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鲜水河断裂带南北构造差异性的地球物理分析

艾依飞, 张健

艾依飞, 张健. 2019: 鲜水河断裂带南北构造差异性的地球物理分析. 地震学报, 41(3): 329-342. DOI: 10.11939/jass.20180109
引用本文: 艾依飞, 张健. 2019: 鲜水河断裂带南北构造差异性的地球物理分析. 地震学报, 41(3): 329-342. DOI: 10.11939/jass.20180109
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Ai Yifei, Zhang Jian. 2019: Geophysical analysis on the tectonic difference between northern and southern segments of Xianshuihe fault zone. Acta Seismologica Sinica, 41(3): 329-342. DOI: 10.11939/jass.20180109
Citation: Ai Yifei, Zhang Jian. 2019: Geophysical analysis on the tectonic difference between northern and southern segments of Xianshuihe fault zone. Acta Seismologica Sinica, 41(3): 329-342. DOI: 10.11939/jass.20180109
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鲜水河断裂带南北构造差异性的地球物理分析

  • 中国北京 100049 中国科学院大学地球与行星科学学院

基金项目: 国家自然科学基金项目（41574074、41174085）资助
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    通讯作者:

    张健: e-mail：zhangjian@ucas.edu.cn

Geophysical analysis on the tectonic difference between northern and southern segments of Xianshuihe fault zone

  • College of Earth and Planetary Sciences，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

摘要

    摘要
  • 摘要: 对鲜水河断裂带重磁异常进行向上延拓，通过计算观测面高度异常与延拓后异常之间的相关系数得出最佳向上延拓高度，该延拓高度所对应的延拓结果即为研究区构造背景产生的异常值。向上延拓结果显示布格重力异常值沿鲜水河断裂带自北西向南东逐渐增大，反映出下地壳底边界沿该方向呈升高趋势，可能由青藏高原地壳软弱物质 “东向逃逸” 所致。化极后ΔT磁异常延拓结果表明鲜水河断裂带南东段的康定—石棉以东为强磁性刚性基底。以鲜水河断裂带为分界的不同地块之间基底岩石及地层物性的不同是断裂带南北磁性差异的主导原因。对鲜水河断裂带两侧各约50 km范围内地震的震源深度进行统计，经投影至剖面及线性拟合求出鲜水河断裂带的三维几何形状。结果表明鲜水河断裂带总体倾向南西，倾角近乎直立，范围约为57°—88°。
    Abstract: Xianshuihe fault zone is one of the strongly active seismic belts in the eastern margin of Tibetan Plateau, with the features of large scale, high activity and seismic frequency. Four M≥7.0 earthquakes have occurred along Xianshuihe fault zone. It is indicated that the differences of geometry features, activity characteristics and intensity, surface rupture characteristics of earthquakes exist between northern and southern segments of Xianshuihe fault zone. The upward continuation result of gravity-magnetic anomaly in Xianshuihe fault zone is present. The optimum upward continuation height is determined by calculating correlation coefficient of anomaly at observed surface height and upward continuation height. The upward continuation result at this height is corresponding to the anomaly caused by structural setting. It shows that the bottom of lower crust is on the rise from NW to SE according to the consecutive increase of Bouguer gravity anomaly at such orientation along the fault, which probably results from eastward motion of crustal soft material in Tibetan Plateau area. Magnetic anomaly reduced to the pole reveals that there is strongly magnetic rigid base to east of Kangding-Shimian in the southern segment of Xianshuihe fault zone. The difference in physical property of basement rocks and stratum in different blocks bounded by Xianshuihe fault zone is the major reason for magnetic diversity between northern and southern segments of the fault zone. With the statistical results of focal depths of seismic events in the range of 50 kilometers on both sides of the fault zone, its three-dimensional geometry is determined by projection and linear fitting. It is indicated that the dip direction of Xianshuihe fault zone is SW and its dip angle is almost vertical in the range of 57° to 88°.
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  • 引言

    据中国地震台网中心测定，2018年5月28日1时50分吉林省松原市宁江区发生了MS5.7地震，震中位置为（45.27°N，124.71°E），震源深度为13 km （下文称该次地震为松原MS5.7地震）。截至2018年6月30日24时00分，共记录到地震事件453次，其中ML＞3.0地震5次，2.0＜ML≤3.0地震34次，1.0＜ML≤2.0地震75次。

    2018年松原MS5.7地震发生在松辽盆地中部，该盆地是一个大型中新生代陆相沉积盆地，产生于燕山运动期，从晚侏罗世到新生代，经历了裂谷型断陷、大型坳陷和萎缩上升期，具有典型的断陷-坳陷复合结构（傅维洲，贺日政，1999；胡望水等，2005）。松辽盆地内部及周边断裂带主要以NW向和NNE-NE向分布为主：NW向断裂有第二松花江断裂、滨州断裂、富裕—明水断裂；NNE-NE向断裂有嫩江断裂、扶余—肇东断裂、海伦—任民断裂、呼兰河断裂、依兰—伊通断裂（图1）。东北地区NW向断裂与NNE-NE向断裂交切部位往往是中强地震多发地段，中强震是其主要发震模式（李恩泽等，2012），此次松原MS5.7地震就发生在扶余—肇东断裂与第二松花江断裂交会处。距该地震震源区约80 km处的长岭—大山子断裂南段，于2013年10—11月接连发生了5次MS≥5.0地震，分别为2013年10月31日MS5.6地震、2013年10月31日MS5.1地震、2013年11月22日MS5.2地震、2013年11月23日MS5.8地震和2013年11月23日MS5.0地震。松辽盆地内部近年来中强地震活动活跃，同时，松辽盆地也是东北地区重要的经济文化聚集地，在第二松花江断裂的北侧分布有大庆油气田和吉林油气田，且这两个油气田已经过几十年的油气开采。因此，开展松辽盆地地震构造、地震活动性等方面的相关研究，强化松辽盆地内地震序列断层结构及应力场特征的研究，对松原地区的地震监测预报和抗震减灾具有重要意义。

    图  1  松辽盆地地质构造及台站分布图
    F1：讷谟尔河断裂；F2：富裕—明水断裂；F3：嫩江断裂；F4：海伦—任民断裂；F5：呼兰河断裂；F6：滨州断裂；F7：扶余—肇东断裂：F8：依兰—伊通断裂；F9：第二松花江断裂；F10：赤峰—开原断裂
    Figure  1.  Geological structure and station distribution of Songliao basin
    F1：Nemor He fault；F2：Fuyu-Mingshui fault；F3：Nenjiang fault；F4：Helen-Renmin fault；F5：Hulanhe fault；F6：Binzhou fault；F7：Fuyu-Zhaodong fault；F8：Yilan-Yitong fault；F9：The Second Songhuajiang fault；F10：Chifeng-Kaiyuan fault
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    本文拟采用双差定位法对2018年松原MS5.7地震序列进行精定位，之后采用CAP （cut and paste）方法（Zhao，Helmberger，1994；Zhu，Helmberger，1996）反演该地震序列中强地震的震源机制解，综合该地区地质构造活动现状，分析该地震序列的发震构造特征和区域应力场特征，为松原地区的地球动力学研究提供基础资料。

    1.   数据资料及处理

    2018年5月28日松原MS5.7地震发生时，在其震中距300 km范围内设有19个固定测震台站和4个流动测震台站（L2202，L2210，L2211，L2212）。其中，震中距100 km范围内的固定台站1个，为SYT台，100—200 km范围内的固定测震台站为5个。地震发生后，为加强震中区域的测震监测能力，吉林省地震局前往震中区补增了两个流动测震台站（L2201，L2209）。流动测震台站L2202的起始数据传输时间为2017年7月24日，L2210和L2211的起始数据传输时间为2018年1月5日，L2212的起始数据传输时间为2018年2月7日，L2201和L2209的起始数据传输时间为2018年5月28日。

    本文根据中国地震台网中心全国地震编目系统提供的统一正式地震观测报告，选取2018年5月28日至2018年6月30日期间ML≥1.0地震的震相观测报告，并将其转换为双差定位程序的数据输入格式。从中国地震局地球物理研究所“国家数字测震台网数据备份中心”获取宽频带地震波形数据（郑秀芬等，2009），选择震中距300 km范围内高信噪比的三分量宽频带地震波形，并以理论到时前50 s为起始点截取600 s长度的波形数据，用于反演震源机制解。

    2.   地震双差定位

    双差定位方法（Waldhauser，Ellsworth，2000，2002）是一种相对定位方法，该方法利用地震对之间的走时差反演震源位置，能够有效地消除地震对至台站这一传播路径上相同部分的路径效应，减小速度结构不均匀性的影响，对速度模型的依赖性相对较小，该方法已在发震断层精细特征研究中取得了重要成果（黄媛等，2008；王未来等，2012，2014；房立华等，2013；王勤彩等，2015）。

    使用双差定位法对2018年5月28日松原MS5.7地震序列进行重新定位。速度模型的选取对双差定位的结果至关重要，本文参考、对比了Guo等（2015）、吴微微等（2014）和Crust1.0 （Pasyanos et al，2014；Artemieva，Mooney，2001）给出的吉林松原地区一维速度模型（图2），通过试错，计算了三种速度模型下主震的CAP震源机制解，结果显示由不同速度模型得到的结果相差很小（表1），故选用表现更平均化的吴微微等（2014）给出的一维速度模型作为本文的速度模型。双差定位时的参数选择如下：地震丛质心距台站的最大距离为200 km，地震对间最大间距为5 km，最小连接数为10，P波双差走时2 475个，S波双差走时2 201个，参与反演计算的台站20个，P波权重设为1.0，S波权重设为0.7，最终从参与定位的59个地震事件中得到55次地震的双差定位结果（图3）。由于松原MS5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交会处，于是将小震精定位结果沿NW向和NE向作剖面，结果显示，NW向剖面（B1B2）轴长约为5 km，小震震中分布均匀，NE向剖面（A1A2）轴长约为5 km，小震震中呈倾向NW的高倾角分布，NE向轴长与NW向轴长相等，震中深度分布在6—13 km范围内。

    图  2  松辽盆地地区速度模型对比
    Figure  2.  Comparison of velocity models in Songliao basin
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    表  1  选用三种速度模型计算出的地震序列主震CAP结果对比
    Table  1.  Comparison of the CAP results of main shock calculated by three velocity models
    速度模型走向/°倾角/°滑动角/°MW深度/km
    Crust1.0 （Pasyanos et al，2014）218771645.116
    吴微微等 （2014）220791625.106
    Guo等 （2015）221811635.096
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    图  3  双差定位后松原MS5.7地震序列的震中分布及深度剖面图
    （a） 震中位置平面分布图；（b） A1A2轴剖面图；（c） B1B2轴剖面图
    Figure  3.  Epicentral distribution and depth profile after double-difference relocation of Songyuan MS5.7 earthquake sequence
    （a） A planer distribution map of the epicenters；（b） A profile view of the A1A2 axis；（c） A profile view of the B1B2 axis
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    3.   震源机制解及应力场

    采用CAP方法求解2018年松原MS5.7地震序列中强地震的震源机制解。CAP方法是一种利用区域范围数字地震波形资料反演震源机制解的方法，它将地震波形中的Pnl波与面波进行分离，并对各波段分别赋予不同的权重，采用频率-波数法（Zhu，Rivera，2002）计算格林函数并合成理论地震图，利用互相关技术计算相对时间平移，分别将各波段观测波形与理论波形进行拟合，而后采用网格搜索的方法使目标函数最小以求得稳定解。Pnl波是指地震波中Pn波之后、面波之前的波群（Helmberger，Engen，1980）。CAP方法的一个优点是允许理论波形窗口与观测波形窗口存在一定量的时间滑移，减少了由于速度模型不准确及地震位置、震相标注不准确造成的误差。CAP方法在求解区域范围内中强地震的震源机制解方面具有较高的稳定性。目前，CAP方法已在我国得到广泛的应用（郑勇等，2009；罗艳等，2010，2011；韩立波等，2012；曾祥方等，2013；罗钧等，2014）。

    波形反演时，选取震源区300 km范围内方位角覆盖均匀、信噪比高的台站所记录的波形数据，速度模型选取吴微微等（2014）给出的一维速度模型，与上文双差定位采用的速度模型一致。对于2018年5月28日松原MS5.7主震，震源函数持续时间选取2.5 s，体波、面波分别截取35 s和80 s的波形窗长，带通滤波频带选为体波0.05—0.15 Hz、面波0.02—0.1 Hz（图4）。对于余震序列中的另外3次中强地震，震源函数持续时间均设置为1 s左右，体波与面波分别截取30 s和70 s，带通滤波频带为体波0.05—0.18 Hz，面波0.05—0.13 Hz，网格搜索时走向、倾角、滑动角的搜索步长均设置为5°，深度步长为1 km，最终反演得到4次中强地震的震源机制解（表2）。反演过程中每次地震至少保证有9个台站参与反演，由图4可见，波形拟合度均在85%以上，4次中强地震的震源机制解均具有良好的一致性，说明本文求得的4次中强地震的震源机制解是可靠的。利用震源机制解数据求解区域应力场时，以“应力张量在断层面上的剪应力方向与断层滑动矢量方向一致”为约束，构建应力张量与滑动矢量数据之间的关系（Michael，1984；Hardebeck，Michael，2006；Lund，Townend，2007）

    表  2  2018年松原MS5.7地震序列震源机制解
    Table  2.  Focal mechanism solutions of Songyuan MS5.7 earthquake sequence in 2018
    发震日期东经
    /°    		北纬
    /°    		矩心深
    度/km    		M节面Ⅰ（NW向） 节面Ⅱ（NE向） P轴 T轴
    年−月−日时:分:秒走向
    /°    		倾角
    /°    		滑动角
    /°    		走向
    /°    		倾角
    /°    		滑动角
    /°    		方位角
    /°    		仰角
    /°    		方位角
    /°    		仰角
    /°
    2018−05−2801:50:52124.6944.3106MS5.73147212 22079162 2685 17620
    2018−05−2914:36:13124.7344.2347ML4.0310650220901552681717217
    2018−05−3113:00:42124.7144.2317ML4.1310740220901642661117411
    2018−05−3117:19:28124.7344.2325ML3.712979193571168261535321
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    图  4  2018年5月28日松原MS5.7主震震源机制解的CAP反演示例
    （a） 13个台站的波形拟合数据，其中黑色曲线为观测波形，红色为理论波形，拟合波段左侧是台站名称，台站名称下方数字是震中距，拟合波段下方第一行数字表示观测波形相对于理论波形的相对移动时间，单位为s，第二行表示观测波形与理论波形的互相关系数；（b） 不同深度下的数据残差e （${{{e}} {\text{＝}} ||{\left( {{{r}}/{{{{r}_0}}}} \right)^p}\left| {\left| \cdot \right|\left| {{u} {\text{－}} {s}} \right|} \right|}$，式中r0为参考震中距，r为震中距，u为观测波形，s为理论波形，p为距离补偿因子）；（c） 台站分布及震中位置
    Figure  4.  Example of the focal mechanism solution determined by CAP for the Songyuan MS5.7 main shock on May 28，2018
    （a） Comparisons of synthetic waveforms （red） and waveforms record （black） at 13 stations. The two numbers under each segment are the time shift in seconds （upper） between the synthetic and record （positive means a delayed record） and the waveform correlation coefficient，epicenter distances is given next to the station codes；（b） The data variance e in diffe-rent depths （${{{e}} {\text{＝}} ||{\left( {{{r}}/{{{{r}_0}}}} \right)^p}\left| {\left| \cdot \right|\left| {{u} {\text{－}} {s}} \right|} \right|}$，where r0 is reference epicentral distance，r is epicentral distance，u is the observed waveform，s is the theoretical waveform and p is a scaling factor to give the record at r the same weight as that at reference distance r0）；（c） The locations of the event and the corresponding stations used to determine the focal mechanism solution
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    $ {{\hat \tau} } {\text{＝}} \frac{{ {\tau \left( {{\hat n}{\text{，}}\!\!\!{\sigma} } \right)}}}{{\left| { { \tau \left( {{ {\hat n}}{\text{，}}\!\!\!{\sigma} } \right)}} \right|}} {\text{＝}}{{\hat s}}{\text{，}} $

    		(1)

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    ${{\tau}} {\text{＝}} {\sigma} {{\hat n}} {\text{－}} \left[ {\left( {{\sigma} {{\hat n}}} \right) \cdot {{\hat n}}} \right]{{\hat n}}{\text{，}}$

    		(2)

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    ${Gm} {\text{＝}} {d}{\text{，}}$

    		(3)

    ${m} {\text{＝}} {\left( {{\sigma\! _{11}}{\text{，}}\!\!\!{\sigma \!_{12}}{\text{，}}\!\!\!{\sigma\! _{13}}{\text{，}}\!\!\!{\sigma \!_{22}}{\text{，}}\!\!\!{\sigma \!_{23}}} \right)^{\rm T}}{\text{，}}$

    		(4)

    ${{G }}{\text{＝}}\left[ {\begin{array}{*{20}{c}} {{n_1} {\text{－}} n_1^3 {\text{＋}} {n_1}n_3^2}\\ { {\text{－}} {n_2}{n_1}^2 {\text{＋}} {n_2}n_3^2}\\ { {\text{－}} {n_3}{n_1}^2 {\text{－}} {n_3} {\text{＋}} n_3^2} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} {{n_2} {\text{－}} 2{n_2}n_1^2}\\ {{n_1} {\text{－}} 2{n_1}n_2^2}\\ { {\text{－}} 2{n_1}{n_2}{n_3}} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} {{n_3} {\text{－}} 2{n_3}n_1^2}\\ { {\text{－}} 2{n_1}{n_2}{n_3}}\\ {{n_1} {\text{－}} 2{n_1}n_3^2} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} { {\text{－}} {n_1}{n_2}^2 {\text{＋}} {n_1}n_3^2}\\ {{n_2} {\text{－}} {n_2}^3 {\text{＋}} {n_2}{n_3}^2}\\ { {\text{－}} {n_3}{n_2}^2 {\text{－}} {n_3} {\text{＋}} n_3^3} \end{array}\;\begin{array}{*{20}{c}} { {\text{－}} 2{n_1}{n_2}{n_3}}\\ {{n_3} {\text{－}} 2{n_3}n_2^2}\\ {{n_2} {\text{－}} 2{n_2}n_3^2} \end{array}} \right]{\text{，}}$

    		(5)

    ${{d} }{\text{＝}} \left[\!\! {\begin{array}{*{20}{c}} {{S_1}}\\ {{S_2}}\\ {{S_3}} \end{array}} \!\!\right]{\text{，}}$

    		(6)

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    表  3  2013年松原M5地震震群的震源机制解（吴微微等，2014）
    Table  3.  Focal mechanism solutions of Songyuan M5 earthquake swarm in 2013 （after Wu et al，2014）
    发震日期东经/°北纬/°矩心深度
    /km    		M节面Ⅰ（NW向） 节面Ⅱ（NE向）
    年−月−日时:分:秒走向/°倾角/°滑动角/°走向/°倾角/°滑动角/°
    2013−10−3111:03:32124.08944.67814MS5.53343938 21112167
    2013−10−3111:10:05124.08544.6899MS5.0305196520715473
    2013−11−0312:26:52124.11144.68511ML4.6329345822014361
    2013−11−0819:37:19124.12844.68113ML4.9310495919013750
    2013−11−2216:18:49124.11444.68513MS5.3333635019211847
    2013−11−2306:04:24124.11344.66913MS5.8332185223114076
    2013−11−2306:32:31124.15544.65213MS5.0323403519911868
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    图  5  2018年松原MS5.7地震序列震源机制解及其应力场
    Figure  5.  Focal mechanism solutions and stress field of 2018 Songyuan MS5.7 earthquake sequence
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    图  6  本文反演所得应力张量的不确定性f （95%置信区间，2 000次bootstrap取样）
    Figure  6.  The uncertainties f of stress tensor received by 2 000 bootstrap resampling
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    许忠淮（2001）给出的东亚地区现今地壳构造应力场主应力方向显示，东北地区的一级应力场主压应力方向近东西向、仰角近水平，主张应力方向近南北、仰角近水平。Wan （2010）基于中国应力场数据库及GCMT目录采用FMSI方法（Gephart，Forsyth，1984）得到了中国当代构造应力场，结果显示松原区域附近（44°N，123°E）的主压应力方位角为N90°E、仰角为14°，主张应力方位角为N355°E，仰角为22°。本文主压应力与上述研究结果的主压应力基本一致，本文得到的主张应力方位角与主张应力方位角基本一致，但本文主张应力的仰角与其相差较大。分析其原因，一方面是由于所使用的方法不同，Wan （2010）利用5°×5°网格的数据计算2°×2°网格的应力张量，对相邻网格内的应力张量进行了平滑，而本文仅使用单一网格的数据；另一方面可能是由于许忠淮（2001）和Wan （2010）反映的是较大尺度的一级应力场，而本文则反映的是局部构造的区域应力场。

    4   讨论与结论

    本文双差定位的结果显示，2018年松原MS5.7地震序列震中的空间展布表现出NE向（A1A2）与NW向（B1B2）的等长双轴，NW向剖面显示小震震中分布均匀，NE向剖面显示小震震中呈倾向NE、走向NW的高倾角分布。从余震分布上不能确定发震断层。4次中强地震的震源机制解一致性较好，均为高倾角走滑错动类型。第二松花江断裂整体表现为走向NW、倾角较陡且兼有走滑和正断性质的断层（李志田等，2002），扶余—肇东断裂整体表现为走向NE的逆冲断层（刘权锋等，2017）。本文得到的中强地震的震源机制解与第二松花江断裂性质一致，由此判定，本次松原MS5.7地震序列的发震断层为第二松花江断裂。同时，前人在松辽盆地内的大量研究结果表明，NE向或NNE向断裂与NW向或NS向断裂交切是东北地区中强地震主要的发震模式（杨宝俊等，1996；傅维洲，贺日政，1999；李恩泽等，2012；吴微微等，2014）。本次松原MS5.7地震序列亦属于东北地区一次典型的NE向断裂与NW向断裂交切处的断层面发震构造。

    本文得到的松原地区主压应力水平方向的方位角为N86°E，倾角为7°，主张应力水平方向的方位角为N24°E，倾角为71°，主压应力与许忠淮（2001）和Wan （2010）得到的东北地区主压应力一致，主张应力存在一定差异。许忠淮（2001）和Wan （2010）的研究成果反映的是较大尺度的一级应力场，而本文反映的是局部构造的区域应力场，松原地区的区域应力场既受到大尺度板块构造运动的控制，同时又受到区域构造运动的影响。从大尺度板块构造运动的角度来看，太平洋板块向欧亚板块俯冲经日本海沟深入到中国东北大陆下方约600 km （Gudmun-dsson，Sambridge，1998），导致了我国东北地区深震活动活跃。东北地区地震活动特性及深浅源地震相关性一直是一个研究热点（孙文斌，和跃时，2004；张凤鸣等，2007；张慧等，2012；李圣强等，2013）。根据1900年以来东北地区5次地震活跃期的研究结果，东北地区深震、浅震在发生时间上具有前后呼应的关系，反映了东北地区深、浅源地震存在某种联系。张萍等（2009）的研究结果显示，东北地区深、浅源地震活动受统一的地壳应力场控制，太平洋板块向西俯冲是东北地震的主要动力来源。从区域构造运动角度来看，第二松花江断裂为走向NW、倾角较陡并兼有走滑性质和正断性质的断层（李志田等，2002），扶余—肇东断裂走向NE，整体表现为逆断性质（刘权锋等，2017），近东西向的主压应力与NW向第二松花江断裂之间的夹角较小，易产生一定的剪切作用，NE向第二松花江断裂与NW向扶余—肇东断裂交会，促进了剪切作用。简言之，在太平洋板块对北东亚板块西向俯冲作用下，产生近EW向的主压应力，同时受周边地质构造控制，松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交会处易发生走滑类型地震。2018年松原MS5.7地震序列正是在这种构造作用控制下发生的地震。

    通过对2018年5月松原MS5.7地震序列重定位、中强地震震源机制解及应力场进行分析，结合东北地区地震活动性及活动构造特征，本文得到以下结论：

    1） 采用双差定位算法得到55个小震精定位结果，将精定位结果沿NW向第二松花江断裂、NE向扶余—肇东断裂两个方向作剖面，NW向剖面轴长约为5 km，震中分布均匀，NE向剖面轴长约为5 km，震中呈倾向NE的高倾角分布，余震震中深度介于6—13 km之间。

    2） 利用CAP方法得到松原MS5.7地震序列中4次中强地震的震源机制解，震源机制解整体上具有良好的一致性，节面Ⅰ走向为NW向，节面Ⅱ走向为NE向，均为高倾角的走滑错动类型。中强地震的震源机制解性质与第二松花江断裂性质一致，由此判定，第二松花江断裂为本次松原地震的发震断层。

    3） 采用应力张量线性反演技术得到了松原地区的区域应力场，主压应力水平方向方位角为N86°E，倾角为7°，主张应力水平方向方位角为N24°E，倾角为71°，主压应力与许忠淮（2001）和Wan （2010）得到的东北地区主压应力一致。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制，同时又受到区域构造运动的影响。本次松原MS5.7地震序列属于东北地区一次典型的NE向断裂与NW向断裂交切处的断层面发震构造。

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    图  1   鲜水河断裂带及邻区地质构造简图

    （a） 构造背景（阴影部分为本文研究区）（据徐锡伟等，2005）；（b） 区域地质

    Figure  1.   Generalized geological structure map of Xianshuihe fault zone and its adjacent areas

    （a） Tectonic setting map （The dash area is the studied area of this article）（after Xu et al，2005）；（b） Regional geological map

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    图  2   相关系数、布格重力异常与化极后ΔT磁异常向上延拓结果

    （a） 布格重力异常观测值与向上延拓值相关系数及其斜率随延拓高度的变化曲线；（b） 化极后ΔT磁异常观测值与向上延拓值相关系数及其斜率随延拓高度的变化曲线；（c） 布格重力异常观测值；（d） 化极后ΔT磁异常；（e） 向上延拓40 km后的布格重力异常；（f） 向上延拓20 km后化极后的ΔT磁异常

    Figure  2.   Upward continuation results of correlation coefficients，Bouguer gravity anomaly and polarized aeromagnetic anomaly

    （a） Variation curve of correlation coefficients and its gradient calculated by observed Bouguer gravity anomaly and upward continuation anomaly；（b） Variation curve of correlation coefficients and its gradient calculated by observed polarized aeromagnetic anomaly and upward continuation anomaly；（c） Observed Bouguer gravity anomaly map；（d） Polarized aeromagnetic anomaly map；（e） Upward continuation result of Bouguer gravity anomaly；（f） Upward continuation result of polarized aeromagnetic anomaly

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    图  3   地震震源深度典型剖面反演及断裂三维几何形状拟合等值面图

    （a） BB′剖面震源深度分布及断层线性拟合；（b） EE′剖面震源深度分布及断层线性拟合；（c） 鲜水河断裂带两侧地震深度分布图；（d） 鲜水河断裂带三维几何形状拟合等值面图

    Figure  3.   The inversion of focal depths of seismic events in typical profiles and the map of three-dimensional geometry fitting isosurface of Xianshuihe fault zone

    （a） Distribution of focal depths of seismic events and linear fitting of the fault in profile BB′；（b） Distribution of focal depths of seismic events and linear fitting of the fault in profile EE′；（c） Map of focal depths distribution on both sides of Xianshuihe fault zone；（d） Map of three-dimensional geometry fitting isosurface of Xianshuihe fault zone

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    图  4   重磁异常延拓与鲜水河断裂带三维几何形状切片图

    红色实心圆代表参与断裂带三维几何形状拟合的MS≥1.0地震事件。（a） 布格重力异常不同高度上延后水平总导数切片图（蓝色为低值，红色为高值，下同）；（b） 化极后ΔT磁异常不同高度上延后水平总导数切片图

    Figure  4.   The upward continuation result of gravity-magnetic anomaly and the slices of three-dimensional geometry about Xianshuihe fault zone

    The red solid circles mean the MS≥1.0 earthquakes that contribute to the fitting. （a） The slices of total horizontal derivative results after upward continuation of Bouguer gravity anomaly at different depths （blue color means low value and red color means high value，the same below）；（b） The slices of total horizontal derivatives results after upward continuation of magnetic anomaly reduced to the pole at different depths

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-03
  • 修回日期:  2019-03-19
  • 网络出版日期:  2019-06-10
  • 发布日期:  2019-04-30

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摘要
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  • 引言

  • 1.   数据资料及处理

  • 2.   地震双差定位

  • 3.   震源机制解及应力场

  • 4   讨论与结论

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