第４期（总第１７７期）
２０２０年１２月四川地震 ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥＲＥＳＥＡＲＣＨＩＮＳＩＣＨＵＡＮＮｏ．４Ｄｅｃ．２０２０ 收稿日期：２０２０－０９－２０；修回日期：２０２０－１１－１２
基金项目：山西省地震局科研项目（ＳＢＫ ２０２１）、中国地震局星火计划项目（ＸＨ２００１０）、预测所科研专项（２０１７ＩＥＳ０１０１０４和２０１７ＩＥＳ０１０１０５）、山
西省科技厅项目（
２０１８０１Ｄ２２１０４４）、２０１９年度震情跟踪专项工作任务（２０１９０１０１０６）资助．作者简介：刘林飞，男，１９７７年生，工程师，主要从事测震仪器维护与分析工作．Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｕ＿ｌｆ２０１３＠１２６．ｃｏｍ．
通讯作者：梁向军，女，１９７８年生，高级工程师，主要从事地震监测与分析工作．Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇ＿ｘｊ２００５＠１６３．ｃｏｍ．
刘林飞１，２，梁向军１，２，黄金刚１，２，宋美琴１
，２（１．山西省地震局，山西太原０３００２１；
２．太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西太原０３００２１）
摘 要：利用山西省测震台网２０１０～２０１９年的观测报告数据，采用双差定位方法对山西北部地区ＭＬ≥１ ０地震重
新进行了精确定位。结果显示：震源位置定位误差ＥＷ向为０ ４９１ｋｍ，ＮＳ向为０ ４６９ｋｍ，ＵＤ向为０ ８０７ｋｍ，定位
后的均方根残差为０ ２４２ｓ；重新定位后的地震震中平面分布与定位前的相比较，定位后的震中空间分布更加集中，沿断裂带展布，主要分布在大同盆地和忻定盆地，在两侧隆起区地震分布较少；重新定位后的深度比定位前更加合
理，优势深度分布在６～
２５ｋｍ，基本发生在中、上地壳；７级历史强震破裂区内现今小震活动的频度较低、水平较弱，山西大同盆地中、小地震的活动性相对较高，应该引起重视。 关键词：中小地震；山西北部；重新定位
移民最好的国家排行榜中图分类号：Ｐ３１５．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－８１１５（２０２０）０４－００２３－０５
ＤＯＩ：１０．１３７１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－８１１５．２０２０．０４．００５
地震定位是指根据地震台站观测的震相到时数据，确定地震的基本参数（发震时刻、震源位置和震级），地震定位结果是开展地震活动性研究的重要基础信息。随着数字化观测技术的不断发展和地震台网密度的提高，科学家在地球内部结构与地震震源的研究也不断加深，对地震定位精度的要求也越来越高。常规的绝对地震定位方法由于受到一维速度结构的约束已经满足不了研究学者的需求，各种定位误差的存在直接影响到研究结果的可靠性（杨智娴等，２００３；李乐等，２００７）。因此Ｗａｌｄｈａｕｓｅｒ等人（２０００）提出了一种比绝对定位方法精度高、适用于比主事件法跨度大的地震事件体的相对定位方法———双差定位法。该方法在我国绝大多数地区已经得到广泛的应用（胡新亮等，２００２；于湘伟等，２０１０；杨智娴等，２００３；朱艾斓等，２００５，靳玉
科等，
２００８；宋美琴等，２０１２；吕坚等，２００７），尤其是在一些强震序列（如汶川、九寨沟地
震序列）的研究中，双差定位的研究成果（黄媛等，２００８；房立华等，２０１８）为研究该区域的发震构造提供了更加准确的参考依据。
山西北部地区是历史上强震的多发区，有史料记载以来，该地区共计发生７级以上地震４次，最大为５１２年山西原平的７ 级地震，其余３次分别是１０３８年定襄７
级地震、１６２６年山西灵丘７级和１６８３年山西原平７级地震；６级以上地震１次，即１９８９年大同阳高６ １级，５级以上地震３次，即１９９１年忻州５ １级、１９９１年大同阳高５ ８级和１９９９年５ ６级大同阳高地震。大同阳高震区到目前为止仍有小震持续发生，胡新亮等（２００２）认为这些中小地震的活动属于主震震源断层及其两侧岩体的继承性活动。近年来的研究成果显示，可以由现今小地震的体活动特征来描述历史大地震震源断层的规模、产状和埋深（刁桂苓等，１９９９）；利用地震稀疏段寻凹凸体三维位置和闭锁段，并根据闭锁体积估算未来地震强度（Ｍ７专项工作组，２０１２）。这些研究的前提都需要对中小地震的震源位置进行精确定位。因此，本研究将用双差定位法（ＷａｌｄｈａｕｓｅｒＲ，２０００；杨智娴等，２００３；朱艾斓等，２００５）对山西北部地区的中小地震进行重新定位，得到更加准确的震源参数，进一步探讨山西北部地区地震活动空间分布特征及其与构造活动的关系。
１ 资料选取及方法
１．１ 资料的选取
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收集整理山西省台网中心２０１０年１月至２０１９年１２月ＭＬ≥１ ０地震的观测报告，筛选出北纬３８°～
４１°，东经１１０°～１１５°研究区内２６４９条波形记录完整、定位残差较小的地震。选用表１中的速度模型，先采用ｈｙｐｏ２０００定位程序（ＫｌｅｉｎＦＷ，２０１４）对筛选出的中、小地震进行绝对定位，获得初始定位结果，再利用双差定位方法（ＷａｌｄｈａｕｓｅｒＲ，２０００）进行相对定位，计算出这些地震的准确震源位置。
１．２ 速度模型的选取
目前台网日常定位方法所用的速度模型是单一的一维速度模型；山西地区属于盆山组合区域，中间为断陷盆地，两侧为基岩隆起区，地壳结构存在横向不均性，单一的一维速度模型极大地影响了地震的定位精度。为了获得更加可靠的震源位置，通过综合分析山西北部地区地壳速度结构的多个研究成果（魏文博等，２００７；张学民等，２００３、２００４；于利民等，１９９５；徐扬等，１９９７），并考虑到山西北部地区的中、小震多发生在盆地
地区，最终选取了大同地区的山自皂台的多层Ｓ
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波速度结构作为初始速度模型（张学民等，２００３）。表１ 定位所用速度结构地壳厚度／ｋｍ
０２７９１４２３３１３６４２４８Ｐ波速度ｖＰ／ｋｍ·ｓ－１２．６６５．５０６．１０６．２０６．３５６．５５６．６０６．７０６．９０８．００
２ 地震定位结果分析
２．１ 定位结果
为了使研究资料更加可靠，本研究对所选观测报告的震相到时数据全部进行核对，将重新定位地震震相到时数据的平均误差控制在０ １ｓ以内。在重新定位过程中，选取地震观测台站≥３个、观测到时数≥４条、且震源间距≤１０ｋｍ的地震进行两两组合，最终计算出２５０１个地震的重新定位结果，其余１４８次地震是由于在反演迭代过程中重新加权时与其它地震完全失去联系被程序剔除掉了。重新定位结果显示，震源位置
定位误差在Ｅ
Ｗ向为０ ４９１ｋｍ，ＮＳ向为０ ４６９ｋｍ，ＵＤ向为０ ８０７ｋｍ，定位均方差为０ ２４２ｓ。２．２ 地震震中分布特征
从重新定位前、后的地震震中分布来看，重新定位前地震的震中空间分布比较离散（图１ａ），盆地和两侧隆起区均属于中、小地震频发区域；重新定位后的地震震中空间分布更加集中（图１ｂ），地震震中主要分布在大同和忻定盆地，在两侧隆起区地震分布较少，且绝大多数中、小地震沿断层走向成条带状分布，与断层的展布方向有较好的一致性，
可以清晰地展现出地震活动与活动断层的关系。
图１ 定位前、后的震中分布
图中Ｆ１表示口泉断裂，Ｆ２表示恒山北麓断裂，Ｆ３表示系舟山山前断裂
２．３ 地震震源深度分布特征
图２ａ、ｂ为重新定位前、后地震震源深度分布的直方图。重新定位前的震源深度值主要分布在０～２５ｋｍ（图２ａ）；０～５ｋｍ地震数目为４８９次；６～１０ｋｍ地震数目为１１４６次，占地震总数的４３％；１１～２０ｋｍ地震数目为４６６次；其余深度范围的地震事件数达４００次，占地震总数的１６％。重新定位后的地震震源深度值主要集中在１～２５ｋｍ，０～５ｋｍ范围内的地震数目由原来的４８９次减少到２３６次，６～１０ｋｍ范围内的地震数·４２· 四 川 地 震２０２０年第４期
目由定位前的１１４６次变为７７８次，１１～１５ｋｍ范围内的地震由原来的４６６次变增加到６５３次，地震优势震源深度范围为６～２５ｋｍ，
刻画了断层的深部展布情况。
图２ 重新定位前、
后地震震源深度对比
图３ 忻定盆地历史Ｍ≥７ ０地震等震线图及剖面位置图
３ 强震区中、小地震空间分布
山西北部地区包括大同盆地和忻定盆地。大同盆地由马营、怀仁、阳高、六棱和阳高五个凹陷组成，忻定盆地由代县、原平和定襄三个凹陷组成。山西大同盆地位于山西北部地区，属于比较年轻的断陷盆地，盆地
内沉积层厚度比山西中、南部地区的要薄，盆地内曾发生过灵丘１宝鸡周边旅游景点大全
６２６年７级地震，火山活动在更新世纪也依旧存在（
ＸｕＸＷ，１９９３），且在地震剖面上显示出低速带的特征（邓起东等，１９７３），这些均表明该盆地内现今地质构造活动仍旧比较活跃。大同盆地的周边存在大同—天镇断裂、团堡断裂和六棱山断裂，２０世纪发生在山西大同至阳高一带的３次强震（１９８９年６ １级、１９９１年５ ８级和１９９９年的５ ６级地震）均位于这三条断裂的交汇部位。忻定盆地北接大同盆地，南连太原盆地，盆地边缘受活动正断层控制，第四系构造活动具有不均一性、间歇性、突发性及周期性等特点。由于新构造运动的差异性，使忻定盆地分割成大小不同、活动差异的块体，在块体边缘是新构造运动发育和活动的地段，也是地震活动的高发地段（李建荣，２０１３）。山西
地震带有史料记载以来发生的５次７级以上强震有３次发生在山西北部地区，
分别为忻定盆地内的５１２年原平７ 级地震、１０３８年定襄７
级地震和１６８３年原平７级地震（图３）。且已有的研究结果表明，山西地区内几乎所有的破坏性地震均发生于盆地尤其大型盆地内，而极少发生在断陷带的隆起区，这是由于断陷带内断陷盆地新构造强烈动力所致（苏宗正，１９８０）。选取５１２年、１０３８年、１６８３年和１６２６年４次大地震等震线所包围的区域，截取沿等震线长轴和短轴的剖面，从深度剖面上了解其地震深部剖面特征。
由图４ａ、ｂ可见，从横穿５１２年７
级地震等震线所包围的影响区域来看，整个区域地震活动水平偏低（以低震级的活动为主），１９７０年以来发生的
最大地震震级仅为４ ２级；靠近主震的极震
区下方１２～１６ｋｍ有一地震丛，其地震分布
密度相对较高外，整个震区的中、小地震的
分布都比较稀疏，１２ｋｍ以上的震源区较深
部明显地震偏少。已有研究多结合震源区
多年小震活动、区域应力状态以及ＧＰＳ近场
运动速率来综合判定闭锁程度（闻学泽，
郭亮村天气预报２００８；Ｍ７专项工作组，２０１２），故针对这类地
震稀少区域需进一步结合Ｇ
ＰＳ等变化速率来综合判定是否处于闭锁或静止状态。从
横穿１０３８年７
级地震和１６８３年７级地震等震线所包围的影响区域来看（图４ｃ～ｆ），·５２·２０２０年１２月刘林飞，等：山西北部地区中小地震重定位结果分析
图４ ５１２年、１０３８年、１６２６年和１６８３年四次大地震的深度剖面
整个区域活动频率较５１２年７
级地震低，以低水平稀疏地震活动为主，１９７０年以来发生的最大地震震级为忻州５ １级，仅根据极震区下方１０～２２ｋｍ零星地震的分布看不出闭锁状态。灵丘１６２６年７级地震震源区
以１
５ｋｍ以上的浅源小地震活动为主，区域地震活动水平偏低（以低震级的活动为主），复发强震的可能性不大。
山西北部地区近期没发生中强地震，仅２００９年在原平发生过１次４ ２级地震，估计与上述３次历史地震强度大、分布密度高，介质破裂比较彻底，后期微破裂不发育所致（宋美琴等，２０１２）。
忻定盆地至大同盆地南端的多参数组合结果也说明忻定盆地处于偏低应力背景下，以中小震活动为特征，近期复发强震的可能性不大（梁向军等，２０１９）。
４ 结论与认识
利用双差定位方法对山西北部地区２０１０年１月至２０１９年１２月的２６４９次地震进行重新定位，通过重
新定位结果分析，得到以下结论：震源位置定位误差Ｅ
Ｗ向为０ ４９１ｋｍ，ＮＳ向为０ ４６９ｋｍ，ＵＤ向为０ ８０７ｋｍ，定位均方差为０ ２４２ｓ。重新定位后的地震震中分布相对定位前的更加集中，绝大多数地震成条带状分布，与断层的空间展布有较高的一致性，能清晰地展现地震活动与活动断层的关系。重新定位前，地震震源深度分布在０～４０ｋｍ之间，重新定位后，地震震源优势深度分布在６～２５ｋｍ，可以看出山西北部地区的中、小地震主要发生在上地壳内；山西大同盆地中、小地震的活动性相对较高，应该引起重视。
·６２· 四 川 地 震２０２０年第４期
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ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｌｏｃａｔｉｏｎＲｅｓｕｌｔｓｏｆＳｍａｌｌａｎｄＭｅｄｉｕｍＥａｒｔｈｑｕａｋｅｓ
ｉｎＮｏｒｔｈｅｒｎＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ
ＬＩＵＬｉｎｆｅｉ１，２，ＬＩＡＮＧＸｉａｎｇｊｕｎ１，２，ＨＵＡＮＧＪｉｎｇａｎｇ１，２，ＳＯＮＧＭｅｉｑｉｎ
１，２（１．ＳｈａｎｘｉＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｇｅｎｃｙ，ＳｈａｎｘｉＴａｉｙｕａｎ０３００２１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＮａｔｉｏｎａｌＣｏｎｔｉｎｅｎｔａｌＲｉｆｔＶａｌｌｅｙＤｙｎａｍｉｃｓＯｂｓｅｒｖａｔｏｒｙｏｆＴａｉｙｕａｎ，ＳｈａｎｘｉＴａｉｙｕａｎ０３００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａｏｆＳｈａｎｘｉｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｎｅｔｗｏｒｋｆｒｏｍ２０１０～２０１９，ｔｈｅｒｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆＭＬ≥１ ０ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅｗａｓｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｏｕｂｌｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｌｏｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＥＷｅｒｒｏｒｏｆｅｐｉｃｅｎｔｅｒｌｏｃａｔｉｏｎｉｓ０ ４９１ｋｍ，ＮＳｉｓ０ ４６９ｋｍ，ＵＤｉｓ０ ８０７ｋｍ，ａｎｄｔｈｅｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅｒｅｓｉｄｕａｌａｆｔｅｒｒｅｌｏｃａｔｉｏｎｉｓ０ ２４２ｓ．Ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｅｐｉｃｅｎｔｅｒａｆｔｅｒｔｈｅ
ｒｅｌｏｃａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｌｏｎｇｆａｕｌｔｚｏｎｅｓ
，ｍａｉｎｌｙｉｎＤａｔｏｎｇｂａｓｉｎａｎｄＸｉｎｄｉｎｇＢａｓｉｎ，ａｎｄｌｅｓｓｉｎｕｐｌｉｆｔａｒｅａｓｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓ．Ｔｈｅｄｅｐｔｈａｆｔｅｒｒｅｌｏｃａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｈａｎｂｅｆｏｒｅｒｅｌｏｃａｔｉｏｎ，ａ
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