构造应力场研究是地学研究的重要分支,不仅有助于我们认识地震孕育、发生及其与深浅部构造背景之间的关系,在研究煤油气等矿产分布、地壳构造演化和地震危险性分析等方面也发挥着重要作用。邓起东等(1979)根据地震、地质构造和地壳形变等资料,探究了我国构造应力场自晚第三纪以来的基本特征,讨论了应力场与板块运动间的关联; 鄢家全等(1979)通过浅源地震的断层面解结果等资料讨论了我国及邻区构造应力场区域特征; 许忠淮等(1983)在Aki(1966)综合震源机制解方法的基础上提出了格点尝试法,基于P波初动资料推测了华北地区构造应力场的方向,并分析了运用多个小震数据的优势,汪素云和许忠淮(1985)应用该方法计算了我国东部大陆应力场的方向; 谢富仁等(2003)论述了全球构造应力场分布的主要特征; 徐纪人等(2008)以大量中强地震的震源机制解为基础研究了我国大陆地壳应力场与构造运动; 万永革等(2011)提出了综合震源机制解方法,基于P波初动极性数据反演了中国台湾地区三维应力场结果,随后,此方法被广泛推广应用(盛书中等,2015; 田优平等,2020); 万永革(2012)首次提出了基于震源机制的网格搜索法求解构造应力场,结果表明该方法在一定程度上提高了应力场的反演精度; 田优平等(2014)通过GPS资料讨论了三河—平谷地震区的应力特征; 吴啸龙等(2020)利用震源机制解和GPS实测速度场反演得到了喜马拉雅构造带应力场结果。
以往对我国华南地块(张培震等,2003)构造应力场的研究(邓起东等,1979; 鄢家全等,1979; 丁旭初,张文涛,1988; 徐纪人等,2008; 陈益明,1992; 谢富仁等,2003; 郭良迁等,2012)表明,华南地块主压应力轴方位以NWW和NW向挤压为主。湖南地区位于华南地块,上述研究中有些虽包含了湖南地区构造应力场结果,但大多是从较大尺度上来勾画其特征。也有少数学者定量给出了湖南地区应力场的方向:蒋维强等(1992)基于小震震源机制资料,对华南地区地壳应力场进行计算,结果显示湖南地区主压应力场方向为NNW向(方位角为334°),主张应力场方向为NEE向(方位角为242°); 汪素云和许忠淮(1985)研究表明,湖南地区P轴方位角为80°,倾角3°,T轴方位角为353°,倾角29°。由于湖南地区地震活动性较弱,因此,学者对该地区的关注度并不高,专门针对湖南地区应力场的研究较少,且由于资料有限,现有湖南构造应力场结果可靠性并不高。近年来,随着数字化地震台网的不断加密,地震监测能力随之增强,小震资料愈加丰富,使其在构造应力场研究中有着较好的应用前景,如田优平等(2020)利用综合震源机制解方法反演得到了湖南地区0.2°×0.2°二维构造应力场结果,定性讨论了区域应力场总体分布特点,并对湘东、湘西、湘南、湘北、湘中各区应力场特征进行了分析,该方法的优点是既不需要直接求解震源机制解,又能充分利用区域大量的小震数据来计算应力场,但该研究未给出湖南地区总体应力场的定量结果及置信区间。
为了进一步分析湖南地区应力场并给出定量结果和置信范围,本文拾取2009—2019年湖南及其邻区312个地震的529条清晰的P波初动数据,首先采用格点尝试法定量计算湖南地区平均应力场结果,然后计算32个ML≥2.8地震的震源机制解,利用网格搜索法反演得到湖南地区构造应力场及置信区间,最后对比不同方法得到的应力场结果并分析可靠性,探讨应力场与区域构造之间的关系,以揭示该区构造应力背景,为区域地震孕育、发生及未来地震趋势判定提供基础。