区附近震感强烈，社会影响较大，受到广大群众及政府部门的高度关注。此次地震发生之后，山东省地震局布置4 个流动地震监测台站，为地震的重定位研究提供有效的台站约束条件。主震后陆续记录到一系列余震活动，构成主震—余震序列，截至5 月18 日，长清地震序列共记录地震活动46 次，其中ML＞ 4.0 地震1 次（主震），ML3.0—3.9 地震3 次，ML2.0—2.9 地震6 次，ML1.0—1.9 地震21 次，小于ML0.9地震15 次。文中拟使用双差定位法对该地震序列重新进行定位，使用P 波极性数据计算地震震源机制解，并对震源区构造应力场进行反演，分析发震构造。

重新定位结果显示：①长清地震序列分布呈SE—NW 走向，震源集中分布在地壳浅部，深度2—11 km，其中ML3.0 以上4 次地震的震源深度均小于5 km，而MS4.1 主震震源深度仅4.7 km。震源深度较浅，导致此次地震震源区附近震感强烈；②4 次ML＞3.0 地震均分布在地震丛集东南端，按时间分布可知，地震的发生具有SE 向NW 迁移的趋势。地震剖面时序图显示，随着时间的推移，地震序列的发生位置存在由浅变深的过程，且随着深度加大，震级逐渐减小。分析认为，发震断层从东南部向西北逐渐破裂，且存在持续时间长及震级减小的情况，可能反映了随着时间的推移，地壳累积应力由SE 向NW 逐渐释放。

利用P 波初动方法，计算长清地震序列中初动数目大于16 且分布较好的主震及4 个余震的震源机制解。结果显示，随着时间的推移，长清地震序列震源机制解类型也随之变化。地震1（主震，正断兼走滑型）、3（过渡型）、5（正断型）的震源机制解显示，具有正断兼部分走滑性质，而地震2（走滑）和4（走滑）为走滑型地震。整体来看，在时间序列上，5个地震的震源机制解存在正断型与走滑型相互转换的现象，其中P轴呈近EW 向挤压，倾伏角偏大；T轴呈近SN 向拉张，倾伏角偏低。

基于给出的5 个地震的震源机制解，使用MSATSI 程序计算震源区构造应力场。结果显示：①最优主压应力轴呈NE—SW 向高倾角挤压，致使震源区应力场呈典型正断应力机制，且其方位角和倾伏角与前人给出的结果存在较大差异；②最优主张应力轴呈SEE—NWW 向近水平拉张；③R=0.16，数值偏低，表明震源区以SSE—NNW 向近水平的拉张作用为主。这是因为，当R值接近0 时，在最优主张应力轴垂直的平面内，中间轴与最优主压应力轴自由旋转，且均呈挤压状态，表现出拉张轴稳定的应力场特征。

利用双差重定位的地震数据，使用模拟退火算法和高斯—牛顿算法相结合的算法，拟合得到长清地震序列的可能发震断层面，其中走向320.49°、倾角84.778°。结合应力场计算结果，得到断层面滑动角为15.66°。根据断层面的滑动角判断断层的运动性质，推断发震断层可能为左旋走滑兼有正断性质的隐伏次级断裂。

结合地震重定位、震源机制解、断层面拟合、滑动角参数及构造应力场结果，分析长清地震的发震构造背景。山东地区的构造应力场揭示了太平洋板块自东向西挤压对该区背景应力场的作用特征，济南地区表现为鲁中隆起与周边相对沉降的垂直构造运动差异的局部特征，从而揭示了济南长清地区的局部应力场特征。可见，济南长清震源区受到背景应力场与局部构造运动差异的共同作用，表明长清地震序列应力场受控于山东地区构造应力场与鲁中隆起构造差异运动的共同作用，具有近NS 向水平拉张及NE—SW 向高倾伏角挤压的正断应力机制。从地震重定位结果推断，地震序列沿SE—NW 向由浅至深分布。根据断层面拟合参数及滑动角计算结果，推断发震断层为具有左旋走滑运动兼正断成分、走向SE 的高倾伏角隐伏次级断裂。