2015年阿拉善左旗MS5.8地震的震源机制和重新定位＊

韩晓明 刘 芳 张 帆 胡 博 陈立峰

（中国呼和浩特010010内蒙古自治区地震局）

据中国地震台网测定，北京时间2015年4月15日15时39分，在内蒙古自治区阿拉善左旗（39.8°N，106.3°E）发生MS5.8地震，震源深度为10km，宏观震中位于巴音木仁苏木.由于该地震发生在乌兰布和沙漠，人口居住密度小，未造成显著的地表破坏和人员伤亡；其极震区烈度达Ⅶ度，沿NE向展布，长轴为17km，短轴为9km，面积达126km2；Ⅵ度区长轴为90km，短轴为62km，面积为4 904km2①内蒙古地震局现场工作队.2015.内蒙古自治区阿拉善左旗5.8地震现场科学考察报告..

阿拉善左旗MS5.8地震发生在具有右旋剪切破裂特征的巴彦浩特盆地内部（邓起东，尤惠川，1985），属华北地区中强地震第四活动期（1815年至今）最新活跃幕发生的一次中强地震.其余震序列不太发育，截至2015年5月4日0时，共记录到余震158次（含单台记录），其中ML0.0—0.9余震27次，ML1.0—1.9余震106次，ML2.0—2.9余震20次，ML3.0—3.9余震3次，ML4.0—4.9余震2次，最大余震为ML4.5，为主余型地震.这些余震集中发生在4月15—17日，共105次，占该序列地震总数的67%.

本文采用CAP（cut and paste）方法（Zhu，Helmberger，1996）测定了阿拉善左旗MS5.8主震的最佳双力偶解.结果显示，该地震为走滑型，最佳矩心深度为13km，如图1所示.表1给出了部分研究机构所获得的震源机制解，可以看出，各机构获得的震源机制类型和震源深度均存在一定差异，本文结果与USGS的结果比较相近.

图1 采用CAP方法反演的2015年阿拉善左旗MS5.8地震震源机制解及相关结果（a）理论（红色）与观测地震图（黑色）的波形拟合，波形左侧为台站代码，其上下数字分别表示震中距（单位：km）和方位角，波形下方第一行数字为理论地震图相对观测地震图的时移（单位：s），第二行为二者的相关系数；（b）震源深度为13km时的最佳双力偶解（下半球投影）；（c）震源机制解误差随震源深度的变化Fig.1 Focal mechanism solution of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake by CAP method and related results（a）Waveform fitting of theoretical waveforms（red lines）with observational ones（black lines）.Station codes are given on the left of waveforms with epicentral distances（in unit of km）at the top and azimuths at the bottom，and the numbers of the first line below the waveforms are the time shift（in unit of s），the numbers of the second line are their correlative coefficient.（b）The best double couple solution（lower hemisphere projection，focal depth is 13km）.（c）The misfit error distribution of focal mechanism solution as a function of focal depth

表1 2015年阿拉善左旗MS5.8地震的震源机制解参数Table 1 Focal mechanism solution parameters of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake

采用自助线性方法（Michael，1991）反演MS5.8地震震中区（图2中虚线框）的应力场.结果表明：震中区应力场的最大主压应力方位角为52°，倾角为20°，作用方向为NE；其张应力方位角为308°，倾角为33°，作用方向为NW；应力倾角近水平方向，这也是研究区应力场具有走滑特征的一个表现（图2）.运用振幅比方法（梁尚鸿等，1984）求解2001年以来鄂尔多斯西北缘226次ML≥2.5地震（不含MS5.8地震序列）的震源机制解，反演计算了鄂尔多斯西北缘的小震滑动角与断层滑动角的偏差分布（Michael，1991），其与震源机制一致性参数具有类似含义（陈颙，1978），如图2所示.可以看出，滑动角偏差值在（105°E—108°E，39.5°N—40.0°N）范围内的磴口—本井断裂中段存在低值，MS5.8地震则发生在低值区西缘.

为了分析余震的空间展布特征，本文基于阿拉善地块的速度结构模型（杨明芝等，2007）（表2），对阿拉善左旗地震运用共轭梯度算法进行 HypoDD双差定位（Waldhauser，Ellsworth，2000；杨智娴等，2003）.经筛选，得到能被6个以上台站记录到的ML≥1.0地震共78次，重新定位保留64次地震（图3a）.

图2 2015年阿拉善左旗MS5.8地震的滑动角偏差分布和震中区（虚线框）的应力场反演结果Fig.2 Distribution of slip angle deviation of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake and stress field inversion results of its epicentral area delineated by the dashed rectangle

图3 a给出了阿拉善左旗地震的重定位结果.可以看出：该地震位于（39.78°N（±0.7km），106.34°E（±0.7km）），震源深度为（13±1）km，余震优势分布方向为ENE和NNW，分别延伸约16和18km.由图3b可以看出，阿拉善左旗地震的震源深度由定位前的3—38km缩小至重定位后的3—19km.

以正态分布曲线进行拟合考察定位误差，结果如图4所示.可以看出：E-W 向、N-S向和 U-D向的误差分别为0.5—1.6，0.5—1.8和0.5—1.9，均数分别为0.7，0.8和1.0（图4a）；E-W 向和 N-S向的定位误差在0—1.2km区间的累积分布概率分别为0.97和0.86，U-D向定位误差在0—1.5km区间的累积分布概率为0.90（图4b）；走时残差的正态分布均数为0.17，分布范围为0.04—0.28s（图4a），在0—0.25s区间的累积分布概率为0.93（图4b）.

表2 阿拉善地块地壳速度结构（引自杨明芝等，2007）Table 2 Crustal velocity structure of Alxa block（after Yang et al，2007）

图3 2015年阿拉善左旗MS5.8地震序列重新定位结果（a）及重新定位前（上）、后（下）的震源深度分布（b）Fig.3 Relocation of the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake sequence（a）and distribution of focal depth before（upper）and after（lower）relocation（b）

图4 2015年阿拉善左旗MS5.8地震序列重新定位结果的误差统计（a）E-W向、N-S向、U-D向误差和走时残差的正态分布统计结果；（b）对应的累积概率密度分布Fig.4 Statistic on error of relocation for the 2015Alxa Zuoqi MS5.8earthquake sequence（a）Normal distribution statistics of relocation error in E-W，N-S，U-D and travel time residual；（b）Their cumulative probability density distribution

阿拉善左旗MS5.8地震发生在鄂尔多斯西北缘的巴彦浩特盆地，整体处于右旋剪切拉张作用的应力场环境中.2001年以来，震中区的应力张量作用比较均匀，且与应力场背景特征协调，应力场的继承性作用特征使得NW向的拉张应力占主导作用，其一致性的应力加载作用有利于MS5.8地震发生右旋剪切破裂，应力场反演结果较为明确地支持N-S向节面为主破裂面，并与1976年巴音木仁MS6.2地震的发震机制相似，国家地震局《鄂尔多斯周缘断裂系》课题组（1988）对巴音木仁MS6.2地震破裂面的主要判据为，N-S向的破裂面与贺兰山构造带走向接近，且震中区南侧E-W走向的红果子沟长城曾被NE35°展布的断层错移产生右旋平移，故N-S向的破裂面较符合该区构造运动实况.

地震重新定位使用了中国地震局地球物理研究所实时地震学与地震监测预报技术研究室提供的“中国地震科学探测台阵数据”，文中图件由GMT和Zmap软件包绘制完成，审稿专家提出了科学合理的修改建议，作者在此一并表示感谢.

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