地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (6): 1314-1331.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.06.006
收稿日期:2024-01-17
修回日期:2024-04-12
出版日期:2024-12-20
发布日期:2025-01-22
通讯作者:
*张珂, 女, 1992年生, 硕士, 工程师, 主要从事数字地震学方面研究, E-mail: 作者简介:王鑫, 男, 1982年生, 2010年于中国地质大学获资源勘查工程专业学士学位, 高级工程师, 主要从事地震监测业务及数字地震学相关研究工作, E-mail: wangxin0111@163.com。
基金资助:
WANG Xin(
), ZHANG Ke*(
), WANG Yue
Received:2024-01-17
Revised:2024-04-12
Online:2024-12-20
Published:2025-01-22
摘要:
内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗在2003年与2021年先后发生 MS5.9 地震与 MS4.7 地震。这2次地震是该地区近年来震级最大的地震事件, 均未造成地表破裂, 余震分布与已知断层的相关性不强, 地震活动特征和发震机制仍不甚明确。针对该问题, 文中使用内蒙古地震监测台网观测数据, 对阿鲁科尔沁旗2次地震序列进行重新定位。结果显示, MS5.9 和 MS4.7 地震序列的余震震源深度分别为2~12km和8~22km间, 主震位于余震序列的南东段, 余震带走向为NW-SE。余震带深度剖面分析显示2次地震序列结构相对简单, 均呈一个NW走向、 倾向SW的地震集群。进一步采用CAP方法与P波初动极性方法, 得到了震源区ML≥1.5地震的震源机制解和震源矩心深度。震源机制解结果显示, MS4.7 主震的发震断裂为左旋走滑性质, 震源矩心深度为19.9km, 与重定位得到的震源初始破裂深度21km较为接近, 余震与主震的性质整体相同, 均发育NW-SE走向的断层面。前期研究结果显示, MS5.9 地震序列的主震也为左旋走滑型。文中对阿鲁科尔沁旗 MS5.9 与 MS4.7 地震序列的时空分布特征与震源机制解的分析表明, 阿鲁科尔沁旗2次地震序列的主要发震断层的产状及力学性质应与NW走向的水泉子沟-天山口断裂较为一致, 但展布位置不同, 证实 MS5.9 地震的发震构造应是位于该断裂西侧、 倾向SW的一条左旋走滑次级断裂, MS4.7 地震的发震构造可能是震中附近与水泉子沟-天山口断裂性质相近的一条隐伏断裂。2次地震序列均是发震构造受到近EW向主压应力作用导致的。
王鑫, 张珂, 王玥. 内蒙古阿鲁科尔沁旗MS5.9与MS4.7地震序列特征及其发震构造分析[J]. 地震地质, 2024, 46(6): 1314-1331.
WANG Xin, ZHANG Ke, WANG Yue. CHARACTERISTICS AND SEISMIC STRUCTURE ANALYSIS OF THE MS5.9 AND MS4.7 EARTHQUAKE SEQUENCES IN ALUKEERQIN BANNER, INNER MONGOLIA[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2024, 46(6): 1314-1331.
图1 内蒙古阿鲁科尔沁旗 MS5.9 与 MS4.7 地震附近区域构造(a)、 地震序列ML≥0.0地震的震中分布(b)和台站分布(c) 红色方框代表本次研究区, 黑色虚线代表构造单元界限, 红色五角星代表MS5.9 与 MS4.7 主震, 粉色与绿色圆圈分别代表MS5.9 与 MS4.7 余震序列, 白色圆圈代表城市, 蓝色三角形代表台站, 蓝色虚线圆圈代表距震中2.5° 的范围, 红色线代表断裂。F1巴林右旗-乌兰浩特断裂; F2半拉山-阿鲁科尔沁旗断裂; F3水泉子沟-天山口断裂; F4沙子山-北沟断裂
Fig. 1 Seismo-tectonic background of the Alukeerqinqii MS5.9 and MS4.7 earthquakes(a), epicenter location of the earthquake sequence(ML≥0.0)(b), and seismic stations of the research area(c).
图2 内蒙古阿鲁科尔沁旗 MS5.9 (a)与 MS4.7 (b)地震序列内余震的震级-时间分布特征
Fig. 2 The plot of amplitude-time of aftershocks in the MS5.9 (a) and MS4.7 (b) earthquake sequences in Alukeerqinqi, Inner Mongolia.
| 层号 | 顶层深度/km | vP/km·s-1 |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 6.10 |
| 2 | 23.00 | 6.72 |
| 3 | 39.00 | 8.05 |
表1 内蒙古东部地区一维地壳速度结构模型
Table1 Crustal velocity model in the north region of Inner Mongolia
| 层号 | 顶层深度/km | vP/km·s-1 |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 6.10 |
| 2 | 23.00 | 6.72 |
| 3 | 39.00 | 8.05 |
图4 重定位前后地震序列的震中分布特征(a)与精定位后震源深度沿纬度、 经度方向的变化特征(b, c)及震源深度分布情况(d) 红色虚线代表断层: F1巴林右旗-乌兰浩特断裂; F2半拉山-阿鲁科尔沁旗断裂; F3水泉子沟-天山口断裂; F4沙子山-北沟断裂
Fig. 4 Epicenter location distribution(a), variation characteristics of the source depth along the latitude and longitude directions(b, c), and the distribution of the source depth after relocation(d).
图6 2003年阿鲁科尔沁旗 MS5.9 主震的等震线分布(a)(陈立强等, 2006)与震源机制(b)(刘芳等, 2004)
Fig. 6 Isoseismal distribution of earthquake intensity (a) and focal mechanism(b) of 2003 Alukeerqinqi MS5.9 earthquake.
| 序号 | 节面Ⅰ | 节面Ⅱ | P轴 | T轴 | 震源球图解 | 资料来源 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | 方位 /(°) | 仰角 /(°) | 方位 /(°) | 仰角 /(°) | |||
| 1 | 209 | 73 | 19 | 305 | 72 | 163 | 78 | 2 | 167 | 25 | | 内蒙古地震局 测震台网 |
| 2 | 202 | 56 | 174 | 296 | 85 | 34 | 64 | 20 | 165 | 27 | | USGS① |
| 3 | 46 | NW | 65.4 | 319.5 | NE | 70 | 267.5 | 17 | 7.5 | 52.2 | | 内蒙古地震局 地震分析预报中心 |
| 4 | 70 | NW | 80 | 172 | NE | 40 | 16 | 41 | 131 | 25 | | 中国地震局 地球物理研究所 |
表2 2003年阿鲁科尔沁旗 MS5.9 主震的震源机制解
Table2 Focal mechanism solutions of the 2003 MS5.9 Alukeerqinqi main earthquake
| 序号 | 节面Ⅰ | 节面Ⅱ | P轴 | T轴 | 震源球图解 | 资料来源 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | 方位 /(°) | 仰角 /(°) | 方位 /(°) | 仰角 /(°) | |||
| 1 | 209 | 73 | 19 | 305 | 72 | 163 | 78 | 2 | 167 | 25 | | 内蒙古地震局 测震台网 |
| 2 | 202 | 56 | 174 | 296 | 85 | 34 | 64 | 20 | 165 | 27 | | USGS① |
| 3 | 46 | NW | 65.4 | 319.5 | NE | 70 | 267.5 | 17 | 7.5 | 52.2 | | 内蒙古地震局 地震分析预报中心 |
| 4 | 70 | NW | 80 | 172 | NE | 40 | 16 | 41 | 131 | 25 | | 中国地震局 地球物理研究所 |
图7 CAP方法下阿鲁科尔沁旗 MS4.7 地震震源机制解波形反演残差随深度的变化 震源球上方为对应深度下反演得到的矩震级
Fig. 7 Variations of inversion error of focal mechanism solution with depth for the Alukeerqinqi MS4.7 earthquake by using the CAP method.
图8 CAP方法下阿鲁科尔沁旗 MS4.7 地震在最佳拟合深度19.9km处的波形拟合
Fig. 8 Waveform fitting curves under the optimal inversion depth of 19.9km of the Alukeerqinqi MS4.7 earthquake by using the CAP method.
| 序号 | 发震时刻 | 震中位置 | 震级 /ML | 深度 /km | 节面Ⅰ | 节面Ⅱ | 震源球图解 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 东经 /(°) | 北纬 /(°) | 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | ||||||
| 1 | 2021-10-15 | 5:10:03 | 120.298 | 44.183 | 5.1 | 37 | 220 | 90 | 160 | 310 | 80 | 10 | |
| 2 | 2021-10-15 | 5:24:48 | 120.292 | 44.187 | 2.9 | 21 | 227 | 62 | 169 | 322 | 80 | 29 | |
| 3 | 2021-10-15 | 5:33:57 | 120.286 | 44.182 | 3.5 | 21 | 58 | 75 | 167 | 152 | 77 | 16 | |
| 4 | 2021-10-15 | 10:48:14 | 120.254 | 44.213 | 2.9 | 14 | 219 | 70 | 178 | 310 | 88 | 10 | |
| 5 | 2021-10-15 | 15:47:57 | 120.265 | 44.192 | 3.3 | 20 | 219 | 70 | 176 | 310 | 87 | 20 | |
| 6 | 2021-10-16 | 5:05:11 | 120.281 | 44.197 | 2.4 | 22 | 270 | 90 | 170 | 360 | 80 | 0 | |
| 7 | 2021-10-16 | 9:29:40 | 120.25 | 44.205 | 2.8 | 15 | 270 | 90 | 170 | 360 | 80 | 0 | |
| 8 | 2021-10-20 | 8:55:29 | 120.275 | 44.188 | 2.8 | 19 | 69 | 85 | 150 | 162 | 61 | 6 | |
| 9 | 2021-10-23 | 7:47:11 | 120.268 | 44.19 | 2.5 | 20 | 179 | 79 | -126 | 41 | 62 | -67 | |
| 10 | 2021-11-13 | 9:25:03 | 120.284 | 44.187 | 3.2 | 21 | 169 | 36 | -126 | 31 | 62 | 67 | |
| 11 | 2021-12-20 | 8:36:57 | 120.286 | 44.185 | 2.3 | 21 | 220 | 70 | -176 | 129 | 87 | -20 | |
表3 2021年 MS4.7 阿鲁科尔沁旗地震序列部分ML1.5以上事件的震源机制解
Table3 Focal mechanism solutions of typical ML≥1.5 events of the 2021 MS4.7 Alukeerqinqi earthquake sequence
| 序号 | 发震时刻 | 震中位置 | 震级 /ML | 深度 /km | 节面Ⅰ | 节面Ⅱ | 震源球图解 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 东经 /(°) | 北纬 /(°) | 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | 走向 /(°) | 倾角 /(°) | 滑动角 /(°) | ||||||
| 1 | 2021-10-15 | 5:10:03 | 120.298 | 44.183 | 5.1 | 37 | 220 | 90 | 160 | 310 | 80 | 10 | |
| 2 | 2021-10-15 | 5:24:48 | 120.292 | 44.187 | 2.9 | 21 | 227 | 62 | 169 | 322 | 80 | 29 | |
| 3 | 2021-10-15 | 5:33:57 | 120.286 | 44.182 | 3.5 | 21 | 58 | 75 | 167 | 152 | 77 | 16 | |
| 4 | 2021-10-15 | 10:48:14 | 120.254 | 44.213 | 2.9 | 14 | 219 | 70 | 178 | 310 | 88 | 10 | |
| 5 | 2021-10-15 | 15:47:57 | 120.265 | 44.192 | 3.3 | 20 | 219 | 70 | 176 | 310 | 87 | 20 | |
| 6 | 2021-10-16 | 5:05:11 | 120.281 | 44.197 | 2.4 | 22 | 270 | 90 | 170 | 360 | 80 | 0 | |
| 7 | 2021-10-16 | 9:29:40 | 120.25 | 44.205 | 2.8 | 15 | 270 | 90 | 170 | 360 | 80 | 0 | |
| 8 | 2021-10-20 | 8:55:29 | 120.275 | 44.188 | 2.8 | 19 | 69 | 85 | 150 | 162 | 61 | 6 | |
| 9 | 2021-10-23 | 7:47:11 | 120.268 | 44.19 | 2.5 | 20 | 179 | 79 | -126 | 41 | 62 | -67 | |
| 10 | 2021-11-13 | 9:25:03 | 120.284 | 44.187 | 3.2 | 21 | 169 | 36 | -126 | 31 | 62 | 67 | |
| 11 | 2021-12-20 | 8:36:57 | 120.286 | 44.185 | 2.3 | 21 | 220 | 70 | -176 | 129 | 87 | -20 | |
图10 P轴方位与矛盾比分布图 图中红色圆圈代表地震震中, 白色圆环代表城市, 沙滩球分别代表阿鲁科尔沁旗2003年 MS5.9 与2021年 MS4.7 地震及科尔沁左翼后旗2013年 MS5.3 地震的震源机制图解
Fig. 10 The distribution of the azimuth of P axis and the contradictory ratio.
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