0 引言

2016年11月25日22时24分在新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县发生6.7级地震(简称阿克陶6.7级地震)，震中位于39.27°N，74.04°E。此次地震距喀什市约169km，距阿图什市189km，距塔什库尔干县195km，与阿克陶县相邻的疏附县、英吉沙县和乌恰县等多地区震感强烈。根据新疆地震台网测定，截至2017年12月31日，阿克陶6.7级地震序列共发生M_S≥3.0地震70次，其中M_S3.0~3.9地震64次，M_S4.0~4.9地震4次，M_S5.0~5.9地震1次，M_S6.0~6.9地震1次，最大余震为M_S5.0。

阿克陶6.7级地震发生在帕米尔内部张性剪切断裂带的北段，震中位于木吉盆地北缘断裂附近，该断裂是公格尔拉张系最北端的全新世活动转换断层，走向NWW(陈杰等，2016；聂晓红等，2017)。兴都库什-帕米尔地区是西昆仑造山带、天山褶皱带和塔里木块体3个地质构造单元的交接带，印度板块以约50mm/a的速度向北推挤(约N23°E)，在印度板块和欧亚板块的碰撞和持续汇聚作用下，在兴都库什-帕米尔构造结产生了剧烈变形(Molnar，1988；Burtman et al，1993；Paul et al，2001)。帕米尔构造结构造变形以前缘地壳缩短、两侧走滑、构造结内部拉张为特征，形成一系列向北凸出的弧形活动构造带(陈杰等，2011)。近年来众多学者研究了该区中源地震的空间分布和震源机制解特征(Chatelain et al，1980；张家声等，2005；唐兰兰等，2012；张浪平等，2013；万秀红等，2019)；同时围绕兴都库什-帕米尔地区俯冲带的几何形态、俯冲角度等开展了一系列工作(Roecker et al，1980；宁杰远等，1990；Fan et al，1994；Pegler et al，1998；孙文斌等，2009；张浪平等，2014)。

阿克陶6.7级地震附近区域历史地震活动强烈，1970年以来震中距100km范围内发生过17次6级以上地震，包含4次7级以上地震，分别为1944年9月28日乌恰7.0级地震、1955年4月15日乌恰7.0级双震以及1974年8月11日乌恰7.3级地震，空间上距离其最近的7级地震为1974年乌恰7.3级地震，震中距约25km；时间上最近一次强震为2016年6月26日吉尔吉斯斯坦6.7级地震，发震时间间隔为152天，与2016年阿克陶6.7级地震的震中距约58km。2015年以来兴都库什-帕米尔地区发生了5次6.7级以上地震，空间上具有由南向北的迁移活动特征，其中阿克陶6.7级地震发生在新疆境内，这些强震是否与本次阿克陶6.7级地震有关值得研究。

中等强度地震的震源机制解有助于了解震源区应力状态和发震构造，而余震序列携带着应力在时间和空间上的变化信息。为了深入研究阿克陶6.7级地震及其序列的震源机制解和发震深度，以便我们更好地认识其所处地区的应力状态，本文利用新疆区域地震台网数字波形资料，采用CAP方法反演计算阿克陶6.7级地震的前震、主震及11次M_S≥3.6余震序列的震源机制解，分析讨论余震序列的震源特性，并结合区域地质构造和地震活动背景，进一步探讨阿克陶6.7级地震和区域强震活动的关系。

1 方法与资料 1.1 研究方法

阿克陶6.7级地震发生在中国边境附近，受其自然地域影响，该区为新疆台网监测能力比较弱的地区，震中周围台站方位覆盖不均匀，因而采用P波初动法计算此次地震的震源机制解可靠性不高。本研究利用CAP方法反演震源机制解，可在台站数量相对较少的情况下获得较为准确的结果，此外其反演结果对地壳结构的准确性依赖相对较小(吕坚等，2008；龙锋等，2010；冉慧敏等，2014；祁玉萍等，2018；张志斌等，2019)。CAP方法利用到了整个近震波形中的体波(Pnl)和面波部分，反演震源机制解和震源深度(Zhao et al，1994；Zhu et al，1996)，是一种全波形反演方法。其核心思想是将宽频带数字波形分割为Pnl波和面波部分，分别拟合Pnl波和面波部分，并分别计算它们的理论地震图和实际观测波形的目标误差函数，在给定参数空间中进行网格搜索，得出最佳矩心深度和震源机制解(韩立波等，2012)。通过网格搜索，可直观反映出震源机制解随深度的变化情况，因而在得到最佳震源机制结果的同时，得到最佳的矩心深度结果(韦生吉等，2009；韩立波等，2012)。

1.2 数据资料

阿克陶6.7级地震距离震中500km范围内仅有15个台站，最近的吉根台(JIG)震中距约70km，这些台站大部分位于阿克陶6.7级地震的东侧，而西南侧则为境外，没有台站分布(图 1)。在地震发生后，新疆地震局监测中心在震区布设3架流动台(L6501、L6502、L6503)，流动台站波形数据于2016年11月26日开始陆续汇入区域台网中心，为后续开展的研究工作提供了宝贵的波形资料。由于该地区台站分布稀疏，可参考的研究成果相对较少，因此在研究过程中利用CRUST 2.0速度结构模型^①得到本文所用的区域一维速度结构模型(表 1)。

① http://igppweb.ucsd.edu/-gabi/crust2.html

采用CAP方法(Zhao et al，1994；Zhu et al，1996)计算了阿克陶6.7级地震的前震、主震及11次M_S≥3.6余震的最佳双力偶震源机制解。挑选距震中500km范围内的信噪比较高、方位角分布较好的台站波形资料，对挑选出的数据去倾斜、除仪器响应，并将速度记录积分得到位移记录，再旋转至大圆路径得到Z-R-T分量，并对Pnl波部分和面波部分赋予不同权重。对阿克陶6.7级地震波形记录中的Pnl波和面波分别进行带通滤波器滤波(Pnl波频带宽度为0.02~0.15Hz、面波频带宽度为0.02~0.1Hz)，对于前震及余震序列，依据不同的震级来选择不同滤波频段，例如对于2016年11月25日22时19分发生的4.8级地震，Pnl波滤波频带宽度为0.05~0.15Hz，面波为0.02~0.12Hz；2016年11月25日23时26分发生的4.0级地震，Pnl波部分的滤波频带宽度为0.04~0.15Hz，面波为0.02~0.12Hz。而Pnl波部分和面波部分的相对权重取为2：1，部分学者研究结果(吕坚等，2008；韩立波等，2012；曲均浩等，2015；李金等，2016)表明，这样的权重可以较好地兼顾震源深度和震源机制解的约束。相应地，对得到的理论地震图采用相同的滤波参数进行滤波。

2 主震震源机制解

由于震中周围台站分布极不均匀，为了加强对结果的约束，在进行CAP反演的同时加入较为清晰的初动极性信息。利用距震中500km范围内的11个台站的波形资料和13个较为清晰的初动信息，计算得到阿克陶6.7级主震的震源机制解(图 2)。我们计算了6~14km间9个震源深度下的各台站的格林函数，破裂时间采用9s，之后在各深度对震源机制解3个参数以10°为间隔进行搜索，得到了震源机制解误差随深度的变化，深度在10km时，与其对应的地震波形拟合相对较好(图 2)，拟合误差最小(图 3)。同时计算得到矩震级为M_W6.61，P轴方位339°，最佳双力偶机制解：节面Ⅰ走向20°/倾角69°/滑动角-10°，节面Ⅱ走向114°/倾角81°/滑动角-159°，震源错动类型表现为走滑的性质。张旭等(2017)采用逆时成像技术对阿克陶6.7级地震序列进行了重新定位，得到余震分布的最佳走向99°。孔祥艳等(2017)采用双差定位法对阿克陶6.7级地震序列进行重新定位，结果显示余震分布在主震东西两侧，与木吉盆地北缘断裂的走向基本一致。陈杰等(2016)研究表明阿克陶6.7级地震破裂走向107°、倾角76°，发震断层是公格尔拉张系最北段的全新世活动转换断层——NWW走向的木吉走滑断裂，该断裂近似直立，以右旋走滑为主，兼具正断分量。结合前人的余震重新定位和发震构造结果，上述震源机制解中节面Ⅱ的走向、倾角与发震断层较为匹配，因此判定节面Ⅱ代表了主震的发震断层面，即此次地震以右旋走滑为主。

对于阿克陶6.7级主震，我们收集到USGS(美国地质调查局)、Global CMT、中国地震局地球物理研究所等国内外研究机构给出的震源机制解(表 2)。本研究得到的震源机制解与其他几个研究机构给出的结果相差不大，除Global CMT给出的震源深度较深以外，本文和其他几家研究机构以及陈杰等(2016)和孔祥艳等(2017)给出的震源深度也较为接近，表明该结果具有一定的可信度。

② https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10007ca5/moment-tensor

③ https://www.globalcmt.org

④ http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/275080.html

⑤ http://www.cenc.ac.cn/cenc/_300651/2e137ebe-2.html

在主震发生前5min，在主震西侧约7km处发生一次4.8级前震，我们使用CAP方法计算了这次地震的震源机制解(图 4)，其最佳双力偶机制解：节面Ⅰ走向20°/倾角90°/滑动角19°，节面Ⅱ走向290°/倾角71°/滑动角-180°；震源深度11km，P轴方位153°，这与我们得到的6.7级主震震源机制解参数相差不大，节面倾角均比较陡。此次前震与主震震源机制解结果基本一致，认为该前震走向290°的节面Ⅱ为发震断层面。

3 余震序列震源机制解

阿克陶6.7级地震发生后，余震序列较为丰富，我们计算了序列中11次M_S≥3.6余震的震源机制解(表 3，图 4)，按照三角形图解法(Frohlich，1992；马文涛等，2004)，得到11次M_S≥3.6余震中，有6次地震为走滑型地震，3次地震为逆冲型地震，1次地震为正断型地震，1次地震为混合型地震，大部分余震的错动类型与主震及前震相似。根据表 1计算得到的P轴方位，做出阿克陶6.7级地震序列的主应力方位玫瑰图(图 5 (a))，可见序列中绝大部分地震具有和主震接近的近NW向P轴方位，仰角主要分布在30°以内，表明震源区主要受NW向水平挤压应力作用。唐兰兰等(2012)研究了2008年新疆乌恰6.8级地震序列震源特征及帕米尔东北缘地区2006~2011年中等以上地震的应力场，其给出的西区(本次阿克陶6.7级地震的震源区附近)主应力场的方位为144°，与本次阿克陶6.7级地震序列中中等以上地震的P轴优势方位基本一致。

CAP方法在计算震源机制的同时，可以得到地震的矩震级，由表 3所示M_S和M_W来看，2次M_S5.0左右的地震的矩震级M_W与M_S基本相当，而M_S≤4.5的地震的M_W均大于M_S，这一结果基本符合前人对震级的认识，即在绝大多数破坏性地震震级测定中，其矩震级M_W与M_S相差较小(赵荣国，1994)。表 3同时给出了利用CAP方法解算得到的这些地震的矩心深度以及地震台网目录给出的深度。由结果来看，利用CAP方法得到的矩心深度分布于6~16km之内(图 5 (b))，大部分地震的深度集中于9~13km深度范围，与本文计算得到的主震震源深度10km相差不大，而区域台网定位深度绝大多数在10km以内，且集中在6~9km之间，这种情况可能是由于震源区附近台站较为稀少、计算所选地壳速度模型差异、定位方法不同等多方面原因造成的。

4 讨论

2015年4月25日尼泊尔8.1级地震后，兴都库什-帕米尔地区强震异常活跃(图 6)，发生9次6级以上强震，其中7级以上地震3次，分别为2015年10月26日阿富汗7.8级、2016年4月10日阿富汗7.1级和2015年12月7日塔吉克斯坦7.4级强震。该区域强震频发的动力学原因来自于印度板块与欧亚板块的持续挤压碰撞，这个过程对青藏高原周边的地震活动具有强烈的影响(徐锡伟等，2008、2011；邓起东等，2010；闻学泽等，2011)。兴都库什-帕米尔地区中源地震活动与天山地震带的强震活动在时间上具有同步性，在强度和空间分布上具有一定的相关性(张浪平等，2013)。从2015年以来兴都库什-帕米尔地区6级以上地震的震源机制解来看，中源地震主要以逆冲型为主，浅源地震以逆冲和走滑型为主，这与兴都库什俯冲区域为逆冲性质、帕米尔西段区域为走滑性质比较一致，空间上6.5级以上强震具有由西南向北东迁移的活动特征，其中2016年11月25日阿克陶6.7级地震就发生在新疆境内。中源强震活动的增强，尤其是7级以上深震，使得塑性流动变形的下地壳和软流圈受到的扰动加剧，将有利于上部脆性层的应力积累，进而有利于浅源大地震的发生(张浪平等，2013)。张琳琳等(2017)研究表明阿克陶6.7地震发生在2015年塔吉克斯坦7.4级和2016年吉尔吉斯斯坦6.7级地震的库仑应力增强区内，这2次强震活动对阿克陶6.7地震的发生起到了触发作用。兴都库什地区发生的9次6级以上中源强震可能对本次阿克陶6.7级地震的发生产生了一定的影响。

5 结论

本文利用新疆地震台网记录的波形资料，采用CAP方法反演了2016年12月25日阿克陶6.7级主震、前震及11次M_S≥3.6余震的震源机制解，通过分析得到如下结论：

(1) 2016年12月25日阿克陶6.7级地震的震源机制解：节面Ⅰ走向20°/倾角69°/滑动角-10°；节面Ⅱ走向114°/倾角81°/滑动角-159°，P轴方位339°，最佳矩心深度为10km，矩震级为M_W6.61，震源错动类型表现为走滑的性质。阿克陶6.7级地震发震构造和余震重定位结果(陈杰等，2016；张旭等，2017；孔祥艳等，2017)显示，余震序列展布与木吉盆地北缘断裂的走向基本一致，初步判定节面Ⅱ代表了主震的发震断层面。

(2) 4.8级前震的震源机制解与主震具有较好的一致性，11次M_S≥3.6余震中，6次地震为走滑型地震，3次地震为逆冲型地震，1次地震为正断型地震，1次地震为混合型地震，大部分余震的错动类型与主震及前震相似。从主压应力P轴方位来看，序列中大部分地震具有和主震类似的近NW向的P轴方位，这与区域构造应力场主压应力方向较为一致。从序列矩心深度来看，此次阿克陶6.7级地震序列矩心深度分布于6~16km之间，与本文得到的主震震源深度10km基本接近，与陈杰等(2016)得到的余震主要分布在5~13km之间的结论比较一致。

(3) 印度板块在兴都库什地区自南向北俯冲的过程中产生的地震事件均表现为逆冲性质为主，表明挤压作用十分强烈(张浪平等，2014；万秀红等，2019；崔华伟等，2019)，由2015年8月~2016年4月发生在该区的5次中源地震的震源机制也可以看出这种现象。而在帕米尔弧西段，历史地震的震源机制主要以走滑型为主，自西向东走滑型震源机制的优势分布更为明显，表明在帕米尔西部地区两大板块的动力作用逐渐转为走滑性质(张浪平等，2014；崔华伟等，2019)。近期发生在帕米尔地区的几次6级以上地震的震源机制也表现为或逆冲或走滑，此次阿克陶6.7级地震即是发生在帕米尔地区的一次走滑型地震事件。2015年以来兴都库什-帕米尔地区发生的这组强震活动在时空上可能对阿克陶6.7级地震具有一定的影响。

致谢: 新疆地震局监测中心为此次研究提供了波形数据，中国地震局地球物理研究所房立华研究员、中国地震局地质研究所陈杰研究员和和新疆地震局聂晓红高级工程师在本文完成过程提供了帮助，审稿专家对本文提出了宝贵的修改建议，本研究部分图件采用GMT软件绘制，在此一并表示感谢。