劉 萍， 魏蕓蕓， 張琳琳

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆 烏魯木齊 830011)

據(jù)新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)測定，2021年9月4日9時54分、5日1時52分分別發(fā)生新疆維吾爾自治區(qū)皮山MS5.1地震、葉城MS5.0地震，震源深度分別為7 km和10 km，兩次地震相距約13 km，時間間隔約16 h。據(jù)新疆地震臺網(wǎng)記錄結(jié)果，截至2021年10月1日，共記錄到ML≥0.0地震307次(包含前震)，其中ML1.0～1.9地震187次，ML2.0～2.9地震80次，ML3.0～3.9地震25次，ML4.0～4.9地震9次，ML5.0～5.9地震3次，最大地震為9月4日9時54分皮山MS5.1地震。兩次地震后，序列最大地震為9月5日1時55分ML4.7地震。其中在皮山MS5.1地震前記錄到地震73次，其中ML1.0～1.9地震35次，ML2.0～2.9地震18次，ML3.0～3.9地震10次，ML4.0～4.9地震8次，ML5.0～5.9地震1次，最大地震為9月4日9時28分ML5.0地震。皮山MS5.1地震震中位于西昆侖山與塔里木盆地的過渡部位、塔里木盆地的西南緣，大地構(gòu)造上位于塔里木中央地塊西南緣，為塔里木盆地西南邊緣地帶(圖1)。新構(gòu)造劃分上，震區(qū)北部為塔里木斷陷區(qū)的葉城拗陷帶，南部為昆侖山強烈隆起區(qū)的西昆侖北麓新隆起帶，GPS觀測資料顯示該構(gòu)造帶以擠壓縮短變形為主，右旋走滑速率為(1～3)mm/a[1-4]。皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震微觀震中位于澤普斷裂。澤普斷裂從莎車西經(jīng)澤普至杜瓦展布，是塔里木盆地西南規(guī)模較大的隱伏斷裂，斷裂走向NWW，傾向南西，斷面陡傾，全長約210 km, 斷層傾角為67°～76°[5-7]。該斷裂是與澤普背斜相伴生的逆斷層，為第四紀(jì)隱伏活動斷層。皮山MS5.1地震發(fā)生在西昆侖地震帶。震中100 km范圍內(nèi)1900年以來發(fā)生MS≥5.0地震9次(含余震)。其中，5.0≤MS≤5.9地震5次，6.0≤MS≤6.9地震4次。距此次震群震級最大、時間最近的為2015年7月3日皮山MS6.5地震，距離約37 km， 震源機制解類型解為逆沖型[8]，與本次地震震源類型一致。吳傳勇[9]認(rèn)為皮山6.5級地震發(fā)生在西昆侖山前的皮山逆斷裂—褶皺帶上,山前地區(qū)為典型的逆沖構(gòu)造帶，形成典型的薄皮推覆構(gòu)造系統(tǒng)。為了了解此次地震的發(fā)震構(gòu)造，更好地判定震區(qū)未來地震活動趨勢，本文中采用CAP方法反演2021年9月4日皮山MS5.1地震和2021年9月5日葉城MS5.0地震及前震的震源機制解。

圖1 皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震附近地震構(gòu)造與歷史地震

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)資料

收集地震周邊地區(qū)的葉城臺(YCH)、阿圖什臺(ATS)、和田臺陣6 (HTTZ6)、和田臺陣0 (HTTZ0)、英吉沙臺(YJS)、岳普湖臺(YPH) 、巴楚臺(BCH)、西克爾臺(XKR) 、塔什庫爾干臺(TAG)、喀什臺(KSH)、烏什臺(WUS)、于田臺(YUT)數(shù)字地震波形用于反演震源機制解(表1)，臺站分布均勻合理(圖2)，對皮山MS5.1和葉城MS5.0地震包圍較好，在臺站分布上最大程度減小對反演結(jié)果的影響。

表1 研究區(qū)內(nèi)臺站參數(shù)表

兩次地震處于地震臺站分布稀疏地區(qū)，可參考的研究成果較少，所以速度模型選擇目前廣泛使用的CRUST2.0，做為此次地震的速度結(jié)構(gòu)模型，得到該區(qū)域一維速度結(jié)構(gòu)模型(表2)。

表2 地殼速度模型表

1.2 研究方法

震源機制攜帶著應(yīng)力場和震源破裂錯動的信息，是了解區(qū)域應(yīng)力場和地震成因的有效途徑之一。學(xué)者利用各種方法解算震源機制解，例如P波初動、P/S振幅比，波形反演(CAP)等方法[10-16]。確定中小地震震源機制廣泛應(yīng)用的P波初動方法，是根據(jù)初動極性獲得震源信息，此方法需要大量分布在不同震中距和方位角的地震臺站記錄。波形反演方法是利用地震波的震源信息和地球結(jié)構(gòu)信息，以較少的臺站資料得到可靠的震源信息，最終反演出震源機制解。皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生在西昆侖地震帶，受地理環(huán)境影響，屬于監(jiān)測能力比較弱的地區(qū)，震中周圍臺站數(shù)量較少，所以本文中采用波形反演(CAP)方法[17-18]進(jìn)行震源機制解反演。CAP方法是利用記錄的近震數(shù)據(jù)把寬頻帶數(shù)字波形記錄分為Pnl波和面波兩個部分，分別擬合Pnl波和面波，然后再分別計算它們的理論地震圖和實際觀測波形的目標(biāo)誤差函數(shù)，在給定的參數(shù)空間中進(jìn)行網(wǎng)格搜索，最終搜索出最佳深度和震源機制解[19-20]。為了減少因幾何擴散而產(chǎn)生的衰減對波形的影響，先進(jìn)行震中距矯正，其得到的絕對誤差值作為目標(biāo)誤差函數(shù)，

(1)

式中，r為震中距；r0為選定的參考震中距；p為比例因子用以保障震中距r處的權(quán)重與r0相當(dāng)；u為實際地震記錄；s為合成地震圖?；谒x的目標(biāo)誤差函數(shù)，采用網(wǎng)格搜索的方法在M0、θ-φ、δ、λ以及震源深度空間進(jìn)行搜索，得到最佳的震源機制解、矩震級和震源深度。

2 計算結(jié)果分析

根據(jù)新疆區(qū)域數(shù)字測震臺網(wǎng)記錄的波形數(shù)據(jù)，采用CAP方法反演，挑選寬頻帶地震臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用距震中500 km范圍內(nèi)的8個臺站的波形資料，對挑選出的寬頻帶數(shù)據(jù)去傾斜、除儀器響應(yīng)并旋轉(zhuǎn)至大圓路徑。對皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震波形中的Pnl波部分使用帶寬為0.05～0.12 Hz、面波部分使用帶寬為0.04～0.1 Hz的帶通濾波器進(jìn)行濾波。計算1～50 km深度下的各臺站格林函數(shù)，破裂時間分別設(shè)為1.1 s和1.0 s，首先在各深度對斷層走向、傾角、滑動角以10°間隔進(jìn)行網(wǎng)格搜索，得到的皮山MS5.1地震節(jié)面I：走向303°，傾角64°，滑動角74°；節(jié)面Ⅱ：走向156°，傾角29°，滑動角119°，P軸方位44°(圖3)；矩震級為4.8，矩心深度為19 km(圖4)。得到的葉城MS5.0地震節(jié)面I：走向287°，傾角50°，滑動角108°；節(jié)面Ⅱ：走向80°，傾角43°，滑動角70°，P軸方位4°(圖5)； 矩震級為4.76，矩心深度為19 km(圖6)。

圖3 皮山MS5.1地震矩張量反演理論地震波形(紅色)圖與實際觀測地震波形(黑色)圖

圖4 皮山MS5.1地震矩張量反演中波形擬合誤差隨深度的變化

圖5 葉城MS5.0地震矩張量反演理論地震波形(紅色)圖與實際觀測地震波形(黑色)圖

圖6 葉城MS5.0地震矩張量反演中波形擬合誤差隨深度的變化

皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生后，不同機構(gòu)解算兩次地震的震源機制解(表3)，通過對比本文中得到的震源機制解和各個研究機構(gòu)得出的震源機制解結(jié)果相近。皮山MS5.1地震前1天，皮山地區(qū)接連發(fā)生多次MS≥3.0地震，利用CAP方法計算此次前震序列中可計算的5個地震的震源機制解(表4，圖7)。其中3次為逆沖型地震，2次為正斷型地震。

圖7 皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震及序列震源機制解空間分布圖

表3 皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震震源機制解結(jié)果對比表

表4 皮山MS5.1和葉城MS5.0地震前震序列震源機制解

3 結(jié) 語

皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生在西昆侖地震帶，震中位于澤普斷裂，斷裂總體呈NWW向延伸，為逆斷層性質(zhì)。利用CAP方法反演得到皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震的震源機制解類型均為逆沖型，與澤普斷裂的斷錯性質(zhì)基本一致。兩次地震震源機制解所得到的節(jié)面Ⅰ走向分別為303°、287°，傾角分別為64°、50°，與附近走向為NWW，傾角為67°～76°的澤普隱伏斷裂較為接近，初步判斷兩次地震的節(jié)面Ⅰ為發(fā)震斷層面。地震活動是構(gòu)造運動最直接的反映，皮山MS5.1地震和葉城MS5.0地震發(fā)生在西昆侖山前的逆沖推覆構(gòu)造上，持續(xù)的造山帶推覆擠壓作用使前陸變形區(qū)形成薄皮推覆構(gòu)造，并向盆地方向推覆，持續(xù)推覆擠壓作用不僅作用在淺表，還使深部應(yīng)力不斷增加。西昆侖地區(qū)中強地震以擠壓型逆斷層破裂為主，兩次地震震源機制解類型也均為逆斷型，與所處地區(qū)構(gòu)造類型一致。皮山MS5.1地震前半小時內(nèi)5個地震中2個地震為正斷型，與區(qū)域歷史地震的震源機制解不一致，表明其可能是在震源區(qū)應(yīng)力調(diào)整過程中產(chǎn)生的地震事件，也是今后跟蹤前震序列需重點關(guān)注的特征。