邱 勇,曹云濤,劉巧霞,段永紅,徐志萍,賈宇鵬,張 丹

(1.中國(guó)地震局地球物理勘探中心,河南 鄭州 450002;2.河南省濮陽(yáng)市地震局,河南 濮陽(yáng) 457000)

0 引言

冀魯豫交界地區(qū)是華北地區(qū)中強(qiáng)地震活動(dòng)較為集中的區(qū)域之一,歷史上曾發(fā)生過(guò)1830年河北磁縣7.5級(jí)地震,1937年山東菏澤7.0級(jí)等多次7級(jí)以上強(qiáng)震。其中,在河南濮陽(yáng)、山東鄄城交界區(qū),自1997年以來(lái),中小地震活動(dòng)頻繁,形成了“濮陽(yáng)小震集中區(qū)”。在濮陽(yáng)小震區(qū)活動(dòng)范圍內(nèi),歷史上曾發(fā)生1502年濮城6.5 級(jí)地震,震中烈度達(dá)Ⅷ度,給濮陽(yáng)市造成了嚴(yán)重的破壞[1]。自2000年以來(lái),濮陽(yáng)小震集中區(qū)(圖1)發(fā)生過(guò)8次以上ML≥4中等強(qiáng)度地震,曾經(jīng)歷了兩次小震活動(dòng)的增強(qiáng)過(guò)程,且目前小震活動(dòng)仍比較活躍[2]。圖1給出了濮陽(yáng)及鄰區(qū)2000年以來(lái)ML≥2.0現(xiàn)代地震及有文獻(xiàn)記載的ML≥5.0的歷史地震分布。由圖1可看出,小震活動(dòng)主要集中分布在以河南濮陽(yáng)市范縣濮城鎮(zhèn)為中心,半徑約為25 km的區(qū)域范圍內(nèi)。但受定位資料限制,重新定位前的地震在震中分布特征上成“團(tuán)簇”狀,在沿?cái)嗔褞ё呦蚝痛怪庇跀嗔褞ё呦蛏系卣鸱植汲叨确秶强杀鹊?而未呈現(xiàn)出沿某個(gè)斷裂比如聊—蘭斷裂帶的線性分布特征(圖2)。該震群跨越聊城—蘭考斷裂(以下簡(jiǎn)稱聊—蘭斷裂)、長(zhǎng)垣斷裂帶以及東濮凹陷內(nèi)規(guī)模最大的Ⅱ級(jí)斷裂——黃河斷裂分布。地震分布和斷裂帶展布形態(tài)上這種非規(guī)律性對(duì)應(yīng)關(guān)系將嚴(yán)重限制對(duì)該部分地震發(fā)震斷層的科學(xué)判定。

藍(lán)色方框?yàn)殄ш?yáng)震區(qū)范圍;a.1502年濮城6.5級(jí)地震;b.1937年菏澤7.0級(jí)地震.F1:安陽(yáng)南斷裂;F2:長(zhǎng)垣斷裂;F3:黃河斷裂;F4:聊城—蘭考斷裂;F5:固城—梁莊斷裂;F6:邢臺(tái)—邯鄲斷裂;F7:滄東斷裂;F8:高唐口—堂邑?cái)嗔?F9:磁縣—大名斷裂;F10:湯西斷裂;F11:湯東斷裂;F12:鄆城斷裂;F13:菏澤斷裂;F14:新鄉(xiāng)—商丘斷裂.(注:下文中所出現(xiàn)中斷裂編號(hào)均統(tǒng)一采用此圖中給出的編號(hào))圖1 研究區(qū)域內(nèi)主要斷裂分布、歷史地震分布、2000年以來(lái)ML≥2.0現(xiàn)代地震分布及周邊臺(tái)站分布Fig.1 Distribution of main faults,historical earthquakes,surrounding stations,and modern earthquakes with ML≥2.0 since 2000 in the study area

圖2 待定位地震事件及主要斷裂分布圖Fig.2 Distribution of main faults and the earthquakes to be relocated

小地震精確定位是獲得研究區(qū)地震空間分布特征與震源區(qū)深部發(fā)震構(gòu)造特征的有效途徑[3-6],其研究成果可以為目標(biāo)區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)提供可靠的地震學(xué)依據(jù)。但受觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量限制,常規(guī)地震觀測(cè)報(bào)告給出的震源位置尤其是震源深度的準(zhǔn)確度和精度不夠,從而影響發(fā)震構(gòu)造的準(zhǔn)確判定。2008年之后,隨著大量數(shù)字化臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)和觀測(cè)技術(shù)的提高,地震定位的精準(zhǔn)性可得到有效提高。同時(shí)將地震精定位結(jié)果與基于深地震反射折射技術(shù)獲得的地下斷裂構(gòu)造的空間展布形態(tài)相結(jié)合,將會(huì)有效提高發(fā)震斷層判定的準(zhǔn)確度和可靠性。

綜合數(shù)字臺(tái)網(wǎng)之后近十年的地震震相觀測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)及3級(jí)以上地震事件的原始波形數(shù)據(jù),首先利用Hypo2000地震定位法對(duì)研究區(qū)內(nèi)一級(jí)以上287次地震事件進(jìn)行絕對(duì)定位,獲得較為準(zhǔn)確的絕對(duì)震源位置參數(shù)。同時(shí),對(duì)濮陽(yáng)城鎮(zhèn)附近的小震叢,我們將Hypo2000地震定位法獲得的絕對(duì)震源位置參數(shù)作為初始位置,利用雙差地震定位法HypoDD對(duì)該震叢進(jìn)行了相對(duì)定位,獲得更為準(zhǔn)確的相對(duì)位置。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合深反射斷裂解釋結(jié)果,對(duì)濮陽(yáng)小震區(qū)的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行了重新判斷,從而對(duì)該震群的成因判斷提供了地震學(xué)依據(jù)。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 地震精定位方法

上個(gè)世紀(jì)初德國(guó)地球物理學(xué)家Geiger提出一種單地震事件絕對(duì)定位方法[7]。其原理是將含震源時(shí)空參數(shù)分非線性方程做一階泰勒展開(kāi),將非線性走時(shí)方程線性化,并通過(guò)最小二乘法求解參數(shù)方程來(lái)獲取震源參數(shù)。而HYPOINVERSE算法是在Geiger基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的一種單事件絕對(duì)定位方法。1981年Klein對(duì)線性定位算法做了一些修改,使它適應(yīng)于135 km之內(nèi)的進(jìn)場(chǎng)定位問(wèn)題,其基本原理是首先計(jì)算近場(chǎng)特定模型下的走時(shí)表,通過(guò)走時(shí)反演確定地震的震中位置和深度[8]。Hypo2000定位法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)研究區(qū)特定的地質(zhì)和地球物理結(jié)構(gòu),分區(qū)分層設(shè)計(jì)定位所用的速度模型,因而可針對(duì)地下結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況,在待定位事件震中附近區(qū)域設(shè)置多達(dá)十層的梯度層結(jié)構(gòu)的模型,可有效減小定位速度結(jié)構(gòu)所引起的定位誤差,尤其適用于近場(chǎng)地震定位。

雙差地震定位算法由Waldhauser 和Ellsworth(2000)[9]提出,它是一種比絕對(duì)定位方法精度高的相對(duì)定位方法,它適用于比主事件法空間跨度大的地震事件群體。在該方法中,使用兩個(gè)地震的走時(shí)差的觀測(cè)值與理論計(jì)算值的殘差(“雙差”)確定其相對(duì)位置。雙差定位方法可以對(duì)較大空間范圍內(nèi)發(fā)生的地震同時(shí)進(jìn)行重新定位,它不需要設(shè)地震主事件,所有地震事件是相對(duì)于地震事件叢集的質(zhì)心位置來(lái)定位,不依賴于地震事件的初始位置,避免了主事件定位方法的限制條件。

1.2 定位數(shù)據(jù)資料和速度模型

本文定位所使用的數(shù)據(jù)取自中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心提供的濮陽(yáng)震區(qū)(35.05°～36.45°N,東經(jīng)114.1°～115.85°E),2008年10月—2018年6月近十年的地震震相觀測(cè)報(bào)告以及3級(jí)以上地震的事件波形數(shù)據(jù)[10]。根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心提供的地震目錄統(tǒng)計(jì),在此期間研究區(qū)內(nèi)共發(fā)生1.0級(jí)以上地震287次,4.0～4.9級(jí)地震3次,3.0～3.9級(jí)地震16次,震級(jí)最大的事件為2015年1月18日11:01:23.9發(fā)生的ML4.2級(jí)地震。定位使用的地震臺(tái)站共36個(gè)。圖2給出的是待定位的地震事件分布和主要斷裂帶。

為了保證待定位地震事件到時(shí)數(shù)據(jù)的可靠性,在定位前對(duì)于每一個(gè)地震均用和達(dá)曲線法對(duì)定位所用震相Pg和Sg到時(shí)逐事件進(jìn)行核查,剔除個(gè)別讀取有誤或誤差較大的地震臺(tái)站,圖3給出的是2015年1月18日11時(shí)01分23秒發(fā)生在濮陽(yáng)市范縣ML4.2地震Pg、Sg震相到時(shí)的和達(dá)曲線。另外,為了校驗(yàn)震相報(bào)告到時(shí)讀取的可靠性,我們同樣選取了2015年1月18日范縣ML4.2地震,從數(shù)據(jù)備份中心下載到其波形數(shù)據(jù),采用SAC2000地震波形分析軟件,人工拾取該地震事件的直達(dá)波Pg和Sg的震相到時(shí)(如圖4),并與震相觀測(cè)報(bào)告中所給到時(shí)進(jìn)行比較,其差異為0.042 2～0.473 7 s。經(jīng)過(guò)震相到時(shí)核查、不同臺(tái)站震相到時(shí)一致性檢驗(yàn)以及觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)對(duì)定位地震方位覆蓋分析等步驟,本研究最終挑出選震相到時(shí)數(shù)據(jù)可靠、臺(tái)站記錄數(shù)大于等于4且臺(tái)站與地震事件有較好覆蓋關(guān)系的ML1.0以上地震事件243個(gè),用于精定位研究。

圖3 和達(dá)曲線檢測(cè)各個(gè)觀測(cè)臺(tái)站震相拾取到時(shí)差示例圖(2015-01-08河南省濮陽(yáng)市范縣4.2級(jí)地震)Fig.3 Arrival time difference of seismic phase picking by each station using Wadachi method (2015-01-08 Fanxian earthquake of MS4.2 in Puyang City,Henan Province)

圖4 2015年1月18日11時(shí)01分23秒發(fā)生在河南省濮陽(yáng)市范縣4.2級(jí)地震Pg和Sg拾取圖Fig.4 Pick-up pf Pg and Sg phases for the Fanxian MS4.2 earthquake occurred at 11:01:23,January 18,2015

在地震定位中,除了震相識(shí)別和震相到時(shí)的讀取精度以及臺(tái)網(wǎng)的布局外,地震震源區(qū)的地殼速度模型也是影響定位精度的關(guān)鍵因素,因此地殼速度模型的選取至關(guān)重要。本文研究參考中國(guó)地震局地球物理勘探中心于1991年布設(shè)在菏澤到長(zhǎng)治的主動(dòng)源寬角反射/折射探測(cè)剖面探測(cè)結(jié)果[11]給出了定位所用的地殼速度模型(表1,表2)。

2 定位結(jié)果分析

2.1 Hypo2000絕對(duì)定位結(jié)果

依據(jù)表1和表2給定的地殼速度模型,對(duì)于整個(gè)研究區(qū)的地震采用Hypo2000地震定位方法,對(duì)挑選出的243個(gè)地震事件進(jìn)行重新定位。重定位后,震源位置的水平和垂直平均誤差分別為0.785 km和 3.412 km,平均走時(shí)殘差為0.411 s。圖5～7分別給出了Hypo2000重新定位前后的余震震中分布以及平行和垂直聊—蘭斷裂走向的剖面A-A’和B-B’震源深度分布特征。

表1 定位用水平層狀地殼速度模型Table 1 Velocity model used in relocation

表2 定位用水平層狀地殼速度模型(35.8°～36.45°N,114.1°～114.5°E)Table 2 Velocity model used in relocation (35.8°-36.45°N,114.1°-114.5°E)

左右兩幅子圖分別為重新定位前后地震震中分布圖.A-A’,B-B’分別為近似垂直聊—蘭斷裂帶,沿聊—蘭斷裂帶走向;C-C'為菏澤—長(zhǎng)治主動(dòng)源折射/反射剖面探測(cè)位置[11].圖中綠色小方塊表示的上述四個(gè)剖面與各斷裂帶的交點(diǎn)位置,旁邊諸如A1形式的標(biāo)注表示的是各剖面與斷裂的交點(diǎn)編號(hào),編號(hào)命名規(guī)則為:以A1為例,A表示剖面名稱,1表示斷裂編號(hào),A1表示的為剖面A-A’與斷裂帶F1的交點(diǎn)圖5 研究區(qū)小震震中分布及震源深度剖面位置圖Fig.5 Epicenter distribution and focal depth profile location of small earthquakes in the study area

[(a)和(b)中的地震事件是一一對(duì)應(yīng)。A4為剖面A-A’與聊蘭斷裂的交點(diǎn);A2為剖面A-A’與長(zhǎng)垣斷裂的交點(diǎn).注:深度剖面投影時(shí),均采用剖面±10 km范圍內(nèi)的地震]圖6 垂直斷裂走向的剖面A-A’震源深度Fig.6 Focal depth profile A-A' perpendicular to fault strike

B3和B4分別表示黃河斷裂帶和聊—蘭斷裂在深度剖面B-B’上的位置圖7 小震集中區(qū)沿?cái)嗔炎呦蚱拭鍮-B’的震源深度剖面Fig.7 Focal depth profile B-B’ along the fault strike in small earthquake concentrating area

2.2 濮城小震集中區(qū)雙差定位及結(jié)果

由圖5可知,在濮城鎮(zhèn)附近約20 km范圍內(nèi)形成了一個(gè)小震震叢。為進(jìn)一步確定該震叢內(nèi)地震事件的相對(duì)位置關(guān)系,我們將2.1中hypo2000絕對(duì)定位給出的震源參數(shù)位置作為初始位置,利用相對(duì)定位法HypoDD對(duì)圖5中藍(lán)框范圍(114.9°～115.55°E,35.5°～35.95°N)內(nèi)2008年12月—2018年6月共計(jì)153個(gè)地震進(jìn)行雙差定位。經(jīng)過(guò)雙差定位后,最終得到了140次地震的定位結(jié)果,占參與定位地震總數(shù)的92%。重新定位后走時(shí)殘差約為0.19 s,東西向平均誤差0.2 km,南北向平均誤差0.3 km,深度方向平均誤差0.5 km。定位前后余震震中分布對(duì)比以及垂直于斷裂帶走向的震源深度剖面圖分別如圖6和圖7所示。

2.3 重新定位后地震空間分布特征

通過(guò)利用Hypo2000定位法獲得的定位前后震中分布圖(圖5)可見(jiàn),在整個(gè)研究區(qū)范圍內(nèi),地震主要集中分布在三個(gè)區(qū)域,最大的一個(gè)地震震叢分布在濮城鎮(zhèn)周邊,地震叢分布范圍大約為20 km。重新定位后,該震叢震中位置分布更加集中。其次,在菏澤斷裂附近亦分布有少部分地震,但震中并未沿菏澤斷裂分布,而是分布在菏澤斷裂和聊—蘭斷裂交匯的三角區(qū)域內(nèi)。第三個(gè)震叢分布在工作區(qū)的西北角即安陽(yáng)市西北區(qū)域,震中主要沿NWW走向的磁縣—大名斷裂帶分布,分布尺度范圍約30 km。

對(duì)于近似垂直于蘭—聊斷裂帶走向的剖面A-A’,Hypo2000絕對(duì)定位前后(圖6)的震源深度分布特征則呈現(xiàn)出明顯的差異。對(duì)于濮城鎮(zhèn)小震震叢,定位前深度分布范圍為5～15 km,且橫向上分布較為分散,在剖面上的分布范圍為60 km,而在深度方向并未出現(xiàn)從淺至深的條帶性分布特征,出現(xiàn)這種狀況的原因有可能是在地震臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行定位時(shí),由于受臺(tái)站分布客觀限制,臺(tái)站方位覆蓋不全且缺乏近臺(tái)約束而導(dǎo)致反演無(wú)法計(jì)算出深度參數(shù)時(shí),此時(shí)定位分析系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖邥r(shí)表給出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)深度(10 km)。重新定位后的震源深度分布范圍為2～25 km且地震在深度方向上呈非常明顯的條帶性分布,該條帶性分布有效地刻畫(huà)出發(fā)震斷層傾向北西,上陡下緩的幾何形態(tài)。另外,在A-A’剖面的西北端即邢臺(tái)-邯鄲斷裂與磁縣—大名斷裂交匯區(qū)附近存在另外一個(gè)震叢,該震叢在震中分布圖上(圖5)沿著磁縣—大名斷裂分布。重新定位后的地震在深度方向上并未表現(xiàn)出明顯的從淺至深的線性分布特征。對(duì)于近似平行于地震叢分布方向的深度剖面B-B’(圖7),絕對(duì)定位前后地震分布特征差異明顯,與A-A’剖面類(lèi)似,定位前震源深度橫向分布范圍大,橫向條帶明顯,不能刻畫(huà)斷裂帶從淺至深的展布形態(tài),而重新定位后,地震在聊—蘭斷裂帶下方呈現(xiàn)出從淺至深的條帶性分布特征。

另外,濮城鎮(zhèn)小震叢相對(duì)定位前后(圖8)可知,進(jìn)行相對(duì)定位后,該震叢明顯分成兩個(gè)地震群,絕大多數(shù)地震是沿著聊城—蘭考斷裂分布,且地震叢在東-西向亦有10 km范圍的分布,而并非完全成線型分布;另外有少部分地震遠(yuǎn)離聊—蘭斷裂帶,沿著黃河斷裂東側(cè)分布。在垂直于斷裂帶走向的剖面A-A’(圖9),不僅表現(xiàn)出類(lèi)似于絕對(duì)定位后深度方向條帶型分布特征,同時(shí)也表現(xiàn)出更為精細(xì)的分布特征,即顯示出兩個(gè)分開(kāi)的地震叢,絕大多數(shù)地震分布在聊—蘭斷裂帶下方,亦有一小部分地震則偏離聊—蘭斷裂,朝剖面西北發(fā)展,沿著黃河斷裂分布。

A-A’為近似垂于聊城—蘭考斷裂的深度剖面位置圖8 濮城小震集中區(qū)雙差定位前后震中分布圖Fig.8 Epicenter distribution before and after double difference location in small earthquake concentrating area of Puyang

2.4 濮城地區(qū)地震發(fā)震構(gòu)造及成因分析

根據(jù)上述地震分布特征可知,濮城震小震震中主要沿著聊城—蘭考斷裂帶呈北西—南東向集中分布,在震源深度剖面上集中分布在聊城—蘭考斷裂下方且從淺至深呈明顯線性趨勢(shì)特征分布。因此本文將結(jié)合聊城—蘭考斷裂帶地質(zhì)特征、地質(zhì)空間分布特征以及該地區(qū)淺層地震勘探和深反射探測(cè)結(jié)果對(duì)濮城震小震集中區(qū)的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行了如下分析和推斷。

研究區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)性最強(qiáng)的斷裂為聊城—蘭考斷裂。該斷裂是華北盆地與魯西隆起的分界斷裂,南起蘭考,向北經(jīng)范縣、聊城至韓屯轉(zhuǎn)向北東,全長(zhǎng)約360 km。斷裂走向20～30°,傾向北西西,斷面上部視傾角約70°～80°,下部分約為50°,為一上陡下緩的鏟形滑脫正斷層[12]。該斷裂具有明顯的分段特征,由北向南劃分成三段:禹城—韓屯段(北段)、聊城—范縣(中段)和濮城—蘭考段(南段)。北段、中段斷裂結(jié)構(gòu)上較為簡(jiǎn)單,為直線延伸的單一斷裂。第四紀(jì)以來(lái),斷活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱,晚更新世以來(lái)在局部地段有較弱活動(dòng),全新世以來(lái)不活動(dòng)。濮城—蘭考段(南段)活動(dòng)時(shí)代最新,根據(jù)向宏發(fā)等人(2000)研究,斷裂向上斷錯(cuò)了晚更世地層,并控制影響到全新世地層的分布,為晚更新世—全新世早期活動(dòng)斷裂。據(jù)中原油田、中國(guó)地震局地球物理勘探中心對(duì)該斷裂的地震勘探結(jié)果表明,聊城—蘭考斷裂的全新世活動(dòng)段位于濮城—蘭考段。1937年斷裂附近還發(fā)生過(guò)菏澤7級(jí)地震,是一條晚更新世至全新世早期活動(dòng)的斷層[13]。本文研究范圍內(nèi)的小震主要集中分布在濮城—蘭考段以濮城為中心,北東—南西方向13 km范圍內(nèi)。

A4該剖面與聊—蘭斷裂的交點(diǎn).F4-1、F4-2、F4-3分別為聊—蘭斷裂帶自西向東不同的分支斷裂.地震投影范圍為剖面兩側(cè)各5 km圖9 濮城小震集中區(qū)雙差定位前后A-A’剖面震源深度剖面圖Fig.9 Focal depth section for profile A-A’ before and after double difference location

根據(jù)本文給出的絕對(duì)定位結(jié)果(圖5～7),在震源深度剖面上地震集中分布在蘭—聊斷裂下方。根據(jù)地震在深度剖面上分布的線性趨勢(shì)可看出,蘭—聊斷層傾斜北西、上陡下緩的幾何展布形態(tài)(圖6紅色虛線所示)。本文給出的雙差定位后的地震亦明顯地分成了兩部分,絕大部分地震是沿著聊—蘭斷裂分布,另外少數(shù)地震分布于黃河斷裂帶東側(cè)。沿聊—蘭斷裂分布的這部分地震由沿著三個(gè)分支斷裂F4-1、F4-2和F4-3分布,且沿著F4-1分布的這部分地震,震源深度相對(duì)較淺,而沿著F4-3分布的這部分地震震源深度相對(duì)較深,這一特征與淺層地震勘探得到的蘭—聊斷裂在斷層埋深上呈現(xiàn)出西淺東深的特征是一致的[14]。另外,根據(jù)深地震反射剖面的解釋結(jié)果,聊—蘭斷裂在淺部(約10 km之上)由兩條分支斷裂斷裂FP4-1、FP4-2組成,這兩個(gè)斷裂深度為約10 km的地方匯合,呈“Y字型”向深部延伸,終止于約17 km處。本文根據(jù)重新定位后地震震源深度分布線性趨勢(shì)特征,對(duì)發(fā)震斷層的幾何形態(tài)做了相應(yīng)推斷,如圖9中紅色虛線所示。本文所推斷出的斷層基本幾何形態(tài)上和深反射剖面解釋結(jié)果是基本一致的。但是,根據(jù)重新定位后的地震分布線性特征所推斷的斷裂帶在分支數(shù)量、斷層埋深、斷層傾角等細(xì)節(jié)上和深反射結(jié)果存在一定的差異(圖9)。此處根據(jù)余震震中和震源深度剖面分布特征以及與深地震反射剖面對(duì)比結(jié)果,推斷目標(biāo)區(qū)即濮城鎮(zhèn)周邊20 km范圍的小震的發(fā)震構(gòu)造主要以蘭—聊斷裂為主,并且發(fā)震構(gòu)造又可細(xì)分為三個(gè)分支斷裂。西部由很少一部分地震構(gòu)成的地震分支的發(fā)震斷層可能與黃河斷裂有關(guān)。而菏澤附近的小地震叢發(fā)震斷層為東西走向的菏澤斷裂帶,工作區(qū)西北角北西西走向的磁縣—大名斷裂帶則控制了沿著該斷裂帶分布的這部分地震的發(fā)生。此外,我們將小震重定位后的結(jié)果沿菏澤—長(zhǎng)治人工地震剖面C-C’剖面進(jìn)行投影(圖11),投影后可以看到地震主要發(fā)生在東明凹陷靠近魯西隆起的邊界處的一個(gè)低速區(qū)域,并且斷裂向下延伸到中上地殼,可能錯(cuò)斷中上地殼,并且圖上顯示聊—蘭斷裂為東濮凹陷與魯西隆起邊界,東西兩側(cè)差異巨大是該地區(qū)成為地震孕育的有利場(chǎng)所。

圖10 沿菏澤—長(zhǎng)治人工剖面的震源深度分布特征與速度結(jié)構(gòu)Fig.10 Distribution characteristics and velocity structure of focal depth along Heze-Changzhi artificial profile

此外,濮城鎮(zhèn)小震集中區(qū)亦為油田分布區(qū)域,已有研究結(jié)果表明,濮城油田及其附近區(qū)域地震活動(dòng)與油田開(kāi)采注水活動(dòng)密切相關(guān)[15-16],注水活動(dòng)會(huì)引起該地區(qū)已有斷層面上的應(yīng)力及空隙壓力變化,進(jìn)而引起斷層錯(cuò)動(dòng),誘發(fā)地震[15]。本文基于小震重定位結(jié)果的發(fā)震構(gòu)造分析,結(jié)合前人已開(kāi)展的研究工作給出的小震活動(dòng)與油田開(kāi)采中的注水活動(dòng),認(rèn)為濮城地區(qū)較大震級(jí)地震主要受聊—蘭斷裂帶控制,同時(shí)亦受油田開(kāi)采活動(dòng)密集相關(guān)。

3 結(jié)論

利用固定臺(tái)網(wǎng)2008年10月—2018年6月的震相報(bào)告及3級(jí)以上地震波形記錄,采用菏澤—長(zhǎng)治人工地震剖面地殼速度模型,對(duì)2008年10月—2018年6月期間,發(fā)生在研究區(qū)范圍內(nèi)的(35.05°～36.45° N,114.10°～115.85° E)震級(jí)(0～5級(jí))范圍內(nèi)的243個(gè)地震進(jìn)行絕對(duì)定位。同時(shí)針對(duì)研究區(qū)內(nèi)濮城鎮(zhèn)小震叢,以絕對(duì)定位結(jié)果作為初始約束,進(jìn)行相對(duì)定位,并結(jié)合穿過(guò)研究區(qū)范圍的深地震反射剖面探測(cè)結(jié)果對(duì)研究區(qū)地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行分析,得出以下主要結(jié)論:

(1) 研究區(qū)內(nèi)243次1級(jí)以上地震事件Hypo2000重定位后,震源位置的水平和垂直方向平均誤差分別為0.784 km和3.412 km,平均走時(shí)殘差為 0.411 s。震源深度分布范圍約為2～25 km,平均震源深度為11.8 km。對(duì)濮城鎮(zhèn)附近的153個(gè)地震進(jìn)行雙差相對(duì)定位后,東西向平均誤差0.2 km,南北向平均誤差0.3 km,深度方向平均誤差0.5 km,重新定位后走時(shí)殘差約為0.19 s。

(2) 在研究區(qū)范圍內(nèi),地震主要分布在三個(gè)區(qū)域,最大的一個(gè)地震震叢分布在濮城鎮(zhèn)周邊為20 km區(qū)域范圍內(nèi);另外兩個(gè)地震叢分布在菏澤斷裂北部和安陽(yáng)西北部的磁縣—大名斷裂帶分布。重新定位后,地震震中和震源深度分布的條帶性更加明顯,尤其是地震在深度方向呈現(xiàn)出自上而下的線性分布趨勢(shì),有效地刻畫(huà)出了斷層展布的幾何形態(tài)。

(3) 重定位后濮城鎮(zhèn)小震震叢在震中分布上明顯呈兩個(gè)大的分支,主支地震群沿聊—蘭斷裂分布,分支地震則沿黃河斷裂東側(cè)分布;震源深度分布不僅表現(xiàn)出上述兩個(gè)分支特征,同時(shí)還顯示出沿蘭-聊斷裂分布的主支由可分為3個(gè)子地震分支,東支地震的震源深度明顯要淺于西邊兩支,并且在地下13 km處匯聚且向下延伸至20 km處。上述地震空間分布特征與深地震反射剖面上顯示出斷裂帶展布形態(tài)以及淺層地震勘探測(cè)定的斷點(diǎn)深度一致性較好。結(jié)合深地震反射剖面解釋結(jié)果及淺層地震勘探結(jié)果,推斷濮城鎮(zhèn)小震震叢的發(fā)震構(gòu)造主要以蘭—聊斷裂為主,西部少數(shù)地震分支的發(fā)震斷層應(yīng)該是黃河斷裂帶,同時(shí)小震活動(dòng)與油田開(kāi)采注水活動(dòng)密切相關(guān)。

致謝:本文所用圖件由GMT(GMT;http://gmt.soest.hawaii.edu/)繪制。中國(guó)地震局地球物理研究所“國(guó)家數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù)。中國(guó)地震局?jǐn)?shù)字臺(tái)網(wǎng)中心,河南省地震局,山東省地震局在數(shù)據(jù)資料給予了大力支持,在此表示感謝。