Focal mechanism solutions and spatio-temporal variations of the present tectonic stress field in Capital Circle region
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摘要: 基于2009年1月至2017年11月首都圈地区发生的8 061个地震事件的23 293条P波初动极性数据，采用改进的格点尝试法计算了首都圈地区单次地震的震源机制解和小震综合断层面解。在初步分析这些数据的基础上，利用计算得到的单次地震的震源机制解和搜集到的已有历史地震的震源机制解数据，运用线性反演法对首都圈地区构造应力场的时空变化特征进行了研究。结果显示：① 研究区的地震震源机制解类型以走滑型为主，正断型次之，这些地震震源机制解的P轴方位大都为ENE向和近EW向，与该地区的构造应力场方向基本一致，仅有个别地震的P轴方位为NNW向；② 首都圈地区的构造应力场具有较好的一致性和连续性，最大主应力轴方位由西部的ENE向至东部的近EW向呈现顺时针旋转的趋势，应力类型整体上为走滑型，这与以往的研究结果相一致；③ 通过与已有研究结果相比较认为：京西北地区现今构造应力场是相对稳定的，最大主应力轴未呈明显改变；唐山地区和北京地区的构造应力场（最大主应力轴）在1976年唐山地震前后可能发生了变化，唐山地震后一年至今（1977—2017年）是否发生变化，依据现有的计算结果尚不得而知，需要更多的研究来进一步验证.Abstract: Based on 23 293 P-wave polarities of 8 061 earthquakes occurred during the period from January 1, 2009 to November 30, 2017, we calculate the focal mechanism solutions of single earthquakes and composite fault plane solutions with improved grid point test method. On the basis of preliminary analysis on these data, using obtained focal mechanism solutions and the focal mechanism solutions of historical earthquakes, we discuss the spatio-temporal variation of the present tectonic stress field in Capital Circle region by linear inversion method. The result shows that the focal mechanism solutions are mainly of strike-slip type in the studied region and the second is normal-faulting type. The P axis azimuths of these focal mechanism solutions mostly trend ENE or almost EW, which is consistent with the tectonic stress field in the region; except that P axis azimuths of a few earthquakes are in NNW direction. The results by Michael’s inversion method show that tectonic stress field of Capital Circle region present good consistency and continuity. The orientation of maximum principal stress axis is in ENE to nearly EW direction from west to east. On a whole, the stress is of strike-slip type, which is consistent with the results of previous scholars. Comparison with the previous research results indicates that the present stress field in northwest of Beijing is in relatively stable state, and the maximum principal stress axis has no obvious variation. But for Tangshan region and Beijing region, the tectonic stress field probably exhibits some variations before and after the 1976 Tangshan earthquake. Whether there is any variations of maximum principal stress axis since the Tangshan earthquake （1977—2017） in the studied region is unknown according to present calculation results, which need to be further verified.
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引言
自1964年电离层异常扰动在美国阿拉斯加大地震震前首次被发现（Leonard，Barnes，1965），地震-电离层耦合效应逐渐得到各国研究人员的广泛关注。对于地震电离层耦合机理的大量研究，异常电场理论能较好地解释震前电离层异常扰动现象。该理论认为，地震孕育过程中由地表岩石破裂引起的一系列复杂的物理化学反应，产生了大气电场异常，进而叠加作用于电离层，引起了电离层电子浓度、电子温度等参量的显著变化（Pulinets et al，2000；Sorokin et al，2001；Kuo et al，2011）。近年来，以全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，简写为GNSS）连续观测和电离层垂直观测为代表的地基电离层探测技术已被广泛应用于地震前兆监测和研究中（张学民等，2016；吴健等，2016；何宇飞等，2020）。基于该技术，研究人员可获取电离层垂直总电子含量（vertical total electron content，简写为VTEC）、电离层F2层临界频率（foF2）等电离层形态特征的重要指标。其中，电离层VTEC可通过GNSS台站观测数据反演获取，foF2可通过电离层垂测站观测获取。大量研究结果表明，MS5.0以上强震发生前数天到数小时内，上述参量可能会出现不同程度的异常变化（张学民等，2014；王壮凯等，2020），而多参量同步分析可为地震-电离层异常扰动判识提供佐证，对于强震频发地区的震情研判具有重要意义。
川滇地区位于青藏高原东南缘，包括川滇地块、巴颜喀拉地块南部、华南地块西部等二级地块。长期以来，在印度板块的推挤及华南地块的阻挡作用下，川滇地区的构造变形活动强烈，发育了规模、产状和活动速率各异的断裂，致使强震频发。由于地震短临预报的困难性，地震电离层监测预报模式逐渐成为川滇地区地震监测预报的新方向。目前，地震-电离层现象的研究主要处于震例研究和统计研究阶段（闫相相等，2014），区域电离层实时监测系统开发实例较少，电离层多参量异常关联及时空演化分析不够深入，快速获取电离层多参量异常扰动信息及其临震监测预报的应用还有待加强。
鉴于此，本文设计开发川滇地区的电离层多参量异常监测系统，旨在实现各类观测数据的自动化处理、电离层多参量图形及数据结果的自动化产出以及川滇地区电离层多参量异常变化的实时监测，为该区域地震电离层异常扰动判识提供证据。同时，本文拟通过2019年6月17日四川长宁MS6.0地震分析测试该系统图形产出功能的可靠性，以进一步验证川滇地区地震电离层监测预报的应用效能。
1. 系统概述
为了实现川滇地区电离层异常扰动变化的实时监测，本文设计开发川滇地区电离层多参量异常监测系统，快速产出全球和中国区域VTEC异常分布、空间参数、站点VTEC和foF2时序曲线，同时实现网页方式下图形及数据结果的查询、浏览、对比和下载等功能。基于该系统可开展示范性地震电离层监测工作，分析地震发生前后孕震区附近电离层多参量的异常扰动变化，尝试探索地震电离层现象的内在联系，为该地区地震监测预报提供电离层前兆异常的判定依据。
1.1 数据处理
1） 全球和中国区域VTEC异常分布。在中国区域按照均匀分布原则选取陆态网络的70个GNSS基准站。基于该基准站的观测数据，利用球谐函数建立大规模高精度格网电离层模型（林剑等，2009；王泽民等，2016），利用Bernese软件解算处理（Dach et al，2015）获取中国区域电离层VTEC格网数据（经纬度分辨率为1°×1°，时间分辨率为2 h），并结合欧洲轨道确定中心（Center for Orbit Determination in Europe，缩写为CODE）提供的全球电离层格网数据（经纬度分辨率为5°×2.5°，时间分辨率为1 h）自动监测全球和中国区域VTEC异常分布特征变化。
2） 空间参数、站点VTEC和foF2时序曲线。采用川滇地区GNSS基准站观测数据，通过单站点VTEC解算（熊波，2012），获取站点上空的VTEC数据（时间分辨率为15 min）。结合川滇地区垂测站（乐山、道孚、普洱、腾冲）的foF2观测数据（时间分辨率为15 min）、空间环境参数（F10.7，Kp，Dst，AE），自动监测站点VTEC、站点foF2以及其它空间参数的时序曲线特征变化。川滇地区GNSS、垂测台站的分布如图1所示。
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图 1 川滇地区GNSS和垂测台站分布图Figure 1. Distribution of GNSS and vertical ionosonde stations in Sichuan-Yunnan region1.2 异常检验
选用滑动四分位距法提取电离层VTEC和foF2的异常信息，基于前15天相同时刻的观测值求取相应四分位距（IQR）及中位数（M），确定异常检验倍数（N），建立上（下）边界阈值M±N×IQR，观测值超出上（下）边界即视为异常，高于上边界为正异常，低于下边界为负异常。然后，从二维空间分布获取全球和中国区域VTEC异常分布，所用公式如下：
$$ \Delta {\rm{TEC}}\text{\text{＝}}\left\{\begin{array}{l}K{\text{－}}{L}_{1}\qquad K {\text{＞}} {L}_{1}{\text{，}}\\ K{\text{－}}{L}_{2}\qquad K {\text{＜}} {L}_{2}{\text{，}}\\ 0\;\qquad\qquad{L}_{2}{\text{≤}} K{\text{≤}} {L}_{1}{\text{，}}\end{array} \right.$$ (1) 式中，ΔTEC为VTEC异常扰动变化量，L1和L2分别为VTEC背景上、下边界阈值，K为VTEC观测值。站点VTEC和foF2时序曲线的异常变化获取方法同上。
2. 系统设计
2.1 结构设计
为满足川滇地区电离层多参量异常扰动监测的总体需求，结合数据获取、数据解算、图形及数据结果展示等需求，采用CS＋BS架构将该系统分为电离层VTEC异常分布产出子系统（简写为“异常分布子系统”）、GNSS站点VTEC及垂测站foF2曲线产出子系统（简写为“时序曲线子系统”）和电离层多参量异常监测平台（简写为“监测平台”）等三部分。其中：异常分布子系统用于监测全球和中国区域的电离层VTEC异常变化，实时产出全球和中国区域VTEC异常分布；时序曲线子系统用于监测川滇地区GNSS单站点VTEC及垂测站foF2的异常时序变化，实时产出空间参数、站点VTEC和foF2时序曲线；监测平台将各类图形及数据结果以网页方式自动发布，方便用户按照权限查询、浏览、对比和下载。两个子系统布设在不同服务器上，独立运行，方便维护管理。系统总体结构如图2所示。
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图 2 川滇地区电离层多参量异常监测系统的总体结构图Figure 2. Overall structure diagram of the ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region2.2 功能设计
基于系统结构设计、业务需求及日常监测工作的要求，系统功能模块划分如图3所示。可见：异常分布子系统分为参数设置、自动产出、手动产出、数据服务、任务列表等五部分，主要实现全球和中国区域VTEC异常分布图形结果产出，同时提供数据转换、数据导出、数据下载等功能；时序曲线子系统分为参数设置、自动产出、手动产出、数据服务、任务列表等五部分，主要实现站点VTEC和foF2、空间参数时序曲线图形结果的产出，同时提供数据导出、下载等功能。监测平台分为系统管理、图形展示、图形对比、数据下载等四部分，主要实现VTEC异常分布，空间参数、站点VTEC和foF2时序曲线查询、浏览，同时提供电离层多参量数据分析结果的下载功能。
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图 3 川滇地区电离层多参量异常监 测系统功能图Figure 3. The function diagram of the ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region2.3 业务流程
异常分布子系统。该子系统可分别通过自动和手动模式以FTP方式下载各类数据，自动调用Bernese数据处理软件，基于球谐函数建立中国区域电离层格网模型，解算中国区域电离层VTEC格网数据。结合CODE全球电离层格网数据和空间环境参数（F10.7，Kp，Dst，AE），提取全球和中国区域VTEC异常信息，利用ArcGIS平台分别产出全球和中国区域VTEC异常分布以及格网点VTEC时序曲线，自动产出结果延迟1—2天，具体业务流程如图4所示。
时序曲线子系统。该子系统通过自动和手动模式以FTP方式下载各类数据，自动调用GPS-TEC数据处理软件，获取单站点VTEC数据。结合川滇地区垂测站（乐山、道孚、普洱、腾冲） foF2观测数据、空间环境参数（F10.7，Kp，Dst，AE），提取站点VTEC和foF2异常信息，并利用Matlab平台分别产出站点VTEC和foF2、空间参数的时序曲线，自动产出结果延迟1—2天，具体业务流程如图5所示。
监测平台。该平台实时访问异常分布子系统和时序曲线子系统，将各类图形、数据产出结果通过http自动发布，根据用户权限为用户提供查询、浏览、对比、下载等差异化功能。
3. 系统实现和震例分析
3.1 系统实现
该系统性能要求较高，需要实现各类数据的自动化下载、多个第三方软件的自动化运行和监测、各类图形及数据结果的自动化生成与发布。为实现系统运行稳定性、人机交互性及功能扩展性等多方面要求，具体实现内容如下：
1） 异常分布子系统。基于Windows 2008/2012操作系统，采用C/S （Client-Server，即客户端/服务器模式）架构，将面向对象的编程语言C#作为后台开发语言，MySQL作为后台数据库管理系统，ArcGIS作为图形结果产出平台，通过分层技术体系结构实现系统运行的稳定性和交互性。子系统主界面分为功能菜单、用户操作及图形展示等三部分，其中：功能菜单位于主界面左上方，包含系统配置、手动产出、时序曲线、数据转换、数据导出、数据下载、任务列表、站点管理等功能；用户操作位于功能菜单左下方，包含查询条件和查询结果两部分；图形展示位于用户操作界面的右侧，根据查询条件和查询结果查看电离层VTEC异常分布情况，全球VTEC异常分布间隔一小时，中国区域VTEC异常分布间隔两小时（图6a）。
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图 6 系统主界面（a） 异常分布子系统；（b） 时序曲线子系统；（c） 监测平台Figure 6. Main system interfaces（a） Anomaly distribution subsystem；（b） Time series curve subsystem；（c） Monitoring platform2） 时序曲线子系统。基于Windows 2008/2012操作系统，采用C/S架构，将C#作为后台开发语言，MySQL作为后台数据库管理系统，Matlab作为图形结果产出平台，通过分层技术体系结构实现系统运行的稳定性和交互性。子系统主界面分为功能菜单、用户操作及图形展示等三部分，其中：功能菜单位于主界面左上方，包含手动产出、数据导出、数据下载、任务列表、站点设置、系统配置等功能；用户操作位于功能菜单左下方，包含查询条件和查询结果两部分；图形展示位于用户操作界面的右侧，根据查询条件和查询结果分别展示站点VTEC和foF2、空间参数时序曲线（图6b）。
3） 监测平台。基于Windows操作系统，采用B/S （Browser-Server，即浏览器/服务器模式）架构，将C#作为后台开发语言。该平台设置用户权限，通过网页方式登录。功能菜单位于主界面左侧，包含系统管理、VTEC异常分布、空间参数曲线、站点VTEC曲线、站点foF2曲线、图形对比和数据下载等功能。选择功能菜单，打开用户操作界面，根据查询条件和查询结果分别展示VTEC异常分布及空间参数、站点VTEC和foF2的时序曲线。同时，平台提供不同时期的电离层多参量图形结果对比展示功能，方便用户针对电离层前兆异常分析判断（图6c）。
3.2 震例分析
为测试系统图形产出功能的可靠性，验证川滇地区地震电离层监测预报的可行性，本文选择2019年6月17日四川长宁MS6.0地震前后的观测数据，利用该系统手动产出全球和中国区域VTEC异常分布及站点VTEC、foF2和空间参数的时序曲线，综合分析长宁地震震前电离层多参量异常扰动变化特征。鉴于篇幅有限，本文仅展示个别图形结果（图7，8）。
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图 7 异常分布子系统关于长宁地震前2019年6月14日12:00 UT全球（a）和中国区域（b）VTEC异常分布图形结果，图中红色圆点代表震中Figure 7. Global （a） and China regional （b） VTEC anomaly distribution graphic results of the anomaly distribution subsystem at 12:00 UT on June 14，2019 before Changning earthquake，where red dots represent the epicenter从全球和中国区域VTEC异常分布（图7）可以看出，6月14日12:00 UT （北京时间20:00），震中附近区域均出现显著的电离层VTEC正异常，地震电离层耦合的局部性、集中性和显著性特征明显。同时，以个别站点为例，站点VTEC （图8a）和站点foF2 （图8b）的时序曲线显示6月14日四川宁南GNSS站点VTEC出现正异常，云南腾冲垂测站foF2同步出现正异常，该同步异常现象与VTEC异常分布结果基本吻合。结合空间参数时序曲线变化（图8c）可知，6月14日空间环境参数F10.7为68 sfu，Kp最大值为2.3，Dst最小值为−12 nT，AE最大值为338 nT，均未超过参数阈值，可以排除太阳活动、地磁变化对电离层异常扰动的影响。同时，长宁地震发生前后该异常区域并未发生其它强震事件。综上，2019年6月14日震中附近区域电离层多参量异常扰动满足地震电离层异常判识标准，可能是地震前兆异常，与长宁MS6.0地震具有一定的相关性。
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图 8 时序曲线子系统图形结果（2019年6月1—20日）（a） 四川宁南站点VTEC时序曲线；（b） 云南腾冲站点foF2时序曲线；（c） 空间参数时序曲线，图中红色直线为参数阈值Figure 8. Graphic results of time series curve subsystem （June 1 to June 20，2019）（a） VTEC time series curves of Ningnan station in Sichuan Province；（b） foF2 time series curves of Tengchong station in Yunnan Province；（c） Time series curves of spatial parameter，where all red lines are parameter thresholds4. 讨论与结论
本文主要介绍了川滇地区电离层多参量异常监测系统的结构设计、功能设计和业务流程设计，并给出了系统实现结果。该系统实现了全球和中国区域VTEC、站点VTEC和foF2异常变化的实时监测，有助于开展示范性地震-电离层异常监测工作，目前该系统已成功应用于四川省地震局的监测预报日常工作，图形产出结果已参与地震监测预报会商。
该系统虽然较大地提高了川滇地区电离层异常变化监测能力，但对电离层参量的监测手段较为单一，电离层异常对比分析功能较弱。该系统下一步仍需不断补充完善，基于地基和空基电离层探测技术开展天地一体化联合观测，并结合临震电离层多参量同步分析为各参量异常指标提供量化信息，为地震监测任务提供更便捷的技术支撑，为深入研究地震孕育期、临震、主震及余震中的电离层异常扰动机理提供便捷的数据支撑。
CODE提供了全球电离层格网数据，中国地震台网中心和中国地震局地震预测研究所提供了GNSS台站和电离层垂测台站的观测数据，作者在此一并表示衷心的感谢。
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图 1 单次地震震源机制解空间分布图
Figure 1. Spatial distribution of the focal mechanism solutions for single earthquakes
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图 2 首都圈地区小震分布及应力分区图
Figure 2. Epicentral distribution of small earthquakes and stress subregions division in Capital Circle region
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图 3 首都圈地区3个分区的综合断层面解（a）及其P，T，B轴分布（b）
图（a）中蓝色点为压缩初动，绿色点为膨胀初动，黄色线为解区内可选取的节面，红色线为聚类后的平均解节面
Figure 3. Composite fault plane solutions （a） and P，T，B axes （b） for the three subregions of Capital Circle region
In Fig. （a），blue points are compressional first motions，green points are dilatational first motions，yellow lines are nodal planes of the selected solutions，and red lines are post-clustering average nodal planes
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图 4 研究区震源机制解类型分布及反演计算分区
图中震源机制解球的大小与震级大小成比例，橘黄色框区域为唐山区，紫色框区域为研究区西部地区
Figure 4. Distribution of the type of focal mechanism solutions and region division for inversion calculation
The size of focal mechanism solution is proportional to magnitude. The orange wireframe is Tangshan area，and the purple one is western area of the studied region
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图 5 唐山区（a）和研究区西部地区（b）的主应力轴及其置信区间的下半球等面积投影
图中彩色区域为各主应力轴方位的95%置信区间
Figure 5. Lower-hemisphere equal-area projection of principal stress axes and their confidence regions for the Tangshan subregion （a） and the western studied region （b）
The colored areas represent the 95% confidence regions for the orientation of each principal stress axis in the figure
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图 7 由震源机制解数据反演得到的最大主应力方位结果图
橘黄色框为唐山区，紫色框为研究区西部地区
Figure 7. The azimuth of maximum principal stress by focal mechanism solution inversion
The orange wireframe is Tangshan area，and purple wireframe is western area of the studied region
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图 8 研究区各应力分区P轴方位随时间变化图
图中四个时段分别为1966—1976年、1977—1998年、2002—2006年和2009—2017年，前3个时段的具体时间参见李瑞莎等（2008）
Figure 8. Temporal change of the P-axis orientations for each subregion in the studied region
Four time intervals are respectively 1966—1976，1977—1998，2002—2006，2009—2017. The specific time of the former three time intervals are defined in Li et al （2008）
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图 6 综合断层面解的P轴方位结果图
红色箭头为各区小震综合断层面解的P轴方位；蓝色框为本文计算的3个应力分区的边界；紫色框为邢台区，采用胡幸平和崔效锋（2013）的结果
Figure 6. The P-axis orientation of composite fault plane solutions
Red arrows represent the P-axis orientation of composite fault plane solution. Blue wireframe is boundary of the three subregions，and purple wireframe is Xingtai area with the result from Hu and Cui （2013）
表 1 单次地震震源机制解
Table 1 Focal mechanism solutions of single earthquakes
序号 发震日期 震中 深度
/kmMS 节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 B轴 T轴 矛
盾
比东经
/°北纬
/°走向
/°倾角
/°滑动
角/°走向
/°倾角
/°滑动
角/°方位
/°倾角
/°方位
/°倾角
/°方位
/°倾角
/°1 2009-06-17 113.12 39.38 7.5 1.8 98 64 −53 218 44 −141 55 55 259 33 162 11 0.04 2 2010-07-09 113.19 39.25 9.2 3.5 210 68 −148 107 60 −25 71 38 241 52 337 5 0.17 3 2010-09-17 114.20 39.79 8.2 3.1 11 69 −161 274 72 −22 232 28 57 62 323 2 0.13 4 2011-02-14 116.37 40.35 6.8 2.8 29 83 160 122 70 8 77 9 190 69 344 19 0.06 5 2011-05-11 113.83 39.61 9.4 2.7 279 69 −47 31 47 −150 235 48 81 39 340 13 0.22 6 2011-06-20 114.29 40.42 7.9 3.1 159 50 −77 320 42 −105 129 80 331 10 240 4 0.18 7 2011-12-22 116.60 38.86 7.0 1.5 257 55 111 43 41 63 332 7 64 17 220 71 0.14 8 2012-05-28 118.47 39.71 7.9 2.0 244 66 −166 149 78 −25 104 26 304 62 198 8 0.14 9 2012-05-28 118.43 39.74 13.3 4.7 245 81 159 339 70 10 294 8 43 67 201 21 0 10 2012-06-18 117.53 38.65 15.5 4.0 57 89 −136 325 46 −2 290 31 58 46 182 28 0 11 2012-11-22 114.66 39.98 7.7 3.2 190 50 −158 86 74 −42 40 41 249 45 143 15 0.11 12 2013-02-22 113.82 39.89 8.8 4.1 354 68 180 84 90 22 217 15 86 68 312 16 0.03 13 2014-09-06 115.41 40.29 17.6 4.3 221 84 −167 129 77 −6 86 14 243 75 354 5 0.07 14 2015-12-10 113.01 38.72 9.0 3.7 24 88 −176 294 86 −2 249 5 51 85 159 2 0 
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表 2 首都圈地区3个分区的综合断层面解
Table 2 Composite fault plane solutions for the three subregions of Capital Circle region
P轴 B轴 T轴 矛盾比 走向/° 倾角/° 走向/° 倾角/° 走向/° 倾角/° 唐山区 81 11 243 79 351 3 0.31 北京区 76 13 272 76 166 4 0.33 京西北区 250 16 75 74 340 1 0.33
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表 3 历史地震震源机制解数据
Table 3 The focal mechanism solutions of historical earthquakes
序号 发震日期 震中 MS 节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 B轴 T轴 类
型东经
/°北纬
/°走向
/°倾角
/°滑动
角/°走向
/°倾角
/°滑动
角/°方位
/°倾角
/°方位
/°倾角
/°方位
/°倾角
/°1 1976-07-28 118.00 39.40 7.8 229 43 −163 126 79 −49 75 41 297 40 186 22 NS 2 1969-07-18 119.40 38.20 7.4 24 85 170 115 80 5 69 3 174 79 339 11 SS 3 1976-07-28 118.50 39.70 7.1 72 44 −110 279 49 −71 256 76 87 14 356 3 NF 4 1976-11-15 117.70 39.40 6.9 318 56 −9 53 83 −145 281 29 63 55 181 18 SS 5 1998-01-10 114.51 41.12 6.3 207 54 135 327 55 46 87 1 356 35 178 55 TF 6 1967-03-27 116.50 38.50 6.3 195 61 174 287 85 29 58 17 296 60 155 24 SS 7 1977-05-12 117.70 39.20 6.2 322 52 8 227 83 142 280 21 38 51 177 31 SS 8 1976-07-28 117.80 39.20 6.2 341 72 24 244 67 160 111 4 14 60 204 30 SS 9 1989-10-19 113.91 39.92 5.9 200 75 −175 109 85 −15 64 14 270 74 155 7 SS 10 1991-03-26 113.89 39.93 5.9 106 82 7 15 83 172 60 1 154 80 330 10 SS 11 1989-10-18 113.88 39.94 5.7 204 76 −176 113 86 −14 68 12 278 76 160 7 SS 12 1999-11-01 113.98 39.91 5.6 122 72 −7 214 84 −161 79 18 232 70 347 8 SS 13 1981-08-13 113.41 40.58 5.6 183 80 −178 92 88 −10 47 9 261 79 138 6 SS 14 1976-08-31 118.70 39.80 5.6 253 67 −143 147 56 −28 114 42 280 47 18 7 NS 15 1989-10-19 113.87 39.92 5.5 92 44 −39 212 64 −127 75 54 231 33 328 11 NF 16 1976-08-19 117.48 39.22 5.5 35 65 −147 290 60 −29 255 40 68 50 161 3 NS 17 1973-12-31 116.80 38.40 5.3 198 65 179 289 90 25 61 17 289 65 156 17 SS 18 1980-02-07 117.54 39.31 5.3 226 86 164 317 74 4 273 8 33 74 181 14 SS 19 1977-11-27 118.00 39.40 5.1 250 45 −90 70 45 −90 180 90 70 0 160 0 NF 20 1969-07-18 119.00 38.00 5.1 147 70 −3 238 87 −160 104 16 246 70 12 12 SS 21 1976-08-24 117.43 39.62 5.1 192 85 −170 101 80 −5 58 11 218 79 327 4 SS 22 1995-10-06 118.55 39.72 5.0 75 85 −155 342 65 −6 301 21 86 64 206 13 SS 23 1971-12-27 114.40 38.40 5.0 254 64 9 160 82 154 210 12 324 62 114 24 SS 24 1984-01-07 118.45 39.43 5.0 265 88 20 174 70 178 38 13 270 70 131 15 SS 25 1982-10-19 118.98 39.96 4.9 116 61 −5 208 86 −151 75 23 215 61 338 17 SS 26 2006-07-04 116.15 39.07 4.9 110 65 8 16 83 155 66 12 181 64 330 23 SS 27 1971-08-05 114.50 38.36 4.8 206 80 170 298 80 10 252 0 343 76 162 14 SS 28 1976-12-02 117.50 39.60 4.7 9 47 166 109 80 43 232 21 120 45 339 38 SS 29 1978-04-21 114.20 40.60 4.6 53 35 −132 280 65 −65 230 61 88 24 351 16 NF 30 1974-05-07 119.30 39.50 4.5 24 90 169 114 79 3 69 8 204 79 338 8 SS 31 1972-03-25 116.60 40.60 4.4 13 90 180 283 90 0 58 0 0 90 148 0 SS 32 1978-10-04 113.60 39.50 4.3 207 64 −173 113 84 −35 68 21 281 63 162 9 SS 33 1970-05-25 118.10 39.55 4.2 195 75 −176 104 86 −15 58 14 267 74 150 7 SS 34 1976-09-28 116.63 39.75 4.2 51 90 175 141 85 0 96 4 231 85 5 4 SS 35 1976-04-22 117.10 38.70 4.1 219 70 178 311 85 21 83 10 325 69 177 18 SS 36 1973-09-21 116.33 39.05 4.1 35 60 146 144 61 35 269 1 178 46 0 44 TS 37 1974-12-15 117.70 39.50 4.1 18 50 −148 267 65 −44 225 49 63 40 326 9 NS 38 1978-06-01 113.55 39.80 4.1 221 70 −137 114 50 −26 86 44 241 44 344 13 NS 39 1979-06-30 119.85 38.40 4.0 5 83 154 98 64 8 54 13 171 63 318 23 SS 40 1967-11-18 116.60 40.50 4.0 12 45 107 168 46 73 90 0 180 12 0 75 TF 注：SS为走滑型地震；NF为正断型地震；TF为逆断型地震；NS为正走滑型地震；TS为逆走滑型地震.
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表 4 各分区最优应力张量反演结果
Table 4 The inversion results of the best fitting stress tensor in each subregion
最大主应力 中间主应力 最小主应力 β/° φ 应力类型 方位/° 倾角/° 方位/° 倾角/° 方位/° 倾角/° 唐山区 81 2 2 82 171 8 17.3 0.8 走滑型 研究区西部地区 69 33 74 56 161 2 19.3 0.9 走滑型 注：β为平均剪滑角，定义为断层面上剪应力方向与滑动方向之间夹角的平均值；φ为应力形因子， ${{\rm{\varphi }} = ({{{S_2} - {S_3}}})/({{{S_1} - {S_3}}})}$ ，其中S1，S2，S3分别为最大、中间、最小主应力.
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崔效锋,谢富仁. 2001. 1976年唐山地震前后华北地区现代构造应力场的时空变化特征[J]. 中国地震,17(3):280–288 doi: 10.3969/j.issn.1001-4683.2001.03.006 Cui X F,Xie F R. 2001. The space-time variations of present tectonic stress field in North China before and after 1976 Tangshan earthquake[J]. Earthquake Research in China,17(3):280–288 (in Chinese)
崔效锋,谢富仁,赵建涛. 2005. 中国及邻区震源机制解的分区特征[J]. 地震地质,27(2):298–307 doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2005.02.012 Cui X F,Xie F R,Zhao J T. 2005. The regional characteristics of focal mechanism solutions in China and its adjacent areas[J]. Seismology and Geology,27(2):298–307 (in Chinese)
崔效锋,谢富仁,李瑞莎,张红艳. 2010. 华北地区构造应力场非均匀特征与煤田深部应力状态[J]. 岩石力学与工程学报,29(1):2755–2761 Cui X F,Xie F R,Li R S,Zhang H Y. 2010. Heterogeneous features of state of tectonic stress filed in North China and deep stress in coal mine[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,29(1):2755–2761 (in Chinese)
邓起东,张培震,冉勇康,杨晓平,闵伟,楚全芝. 2002. 中国活动构造基本特征[J]. 中国科学:D辑,32(12):1020–1030 doi: 10.3321/j.issn:1006-9267.2002.12.007 Deng Q D,Zhang P Z,Ran Y K,Yang X P,Min W,Chu Q Z. 2003. Features of active tectonics in China[J]. Science in China:Series D,46(4):356–372
胡幸平,崔效锋. 2013. 华北地区中部地震精定位与构造应力场研究[J]. 震灾防御技术,8(4):351–360 doi: 10.3969/j.issn.1673-5722.2013.04.002 Hu X P,Cui X F. 2013. Study on earthquake relocation and tectonic stress field in central North China[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention,8(4):351–360 (in Chinese)
黄骥超,万永革. 2015. 利用小震与强震震源机制解反演首都圈现今构造应力场[J]. 地震,35(1):17–27 doi: 10.3969/j.issn.1000-3274.2015.01.003 Huang J C,Wan Y G. 2015. Present tectonic stress field in the capital region of China determined from small and strong earthquake focal mechanisms[J]. Earthquake,35(1):17–27 (in Chinese)
赖院根,刘启元,陈九辉,刘洁,李顺成,郭飙,黄志斌. 2006. 首都圈地区横波分裂与地壳应力场特征[J]. 地球物理学报,49(1):189–196 doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2006.01.025 Lai Y G,Liu Q Y,Chen J H,Liu J,Li S C,Guo B,Huang Z B. 2006. Shear wave splitting and the features of the crustal stress field in the Capital Circle[J]. Chinese Journal of Geophysics,49(1):189–196 (in Chinese)
李钦祖,靳雅敏,于新昌. 1982. 华北地区的震源机制与地壳应力场[J]. 地震学报,4(1):55–61 Li Q Z,Jin Y M,Yu X C. 1982. Focal mechanisms and crustal stress field in North China[J]. Acta Seismologica Sinica,4(1):55–61 (in Chinese)
李瑞莎,崔效锋,刁桂苓,张红艳. 2008. 华北北部地区现今应力场时空变化特征研究[J]. 地震学报,30(6):570–580 doi: 10.3321/j.issn:0253-3782.2008.06.003 Li R S,Cui X F,Diao G L,Zhang H Y. 2008. Temporal and spatial variation of the present crustal stress in northern part of North China[J]. Acta Seismologica Sinica,30(6):570–580 (in Chinese)
盛书中,万永革,黄骥超,卜玉菲,李祥. 2015. 应用综合震源机制解法推断鄂尔多斯块体周缘现今地壳应力场的初步结果[J]. 地球物理学报,58(2):436–452 Sheng S Z,Wan Y G,Huang J C,Bu Y F,Li X. 2015. Present tectonic stress field in the circum-Ordos region deduced from composite focal mechanism method[J]. Chinese Journal of Geophysics,58(2):436–452 (in Chinese)
万永革,沈正康,刁桂苓,王福昌,胡新亮,盛书中. 2008. 利用小震分布和区域应力场确定大震断层面参数方法及其在唐山地震序列中的应用[J]. 地球物理学报,51(3):793–804 doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2008.03.020 Wan Y G,Shen Z K,Diao G L,Wang F C,Hu X L,Sheng S Z. 2008. An algorithm of fault parameter determination using distribution of small earthquakes and parameters of regional stress field and its application to Tangshan earthquake sequence[J]. Chinese Journal of Geophysics,51(3):793–804 (in Chinese)
汪素云,许忠淮. 1985. 中国东部大陆的地震构造应力场[J]. 地震学报,7(1):17–32 Wang S Y,Xu Z H. 1985. Seismo-tectonic stress field in east China[J]. Acta Seismologica Sinica,7(1):17–32 (in Chinese)
王绳祖,张流. 2002. 塑性流动网络控制下华北地区构造应力场与地震构造[J]. 地震地质,24(1):69–80 doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2002.01.007 Wang S Z,Zhang L. 2002. Tectonic stress field and seismic tectonics controlled by plastic-flow network in North China[J]. Seismology and Geology,24(1):69–80 (in Chinese)
武敏捷,林向东,徐平. 2011. 华北北部地区震源机制解及构造应力场特征分析[J]. 大地测量与地球动力学,31(5):39–43 Wu M J,Lin X D,Xu P. 2011. Analysis of focal mechanism and tectonic stress field features in northern part of North China[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics,31(5):39–43 (in Chinese)
谢富仁,陈群策,崔效锋,李宏,杨树新,郭启良,陈连旺,许忠淮,张彦山,窦淑芹,赵建涛,张周术,刘长义,王刚军. 2007. 中国大陆地壳应力环境基础数据库[J]. 地球物理学进展,22(1):131–136 doi: 10.3969/j.issn.1004-2903.2007.01.018 Xie F R,Chen Q C,Cui X F,Li H,Yang S X,Guo Q L,Chen L W,Xu Z H,Zhang Y S,Dou S Q,Zhao J T,Zhang Z S,Liu C Y,Wang G J. 2007. Fundamental database of crustal stress environment in continental China[J]. Process in Geophy-sics,22(1):131–136 (in Chinese)
谢富仁, 崔效锋. 2015. 中国及邻区现代构造应力场图[M]. 北京: 中国地图出版社: 1–18. Xie F R, Cui X F. 2015. The Map of Recent Tectonic Stress Field in China and Adjacent Areas[M]. Beijing: China Cartographic Publishing House: 1–18 （in Chinese）.
徐锡伟, 吴卫民, 张先康, 马胜利, 马文涛, 于贵华, 顾梦林, 江娃利. 2002. 首都圈地区地壳最新构造变动与地震[M]. 北京: 科学出版社: 1–376. Xu X W, Wu W M, Zhang X K, Ma S L, Ma W T, Yu G H, Gu M L, Jiang W L. 2002. New Changing of Crustal Tectonic and Earthquake in Capital Circle[M]. Beijing: Science Press: 1–376 （in Chinese）.
许忠淮,阎明,赵仲和. 1983. 由多个小地震推断的华北地区构造应力场的方向[J]. 地震学报,5(3):268–279 Xu Z H,Yan M,Zhao Z H. 1983. Evaluation of the direction of tectonic stress in North China from recorded data of a large number of small earthquakes[J]. Acta Seismologica Sinica,5(3):268–279 (in Chinese)
许忠淮,戈澍谟. 1984. 用滑动方向拟合法反演富蕴地震断裂带应力场[J]. 地震学报,6(4):395–404 Xu Z H,Ge S M. 1984. Stress field in the Fuyun,Xinjiang earthquake fracture zone determined by fitting fault slip vector data[J]. Acta Seismologica Sinica,6(4):395–404 (in Chinese)
许忠淮. 1985. 用滑动方向拟合法反演唐山余震区的平均应力场[J]. 地震学报,7(4):349–362 Xu Z H. 1985. Mean stress field in Tangshan aftershock area obtained from focal mechanism data by fitting slip directions[J]. Acta Seismologica Sinica,7(4):349–362 (in Chinese)
俞春泉,陶开,崔效锋,胡幸平,宁杰远. 2009. 用格点尝试法求解P波初动震源机制解及解的质量评价[J]. 地球物理学报,52(5):1402–1411 doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2009.05.030 Yu C Q,Tao K,Cui X F,Hu X P,Ning J Y. 2009. P-wave first-motion focal mechanism solutions and their quality evaluation[J]. Chinese Journal of Geophysics,52(5):1402–1411 (in Chinese)
张红艳,谢富仁,崔效锋,李瑞莎. 2009. 张渤带陆地段现代构造应力场的非均匀特征[J]. 中国地震,25(3):314–324 doi: 10.3969/j.issn.1001-4683.2009.03.010 Zhang H Y,Xie F R,Cui X F,Li R S. 2009. Research on heterogeneity of the present tectonic stress field at the overland part of the Zhangjiakou-Bohai fault zone[J]. Earthquake Research in China,25(3):314–324 (in Chinese)
周翠英,王华林,王红卫,王梅,柳凤兰,周元夫. 2001. 华北4次中、强地震前震源区及其附近应力场的变化[J]. 地震地质,23(1):98–110 doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2001.01.013 Zhou C Y,Wang H L,Wang H W,Wang M,Liu F L,Zhou Y F. 2001. The changes of stress field in the focal region and its adjacent areas before four moderate-strong earthquakes in North China[J]. Seismology and Geology,23(1):98–110 (in Chinese)
Gephart J W,Forsyth D W. 1984. An improved method for determining the regional stress tensor using earthquake focal mecha-nism data:Application to the San Fernando earthquake sequence[J]. J Geophys Res,89(B11):9305–9320 doi: 10.1029/JB089iB11p09305
Hardebeck J L,Michael A J. 2006. Damped regional-scale stress inversions:Methodology and examples for southern California and the Coalinga aftershock sequence[J]. J Geophys Res,111(B11):B11310
Michael A J. 1984. Determination of stress from slip data:Faults and folds[J]. J Geophys Res,89(B13):11517–11526 doi: 10.1029/JB089iB13p11517
Michael A J. 1987. Use of focal mechanisms to determine stress:A control study[J]. J Geophys Res,92(B1):357–368 doi: 10.1029/JB092iB01p00357
Michael A J. 1991. Spatial variations in stress within the 1987 Whittier Narrows,California,aftershock sequence:New techniques and results[J]. J Geophys Res,96(B4):6303–6319 doi: 10.1029/91JB00195
Wan Y G,Sheng S Z,Huang J C,Li X,Chen X. 2016. The grid search algorithm of tectonic stress tensor based on focal mecha-nism data and its application in the boundary zone of China,Vietnam and Laos[J]. J Earth Sci,27(5):777–785 doi: 10.1007/s12583-015-0649-1
Wiemer S,Malone S. 2001. A software package to analyze seismicity:ZMAP[J]. Seismo Res Lett,7(2):373–382
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