孫業(yè)君 黃 耘 劉澤民 鄭建常 江昊琳 李婷婷 葉 青 方 韜

1)江蘇省地震局， 南京 210014 2)上海佘山地球物理國家野外科學觀測研究站， 上海 201602 3)安徽省地震局， 合肥 230031 4)山東省地震局， 濟南 250102 5)上海市地震局， 上海 200062

0 引言

郯廬斷裂帶斜貫中國東部， 南起長江北岸湖北廣濟， 經安徽廬江、 江蘇宿遷、 山東郯城和渤海， 過沈陽后分為西支的依蘭-伊通斷裂帶和東支的密山-撫順斷裂帶， 總體呈緩S狀NNE向延伸， 在中國境內長達2400km(張文佑等， 1986)。 郯廬斷裂帶控制并影響著中國東部地殼的發(fā)育、 變形以及地層、 礦產的生成分布， 是一條重要的大地構造界線。 本文所關注的郯廬斷裂帶魯蘇皖段是魯東-黃海地塊和華北平原地塊2個Ⅱ級地塊的分界斷裂(張培震等， 2003)， 也是郯廬斷裂帶強震活動的主體地區(qū)(李家靈等， 1994； 張繼紅等， 2010)， 曾發(fā)生公元前70年安丘7級、 1668年郯城 8級等大地震， 同時該段不同段落又呈現(xiàn)出地震活動不均勻性(朱光等， 2006； 萬桂梅等， 2009)。 斷裂帶兩側的地塊內部也曾發(fā)生462年微山湖 6級、 1624年揚州6級、 1846年南黃海7級、 1917年霍山 6級、 1979年溧陽6.0級等強震。 郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)的構造變形復雜、 地震活動強烈， 一直是國內外學者研究的熱點地區(qū)， 也是中國地震重點監(jiān)視防御區(qū)。

構造應力場是地球科學領域的一個重要分支， 可用來研究構造活動性、 地震孕育過程和評價地質構造穩(wěn)定性等。 利用震源機制解資料研究構造應力場是當前較為常用和有效的方法。 一些學者先后對魯蘇皖地區(qū)的震源機制及應力場開展了研究： 張紹治等(1989)、 徐鳴潔等(1996)、 周翠英等(2005)、 劉東旺等(2006)根據(jù)不同時期的震源機制解參數(shù)統(tǒng)計推斷了江蘇、 山東及安徽等不同地區(qū)的區(qū)域應力場； 劉澤民等(2011)、 倪紅玉等(2013)、 鄭建常等(2013)、 孫業(yè)君等(2015)等利用震源機制解資料通過應力場反演方法研究了東大別地區(qū)、 郯廬斷裂帶安徽段、 山東地區(qū)及郯廬斷裂帶不同段落的應力場特征。 另外， 許忠淮等(1989)、 汪素云等(1996)、 杜興信等(1999)、 謝富仁等(2004)、 徐紀人等(2008)、 Wan(2010)在研究中國大陸現(xiàn)代構造應力場過程中也對郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)有所涉及。 前人的研究積累了豐富成果， 具有重要的參考意義。 但以上研究普遍存在使用的資料較早(以模擬記錄時期為主)、 震源機制解樣本量較少(幾十—上百)、 應力場定性描述(基于力軸的平均統(tǒng)計)、 相對局部或空間尺度較大、 分辨率較低等問題， 一定程度上限制了對郯廬斷裂帶魯蘇皖段應力場空間連續(xù)變化、 局部差異等特征的認識和動力學作用及中強地震孕震環(huán)境的探討。

隨著郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)相關省市臺網數(shù)字地震資料的不斷積累， 波形質量的穩(wěn)步提高， 震源機制解求取、 應力場反演方法的不斷改進， 可計算得到更為可靠的震源機制解資料， 反演得到更為精細的應力場空間變化特征。 本文以郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)為研究區(qū)域， 利用江蘇、 安徽、 山東等區(qū)域地震臺網波形資料， 采用P波、 SV波、 SH波初動和振幅比方法(Snokeetal.， 1984； Snoke， 1989)計算得到了數(shù)字化觀測以來研究區(qū)域內中小地震的震源機制解， 并收集了前人的結果； 利用阻尼應力張量反演方法(Hardebecketal.， 2006)反演獲得了研究區(qū)現(xiàn)今構造應力場空間分布特征， 分析了應力場與板塊、 構造邊界作用等動力學問題， 探討了地震活動與構造應力環(huán)境的相關性。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)及分析

研究中使用了2001年以來江蘇、 安徽、 山東等區(qū)域臺網131個臺站記錄的地震波形資料。 各省市轄區(qū)內的臺站空間分布雖不均勻， 但總體上臺站分布較為密集， 布局較為合理， 對地震有較好的包圍。 江蘇和山東臺站的密度較大， 臺站平均間距約為50km， 江蘇南部地區(qū)的臺間距可達20～30km， 安徽臺站的平均間距為60～70km(圖 1)。 由于臺站主要分布在陸地一側， 對研究區(qū)內黃海海域的地震包圍不理想， 僅有少部分鄰近陸地、 震級較大的地震獲得了較好的震源機制解。

圖 1 研究區(qū)的臺站和2001年以來獲得的震源機制解的震中空間分布Fig. 1 Spatial distribution of seismic stations and focal mechanism solutions obtained since 2001 in the study area.

研究區(qū)主要以2～3級中小地震為主， 因此本研究采用了國際上較為成熟和通用的適用于中小地震的Snoke方法(Snokeetal.， 1984； Snoke， 1989)。 該方法充分利用了P波、 SH波、 SV波的初動和振幅信息， 可有效約束解的不確定性， 使計算結果更為可靠(劉杰等， 2004； 孫長虹等， 2012)， 相較于其他中小地震震源機制解反演方法， 其優(yōu)勢較為明顯。 由于篇幅限制， 方法和原理不再贅述， 具體計算步驟及數(shù)據(jù)處理流程見孫業(yè)君等(2015)。

計算得到了2001年數(shù)字化觀測以來825次小地震的震源機制解， 另外收集了模擬觀測期間323次地震的震源機制解結果(劉澤民等， 2011； 鄭建常等， 2013)， 共計得到1970年8月—2016年10月1148次地震的震源機制解(圖 2)， 其中ML2.0～2.9地震724次，ML3.0～3.9地震343次，ML4.0～4.9地震57次，ML5.0(MS4.5)以上地震24次。

圖 2 研究區(qū)震源機制解類型的空間分布Fig. 2 Spatial distribution of focal mechanism solutions in the study area.

根據(jù)Zoback(1992)研究全球應力場的分類標準， 對研究區(qū)地震震源機制解數(shù)據(jù)進行了分類。 統(tǒng)計結果顯示， 在1148次地震震源機制中， NF型(正斷層型)159次(14%)， TF型(逆斷層型)153次(13%)， SS型(走滑斷層型)631次(55%)， NS型(正走滑型)66次(6%)， TS型(逆走滑型)61次(5%)， 其他型78次(7%)。 可見， 研究區(qū)域內主要以走滑型地震為主， 共占比66%； 正斷層型和逆斷層型地震數(shù)量基本相當。 這與張紹治等(1989)、 徐鳴潔等(1996)、 周翠英等(2005)、 劉東旺等(2006)、 劉澤民等(2011)、 倪紅玉等(2013)、 鄭建常等(2013)基于不同時期不同樣本量得到的本研究區(qū)域內的震源機制類型統(tǒng)計結果較為一致。

1.2 應力場反演方法

阻尼應力張量反演方法(Hardebecketal.， 2006)是自助線性反演方法(Michael， 1984， 1987)的再發(fā)展， 引入阻尼矩陣D：

{GTG+e2DTD}m=GTd

(1)

式中，m是待求解的應力張量的模型矢量， 包括每個網格單元應力張量；d為數(shù)據(jù)矢量， 包括模型相對應的網格點內地震斷層面滑動矢量的各分量；G為由每個地震斷層面法向量得到的數(shù)據(jù)核矩陣，GT為G的轉置矩陣。 此外需再加入1個模型平滑因子， 使得相鄰格點之間應力張量的差異最小， 因此引入阻尼矩陣D。e為阻尼系數(shù)， 用于權衡模型的復雜程度和反演誤差之間的關系， 通過兩者擬合誤差之間的權衡曲線構建1組可調整的阻尼參數(shù)模型， 并采用平滑約束抑制相鄰單元之間應力模式的差異， 以確保相鄰網格之間應力張量的差異最小， 采用自助重采樣， 對每個網格的數(shù)據(jù)進行不確定性評價， 得到連續(xù)、 穩(wěn)定、 可靠的反演結果。

此方法是利用震源機制解推斷構造應力場方法的又一新的發(fā)展， 可在一定程度上避免以往研究中進行分區(qū)反演所帶來的可能誤差， 得到更為真實的時、 空連續(xù)應力場結果， 并已獲得了國內外學者的認可(Zhaoetal.， 2013； Martínez-Garzónetal.， 2014； 羅艷等， 2015； 王曉山等， 2015； 孫業(yè)君等， 2017； 楊佳佳等， 2018)。

2 應力場反演過程和結果

利用研究區(qū)1970—2016年1148次ML≥2.0地震的震源機制解資料， 采用阻尼應力張量反演方法(Hardebecketal.， 2006)開展空間應力場反演研究。 反演過程中， 我們將研究區(qū)劃分為1.0°×1.0°的網格， 搜索每個網格節(jié)點1.0°×1.0°范圍內的震源機制解作為輸入數(shù)據(jù)， 考慮到地震空間分布的不均勻性及為了盡可能得到連續(xù)結果， 設置解的數(shù)量最少為5個， 在95%的置信區(qū)間對原始數(shù)據(jù)進行2000次自助重采樣以評估結果的不確定性。 每個網格節(jié)點的不確定性分布可以等同于誤差范圍。 在反演過程中， 阻尼參數(shù)е的取值對反演結果具有重要作用， 它控制著理論值與觀測數(shù)據(jù)之間擬合殘差和應力反演模型長度的相對權重， 經計算е=1.1為最佳阻尼參數(shù)(圖 3)， 采用該阻尼參數(shù)可獲得最佳應力場。

圖 3 阻尼曲線Fig. 3 Trade-off curves.黑色十字是最優(yōu)阻尼系數(shù)

最終反演得到50個網格節(jié)點應力張量， 然后使用主應力方向方法(Lundetal.， 2007)計算得到主應力軸參數(shù)。 計算過程中為了平滑地震空白的區(qū)域， 將沒有數(shù)據(jù)的格點也包括在反演中， 但這些點上的結果在圖中沒有顯示。 反演結果包括最大主應力σ1軸、 中等主應力σ2軸和最小主應力σ3軸的方位角及傾伏角， 還得到了應力形因子R，R=(σ2-σ1)/(σ3-σ1)，R值介于0～1之間。 當R=1時， 壓應力軸相對穩(wěn)定， 張應力軸和中間應力軸在壓應力軸垂直的平面內自由旋轉且均呈拉張狀態(tài)； 當R=0.5時， 壓應力軸、 中間應力軸和張應力軸相對穩(wěn)定； 當R=0時， 張應力軸保持相對穩(wěn)定， 壓應力軸和中間應力軸在張應力軸垂直的平面內自由旋轉且均呈擠壓狀態(tài)(Guiraudetal.， 1989； 萬永革等， 2011； Wanetal.， 2016)。

從表1 所示的反演結果看， 最大主應力軸的方位角分布在76°～102°和246°～275°(經角度換算后)， 將其歸一至[0°～180°]之間， 則平均為84.4°， 主要呈NE、 NEE、 近EW向， 部分呈NWW向； 傾伏角最小為2°， 最大為63°， 近90%的傾伏角<30°， 低傾伏角特征明顯；R值最小為0.28， 最大為0.85， 均值為0.51； 應力類型多數(shù)為走滑型， 其次為正走滑型， 正斷型和逆走滑型獨立存在。 表中還給出了每個網格內震源機制解的數(shù)目， 多數(shù)網格內震源機制解的數(shù)目為幾十個， 少部分為10個以下， 參與反演的資料相對較為豐富。

為客觀反映計算過程和主應力的作用方式， 更好地理解應力場空間特征參數(shù)， 我們還給出了球面投影圖表示的結果。 圖 4 中顯示了每個空間網格節(jié)點3個應力主軸在2000次自助重采樣達到95%置信水平的反演結果， 其中紅色表示σ1， 藍色表示σ3， 綠色表示σ2， 黑色十字表示最優(yōu)解。 由圖可見， 絕大多數(shù)網格節(jié)點的結果較為收斂， 僅研究區(qū)邊緣個別節(jié)點相對離散， 這也在一定程度上反映了主應力反演結果具有統(tǒng)一性和可靠性。 另外， 我們還給出了應力形因子R值的空間分布(圖 5)。 由圖 5 可見， 研究區(qū)各網格的R值多數(shù)分布在0.5左右， 主要處于0.4～0.7之間， 但有小部分網格的R值差異略大， 為了更直觀地反映R值總體的空間分布特征， 進行了網格差值， 差值結果顯示沿郯廬斷裂帶蘇皖段及以西的華北平原地塊R值總體上相對較低， 多個網格的R<0.5， 而郯廬斷裂帶東側的魯東-黃海地塊除南黃海南部坳陷附近地區(qū)個別網格的R值相對偏低外， 多數(shù)網格的R值相對較高。 應力形因子R值的空間差異在一定程度上反映了不同地質構造單元應力狀態(tài)的差異。

圖 4 各空間網格節(jié)點自助重采樣及最優(yōu)解球面投影結果Fig. 4 The results of bootstrap resampling and optimal solution spherical projection of each spatial grid node.

圖 5 研究區(qū)R值的空間分布Fig. 5 The spatial distribution of the R-value in the study area.

3 應力場特征及其動力學意義

將最大主應力軸方向投影繪于圖 6 中， 可見空間應力場反演結果較好地覆蓋了研究區(qū)域， 僅有個別網格由于震源機制解數(shù)量過少未能給出結果。 從圖 6 中最大主應力方向分布情況來看， 研究區(qū)最大主應力方向在空間上呈現(xiàn)連續(xù)緩慢變化的特征， 由西至東呈較明顯的逆時針旋轉趨勢， 由NWW向、 近EW向逐漸過渡至NEE向和NE向。 郯廬斷裂帶東、 西兩側最大主應力方向差異明顯， 西側為NWW—近EW向， 而東側則主要呈NEE—NE向。 為了更為定量地描述郯廬斷裂帶東、 西兩側最大主應力方向的總體差異， 我們分別計算了斷裂帶東側26個和西側24個網格應力場結果的均值， 東、 西兩側分別為80.4°和88°， 可見斷裂帶東側的最大主應力方向相對于西側逆時針偏轉近8°， 總體上反映了郯廬斷裂帶東、 西兩側應力場存在明顯差異。 沿郯廬斷裂帶由北向南應力場也存在較為顯著的差異， 33°N及以北地區(qū)的最大主應力方向連續(xù)性較好， 差異性較小， 主要呈NE向、 NEE向； 但其以南地區(qū)最大主應力方向逐漸表現(xiàn)出空間不連續(xù)特征， 除呈現(xiàn)出NEE向和近EW向外， 多個區(qū)域呈NWW向。 同樣， 我們分別統(tǒng)計了30°～32°N和33°～37°N范圍內的17個和33個網格的最大主應力方位角均值， 分別為81.9°和90°， 這在一定程度定量表現(xiàn)出沿郯廬斷裂帶由北向南應力場發(fā)生逆時針偏轉的特征。

圖 6 研究區(qū)最大主應力方向的空間分布Fig. 6 Spatial distribution of maximum principal stress direction in the study area.

按照全球應力圖WSM(Heidbachetal.， 2010)分類標準(σ1_PLbest>52°且σ3_PLbest<35°， 屬正斷型；σ1_PLbest>20°且σ2_PLbest>45°且σ3_PLbest<40°， 屬走滑型；σ1_PLbest<35°且σ3_PLbest>52°， 屬逆沖型； 其他情況屬斜滑型)， 在圖 6 中用不同顏色標識了不同的應力類型。 應力類型的空間分布顯示， 走滑型占大多數(shù)， 反映了研究區(qū)總體上處于水平應力場作用下的特點。 其次為正走滑型， 此類型多數(shù)分布在郯廬斷裂帶東側地區(qū)， 該地區(qū)主要位于蘇北—南黃海盆地和黃海北部坳陷附近， 區(qū)域內NE向右旋走滑的正斷層相對發(fā)育。 正走滑型還分布在郯廬斷裂帶山東段北部(37°N一線)， 該地區(qū)位于萊州灣—山東安丘一帶， 屬于郯廬斷裂帶中段的昌圖—下遼河段的南端， 處于伸展構造環(huán)境(晁洪太等， 1994)， 活動性質以正斷或右旋正走滑性質為主。 可見， 應力類型的差異性在一定程度反映了局部地質構造環(huán)境和斷層活動方式的不同。 總體上， 郯廬斷裂帶以東的魯東-黃海地塊相對于以西的華北平原地塊地區(qū)， 應力類型呈現(xiàn)出多樣性， 這反映魯東-黃海地塊局部應力環(huán)境更為復雜。

前人的研究結果顯示， 中國大陸東部長期處于印度板塊、 太平洋板塊及菲律賓海板塊的共同作用下， 構造應力場格局較為復雜， 雖然對大陸東部主要動力源的認識尚存在一定差異(張東寧等， 1999； 許忠淮， 2001； 李延興等， 2003)， 但對大陸東部地區(qū)不同塊體受不同板塊作用影響的研究結論基本是一致的(鄧起東等， 1979； 馬杏垣， 1987； 汪素云等， 1996； 徐紀人等， 2008； Wan， 2010)， 其中華北地塊主要受印度板塊N向推擠和太平洋板塊W向俯沖的聯(lián)合作用影響， 應力場主要呈NE向。 而華南地塊應力場則受到菲律賓海板塊NW向推擠的影響， 應力場則呈NW向。 中國大陸東部的最大主應力方向總體上呈E向發(fā)散狀的分布特征(汪素云等， 1996； Wan， 2010)。

本文通過劃分網格， 反演獲得了研究區(qū)不同區(qū)域局部應力場分布特征， 為研究構造邊界、 塊體差異以及動力環(huán)境的演化提供了依據(jù)(圖 6)。 總體而言， 研究區(qū)應力場空間上呈連續(xù)變化特征， 反映了動力作用在空間大尺度上具有統(tǒng)一性， 但不同區(qū)域、 不同塊體之間存在較為明顯的差異。 以郯廬斷裂帶為界， 東、 西兩側的魯東-黃海地塊和華北平原地塊的應力場存在差異， 以西的華北平原地塊的最大主應力方向主要表現(xiàn)為近EW向和NEE向， 而以東的魯東-黃海地塊則表現(xiàn)為NEE向和NE向。 此外， 沿郯廬斷裂帶以33°N為界， 南、 北地區(qū)的應力場差異顯著， 33°N及以北地區(qū)的最大主應力由西向東出現(xiàn)逆時針偏轉， 由近EW向過渡為NEE向、 NE向， 而其以南地區(qū)最大主應力方向由西向東開始出現(xiàn)順時針偏轉跡象， 由近EW向偏轉至NEE向、 NWW向； 31°～33°N、 120°～122°E之間的區(qū)域最大主應力方向較為復雜， 呈放射狀分布的特征。

基于應力場反演結果， 分析認為： 1)郯廬斷裂帶以西的華北平原地塊近EW向的應力場總體上繼承了青藏塊體E向擠壓形成的應力場格局， 反映了華北平原地塊應力場可能受青藏塊體近EW向擠壓作用的影響更大， 而郯廬斷裂帶以東的魯東-黃海地塊較以西地區(qū)的華北平原地塊， 應力場方向更接近于NNE向和NE向， 總體上華北塊體的最大主應力方向呈逆時針旋轉趨勢， 這與利用GPS資料得到的結論基本一致(Zhangetal.， 2018； Wangetal.， 2020)。 基于應力場方向推斷動力源， 認為魯東-黃海地塊的應力場格局總體上受菲律賓海板塊W向俯沖作用影響明顯。 雖然整個華北塊體受控于印度板塊N向推擠和太平洋板塊W向俯沖的聯(lián)合作用影響， 但由于W向傾斜延伸至上地幔頂部的郯廬斷裂帶的存在， 使得各動力源對地塊內不同次級塊體的影響有差異， 反映了郯廬斷裂帶作為地塊分界斷裂的邊界作用是顯著的。 由此可見， 郯廬斷裂帶東、 西兩側的魯東-黃海地塊及華北平原地塊應力場的差異是板塊動力作用、 構造邊界作用及塊體相對作用的共同反映。 2)研究區(qū)33°N及以北地區(qū)的應力場與華北塊體應力場的特征較為一致， 而其以南地區(qū)的應力場則發(fā)生順時針偏轉。 分析認為， 32°N附近地區(qū)雖然位于華北地塊內， 但一定程度上已表現(xiàn)出華南應力場特征， 最大主應力方向由華北的NE向逐漸向華南的NW向過渡， 呈現(xiàn)空間不均勻性， 應力場較為復雜， 是研究區(qū)域內最為復雜的地區(qū)， 表明31°～32°N為華北塊體和華南塊體兩大一級地塊的過渡帶。 由圖 6 可見， 過渡帶西側的最大主應力方向比較一致， 基本呈NWW向和近EW向分布， 反映該區(qū)域主要處于華北平原地塊近EW—NEE方向運動的構造環(huán)境下。 而過渡帶的東側， 尤其在31°～33°N、 120°～122°E之間最大主應力方向則較為復雜， 呈放射狀分布的特征， 表明該區(qū)域處于非常復雜的構造環(huán)境下， 可能不僅受到華北平原地塊近EW—NEE方向運動的影響， 而且還受菲律賓海板塊W向俯沖作用的影響。

4 地震活動性與構造應力環(huán)境

地殼中的應力是地震的直接動力來源， 通過構造應力場研究可以深入了解地震機理。 圖 7 為研究區(qū)有記載以來5級以上地震的震中分布圖和部分地震的震源機制解， 其中紅色圓圈為6級以上地震。 由圖可見， 蘇皖交界南部地區(qū)的中強地震活動較為強烈(圖 7 中的藍色虛線框內的區(qū)域)， 5級以上地震在空間上呈集中分布特征， 曾發(fā)生1652年霍山6級、 1624年揚州6級、 1917年霍山 6級和1979年溧陽6.0級地震等強震， 郯廬斷裂帶蘇皖地區(qū)6級以上地震基本全部位于該地區(qū)。 沿郯廬斷裂帶蘇皖段的地震活動性差異， 與郯廬斷裂帶以江蘇泗洪段與安徽明光段的分界部位(33°N附近)， 淮河南、 北兩側地質構造顯著差異的特征是吻合的(趙朋等， 2017)。 構造上該區(qū)域位于郯廬斷裂帶的南端， 處于華北平原地塊、 魯東-黃海地塊2個二級地塊與華南塊體的交會部位， 是板緣、 板內復雜構造運動和深層過程交織的耦合地域(滕吉文等， 2006)。 在青藏高原E向擠壓作用下， 剛性的華南塊體相對華北塊體的快速E向運動為該區(qū)域的構造活動提供了動力環(huán)境(Zhangetal.， 2018)， 該區(qū)域的最大主應力方向處于NWW、 EW、 NEE再向NWW向偏轉的較為復雜的地區(qū)， 復雜的構造環(huán)境和動力作用是該區(qū)域復雜應力格局的成因。 震源機制結果顯示， 1970年以來區(qū)域內5級地震主要以右旋走滑錯動為主， 但1974年溧陽5.5級、 1979年溧陽6.0級等地震還呈現(xiàn)不同程度的逆沖分量， 可見該機制不是獨立存在的， 可能不僅是局部應力作用方式的體現(xiàn)， 而是更多地反映了耦合區(qū)域內深部動力作用的復雜性。

圖 7 研究區(qū)歷史地震及1970年以來地震震源機制分布Fig. 7 Distribution of historical earthquakes and focal mechanism since 1970 in the study area.

南黃海南部坳陷附近地區(qū)的地震活動強烈， 是南黃海地震活動的主體地區(qū)(圖 7 中的藍色虛線框內的區(qū)域)， 歷史上5級以上中強地震呈集中分布特征， 其中6級以上地震16次， 最大地震為1846年發(fā)生的7級地震， 已有的地震震源機制結果顯示地震發(fā)生的機制較為復雜。 應力場反演結果(圖 6)顯示， 31°～33°N、 120°～122°E之間最大主應力方向較為復雜， 向N最大主應力方向由NEE向NE逆時針偏轉顯著， 向S最大主應力方向由NEE向NWW順時針偏轉， 呈放射狀分布的特征， 可見該區(qū)域構造應力場較為復雜且構造活動十分強烈。 張培震等(2002)認為菲律賓海板塊在臺灣海槽、 沖繩海槽之下俯沖消減， 導致了臺灣和南黃海的構造變形和強震活動。 由此我們認為該區(qū)域復雜的構造應力場格局和菲律賓海板塊深部動力作用有密切關系， 菲律賓海板塊W向俯沖作用可能是南黃海南部坳陷地區(qū)強烈地震活動的主要動力來源， 該區(qū)域復雜構造應力場和強烈地震活動存在必然聯(lián)系， 但由于該地區(qū)處于本研究區(qū)域的邊緣地區(qū)， 其應力場特征和地震活動機理還有待進一步研究。

5 結論

本文計算和收集了研究區(qū)1148次中小地震的震源機制解， 采用阻尼應力張量方法反演獲得研究區(qū)應力場空間分布特征， 探討了研究區(qū)構造邊界、 塊體差異、 應力環(huán)境與地震活動及相關動力學問題。 主要結論如下：

(1)研究區(qū)最大主應力方向呈現(xiàn)空間連續(xù)性變化特征， 由西向東總體呈EW、 NEE、 NE向逆時針趨勢性旋轉， 局部存在差異。 應力類型主要以走滑型為主， 其次為正走滑型， 表明研究區(qū)總體上處于水平應力場的作用下， 應力類型的差異性一定程度主要反映了局部地質構造環(huán)境和斷層活動方式的不同。

(2)以郯廬斷裂帶為界， 郯廬斷裂帶東、 西兩側的魯東-黃海地塊和華北平原地塊的應力場存在差異性， 以西的華北平原地塊最大主應力方向主要表現(xiàn)為近EW向和NEE向， 而以東的魯東-黃海地塊則表現(xiàn)為NEE向和NE向。 分析認為華北平原地塊近EW向的應力場總體上繼承了青藏塊體E向擠壓而形成的應力場格局， 受青藏塊體近EW向擠壓作用影響更大； 而魯東-黃海地塊應力場受菲律賓海板塊W向俯沖作用影響明顯。 雖然整個華北塊體受控于印度板塊N向推擠和菲律賓海板塊W向俯沖的聯(lián)合作用， 但由于W向傾斜延伸至上地幔頂部的郯廬斷裂帶的存在， 使得各動力源對地塊內不同次級塊體的影響存在差異， 反映了郯廬斷裂帶作為地塊分界斷裂的邊界作用是顯著的。

(3)研究區(qū)沿郯廬斷裂帶以33°N為界， 南、 北地區(qū)應力場存在顯著差異， 33°N及以北地區(qū)的最大主應力由西向東出現(xiàn)逆時針偏轉； 而其以南地區(qū)的最大主應力方向由西向東開始出現(xiàn)順時針偏轉跡象， 最大主應力方向由華北的NE向逐漸向華南的NW向過渡， 一定程度上已表現(xiàn)出華南應力場的特征， 表明31°～32°N為華北塊體和華南塊體兩大一級塊體的過渡帶。 尤其是31°～33°N、 120°～122°E之間的區(qū)域最大主應力方向較為復雜， 呈放射狀分布的特征， 表明該區(qū)域處于非常復雜的構造環(huán)境下， 不僅受到華北平原地塊E—NEE向運動的影響， 而且受到了菲律賓海板塊W向俯沖的共同作用。

(4)研究區(qū)內的中強地震活動與構造應力環(huán)境相關性顯著， 構造應力環(huán)境復雜的地區(qū)往往是中強地震活躍的地區(qū)。

致謝本文在完成過程中得到了劉紅桂研究員的指導； 崔效鋒研究員提供了寶貴資料； 作者與趙小艷、 張帆高級工程師進行了有益的討論； 江蘇、 安徽、 山東等數(shù)字地震臺網提供了資料； 利用MSATSI軟件包反演了應力場， 采用GMT軟件繪制了圖件； 審稿專家為本文提出了寶貴意見。 在此一并表示感謝!