李金，王瓊，吳傳勇，向元

新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊　830011

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2015年7月3日皮山6.5級地震發(fā)震構(gòu)造初步研究

李金，王瓊，吳傳勇，向元

新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊830011

基于新疆區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)記錄，采用CAP(Cut and Paste)方法反演了2015年7月3日皮山6.5級主震和部分MS3.6以上余震的震源機制解和震源深度；采用HypoDD方法重新定位了序列中ML2.5以上地震序列的震源位置，并利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場擬合了可能存在的發(fā)震斷層面參數(shù).基于上述研究，綜合分析了皮山6.5級地震序列的震源深度、震源機制和震源破裂面特征，探討可能的發(fā)震構(gòu)造.結(jié)果顯示，利用CAP方法得到的最佳雙力偶機制解節(jié)面I：走向280°/傾角60°/滑動角90°；節(jié)面II：走向100°/傾角30°/滑動角90°，矩心深度19 km，表明該地震為一次逆沖型地震事件.大部分MS3.6以上余震震源機制與主震具有一定的相似性.雙差定位結(jié)果顯示，ML2.5以上的余震序列主要分布在主震的西南方向，深度主要分布在0～15 km范圍內(nèi)，余震分布顯示出與發(fā)震構(gòu)造澤普隱伏斷裂一致的傾向南西的特征.利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場擬合得到發(fā)震斷層參數(shù)為走向104°/傾角34°/滑動角94°，該結(jié)果與主震震源機制解中節(jié)面II的滑動角較為接近，絕大多數(shù)余震發(fā)生在斷層面附近10 km左右的區(qū)域.根據(jù)本研究得到的震源機制、精定位結(jié)果以及利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場擬合得到的斷層面的參數(shù)，結(jié)合震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況，初步給出了此次皮山6.5級地震的發(fā)震模式.

皮山6.5級地震；震源位置；震源機制解；雙差定位

1　引言

2015年7月3日09時07分，新疆和田地區(qū)皮山縣發(fā)生MS6.5地震(簡稱皮山6.5級地震)，此次地震距離皮山縣城約15 km，皮山、葉城等震感強烈，南疆大部分地區(qū)有感.該地震共造成3人死亡，214人受傷，根據(jù)皮山縣人民政府初步統(tǒng)計，和田地區(qū)受災(zāi)人口225790人，造成了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失*http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/515/20150705 142446899543062/index.html.根據(jù)新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)測定，截至2015年9月30日，皮山6.5級地震序列共發(fā)生MS≥3.0地震100次，其中MS3.0～3.9地震91次，MS4.0～4.9地震8次，MS6.0～6.9地震1次.最大余震為MS4.6.1900年以來震中200 km范圍內(nèi)發(fā)生5次6級以上地震，最大地震為1902年和1910年6.8級地震，時間上最近的6級地震為1998年5月29日皮山MS6.2地震，距離72 km.根據(jù)中國地震局地質(zhì)研究所網(wǎng)站公布的此次皮山6.5級地震區(qū)域地震構(gòu)造圖*http://www.eq-igl.ac.cn/upload/images/2015/7/311369477.jpg，該地震發(fā)生在澤普斷裂附近，該斷裂為NW走向的早更新世隱伏斷裂(圖1).震中附近臺站相對較少(圖1)，最近的固定臺站為葉城臺(YCH)，距離震中約73 km，此外該地震距離和田臺陣(HTTZ)較近，約90 km，新疆地震局監(jiān)測中心在地震發(fā)生后第一時間前往震區(qū)架設(shè)流動臺(LD1、LD2)，流動臺的波形數(shù)據(jù)在7月4日15時匯入數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的研究工作提供了寶貴的波形資料.

該地震地處西昆侖地震帶，位于青藏高原造山帶的西北端，該地區(qū)一直是地質(zhì)學(xué)界研究印度板塊與歐亞板塊碰撞事件和青藏高原隆升事件的重要地區(qū)(Sobel and Dumitru,1997；Zheng et al.,2000；陳杰等，2000).曹凱等(2009)總結(jié)和分析了有關(guān)熱年代學(xué)的資料，認(rèn)為西昆侖山及其周緣經(jīng)歷了晚漸新世到早中新世(25—16 Ma)的部分隆升階段、中新世中后期的快速隆升階段(14—8 Ma)和晚中新世以來的整體強烈隆升階段(6 Ma以來).第四紀(jì)以來，西昆侖山麓開始發(fā)生褶皺變形，原本深埋地下的上新統(tǒng)泥巖和下更新統(tǒng)礫巖發(fā)生褶皺并隆升到地表(圖1).與山體內(nèi)部大型的剪切變形樣式不同的是，西昆侖山前的構(gòu)造變形主要以逆斷層-褶皺作用為主.

地震后中國地震局地球物理研究所、中國地震臺網(wǎng)中心、USGS等部門分別給出了略有差異的震源機制解，但顯示的斷錯性質(zhì)均為逆沖型，震源深度也有一些區(qū)別.本文將基于新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)記錄到的皮山6.5級地震序列的震相到時數(shù)據(jù)，采用HypoDD方法對其進(jìn)行重新定位，獲得該序列較為準(zhǔn)確的震源參數(shù)；采用CAP方法反演地震序列中波形清楚的MS≥3.6地震的震源機制解和震源深度.在此基礎(chǔ)上分析皮山6.5級地震的發(fā)震構(gòu)造、震源深度和震源破裂特征.這一研究將有利于深刻理解青藏高原西北角逆斷層型中強地震發(fā)震機理.

2　地震矩心深度與震源機制解

皮山地震地處新疆地震臺網(wǎng)監(jiān)測能力較弱的地區(qū)，震中200 km范圍內(nèi)僅5個臺站(不包含LD1、LD2、HTTZ，這些臺站為短周期數(shù)據(jù))，造成臺網(wǎng)對此次地震的包圍效果較差.因此，用P波初動法求解此次地震的震源機制具有一定的局限性.除了P波初動法之外，還可以利用地震波形記錄反演震源機制解，該方法即使在臺網(wǎng)相對稀疏、數(shù)據(jù)資料有限的情況下也能得到較可靠的結(jié)果(Kanamori and Given,1981；Thio and Kanamori,1995；馬淑田等，1997；許力生和陳運泰，2004).近年來國際上發(fā)展了“剪切-粘貼”法(CAP方法)(Zhao and Helmberger,1994；Zhu and Helmberger,1996)，該方法的一大優(yōu)勢是反演結(jié)果對速度結(jié)構(gòu)和地殼橫向差異不敏感，甚至可以應(yīng)用在速度結(jié)構(gòu)變化差異很大的地區(qū)，具有較高的可靠性.前人的研究結(jié)果(韋生吉等，2009；鄭勇等，2009；呂堅等，2013a；張致偉等，2015)表明，CAP方法在反演震源機制解和確定震源深度方面優(yōu)勢較為明顯.

圖1　地震震中與地震周圍的臺站分布Fig.1　Map showing distributions of earthquake epicenters and seismic stations

本文利用CAP方法(Zhao and Helmberger,1994；Zhu and Helmberger,1996)進(jìn)行震源機制解反演，其主要思路是利用近震數(shù)據(jù)把寬頻帶數(shù)字波形記錄分為Pnl波和面波部分，分別擬合Pnl波和面波，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)，在給定參數(shù)空間中進(jìn)行網(wǎng)格搜索，搜索出最佳深度和震源機制解(韓立波等，2012).由于該區(qū)臺站稀疏，研究程度相對較低，因此本研究利用CRUST2.0速度結(jié)構(gòu)模型(http://igppweb.ucsd.edu/-gabi/crust2.html)得到該區(qū)域的一維速度結(jié)構(gòu)模型(表1).在該速度模型中，地殼厚度約為53 km，與劉文學(xué)等(2011)利用接收函數(shù)得到的該區(qū)臺站下方地殼厚度基本一致，其中和田臺下方地殼厚度為53.8±1.7 km，葉城臺下方地殼厚度為56.7±5.0 km；唐明帥等(2013)利用接收函數(shù)得到和田臺陣下方的地殼厚度也為53 km左右.在研究過程中，我們采用上述速度模型和頻率-波數(shù)(F-K)法(Zhu et al.,2002)計算理論地震圖.

表1　地殼速度結(jié)構(gòu)

利用震中周圍480 km范圍內(nèi)的波形資料，考慮到數(shù)據(jù)質(zhì)量，尤其是體波數(shù)據(jù)信噪比，挑選出寬頻帶地震臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(圖2).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6.5級地震波形中的Pnl波部分使用帶寬為0.03～0.12 Hz、面波部分使用帶寬為0.05～0.1 Hz的帶通濾波器進(jìn)行濾波.對于余震序列，我們根據(jù)不同的震級來選擇濾波頻段，例如對于2015年7月4日08時36分發(fā)生的3.6級地震，Pnl波部分的濾波頻段為0.04～0.1 Hz，面波部分的濾波頻段為0.02～0.08 Hz；2015年7月3日11時11分發(fā)生的4.6級地震，Pnl波部分的濾波頻段為0.03～0.12 Hz，面波部分的濾波頻段為0.04～0.1 Hz.而Pnl波和面波的相對權(quán)重取為2∶1，一些研究結(jié)果(韓立波等，2012；呂堅等，2008；曲均浩等，2015)表明，這樣的權(quán)重可以較好地兼顧Pnl波和面波的優(yōu)點.相應(yīng)地，采用相同的濾波參數(shù)對計算得到的理論地震圖進(jìn)行濾波.

圖2　皮山6.5級地震矩張量反演理論地震波形(紅色)與實際觀測地震波形(黑色)圖中藍(lán)色的波形為擬合較差，未參與計算的分量.PV、PR分別為Pnl的垂向和徑向分量，Surf.V、Surf R、SH分別為面波的垂向、徑向、切向分量.波形圖下方第1行數(shù)字為各段理論地震波形相對實際觀測波形的移動時間，正值表示理論觀測波形相對觀測波形超前；第2行數(shù)字為理論波形與觀測波形的相關(guān)系數(shù)百分比；波形圖左側(cè)字母為臺站，其下數(shù)字分別為臺站震中距(km)以及理論地震圖相對實際觀測數(shù)據(jù)整體移動時間；震源球上黑色區(qū)域代表壓縮區(qū)，白色區(qū)域代表拉張區(qū)；震源球采用下半球投影.Fig.2　Comparison between synthetic (red)and observed (black)seismograms of Pishan MS6.5 eventBlue waveforms are components poorly fitted and did not participate in calculation.The numbers on the lower left side of the seismograms are the time shifts (upper)and cross-correlation coefficient in percentage (lower).Positive time shifts mean that the observed data are delayed.The letters on the left side are stations.The numbers below them are epicentral distances (km)and time shifts between synthetics and the observed data.The black color in beach-ball denotes compression,and white color is extension.Lower hemisphere projection is used.

采用CAP方法中P波初動和波形擬合聯(lián)合反演的算法，利用距震中480 km范圍內(nèi)的16個臺站的波形資料和14個清晰的初動信息，解算了6.5級主震的震源機制.計算了12～25 km間14個震源深度下各臺站格林函數(shù)，破裂時間設(shè)為5 s，首先在各深度對斷層走向、傾角、滑動角以10°間隔進(jìn)行搜索，得到的最佳矩心深度為19 km(圖3)，矩震級為6.25級，P軸方位10°，最佳雙力偶機制解節(jié)面I：走向280°/傾角60°/滑動角90°；節(jié)面II：走向100°/傾角30°/滑動角90°.本研究得到的矩心深度19 km與陳運泰研究小組*http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/468/553/101527/101538/20150703180157000345450/index.html破裂過程給出的最大滑移量深度出入較大，其原因可能為在做快速破裂過程反演時，初始破裂點主要是根據(jù)快速定位得到的震源位置確定的，而滑動分布對初始破裂點(震源位置)的選擇有強的依賴性，因而采用遠(yuǎn)震資料得到的破裂過程模型，得到的只是破裂或滑動分布與震源位置的相對分布，對破裂和滑動的絕對位置的分辨能力較差(張勇，2008).

圖3　皮山6.5級地震矩張量反演中波形擬合誤差隨深度的變化Fig.3　Misfit variation with focal depth of the Pishan MS6.5 earthquake

為對比結(jié)果的可靠性，還利用Snoke方法(Snoke et al.,1984；劉杰等，2004；呂堅等，2012)基于新疆、西藏及青海區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)55個臺站的波形資料計算了皮山6.5級地震的震源機制解.該方法利用P波、SV波和SH波的初動和振幅比聯(lián)合計算震源機制，其所用參量為3個初動(P，SV，SH)和3個振幅比(SV/P，SH/P，SV/SH)，獨立量為5個，與傳統(tǒng)的P波初動法和垂直向SV和P波的振幅比方法(Kisslinger et al.,1981；梁尚鴻等，1984)相比，對震源機制解的約束更多，提高了解的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性.使用到49個臺站的初動符號數(shù)據(jù)和18個臺站的振幅比數(shù)據(jù)，得到6.5級地震震源機制結(jié)果為：節(jié)面I：走向305°/傾角60°/滑動角90°；節(jié)面II：走向125°/傾角30°/滑動角90°，與前述利用CAP方法得到的結(jié)果較為接近.

此外收集了國內(nèi)外不同研究機構(gòu)給出的此次6.5級地震的震源機制解(表2)，本研究給出的震源機制解與其他幾個研究機構(gòu)給出的結(jié)果均較為接近，本研究結(jié)果的震源深度與中國地震臺網(wǎng)中心和中國地震局地球物理研究所(表2)給出的結(jié)果較為接近.

對比震源機制與后續(xù)給出的余震分布，初步判定節(jié)面II為真實斷層面，其理論波形和實際記錄對比見圖2，可見波形擬合較好.結(jié)合震源區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，可見澤普斷裂為可能的發(fā)震斷層.

6.5級地震后早期余震波形受主震影響較大，我們利用CAP方法計算了6.5級地震序列中16次MS≥3.6余震的震源機制解(表3、圖4)，其中13次為逆沖型地震，1次正斷型，1次斜滑型，1次走滑型.表明其大部分余震的破裂類型與6.5級主震較為一致.余震的P軸方位與主震基本一致，大多為NNE向，深度分布大多在17～21 km之間，與6.5級主震較為一致.此外由圖4可以看出，距主震較近的幾次余震的震源機制均為逆沖型，表明其破裂方式受主震影響較大，距主震較遠(yuǎn)的6次余震的震源機制出現(xiàn)了一些變化，似乎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.

表2　皮山6.5級地震震源機制解結(jié)果對比

4)http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html

5)http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10002n4w scientific_tensor:us_us10002n4w

6)http://www.cenc.ac.cn/publish/cenc/886/20150703171913351616203/index.html

7)http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/272496.shtml

圖4　皮山6.5級主震及部分MS≥3.6地震序列震源機制解平面圖Fig.4　Focal mechanisms of the Pishan MS6.5 main shock and some MS≥3.6 aftershocks

序號發(fā)震時刻(北京時間)年-月-日時∶分經(jīng)度(°E)緯度(°N)震級MS震級MWCAP深度/km節(jié)面Ⅰ/(°)節(jié)面Ⅱ/(°)走向傾角滑動角走向傾角滑動角12015-07-0309∶0778.1737.536.56.2519280609010030902015-07-0309∶07*78.1737.536.5--3056090125309022015-07-0309∶4478.1837.454.34.6821258238484679332015-07-0310∶3777.9537.573.94.25203015412769505042015-07-0311∶1178.0737.484.64.59173056691123248852015-07-0408∶3678.0237.503.63.661730347100109447962015-07-0523∶1278.0037.503.73.87172985689119349172015-07-0603∶0677.9837.573.63.671723445-13711061-5482015-07-0703∶2277.9537.533.73.731929564-799128-11192015-07-1414∶0778.0537.454.24.371828569110602949102015-07-1420∶2977.8337.584.04.102129834117876073112015-07-1509∶0177.8737.653.73.802330588-10020711-8122015-07-2421∶2378.0537.504.54.471829062861202898132015-07-2605∶4878.1037.483.73.921628328891046291142015-08-0615∶5277.9337.553.63.971832284-18052906152015-08-0704∶2478.0837.533.63.961429160851203098162015-09-1722∶5078.0837.633.94.351630158851303298172015-09-2500∶5078.1537.524.24.4321326391001335282

注：*為利用Snoke方法計算的皮山6.5級地震震源機制.本表中地震的經(jīng)緯度為新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)定位結(jié)果.

3　地震序列重新定位

通過分析全國統(tǒng)一編目結(jié)果和震相觀測報告，挑選2015年7月3日—2015年9月30日皮山地震序列中ML≥2.5的地震共300次，采用HypoDD方法(Waldhauser and Ellsworth,2000)對這些地震的震源位置進(jìn)行重新定位.雙差定位法可以較好地解決速度模型引起的誤差，在國內(nèi)外許多中強地震的余震序列定位中得到了廣泛的應(yīng)用，如汶川地震、蘆山地震、2014年于田7.4級地震(黃媛等，2008；鄭勇等，2009；房立華等，2015).定位所采用的初始速度模型和此前計算震源機制的速度模型一致(表1)，由于S波震相精度比P波震相精度低，故對P波數(shù)據(jù)權(quán)重設(shè)為1，S波數(shù)據(jù)權(quán)重設(shè)為0.5；選取距皮山地震序列400 km范圍內(nèi)的臺站，設(shè)定地震對之間的最大距離不超過10 km，OBSCT設(shè)為6(即每個地震對聯(lián)系在一起形成“震群”的最少震相數(shù)為6).在計算過程中，采用共軛梯度法求解方程，經(jīng)過2組共4次迭代后得到阻尼最小二乘法解，震源位置在水平向的平均估算誤差為1～2 km，在垂直向的平均估算誤差為2～3 km.

圖5是此次皮山6.5級地震序列精定位后的震中分布圖和沿不同剖面的震源深度分布圖，可以看出大部分余震分布在主震西偏北約20°方向，但在主震北東方向也有較多余震的分布，其優(yōu)勢分布方向110°介于本研究利用CAP和Snoke方法得到的震源機制解節(jié)面II的走向之間.由震源深度剖面圖可以看出，沿著震中分布的優(yōu)勢長軸走向(A-B剖面)，余震集中分布在30 km左右范圍內(nèi)，這和陳運泰研究小組3)給出的破裂尺度基本一致.垂直震中分布的優(yōu)勢長軸走向剖面(C-D剖面)反映了沿斷層傾向的震源分布特征，余震主要分布在0～15 km深度上，MS4.0以上較大余震則集中分布在10～15 km左右的深度，并較為清晰地揭示出S傾的可能發(fā)震斷層(西南為上盤)，傾角大致在40°左右，利用雙差定位得到的主震震源深度為8.6 km，較CAP方法得到的震源深度淺.造成CAP得到的深度與雙差定位結(jié)果差異的原因一方面由于該區(qū)屬新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)監(jiān)測能力相對較弱的地區(qū)，最近的固定臺站葉城臺(YCH)距皮山6.5級地震約73 km，盡管7月4日15時之后數(shù)據(jù)庫中并入2個較近的流動臺(LD1、LD2)，但此前序列中大量的地震在計算過程中沒有這兩個臺站的觀測報告；此外，由于監(jiān)測能力相對較弱，導(dǎo)致該區(qū)的研究水平相對較低，沒有較為準(zhǔn)確的初始速度模型，在研究中只能使用較為粗糙的CRUST2.0速度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計算，有研究表明，雙差定位可能在一定程度上消除路徑效應(yīng)，但速度結(jié)構(gòu)仍然會對最終結(jié)果產(chǎn)生一定的影響(劉巧霞等，2012；王未來等，2014).盡管序列的絕對位置可能有一些誤差，但序列中地震之間的相對位置仍具有一定的參考價值.

為了進(jìn)一步確定其發(fā)震斷層面，利用小震分布確定斷層面參數(shù)方法和區(qū)域應(yīng)力場確定大震斷層面參數(shù)的方法(萬永革等，2008).根據(jù)成叢小震發(fā)生在大震斷層面及其附近的原則，將模擬退火算法和高斯-牛頓算法結(jié)合，給出了利用小震密集程度求解主震斷層面走向、傾角、位置及其誤差的穩(wěn)健估計方法，在此基礎(chǔ)上考慮區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力參數(shù)，還可估計在已求得的斷層面上的滑動角(呂堅等，2013b).根據(jù)該方法的原理，結(jié)合地震序列優(yōu)勢長軸走向(110°左右)，綜合考慮本文利用Snoke方法和CAP方法計算得到的及國內(nèi)外不同機構(gòu)給出的震源機制解，確定其斷層走向為110°.將從SE—NW向分布的地震逆時針旋轉(zhuǎn)20°為從東—西分布，然后按選定矩形區(qū)域進(jìn)行擬合(圖6a、圖6b)，得到選定地震至假定斷層面距離擬合標(biāo)準(zhǔn)差最小的平面為走向104°，傾向南西，傾角34°(圖6b、圖6c).根據(jù)CAP得到的主震震源機制，確定P軸方位為10°、仰角15°，T軸方位190°、仰角75°為區(qū)域應(yīng)力場參數(shù)，計算出假定斷層破裂的滑動方向為94°.該結(jié)果與主震的震源機制節(jié)面II：走向100°/傾角30°/滑動角90°(CAP方法)非常接近.圖6d中顯示了選定地震離斷層面的距離，可以看出絕大多數(shù)余震發(fā)生在斷層面附近10 km左右的區(qū)域.

圖5　精定位后的地震震中分布和沿不同剖面的震源深度分布圖Fig.5　Distributions of earthquake epicenters after precise relocation and hypocenters on different cross sections

4　結(jié)論與討論

(1)皮山6.5級主震的震源位置37.60°N，78.20°E.CAP方法反演得到的矩心深度約為19 km左右，最佳雙力偶機制解節(jié)面I：走向280°/傾角60°/滑動角90°；節(jié)面Ⅱ：走向100°/傾角30°/滑動角90°；同時利用Snoke得到的結(jié)果節(jié)面Ⅰ：走向305°/傾角60°/滑動角90°；節(jié)面Ⅱ：走向125°/傾角30°/滑動角90°，表明該地震為一次盲逆斷層型事件，類似于2013年發(fā)生在龍門山推覆構(gòu)造帶南段蘆山7.0級地震(Xu et al.,2013).

(2)計算了序列中部分MS3.6以上余震的震源機制解，大部分震源機制與主震具有一定的相似性.距主震較近的幾次余震的震源機制均為逆沖型，似乎表明其破裂方式受主震影響較大，距主震較遠(yuǎn)的7次余震的震源機制出現(xiàn)了一些變化，似乎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.

圖6　精定位的小震分布在水平面(a)、斷層面(b)和垂直于斷層面(c)上的投影；(d)為地震距斷層面距離的分布圓圈表示精定位小震，粗線表示確定的斷層面邊界，AB為斷層上邊界端點.Fig.6　Distribution of precisely located earthquake small events.(a)Map view.(b)Vertical cross-section along the fault plane.(c)Vertical cross-section perpendicular to the fault plane.(d)Histogram of earthquakes sorted by their distances to the fault planeCircles indicate the event locations.Thick lines are fault plane boundaries.AB is upper boundary of fault.

(3)雙差定位結(jié)果顯示，ML2.5以上的余震序列主要分布在主震的西南方向，余震主要分布在0～15 km深度范圍內(nèi)，雙差定位得到的主震的震源深度為8.6 km，較CAP方法得到的深度要淺，這可能是由于臺網(wǎng)分布及速度結(jié)構(gòu)的不確定引起的.MS4.0以上較大余震則集中分布在10～15 km左右的深度，利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場擬合出假定斷層破裂的滑動方向為94°，該結(jié)果與主震的震源機制節(jié)面II：走向100°/傾角30°/滑動角90°(CAP方法)非常接近.

(4)根據(jù)本研究得到的震源機制、精定位結(jié)果以及利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場擬合得到的斷層面的參數(shù)，結(jié)合震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況(圖7a)，初步給出了本次皮山6.5級地震的發(fā)震構(gòu)造.由垂直澤普斷裂的剖面圖(圖7b)可以看出，鐵克里克斷裂是西昆侖山體與塔里木盆地分界斷裂，規(guī)模大，具長期活動特點，斷裂斷面南傾，上陡下緩，其可能向下歸并于昆侖山下的殼內(nèi)高導(dǎo)層(低阻層)，對塔西南的基底構(gòu)造和沉積凹陷的發(fā)育具有明顯的控制作用(魯新便等，1997).在西昆侖山麓地帶，還發(fā)育有一系列的新生代背斜構(gòu)造，這些背斜帶表現(xiàn)為南緩北陡，控制背斜活動的澤普逆斷裂在背斜北翼出露地表，斷裂斷錯了晚第四紀(jì)地貌面和河流階地，形成陡坎地貌，表明該構(gòu)造帶晚第四紀(jì)以來活動非常強烈.石油剖面表明，西昆侖山前的澤普逆斷裂-背斜帶屬于典型的薄皮推覆構(gòu)造，切割深度不大，僅有6～7 km，在深部斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚰暇弮A的滑脫面，在山根附近與鐵克里克斷裂合并匯聚到一起(梁瀚等，2012).

綜合主震在震中平面圖和深度剖面圖的位置及重新定位后的余震空間分布，推測此次皮山6.5級地震為自初始點沿斷層北西向的單側(cè)破裂，滑動量主要集中在初始破裂點附近，地表以下5 km深度以內(nèi)錯動相對較小，因此該深度范圍內(nèi)余震也很少，深部震源附近的位錯量沿斷裂向上傳播擴(kuò)展過程中，逐漸轉(zhuǎn)換為地層的彎曲和褶皺.震后應(yīng)急科學(xué)考察極震區(qū)內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)明顯的地表破裂帶，但本次地震在皮山背斜核部附近形成多條張性裂縫，且裂縫附近的農(nóng)田中有多處地震噴砂冒水痕跡.表明皮山6.5級地震震源產(chǎn)生的位錯量在逆沖向上傳播的過程中，很大一部分被地層的彎曲褶皺變形所吸收，在地表發(fā)現(xiàn)的一系列張性裂縫就是本次地震產(chǎn)生的地表形變.

圖7　皮山6.5級地震震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造(a)和發(fā)震構(gòu)造示意圖(b)Fig.7　Geological structure of the Pishan MS6.5 earthquake source area (a)and the schematic diagram of seismogenic structure (b)

根據(jù)已有的GPS研究結(jié)果，西域地塊的平均運動速率為(7.5±1.4)mm·a-1，方向NE20.1°；而青藏塊體的平均運動速率為(12.0±1.4)mm·a-1，方向為NE28.1°(李延興等，2003).此外根據(jù)皮山6.5級地震后中國地震局第一監(jiān)測中心的GNSS解算結(jié)果*http://www.eq-gc1.com/79sruq.html，震區(qū)附近的近NS向巴楚-和田基線和NNE向的巴楚-葉城基線自2011年以來呈持續(xù)縮短趨勢，且巴楚-和田基線在2014年底出現(xiàn)一個階躍，縮短有加速的趨勢.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，以前陸發(fā)育推覆根部帶和前緣推覆帶等多排褶皺-沖斷推覆構(gòu)造為特征，向盆地方向的推覆位移量很大(曲國勝等，2005).來自西昆侖造山帶持續(xù)推覆擠壓不僅作用在淺表，還使深部應(yīng)力不斷增加，最終導(dǎo)致此次皮山6.5級地震的發(fā)生.

致謝本文是在江西省地震局呂堅副研究員的指導(dǎo)下完成的，新疆地震局監(jiān)測中心為本研究提供了波形數(shù)據(jù).研究過程中與北京大學(xué)張勇研究員、嚴(yán)川博士、冀戰(zhàn)波博士，中國地震局第二監(jiān)測中心季靈運副研究員進(jìn)行了有益的討論.新疆地震局聶曉紅、李桂榮、高麗娟副研究員，劉建明助理研究員、高榮研究實習(xí)員在工作中給予了諸多的幫助.作者衷心感謝蔣海昆研究員多年的悉心指導(dǎo).本研究部分圖件采用GMT軟件繪制.特以此文悼念此次地震中的遇難同胞.

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(本文編輯何燕)

Preliminary study for seismogenic structure of the Pishan MS6.5 earthquake of July 3,2015

LI Jin，WANG Qiong，WU Chuan-Yong，XIANG Yuan

Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region,Urumqi 830011,China

Based on the digital waveforms of Xinjiang Seismic Network,the best double-couple focal mechanisms of the main shock and some aftershocks of MS≥3.6 were determined by the CAP method,and the Pishan 6.5 earthquake sequence ML≥2.5 was relocated by the HypoDD.The geometric parameters and slip direction of the fault were estimated by using distribution of the earthquake sequence and regional stress field.We analyzed the characteristics of focal depth,focal mechanisms and source rupture to determine the seismogenic structure.The nodal plane parameters of the best double-couple focal mechanism by the CAP method are strike 280°,dip 60°and rake 90°,and strike 100°,dip 30° and rake 90°,respectively.The depth of the centriod is about 19 km,the focal mechanism of the main shock is pure thrust,and most of focal mechanisms of MS≥3.6 aftershocks show the same rupture property as the main shock.The result of HypoDD shows that the aftershocks are mainly distributed in the southwest of the main shock,the focal depths are in a range 0～15 km,largely consistent with the seismogenic structure,i.e.the hidden Zepu fault dipping southwest.Using distribution of small earthquakes and the regional stress field,we determined the focal fault parameters as follows:strike 104°,dip 34° and rake 94°,close to the nodal plane II of the main shock.Most aftershocks are distributed in the 10 km vicinity of the focal plane.According to the focal mechanism derived,precise positioning results and the parameters of the fault plane from distribution of small events and fitting the regional stress field,combined with the geological structure in the source region,a preliminary seismogenic model of the 6.5 earthquake is proposed.

Pishan MS6.5 earthquake;Hypocenter location;Focal mechanism;Double-difference algorithm

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國家自然科學(xué)基金面上項目(41074042)、新疆地震局基金(201401)、中國地震局震情跟蹤項目(2016010108)聯(lián)合資助.

李金，男，1986年出生，工程師，主要從事數(shù)字地震學(xué)及地震預(yù)測研究工作.E-mail:lijin6205@163.com

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P315

2015-08-02，2016-05-18收修定稿