地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (2): 414-432.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.02.010
董春丽1,2)(), 张广伟3),*(), 李欣蔚4), 王跃杰1,2), 丁大业1,2), 宫卓宏1,2)
收稿日期:
2023-03-29
修回日期:
2023-06-02
出版日期:
2024-04-20
发布日期:
2024-05-29
通讯作者:
*张广伟, 男, 1985年生, 副研究员, 主要从事小震精定位及震源机制反演研究, E-mail: 作者简介:
董春丽, 女, 1974年生, 2001年于山西大学获计算机科学技术与应用专业学士学位, 高级工程师, 现主要从事地震监测和数字应用方面的研究, E-mail: nzy2001@126.com。
基金资助:
DONG Chun-li1,2)(), ZHANG Guang-wei3),*(), LI Xin-wei4), WANG Yue-jie1,2), DING Da-ye1,2), GONG Zhuo-hong1,2)
Received:
2023-03-29
Revised:
2023-06-02
Online:
2024-04-20
Published:
2024-05-29
摘要:
2022年2月20日山西太原古交市发生了ML4.1地震, 古交及周边县市震感强烈。此次地震的震中位于历史地震相对稀少、 煤矿资源丰富的吕梁隆起区, 其发震断裂尚不明确。为了更好地认识这次地震的发震构造, 文中利用山西省测震台网的近震波形资料反演了地震的震源机制解, 并获得最佳矩心深度。反演结果显示, 古交地震是一次左旋走滑型地震事件, 矩震级为 MW3.96, 最佳双力偶解为: 节面Ⅰ, 走向90°、 倾角86°、 滑动角-19°; 节面Ⅱ, 走向182°、 倾角70°、 滑动角-175°; 最佳矩心深度为3km, 属于极浅源地震。地震序列重定位结果显示震中的优势展布方向近EW, 与区域内断层基本为NE走向的分布格局差异显著。利用聚类分析方法得到古交地震的发震断层面中心解, 结果显示断层的走向为91°, 倾角为70°。另外, 古交地震序列的应力降显著偏小, 低于同区域背景地震至少1个数量级。结合实地调研的矿区生产情况和区域地质构造, 认为古交地震序列的发震机制可能与震源区附近的煤田开采活动有关, 开采活动致使局部应力改变, 从而导致先存隐伏断层活化, 进而触发此次地震。
董春丽, 张广伟, 李欣蔚, 王跃杰, 丁大业, 宫卓宏. 基于震源机制和地震定位研究2022年山西古交ML4.1地震的发震构造[J]. 地震地质, 2024, 46(2): 414-432.
DONG Chun-li, ZHANG Guang-wei, LI Xin-wei, WANG Yue-jie, DING Da-ye, GONG Zhuo-hong. STUDY ON THE SEISMOGENIC STRUCTURE OF THE 2022 GUJIAO ML4.1 EARTHQUAKE IN SHANXI PROVINCE BASED ON FOCAL MECHANISM AND SEISMIC LOCATION[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2024, 46(2): 414-432.
图1 研究区的地质构造和本研究所用子台分布图 a 区域台网部分子台和古交地震震中的分布图, 其中黑色五角星为震中, 黑色三角形为台站, 大三角形为本文使用gCAP方法反演所用的台站; b 研究区域的地质构造图
Fig. 1 Geological structure of the research area and location of earthquake stations in this study.
图2 古交地震区及周边断层分布(据古交矿区水文地质补勘报告修改) 1 向斜; 2 背斜; 3 正断层; 4 逆断层; 5 平移断层; 6 推测断层; 7 上升泉和下降泉; 8 火成岩
Fig. 2 Distribution of regional and local faults in Gujiao area(modified after Hydrogeology survey report of Gujiao Ordovician Limestone).
上界面深度/km | 0 | 4 | 14 | 23 | 40 | 80 |
---|---|---|---|---|---|---|
P波速度/km·s-1 | 4.80 | 5.90 | 6.30 | 6.75 | 7.90 | 8.10 |
表1 重定位使用的速度模型
Table1 Velocity model used for earthquake relocation
上界面深度/km | 0 | 4 | 14 | 23 | 40 | 80 |
---|---|---|---|---|---|---|
P波速度/km·s-1 | 4.80 | 5.90 | 6.30 | 6.75 | 7.90 | 8.10 |
图4 2022年2月20日古交ML4.1地震最优解的理论波形(灰)与观测波形(黑) 左上角震源球采用下半球投影, 灰色区域代表压缩区, 白色区代表拉张区, 震源球上标注的加号和减号表示反演使用台站的P波初动方向。波形图左侧字母为台网代码和台站名, 其下左侧数字为台站震中距(km), 右侧数字为P波初至理论值与观测值的拟合偏移(s)。波形图下方2行数字, 第1行为对应段地震波形理论相对实际观测的移动时间(s), 正值表示理论波形相对观测波形超前; 第2行为理论与观测的波形相关系数(%)
Fig. 4 Comparison between synthetics(grey)and observed(black)seismograms of Feb.20, 2022 Gujiao ML4.1 event.
序号 | 日期 | 发震时刻 | 北纬/(°) | 东经/(°) | 震级/ML | 深度/km |
---|---|---|---|---|---|---|
主震① | 2022-02-20 | 08:27:27.4 | 37.954 | 112.108 | 4.1 | 4 |
余震② | 2022-02-21 | 08:49:11.3 | 37.942 | 112.114 | 2.2 | 5 |
余震③ | 2022-02-22 | 04:31:01.7 | 37.953 | 112.115 | 2.9 | 3 |
余震④ | 2022-02-22 | 18:36:07.0 | 37.952 | 112.102 | 2.9 | 5 |
余震⑤ | 2022-02-22 | 22:28:53.5 | 37.950 | 112.106 | 2.5 | 5 |
余震⑥ | 2022-02-26 | 21:42:20.3 | 37.951 | 112.109 | 2.6 | 5 |
余震⑦ | 2022-03-21 | 01:30:01.9 | 37.952 | 112.118 | 2.8 | 4 |
表2 2022年2月20日古交ML4.1地震及6次ML≥2.0余震
Table2 The Gujiao ML4.1 earthquake and six ML≥2.0 aftershocks on 20 February 2022
序号 | 日期 | 发震时刻 | 北纬/(°) | 东经/(°) | 震级/ML | 深度/km |
---|---|---|---|---|---|---|
主震① | 2022-02-20 | 08:27:27.4 | 37.954 | 112.108 | 4.1 | 4 |
余震② | 2022-02-21 | 08:49:11.3 | 37.942 | 112.114 | 2.2 | 5 |
余震③ | 2022-02-22 | 04:31:01.7 | 37.953 | 112.115 | 2.9 | 3 |
余震④ | 2022-02-22 | 18:36:07.0 | 37.952 | 112.102 | 2.9 | 5 |
余震⑤ | 2022-02-22 | 22:28:53.5 | 37.950 | 112.106 | 2.5 | 5 |
余震⑥ | 2022-02-26 | 21:42:20.3 | 37.951 | 112.109 | 2.6 | 5 |
余震⑦ | 2022-03-21 | 01:30:01.9 | 37.952 | 112.118 | 2.8 | 4 |
使用方法 | 节面Ⅰ/(°) | 节面Ⅱ/(°) | P轴/(°) | T轴/(°) | B轴/(°) | 矩震级 /MW | 矩心深度 /km | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
走向 | 倾角 | 滑动角 | 走向 | 倾角 | 滑动角 | 走向 | 倾角 | 走向 | 倾角 | 走向 | 倾角 | |||
gCAP | 90 | 86 | -19 | 182 | 70 | -175 | 45 | 18 | 138 | 10 | 256 | 69 | 4.0 | 3.2 |
Snoke① | 94 | 52 | -12 | 192 | 80 | -141 | 60 | 34 | 317 | 19 | 203 | 50 | ||
Snoke② | 92 | 66 | 51 | 334 | 45 | 144 | 208 | 12 | 315 | 52 | 109 | 35 | ||
Snoke③ | 267 | 81 | -65 | 16 | 27 | -160 | 204 | 48 | 337 | 31 | 83 | 25 | ||
Snoke④ | 92 | 63 | -14 | 188 | 78 | -152 | 53 | 28 | 317 | 10 | 210 | 60 | ||
Snoke⑤ | 92 | 66 | 33 | 348 | 61 | 152 | 219 | 3 | 312 | 40 | 125 | 50 | ||
Snoke⑥ | 94 | 52 | -12 | 192 | 80 | -141 | 60 | 34 | 317 | 19 | 203 | 50 | ||
Snoke⑦ | 89 | 74 | -12 | 183 | 79 | -163 | 47 | 20 | 315 | 4 | 216 | 70 |
表3 古交序列中ML≥2.0地震的震源机制解参数
Table3 Parameters of the ML≥2.0 source mechanism solution in the Gujiao earthquake sequence
使用方法 | 节面Ⅰ/(°) | 节面Ⅱ/(°) | P轴/(°) | T轴/(°) | B轴/(°) | 矩震级 /MW | 矩心深度 /km | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
走向 | 倾角 | 滑动角 | 走向 | 倾角 | 滑动角 | 走向 | 倾角 | 走向 | 倾角 | 走向 | 倾角 | |||
gCAP | 90 | 86 | -19 | 182 | 70 | -175 | 45 | 18 | 138 | 10 | 256 | 69 | 4.0 | 3.2 |
Snoke① | 94 | 52 | -12 | 192 | 80 | -141 | 60 | 34 | 317 | 19 | 203 | 50 | ||
Snoke② | 92 | 66 | 51 | 334 | 45 | 144 | 208 | 12 | 315 | 52 | 109 | 35 | ||
Snoke③ | 267 | 81 | -65 | 16 | 27 | -160 | 204 | 48 | 337 | 31 | 83 | 25 | ||
Snoke④ | 92 | 63 | -14 | 188 | 78 | -152 | 53 | 28 | 317 | 10 | 210 | 60 | ||
Snoke⑤ | 92 | 66 | 33 | 348 | 61 | 152 | 219 | 3 | 312 | 40 | 125 | 50 | ||
Snoke⑥ | 94 | 52 | -12 | 192 | 80 | -141 | 60 | 34 | 317 | 19 | 203 | 50 | ||
Snoke⑦ | 89 | 74 | -12 | 183 | 79 | -163 | 47 | 20 | 315 | 4 | 216 | 70 |
图6 基于Snoke方法的古交序列中7次ML≥2.0地震的震源机制解图及震中位置展布
Fig. 6 The epicenter location distribution and source mechanism solution of the seven ML≥2.0 earthquakes in the Gujiao sequence by using the Snoke method.
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