0 引言

震源机制解又称断层面解，是利用地震观测资料来研究地震发生时震源处作用力和断层的错动性质。其可以帮助人们了解断层的破裂类型，能够揭示断层在地震发生时具体的运动情况，是描述地震震源特性的重要参数。该参数可以反映区域构造应力状态，利用震源机制解数据能够对应力场更好地进行研究，解释该地区的孕震环境和动力学机制(樊文杰，2023)，目前已有广泛研究成果(Gephart et al，1984；许忠淮，1985；Michael，1987；Wan et al，2016；Xu et al，2016)。此外，震源机制解有助于快速了解地震断层的可能产状及运动方式等震源信息(Chu et al，2013；易桂喜等，2019；Long et al，2019)，已被广泛应用于震源破裂过程反演、震后灾害评估、地震烈度速报、服务应急救援等。因此，震源机制解的快速产出具有重要意义。

自2008年以来，中国地震台网中心(CENC，下称国家台网)陆续编写了多套可自主产出多种震后应急产品的系统(邹立晔等，2019)，同时与多家研究机构共同产出多种震后产品，供震后应急处置、趋势会商和科学研究使用(徐泰然等，2022)。其中震源机制解作为重要的应急产品之一，早年间因受反演方法的单一化和可用台站数量的限制，仅产出全球M≥7.0、国内M≥6.0大震结果，产出时间为震后数小时，时效性不强。随着“十二五”、“十三五”、“十四五”和“国家地震烈度速报与预警工程”等项目的不断推进，中国大陆不断加密布设宽频带区域测震台站，为产出更小震级下限的震源机制解提供了数据支持(赵国峰等，2022；蒋长胜等，2016)。同时，国家台网引入近震波形反演方法产出震源机制解，利用近震波形数据在震后数分钟产出中国大陆事件结果，进一步提升震源机制解产出效率。此外，国家台网还引入其他反演方法产出，对反演结果进行复核，保证结果的可靠性。随着台站数据和反演方法的不断扩充，国家台网的监测能力与震源机制解产出能力进一步提升，产出结果可靠性大幅提高，产出震级范围不断扩大，目前已实现中国大陆M≥4.0、全球M≥6.0的结果产出，是目前震后产出震源机制解目录最全的机构之一，相关结果在国家科技资源共享服务平台的地震科学数据中心平台公布(杨志高等，2022)。

2022年初至2023年末是中国乃至全球的一个显著地震活动期，相继发生了中国青海门源M6.9、四川泸定M6.8、甘肃积石山M6.2等造成人员伤亡及大量建筑房屋桥梁和财产损失的大震以及中国台湾花莲M6.9、四川芦山M6.1、四川马尔康M5.8和M6.0双震等有影响的地震事件。中国东部地区人口稠密，在此期间发生的山东平原M5.5、河北平山M4.3、广东源城M4.3、广东东源M4.5等地震事件同样引起较大关注。在全球范围，该时间段内发生有洛亚蒂群岛M7.7、巴布亚新几内亚M7.6、墨西哥M7.5、塔吉克斯坦M7.2、阿富汗M6.9等多个全球大震，还发生有土耳其M7.8双震等特殊事件，全球地壳板块运动处于相对活跃时期，为这些事件产出准确的震源机制解对深入研究全球地壳活动十分重要。

本文简要概述了世界各国地震监测机构情况和我国国家台网震源机制产出系统，展示了2022年1月—2023年12月时间段内产出的527个地震事件的自动产出结果和261个人工复核结果，其中国内M_W≥5.0事件45个，国外M_W≥7.0事件26个，目录涵盖全球与中国大中地震，是目前产出较为完整的目录。本文对目录进行初步可靠性分析与质量评价，认为产出结果稳定可靠。产出结果对震后快速响应评估、灾害应急救援和地震会商、海啸预警等具有指导意义。

1 反演系统概述

与美国地质调查局(USGS)、德国波茨坦地学中心(GFZ)、全球矩心矩张量(Global Centroid-Moment-Tensor)、欧洲地中海地震中心(EMSC)、日本气象厅(JMA)等全球各大知名地震科学机构相同，国家台网承担全国乃至全球中等震级以上地震的监测业务，并快速发布地震事件的震源参数。早年间，各大机构仅可产出7级以上大震的震源机制解，随着防震减灾事业的发展和对人民生命财产安全保护要求的提高，各国震源机制解的产出震级不断下探，产出目录不断增加，使用的方法逐步多样。然而，不同研究对震源机制解求解原理方法不同、台站资料不同，同一事件给出的结果不尽相同(崔效锋等，2005)。因此，不同研究者或不同机构对同一地震反演结果是否一致在一定程度上反映了结果的可信度和客观性(徐志国等，2007)。

1.1 反演方法

自定量地震学概念(Aki et al，1980)产生以来，经过多年的发展，前人创造出多种计算震源机制解的方法，如体波振幅法(Wallace et al，1982)、区域全波形反演(RMT)(Wang et al，1980；Herrmann，2013)、W-phase(Kanamori et al，2008)、剪切粘贴法(CAP)(Zhu et al，1996)、时间域区域反演(TDMT)(Dreger et al，1993)等，每种方法都有其适用范围与优势点，在不同情况下应选择最适用的方法。

在震源机制反演过程中，人们通常将震源分为点源模型和非点源模型，其中点源模型进一步分为单力偶模型和双力偶模型。对于可以用点源近似的地震，可以用矩张量描述，但是天然地震的震源大多发生于断层，震源成分多为双力偶，极少数天然地震含非双力偶成分(Lay et al，1995；Dziewonski et al，1981)。因大多数地震采用双力偶可以更好近似，目前研究中大多默认双力偶来描述震源。国家台网具备利用W-phase、RMT、CAP等方法产出震源机制解的能力(默认双力偶模型)，针对不同震级段、不同区域范围的地震事件使用不同方法，多种结果互补，防止出现个别地震事件产出异常或方法局限性问题。

对中国M≥5.0和全球M≥6.0的地震事件，使用W-phase方法(Kanamori et al，2008)，基于GSN台(图 1)共232个台站记录的波形进行远场波形数据反演，台站位置主要分布于全球主要地震带，为大中地震产出较高质量结果提供保障。格林函数基于全球速度模型PREM地壳模型(Dziewonski et al，1981)计算。由于该方法使用远场波形数据，结果产出相对较慢，且为保证观测数据信噪比及结果稳定性，反演优势震级为M≥5.0。

对于中国地震事件，国家台网自2021年初引入近震全波形反演方法(RMT)(Herrmann，2013)，并于2022年引入CAP方法(Zhu et al，1996)对反演结果进行复核评价，该方法在近震产出方面已有广泛的应用(韦生吉等，2009；李圣强等，2013；易桂喜等，2021)。两种近震方法基于宽频带三分量中国大陆国家台与省级区域台共1145个台站的波形数据(图 2)进行反演，并随着国家各大项目的实施不断增加观测台站，为我国地震监测提供保障。台站分布的不均匀性和台间距的差别影响了震源机制解产出的时效性和稳定性，其中西部地区台站相对东部地区更为稀疏，西藏北部无人区及新疆部分沙漠地区甚至几百千米内无监测台站，产出能力相对较差，人口密集地区如首都圈、东南沿岸及川滇地区台站密集，产出能力相对稳定可靠。全国格林函数由各区域速度模型基于F-K水平层状模型的频率波数方法(Zhu et al，2002)分别计算得到。近年来随着地震台站的不断增多，各国学者不断下探反演震级下限，对数量更多、包含地下信息更丰富的中小地震进行研究。目前国家台网在具备监测能力的部分地区已达到M≥4.0的产出能力，台站稀疏地区产出震级下限为M5.0。

1.2 产出流程

国家台网震源机制解产出分为自动与人工复核两个目录。自动产出结果用于震后快速响应、灾害初步评估、产出震源破裂过程和烈度速报、地震预报应急会商等；人工复核结果用于研究孕震机理、地震趋势分析、区域应力场研究和中长期地震预报等科学领域，两种模式产出的结果满足了不同方面和不同领域的需求。

在自动产出方面，每当地震事件发生，自动检测程序将判断地震的震级和位置，若事件不符合处理条件(即国内M＜4.0，全球M＜6.0)，则略过；当满足符合条件的地震发生时，则开始自动处理程序。自动产出以时效性优先，同时为兼顾结果质量，对台站有数量、拟合程度及空隙角等参数要求(图 3)。对于W-phase方法，规定至少需要8个地震全球台站波形数据参与反演，平均拟合度大于60%，最大空隙角小于180°时产出的结果较为可靠。对于RMT方法和gCAP方法，规定至少3个区域台站波形数据参与反演，台站震中距选择500km以内，平均拟合度大于60%，最大空隙角小于180°时结果较为可靠。此外，针对反演时效性、迭代次数等参照其他处理细节(Yang et al，2024)。

人工复核目录以稳定性和可靠性优先，通过人工交互方式重新筛选反演所需的地震台站，考虑细节更加深入的方位角覆盖、地震波形与理论地震图拟合度、滤波频段、历史地震对比、不同方法互补等方面进行细致复核，并将最终结果及时发布。由于人工复核采取更为严格的数据质量控制，复核目录的总数少于自动产出目录。

这种自动产出目录和复核目录的形式类似于GCMT机构，该机构1天内会产出快速地震矩张量目录，于震后2~3个月启动人工复核模式并发布正式目录(Ekström et al，2012)。USGS与GFZ机构会在震后产品最快约震后1h中产出矩张量反演人工结果，并不断更新反演结果，如2008年汶川M8.0地震事件，USGS矩张量反演结果最后一次更新为2015年2月12日。相较于国际其他机构，国家台网产出时效性更快，自动产出目录约震后5~35min产出，人工复核目录约震后1天发布，并随时更新，快速产出结果与人工复核结果能够同时满足震情快速研判和科学研究等需求。

2 目录产出情况

除个别双震与密集序列震等无法自动识别和产出的情况外，国家台网自2022年1月1日—2023年12月31日共产出国内M≥4.0和全球M≥6.0自动震源机制目录527次(图 4)，该目录反映了此时间段内全球地壳活跃分布情况。自动目录中产出国外事件171次，主要分布于全球板块活跃地区，如环太平洋地震带与部分大洋海岭；产出国内事件356次，绝大部分地震活动分布于天山和帕米尔高原东侧、青藏高原内部缝合带和塔里木盆地以及川滇块体和中国台湾东部环太平洋地震带，与板块边界长期处于地壳活跃状态相吻合。

人工复核目录产出结果共261次，其中国内地震174个(图 5)，包含2022年8月18日中国台湾花莲M6.9、2022年1月8日青海门源M6.9、2022年9月5日四川泸定M6.8、2023年12月18日甘肃积石山M6.2等12个M≥6.0具有较大影响力的地震。其中积石山地震共造成100多人死亡，近千人受伤，成为自2014年云南鲁甸M6.5地震后生命财产损失最严重的地震。机制类型直接反映了震源区的应力状态和变形过程，同时也是断层面的详细解释，对我国整体应力分布和孕震情况研究具有重要作用。从机制类型来看，利用P、T、B轴倾角参数划分或三角形图解法可将机制类型划分为正断型、逆断型、走滑型和剩余型(Zoback，1992；Frohlich，1992)。近年来Álvarez-Gómez(2019)利用python程序改进了三角形图解法，使机制类型的划分更加详细。通过改进的三角形分类方法将震源机制结果进行分类(图 5(b))，其中纯正断型(N)12个，纯逆断型(R)54个，纯走滑型(SS)47个。三角形中间各类型统称为混合型，其中有正断成分的走滑型(SS-N)19个，有走滑成分的正断型(N-SS)12个，有逆断成分的走滑型(SS-R)16个，有走滑成分的逆断型(R-SS)14个。图 5(a)中沙滩球通过不同颜色进行区分，其中纯正断型为蓝色，占比最少，为7%，主要分布在青藏高原东南缘和内部缝合带，这与西藏内部各地体拆离作用和青藏高原东南缘川滇菱形地体右旋作用导致发生正断机制的地震事件相符；纯逆断型为黑色，占比31%，该地震类型最为常见，主要产生原因为板块间相互挤压对冲，分布于国内大部分地区，以天山断裂带、青藏高原东北缘和环太平洋带中国台湾地区分布较多；纯走滑型为黄色，占比27%，主要分布于青藏高原内部与东缘、东北缘，表现为板块挤压过程中导致的侧向逃逸及剪切应力发育等情况，该类型同样在新疆地区、山东平原和广东河源地震中出现。其余四种混合型机制都拥有部分走滑成分，总数占比最高，以红色表示，分布于全国大部分地区。

通过各类型震源机制分布可见，地壳间通过碰撞挤压产生的逆冲型地震的情况最为常见，通过板块间拆沉作用产生正断型地震的情况并不多，且混合型机制地震占比最大，体现出地震的复杂性和多样性。

复核目录产出国外地震87个(图 6)，主要分布于安第斯山脉、日本沿岸、印尼苏门答腊岛及斐济群岛等环太平洋地震带以及塔吉克斯坦及土耳其等陆地地区，其中最大地震为土耳其两次M7.8强震。同样以三角形图解法(图 6(b))得出纯正断型13个，纯逆断型38个，纯走滑型6个，混合型共30个。从 图 6(a)来看，纯正断型为蓝色，占比15%，主要分布于北美、日本及印度尼西亚附近；纯逆断型为黑色，占比最大，为44%，主要分布于环太平洋逆冲地震带；纯走滑型为黄色，占比7%。可见全球较大地震主要以逆冲碰撞为主。混合型地震统一用红色表示，占比34%，同样主要分布于环太平洋带。土耳其M7.8双震类型显示为一次纯走滑型，一次混合型，对该事件的深入研究需利用更多地球物理数据。

3 可靠性分析

在复核目录中，国内M_W≥7.0地震仅一个，为中国台湾花莲M_W7.0地震。M_W6.0~6.9事件7个，M_W5.0~5.9事件37个，M_W4.9以下事件129个。国外M_W≥7.0事件26个，其中最大地震为2023年2月6日土耳其双大震之一的M7.7地震和2023年5月19日洛亚蒂群岛M7.7地震；M_W6.0~6.9事件56个，M_W5.9以下事件5个。

GCMT机构作为震源机制解发布权威机构，其地震目录结果较为稳定可靠，尤其是全球大震产出结果。为评价目录产出结果质量，分别从机制和矩震级两方面将国家台网目录与GCMT发布结果进行对比。利用双力偶源震源机制三维空间最小旋转角(Kagan Angle)对机制结果进行定量比较(Kagan，1991、2007)，两个震源机制解在空间坐标下通过旋转一定角度可以达到一致，旋转角越小表示两个机制差别越小，反之越大。目前认为Kagan角小于30°时两组解差异不大(郑建常等，2012)，为相同或相近机制。

由于GCMT产出震级下限与国家台网不同，且正式目录会延迟3~4个月，因此GCMT结果少于国家台网，本文将GCMT产出的中国和全球共计133个地震事件进行对比分析。图 7给出了国家台网与GCMT矩震级与Kagan角结果对比，所有地震事件震级处于M_W4.5~8.0之间，可以看到国家台网矩震级结果多数位于GCMT结果0.1内，结果较稳定，且多数地震为浅震。在M_W≤5.5范围内国家台网结果震级偏差较大，有多个地震事件矩震级偏差大于0.1，且相较GCMT结果出现普遍偏小现象，这可能与国家台网对于中小地震采用近台使用近震拟合反演方法有关。通过对比 图 7(a)中133个事件产出的矩震级，计算得出两家机构平均震级差约为0.08，其中震级差≤0.15的事件占全部事件的82%，震级差的标准差约为0.08，可见国家台网矩震级产出可信度较高。

图 7(b)和图 7(c)为两家机构Kagan角对比结果。可以看到有101个事件Kagan角处于30°以下，占比约76%，可见两家机构大多数事件的震源机制结果相近，断层面参数差别不大，其中Kagan角大于30°地震中多数为M_W≤5.5事件。不同方法测定的地震事件的震源机制解及矩震级有不同的偏差(万永革等，2001；徐志国等，2007)，不同研究者对同一地震测定的M_W也有偏差(赵仲和，2013)，我们认为误差在合理范围内。

由此可见，国家台网对2022年1月1日至2023年12月31日时间内发生的全球M≥6、国内台站密集地区M≥4.0和台站稀疏地区M≥5.0共261个地震事件产出的震源机制解结果可靠性较高。目前产出结果已应用于大震应急产品、科学服务等领域。然而，复核结果在时效性上有所滞后，而自动化快速产出震源机制结果在震后快速响应和应急救援、地震应急会商等方面具有重要作用，对自动化产出结果的评价同样重要。针对震源机制人工复核目录与自动产出目录相同的237个事件进行对比(图 8)，其中有135个事件复核结果与自动产出结果相同，总体平均震级偏差0.08，震级差小于0.2的事件占比超过80%。同样使用Kagan角对两种结果进行对比，有176个事件Kagan角小于30°，占比约74%，可见自动产出结果在多数情况下是可靠的。

目前，国家台网产出结果已应用于地震预报紧急会商、大震应急产品、科学服务等领域，目录结果发布在国家地震科学数据中心网站，该目录最大化覆盖了全球发生的所有满足震级要求的地震事件，为全球各地区区域研究提供数据支持，对开展各项研究具有重要意义。

4 结语

本文简要介绍了国家台网反演全球大震和国内大中地震震源机制解的产出系统，包括反演所使用的技术方法、处理流程、产出时效性和产出能力等，展示了2022年1月1日—2023年12月31日国家台网自动系统产出的527次震源机制解和261次人工复核结果，以及每个事件结果的类型分类，并简要讨论了该时间段内中国和全球地震活动性情况。同时，文中对产出目录进行了可靠性分析并与GCMT机构结果进行对比，利用双力偶源震源机制三维空间最小旋转角判断机制结果的差异，给出矩震级偏差和标准差，结果显示国家台网产出结果可靠性较高。国家台网产出目录数量多、结果准确，通过自动产出与人工复核结果对比得到自动结果具有较高的可靠性，可服务于震后快速响应、灾害初步评估、产出震源破裂过程和烈度速报、地震预报应急会商等，人工复核结果可为广大研究者进行孕震机理研究、区域应力场研究和中长期地震预报等提供帮助。

致谢: 匿名审稿专家提出了宝贵修改意见，与中国地震台网中心梁建宏正高级工程师和梁姗姗高级工程师进行了有益讨论，本文使用GMT作图，在此一并感谢。