羅鈞,趙翠萍,周連慶*
1中國(guó)地震局地球物理研究所,北京 100081
2中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所(地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室),北京 100036
據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定,2013年8月28日04時(shí)44分在云南香格里拉德欽與四川得榮交界地區(qū)發(fā)生MS5.1地震,震中位于東經(jīng)99.33°,北緯28.20°,之后震區(qū)余震不斷.震后第三天,8月31日08時(shí)04分,香格里拉震區(qū)(本文以最大地震所處區(qū)域定義)再次發(fā)生MS5.9地震,震中位于東經(jīng)99.35°,北緯28.15°.根據(jù)地震速報(bào)結(jié)果,截至9月6日23時(shí),MS5.9地震共記錄到余震1989次,其中4.0~4.9級(jí)11次,3.0~3.9級(jí)70次.香格里拉震區(qū)位于滇西北地區(qū)德欽—中甸—大具斷裂帶中段附近,根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)的定位結(jié)果,此次香格里拉地震序列中的兩次MS>5地震震中距德欽—中甸—大具斷裂帶東北方向約20km(圖1).德欽—中甸—大具斷裂帶全長(zhǎng)約300km,北起云南德欽,南至永勝盆地北端,自上新世末期至早更新世開(kāi)始形成,第四紀(jì)中期以來(lái)右旋走滑運(yùn)動(dòng)速率為4~6mm·a-1(沈軍等,2001).作為青藏高原東南部的顯著第四紀(jì)右旋走滑活動(dòng)斷裂之一,德欽—中甸—大具斷裂帶的近期活動(dòng)方式和所起的構(gòu)造作用一直受到針對(duì)青藏高原物質(zhì)東向擠出、逃逸的動(dòng)力學(xué)研究的關(guān)注.地質(zhì)考察結(jié)果研究認(rèn)為該斷裂帶的右旋走滑活動(dòng)主要受到其北部塊體水平運(yùn)動(dòng)的控制,并與同樣右旋走滑運(yùn)動(dòng)的紅河斷裂帶一起構(gòu)成川滇塊體的西南邊界(沈軍等,2003).GPS形變觀測(cè)結(jié)果也認(rèn)同德欽—中甸—大具斷裂帶作為邊界斷裂帶的特征,認(rèn)為其構(gòu)成了川滇塊體內(nèi)部香格里拉次級(jí)塊體的西邊界(程佳等,2012).但GPS觀測(cè)同時(shí)表明該斷裂帶在現(xiàn)今活動(dòng)很弱(王閻昭等,2008),只在其以西地區(qū)觀測(cè)到明顯拉張作用,此次香格里拉震區(qū)所處的香格里拉次級(jí)塊體內(nèi)部變形不大(程佳等,2012).而已有的其他基于地震、水壓致裂等不同資料開(kāi)展的不同尺度下青藏高原東南緣塊體構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征的研究結(jié)果亦并未涵蓋此次地震序列所處的香格里拉次級(jí)塊體內(nèi)部區(qū)域(謝富仁等,1993;程萬(wàn)正等,2003;崔效鋒等,2006;Xu et al.,2010;Zhao et al.,2013).事實(shí)上,香格里拉震區(qū)所處區(qū)域1976年以來(lái)MS>5地震活動(dòng)平靜,此次MS5.1、MS5.9地震是該區(qū)近40年以來(lái)發(fā)生的兩次MS>5的地震.中等強(qiáng)度的地震攜帶了區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主要信息,其震源機(jī)制解包含地震斷層面解、發(fā)震應(yīng)力場(chǎng)P、T軸、震源深度等參數(shù),是認(rèn)識(shí)地震發(fā)震斷層、探究地震發(fā)震機(jī)理和區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的有力手段,尤其是在水壓致裂等方法難以到達(dá)的地殼深部區(qū)域,幾乎成為了開(kāi)展地殼應(yīng)力特征研究的唯一有效途徑.
對(duì)于這種長(zhǎng)期缺乏中強(qiáng)地震的區(qū)域,此次香格里拉地震序列不僅補(bǔ)充了川滇地區(qū)地震活動(dòng)的空間分布圖像,且其震源機(jī)制解結(jié)果無(wú)疑是研究震區(qū)構(gòu)造應(yīng)力特征寶貴的基礎(chǔ)資料.對(duì)震區(qū)構(gòu)造應(yīng)力特征開(kāi)展研究不僅能夠?yàn)檎鸷筅厔?shì)判定提供一定依據(jù),同時(shí)能加深對(duì)香格里拉次級(jí)塊體運(yùn)動(dòng)特征的認(rèn)識(shí),進(jìn)而在一定程度上為認(rèn)識(shí)青藏高原東南緣地殼運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力來(lái)源提供新的證據(jù).因此,本文的目的在于通過(guò)香格里拉地震序列主要中等地震的震源機(jī)制解的求解,分析其誘發(fā)機(jī)制和震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力特征,以期在補(bǔ)充本文作者近年來(lái)對(duì)川滇地區(qū)開(kāi)展震源機(jī)制求解的數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí),為進(jìn)一步探討青藏高原東南緣第四紀(jì)以來(lái)的塊體運(yùn)動(dòng)特征和動(dòng)力學(xué)模式提供一定程度的支撐.
本文使用我國(guó)區(qū)域臺(tái)網(wǎng)的波形數(shù)據(jù),獲取了MS5.1、MS5.9地震和8次MS>4余震的震源機(jī)制解,得到了這幾次地震的矩震級(jí)、地震斷層面解、震源應(yīng)力場(chǎng)P、T軸的分布及最佳震源質(zhì)心深度等參數(shù).在此基礎(chǔ)上,結(jié)合該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和GPS等研究,分析探討了本次地震序列的震源機(jī)制和地殼構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征.
由Zhao和Helmberger(1994)提出、Zhu和Helmberger(1996)發(fā)展的 CAP(Cut-and-Paste)方法將區(qū)域三分量全波形分為體波和面波兩部分,對(duì)其采用不同的頻段濾波后參與反演.考慮到區(qū)域地震震相中面波振幅較體波振幅大2~3倍,而面波容易受到淺層速度結(jié)構(gòu)影響,CAP方法對(duì)體波、面波分別給予不同的權(quán)重,以提高體波部分在反演時(shí)的貢獻(xiàn).反演時(shí)通過(guò)網(wǎng)格搜索獲取不同深度的最佳雙力偶斷層面解,對(duì)比不同深度的誤差,得到最佳震源斷層面解和震源質(zhì)心深度.其優(yōu)勢(shì)在于反演時(shí)完整地使用了波形記錄,能夠反映較全面的震源信息,所用到的體波部分波形包含了sPmP等深度震相的信息,能夠更好地約束地震震源深度.且該方法允許各時(shí)間窗理論波形和觀測(cè)波形的相對(duì)滑動(dòng)擬合,大大減少了對(duì)速度模型和地殼橫向不均勻性的依賴(Zhu et al.,1997;鄭勇等,2009;Wei et al.,2012;呂堅(jiān)等,2013).因此,本文采用CAP方法開(kāi)展波形擬合,求解本次地震序列中10次MS4.0以上地震的震源機(jī)制解.
理論地震圖的計(jì)算,是波形擬合反演求解震源機(jī)制解準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié).本文采用F-K(頻率-波數(shù))法(Zhu and Rivera,2002)計(jì)算理論地震圖,震中區(qū)的速度模型來(lái)自于CRUST2.0模型(Bassin et al.,2000).鑒于地殼橫向不均勻性的影響,利用區(qū)域范圍的觀測(cè)波形開(kāi)展中等地震震源機(jī)制解反演時(shí),一般采用350km以內(nèi)的波形記錄(羅艷等,2010;龍鋒等,2010).對(duì)于本文研究的10次地震,我們從國(guó)家數(shù)據(jù)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)備份中心提供的波形數(shù)據(jù)中(鄭秀芬等,2009),選取了震中距350km范圍內(nèi)的云南、四川、西藏區(qū)域臺(tái)網(wǎng)記錄到的高信噪比的寬頻帶波形記錄(圖1),且參與反演的臺(tái)站能夠均勻包圍震中.
圖1 反演使用的臺(tái)站分布圖圖中所示臺(tái)站上方的英文字母為“臺(tái)站名.臺(tái)網(wǎng)名”組合的縮寫,參照國(guó)家數(shù)據(jù)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)備份中心所使用的縮寫名稱.Fig.1 Spatial distribution of regional stations usedLetters above the triangles which indicate the stations are the abbreviations of“stations.networks”,that are refer to the abbreviations used in the Data Backup Center for China Seismograph Network.
處理觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),對(duì)每個(gè)區(qū)域地震波形記錄經(jīng)去除傾斜、去除儀器響應(yīng)后,將其旋轉(zhuǎn)至r-t-z三分量,分成體波和面波兩個(gè)部分.為消除長(zhǎng)周期脈動(dòng)的影響,對(duì)體波部分進(jìn)行0.05~0.2Hz、面波部分進(jìn)行0.05~0.1Hz的Butterworth帶通濾波.反演時(shí),每個(gè)地震同時(shí)計(jì)算了以1km深度為間隔的各臺(tái)的理論地震圖,對(duì)各個(gè)深度的假想震源,以5°的步長(zhǎng)對(duì)斷層面走向、傾角、滑動(dòng)角進(jìn)行網(wǎng)格搜索,斷層面解精度可達(dá)5°.本文得到了MS5.1、MS5.9地震及后續(xù)8次MS>4余震的最佳雙力偶斷層面解和震源質(zhì)心深度,結(jié)果詳見(jiàn)表1.由于篇幅限制,本文僅給出了MS5.9、MS5.1地震的波形擬合圖和深度擬合圖(圖2),從圖中可看出兩次地震波形擬合較好,平均擬合相關(guān)系數(shù)達(dá)到81.2%、84.2%,相當(dāng)一部分波形的擬合相關(guān)系數(shù)大于90%.結(jié)果顯示,MS5.9地震為正斷層型兼有小部分走滑分量的地震,斷層面解為:節(jié)面Ⅰ走向299°、傾角53°、滑動(dòng)角-73°,節(jié)面Ⅱ走向91°、傾角40°、滑動(dòng)角-112°,矩震級(jí)Mw5.58,震源質(zhì)心深度9km.MS5.1地震斷層面解為:節(jié)面Ⅰ走向290°、傾角55°、滑動(dòng)角-72°,節(jié)面Ⅱ走向80°、傾角39°、滑動(dòng)角-114°,矩震級(jí)Mw5.06,震源質(zhì)心深度7km.本文結(jié)果與其他機(jī)構(gòu)給出的結(jié)果基本一致(表2).MS5.9地震和MS5.1地震震源機(jī)制解類型相似,震源壓應(yīng)力軸P軸傾角較陡,方位角為NEE—SWW向;張應(yīng)力軸T軸近于水平,方位角為NNE-SSW向.
表1及圖3給出了本文得到的10次地震的震源機(jī)制解.由表1及圖3可見(jiàn),其他8次MS4.0以上余震的震源破裂類型均以正斷層類型為主,個(gè)別兼有少量走滑分量.震源斷層面傾角傾斜,P軸近于直立,方向多數(shù)為近NEE—SWW向.T軸基本水平,方向多數(shù)為近NNE—SSW向.地震震源質(zhì)心深度較淺,介于5~12km之間.2號(hào)余震與MS5.9、MS5.1地震的震源機(jī)制類型基本一致,均為NWW向正斷層兼有部分左旋走滑分量或近EW向兼有部分右旋走滑分量,后續(xù)7次余震除8號(hào)地震斷層面近EW向外,其他余震NWW向或NW向斷層節(jié)面明顯,但6號(hào)、7號(hào)、9號(hào)除NWW向節(jié)面外,亦表現(xiàn)出近EW向斷層節(jié)面.
云南香格里拉德欽—四川得榮地震序列中,中等以上地震震源機(jī)制解除個(gè)別出現(xiàn)近EW向節(jié)面外,NWW向的優(yōu)勢(shì)斷層面分布特征明顯(圖3).同時(shí),整個(gè)序列地震的分布長(zhǎng)軸近NWW向.根據(jù)中國(guó)地震局發(fā)布的MS5.9地震烈度圖,本次地震最高烈度為Ⅶ度,等震線呈橢圓、長(zhǎng)軸沿NW走向分布.MS5.1、MS5.9地震和余震震中基本位于Ⅶ度震區(qū)之內(nèi).因此可以推斷發(fā)震斷層應(yīng)為一條NWW向的正斷層型活動(dòng)斷裂帶.
表1 CAP方法獲取的震源機(jī)制解結(jié)果Table 1 Focal mechanisms obtained by CAP method
表2 震源機(jī)制解結(jié)果(走向,傾角,滑動(dòng)角)對(duì)比Table 2 Comparison of focal mechanism solutions
圖3 震源機(jī)制空間分布圖圖中的震源球上方的序號(hào)對(duì)應(yīng)表1中的事件序號(hào),圖中余震為MS5.1地震發(fā)生至9月10日MS>1的余震分布.Fig.3 Spatial distribution of focal mechanismsThe number above the beach ball is consistent with the ones in Table 1.MS>1aftershocks drawn is from the occurrence of the MS5.1event to Sep 10th,2013.
由圖4可見(jiàn),10次地震T軸呈近水平分布,P軸近于直立,其方位角分布表明震源區(qū)存在強(qiáng)烈的近NS向水平拉張,近EW向垂直擠壓作用.且T、P軸方位角均隨時(shí)間發(fā)生明顯變化,震源區(qū)應(yīng)力調(diào)整劇烈.其中,1—3號(hào)地震的T軸為NNE-SSW向,4、5號(hào)地震轉(zhuǎn)變?yōu)镹E-SW向,6—8號(hào)地震恢復(fù)為與MS5.1地震基本一致的NNE-SSW向,隨后的9號(hào)地震略有向東偏轉(zhuǎn),與MS5.9地震一致,但10號(hào)地震則轉(zhuǎn)為NE-SW向.顯然4、5、10號(hào)地震的T軸方向明顯偏離了其他幾次地震,MS5.9地震后,8月31日的MS4.4和MS4.5兩次地震震源區(qū)出現(xiàn)短暫的拉張應(yīng)力調(diào)整,隨后的6—9號(hào)地震顯示,截至9月3日拉張應(yīng)力已逐漸恢復(fù)到與主震較一致方向,但是9月6日拉張應(yīng)力再次轉(zhuǎn)變到NE-SW方向.震源區(qū)T軸出現(xiàn)兩次從NNE-SSW轉(zhuǎn)變到NE-SW的變化周期,表明拉張應(yīng)力在主震發(fā)生后的較短時(shí)間內(nèi)調(diào)整作用明顯.P軸的方位角分布亦存在變化,其中1—5號(hào)地震的P軸為NEE-SWW向,6號(hào)地震的P軸轉(zhuǎn)變?yōu)镹E向,7、8號(hào)地震的P軸進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)镹NW-SSE和NNE-SSW 向,而10號(hào)地震的P軸方向則恢復(fù)到與MS5.9地震一致.6、7、8號(hào)地震的P軸方向嚴(yán)重偏離了其他幾次地震,說(shuō)明MS5.9地震后(9月1、2日)P軸出現(xiàn)強(qiáng)烈的調(diào)整,9月6日的10號(hào)地震則顯示P軸已經(jīng)恢復(fù)到與MS5.9地震基本一致的方向.
震源機(jī)制解攜帶的是地殼內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài),一個(gè)地震序列的震源機(jī)制解能夠反映該序列所處的構(gòu)造帶的應(yīng)力狀態(tài).本文利用FMSI(Gephart and Forsyth,1984;Gephart,1990)方法,對(duì)香格里拉地震序列開(kāi)展了震區(qū)地殼構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的反演,結(jié)果表明,震源區(qū)最大主壓應(yīng)力方位角144°,傾角53°;最大主張應(yīng)力方位角8°,傾角29°.由于近40年來(lái),
圖4 震區(qū)發(fā)震應(yīng)力場(chǎng)P、T軸,構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最大主壓(拉)應(yīng)力軸在水平面的投影示意圖投影點(diǎn)的方向表示方位角,與圓心之間的距離長(zhǎng)度表示傾角,傾角越低,距離越長(zhǎng);傾角越高,距離越短.P、T 軸投影點(diǎn)旁注釋的數(shù)字,代表對(duì)應(yīng)表1中的地震事件,以示其方位角隨時(shí)間發(fā)生變化的分布.Fig.4 Spatial distributions of P-axes,T-axes of earthquake seismogenic stress field and the principal stress axes of the local tectonic stress fieldThe dots and lengths to the center show the azimuth and dip respectively,while the longer lengths represent lower dips and shorter lengths indicate higher dips.Numbers near the dots indicate the corresponding event which are consistent with Table 1,showing the changes of P-axes and T-axes over time.
香格里拉地區(qū)鮮有中等以上地震發(fā)生,背景區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的資料甚少,因此本文參考GPS觀測(cè)給出的背景應(yīng)變率場(chǎng)所反映的地表應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析.本文應(yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果表明,震區(qū)構(gòu)造帶上受到NWSE向垂直擠壓、NNE-SSW水平拉張的應(yīng)力作用.GPS觀測(cè)認(rèn)為滇西香格里拉地區(qū)地表相對(duì)于歐亞板塊朝 NNW 向滑移(Shen et al.,2005;Gan et al.,2007;王閻昭等,2008;程佳等,2012;Zhang,2013),反映出NW向的地表最大主壓應(yīng)力,NE向和NNE向的地表最大主拉應(yīng)力分布.本文得到MS5.9地震序列的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果表明震區(qū)地殼應(yīng)力狀態(tài)與地表的應(yīng)力狀態(tài)基本一致,地震發(fā)生構(gòu)造帶上的應(yīng)力狀態(tài)可能受到背景大尺度應(yīng)力場(chǎng)的控制.
川滇地區(qū)位于青藏高原東南緣,晚中新世以來(lái),印度板塊與歐亞板塊的持續(xù)碰撞導(dǎo)致青藏高原隆升并東向擠出,在其東部剛性的華南塊體阻擋下,高原物質(zhì)沿川滇塊體邊界的大型走滑斷裂帶呈南東向擠出,導(dǎo)致位于青藏高原東南緣的川滇地區(qū)發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)和南東向滑移.程佳等(2012)的研究結(jié)果認(rèn)為,川滇塊體內(nèi)部的各次級(jí)塊體均受到了來(lái)自其相鄰塊體的應(yīng)力作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn),相鄰塊體之間的邊界斷裂帶也呈現(xiàn)出相應(yīng)的擠壓或拉張活動(dòng)特征.香格里拉震區(qū)處于滇西北香格里拉次級(jí)塊體與保山次級(jí)塊體的邊界斷裂帶德欽—中甸—大具斷裂帶中段附近,本文計(jì)算的10次地震和極震區(qū)均位于香格里拉次級(jí)塊體內(nèi)部.這里歷史上長(zhǎng)期缺乏地震,本次地震序列的發(fā)生填補(bǔ)了作者近期對(duì)川滇地區(qū)中強(qiáng)以上地震震源機(jī)制解的研究結(jié)果(羅鈞等,2014),圖5給出了較為完整的近期川滇地區(qū)中強(qiáng)以上地震的震源機(jī)制解空間分布圖像.
由圖5、6可見(jiàn),川滇塊體各不同斷裂帶、塊體內(nèi)部各次級(jí)塊體之間、塊體內(nèi)外表現(xiàn)出不同的震源機(jī)制解空間分布特征.總體上,除香格里拉次級(jí)塊體各邊界斷裂帶、保山次級(jí)塊體北緣為顯著的正斷層型震源機(jī)制解類型外,滇中次級(jí)塊體東、西邊界斷裂帶分別表現(xiàn)為左旋走滑和右旋走滑的機(jī)制解類型,而四川盆地與馬邊次級(jí)塊體之間的邊緣過(guò)渡區(qū)域,震源機(jī)制解類型多表現(xiàn)為逆沖型,反映了西部高原物質(zhì)向東逃逸推覆過(guò)程中受到其東部穩(wěn)定的華南塊體的抵擋、川滇塊體向南東向滑移的構(gòu)造活動(dòng)特征.
香格里拉次級(jí)塊體是川滇塊體內(nèi)部顯著的正斷層地震分布區(qū)域,其北邊界金沙江斷裂帶北緣與理塘斷裂帶交匯處、東邊界理塘斷裂帶中段、南邊界麗江—小金河斷裂帶西南段上,均顯著分布著正斷層型地震.沿各邊界斷裂帶的震源機(jī)制分布表明香格里拉次級(jí)塊體及其邊界斷裂帶主要受水平引張力控制,張應(yīng)力軸T軸較為水平,壓應(yīng)力軸P軸較為直立.香格里拉次級(jí)塊體西側(cè)的保山次級(jí)塊體北緣的震源機(jī)制解亦為正斷層型,拉張作用顯著.
圖5 1976年至2013年9月10日川滇塊體及周邊近期中等地震震源機(jī)制分布圖震源機(jī)制解按照Z(yǔ)oback(1992)分類,圖中黑色框內(nèi)的震源機(jī)制解為此次香格里拉德欽地震序列的震源機(jī)制解分布.Fig.5 Spatial distribution of the moderate focal mechanisms of Sichuan-Yunnan block and its adjacent regions from 1976to Sep 10th,2013al mechanism solutions are classified according to Zoback(1992),the beach-balls in the black box are the results of this paper.
我們注意到,在香格里拉次級(jí)塊體震源機(jī)制解壓應(yīng)力軸P軸整體較為直立、T軸基本水平的背景下,其各邊界斷裂帶上正斷層地震的斷層節(jié)面及震源應(yīng)力軸走向存在差異,與保山次級(jí)塊體北緣的正斷層地震的斷層節(jié)面和震源應(yīng)力軸走向也不一致,顯示出香格里拉次級(jí)塊體和保山次級(jí)塊體受力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)方向的差異.金沙江斷裂帶北緣斷層節(jié)面為EW向,T軸近NS向或NNW-SSE向;理塘斷裂帶中段斷層節(jié)面為近EW向,T軸近N-S向,個(gè)別呈NNE-SSW向;德欽—中甸—大具斷裂帶中段斷層節(jié)面為NWW 向,T軸呈 NE-SW 向或 NNE-SSW向.麗江—小金河斷裂帶西南段保山次級(jí)塊體北緣斷層節(jié)面為近NS向,T軸呈近EW向或NEE-SWW向.GPS觀測(cè)認(rèn)為(Gan et al.,2007;王閻昭等,2008;程佳等,2012),由于川滇塊體及周邊的各個(gè)相鄰次級(jí)塊體間的應(yīng)力作用,香格里拉次級(jí)塊體和保山次級(jí)塊體以不同的速率做高速的順時(shí)針旋轉(zhuǎn),但保山次級(jí)塊體的旋轉(zhuǎn)速率更高,這與兩次級(jí)塊體所受到不同的地殼應(yīng)力作用有關(guān).香格里拉次級(jí)塊體的地殼形變受到青藏高原主體地區(qū)的擠出和東喜馬拉雅構(gòu)造的楔入共同作用,而保山次級(jí)塊體除此之外,還受到由于地勢(shì)差異引起的重力滑塌影響和緬甸板塊相對(duì)于自身的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)在塊體北東端產(chǎn)生拉張作用的拖曳(Socquet and Pubellier,2005).震源機(jī)制解結(jié)果所顯示的香格里拉次級(jí)塊體邊界斷裂帶和保山次級(jí)塊體北緣不同的震源區(qū)拉張應(yīng)力分布,表明了作為青藏高原東南緣兩主要次級(jí)塊體的香格里拉次級(jí)塊體和保山次級(jí)塊體內(nèi)不同的拉張應(yīng)力作用方式和地殼應(yīng)力環(huán)境.
當(dāng)前的研究在大尺度范圍上,對(duì)青藏高原東南緣受到高原物質(zhì)東向擠出和滑移的運(yùn)動(dòng)特征已達(dá)成了共識(shí)(Tapponnier et al.,2001).在此基礎(chǔ)上,該區(qū)各個(gè)次級(jí)塊體的運(yùn)動(dòng)特征和邊界斷裂帶的活動(dòng)習(xí)性,對(duì)認(rèn)識(shí)區(qū)域發(fā)震背景和現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征仍具有重要的研究?jī)r(jià)值.本文通過(guò)使用云南、四川、西藏區(qū)域臺(tái)網(wǎng)的數(shù)字地震波形資料及區(qū)域地震全波形擬合的CAP方法,獲得了云南香格里拉德欽MS5.9地震序列中MS4.0以上地震的震源機(jī)制解.此次地震序列發(fā)生在歷史上長(zhǎng)期缺乏破壞性地震的德欽-中甸-大具斷裂帶中段,本文的計(jì)算結(jié)果填充了川滇地區(qū)震源機(jī)制解及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的空間分布圖像,加深了對(duì)川滇地區(qū)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的認(rèn)識(shí).
圖6 1976年至2013年9月10日川滇塊體及周邊近期中等地震的P、T軸分布線段方向表示方位角,長(zhǎng)度表示傾角,傾角越低,線段越長(zhǎng);傾角越高,線段越短.Fig.6 Spatial distributions of P-axes and T-axes of Sichuan-Yunnan block and its adjacent region from 1976to Sep 10th 2013The directions and lengths show the azimuth and the dip respectively,while the longer ones represent lower dips and shorter arrows indicate higher dips.
綜上所述,云南香格里拉德欽地震序列MS5.1、MS5.9地震的破裂節(jié)面分別為走向290°、傾角55°、滑動(dòng)角-72°;走向299°、傾角53°、滑動(dòng)角-73°.本文獲取的10次MS>4地震均為正斷層型地震,破裂面走向優(yōu)勢(shì)分布為NWW向,發(fā)震構(gòu)造應(yīng)為NWW向活動(dòng)斷裂,斷層節(jié)面傾角傾斜,為正斷層型地震序列.震源區(qū)T軸基本水平,方位角主要表現(xiàn)為NNE-SSW向.P軸基于直立,方位角主要表現(xiàn)為NEE-SWW向.同時(shí),MS5.9地震后續(xù)余震T、P軸隨時(shí)間出現(xiàn)明顯的方位角變化,表明MS5.9地震后震源區(qū)應(yīng)力調(diào)整作用突出.
構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果表明該地震序列發(fā)生的構(gòu)造活動(dòng)帶受到強(qiáng)烈的NW-SE向垂直擠壓,NNESSW水平拉張應(yīng)力作用,與GPS觀測(cè)所反映的背景地表最大主壓(拉)應(yīng)力方向基本一致.震源區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)可能主要受到背景大尺度構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制.香格里拉震區(qū)位于香格里拉次級(jí)塊體內(nèi)部,該次級(jí)塊體是川滇塊體及周邊區(qū)域顯著的拉張作用區(qū).但香格里拉次級(jí)塊體和保山次級(jí)塊體正斷層地震的斷層節(jié)面及震源應(yīng)力軸走向分布的空間變化特征,表明在大尺度構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下存在塊體間相互作用、地勢(shì)差異引起的重力滑塌等作用對(duì)構(gòu)造活動(dòng)的影響.
致謝中國(guó)地震局地球物理研究所“國(guó)家數(shù)字地震測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù)(鄭秀芬等,2009).本文CAP波形反演和F-K理論地震圖計(jì)算程序來(lái)源于美國(guó)圣路易斯大學(xué)的朱露培博士;圖形繪制采用了GMT繪圖軟件(Wessel and Smith,1991).在此一并感謝.
Bassin C,Laske G,Masters G.2000.The current limits of resolution for surface wave tomography in North America.Eos TransAGU,81:F897.
Cheng J,Xu X W,Gan W J,et al.2012.Block model and dynamic implication from the earthquake activities and crustal motion in the southeastern margin of Tibetan Plateau.ChineseJ.Geophys.(in Chinese),55(4):1198-1212,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.016.
Cheng W Z,Diao G L,LüG P,et al.2003.Focal mechanisms,displacement rate and mode of motion of the Sichuan-Yunnan Block.SeismologyandGeology(in Chinese),25(1):71-87.
Cui X F,Xie F R,Zhang H Y.2006.Recent tectonic stress field zoning in Sichuan-Yunnan region and its dynamic interest.Acta SeismologicaSinica(in Chinese),28(5):451-461.
Gan W J,Zhang P Z,Shen Z K,at el.2007.Present-day crustal motion within the Tibetan Plateau inferred from GPS measurements.J.Geophys.Res.,112(B8):B08416,doi:10.1029/2005JB004120.
Gephart J W,F(xiàn)orsyth D W.1984.An improved method for determining the regional stress tensor using earthquake focal mechanism data:application to the San Fernando earthquake sequence.J.Geophys.Res.,89(B11):9305-9320.
Gephart J W.1990.Stress and the direction of slip on fault planes.Tectonics,9(4):845-858.
Long F,Zhang Y J,Wen X Z,et al.2010.Focal mechanism solutions ofML≥4.0events in theMs6.1Panzhihua-Huili earthquake sequence of Aug 30,2008.ChineseJ.Geophys.(in Chinese),53(12):2852-2860,doi:10.3969/j.issn.0001-5733.2010.12.008.
Luo J,Zhao C P,Zhou L Q.2014.Characteristics of focal mechanisms and stress field of the Chuan-Dian rhombic block and its adjacent regions.SeismologyandGeology(in Chinese),36(2):405-421.
Luo Y,Ni S D,Zeng X F,et al.2010.A shallow aftershock sequence in the north-eastern end of the Wenchuan earthquake aftershock zone.ScienceinChina(SeriesD):EarthScience(in Chinese),53(11):1655-1664.
LüJ,Zheng X F,Xiao J,et al.2013.Rupture characteristics and seismogenic structures of theMs5.7andMs5.6Yiliang earthquake of Sep.7,2012.ChineseJ.Geophys.(in Chinese),56(8):2645-2654,doi:10.6038/cjg20130814.
Shen J,Wang Y P,Ren J W.2001.The Quaternary right-lateral strike-slipping on the Deqin-Zhongdian-Daju Fault zone in Yunnan,China.//Ma Z J ed.Study on Recent Deformation and Dynamics of the Lithosphere of Qinghai-Xizang Plateau (in Chinese).Beijing:Seismological Press,123-135.
Shen J,Wang Y P,Ren J W,et al.2003.Quaternary dextral shearing and crustal movement in southeast Tibetan Plateau.XinjiangGeology(in Chinese),21(1):120-125.
Shen Z K,LüJ N,Wang M,et al.2005.Contemporary crustal deformation around the southeast borderland of the Tibetan Plateau.J.Geophys.Res.,110(B11):B11409,doi:10.1029/2004JB003421.
Socquet A,Pubellier M.2005.Cenozoic deformation in western Yunnan (China-Myanmar border).JournalofAsianEarth Science,24(4):495-515.
Tapponnier P,Xu Z Q,Roger F,et al.2001.Oblique stepwise rise and growth of the Tibet Plateau.Science,294(5547):1671-1677.doi:10.1126/Science.105978.
Wang Y Z,Wang E N,Shen Z K,et al.2008.GPS-constrained inversion of present-day slip rates along major faults of the Sichuan-Yunnan region,China.ScienceinChina(SeriesD):EarthScience(in Chinese),51(9):1267-1283.
Wei S J,Zhan Z,Tan Y,et al.2012.Locating earthquakes with surface waves and Centroid moment tensor estimation.J.Geophys.Res.,117(B4):B04309,doi:10.1029/2011JB008501.
Wessel P,Smith W H F.1991.Free software helps map and display data.Eos,TransactionsAmericanGeophysicalUnion,72(41):441-446.
Xie F R,Zhu J Z,Liang H Q,et al.1993.The basic characteristics of recent tectonic stress field in southwest region of China.Acta SeismologicaSinica(in Chinese),15(4):407-417.
Xu Y,Herrmann R B,Koper K D.2010.Source parameters of regional small-to-moderate earthquakes in the Yunnan-Sichuan region of China.Bull.Seis.Soc.Am.,100(5B):2518-2531.doi:10.1785/0120090195.
Zhang P Z.2013.A review on active tectonics and deep crustal processes of the Western Sichuan region,eastern margin of the Tibetan Plateau.Tectonophysics,584:7-22,doi:10.1016/j.tecto.2012.02.021.
Zhao L,Luo Y,Liu T Y,et al.2013.Earthquake focal mechanisms in Yunnan and their inference on the regional stress field.Bull.Seis.Soc.Am.,103(4):2498-2507.doi:10.1785/0120120309.
Zhao L S,Helmberger D V.1994.Source estimation from broadband regional seismograms.Bull.Seis.Soc.Am.,84(1):91-104.
Zheng X F,Ouyang B,Zhang D N,et al.2009.Technical system construction of Data Backup Center for China Seismograph Network and the data support to researches on the Wenchuan earthquake.ChineseJ.Geophys.(in Chinese),52(5):1412-1417,doi:10.3969/j.issn.0001-5733.2009.05.031.
Zheng Y,Ma H S,LüJ,et al.2009.Source mechanism of strong aftershocks(Ms≥5.6)of the 2008/05/12Wenchuan earthquake and the implication for seismotectonics.ScienceinChina(SeriesD):EarthScience(in Chinese),52(6):739-753.
Zhu L P,Helmberger D V.1996.Advancement in source estimation techniques using broadband regional seismograms.Bull.Seis.Soc.Am.,86(5):1634-1641.
Zhu L P,Helmberger D V,Saikia C K,et al.1997.Regional waveform calibration in the Pamir-Hindu Kush region.J.Geophys.Res.,102(B10):22799-22813.
Zhu L P,Rivera L A.2002.A note on the dynamic and static displacements from a point source in multilayered media.Geophys.J.Int.,148(3):619-627.
Zoback M L.1992.First-and second-order patterns of stress in the lithosphere:The world stress map project.J.Geophys.Res.,97(B8):11703-11728.
附中文參考文獻(xiàn)
程佳,徐錫偉,甘衛(wèi)軍等.2012.青藏高原東南緣地震活動(dòng)與地殼運(yùn)動(dòng)所反映的塊體特征及其動(dòng)力來(lái)源.地球物理學(xué)報(bào),55(4):1198-1212,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.016.
程萬(wàn)正,刁桂苓,呂戈培等.2003.川滇地塊的震源力學(xué)機(jī)制、運(yùn)動(dòng)速率和活動(dòng)方式.地震地質(zhì),25(1):71-87.
崔效鋒,謝富仁,張紅艷.2006.川滇地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)及動(dòng)力學(xué)意義.地震學(xué)報(bào),28(5):451-461.
龍鋒,張永久,聞學(xué)澤等.2010.2008年8月30日攀枝花—會(huì)理6.1級(jí)地震序列ML≥4.0事件的震源機(jī)制解.地球物理學(xué)報(bào),53(12):2852-2860,doi:10.3969/j.issn.0001-5733.2010.12.008.
羅鈞,趙翠萍,周連慶.2014.川滇塊體及周邊區(qū)域現(xiàn)今震源機(jī)制和應(yīng)力場(chǎng)特征.地震地質(zhì),36(2):405-421.
羅艷,倪四道,曾祥方等.2010.汶川地震余震區(qū)東北端一個(gè)余震序列的地震學(xué)研究.中國(guó)科學(xué)(D輯):地球科學(xué),40(6):677-687.
呂堅(jiān),鄭秀芬,肖健等.2013.2012年9月7日云南彝良Ms5.7、Ms5.6地震震源破裂特征與發(fā)震構(gòu)造研究.地球物理學(xué)報(bào),56(8):2645-2654,doi:10.6038/cjg20130814.
沈軍,汪一鵬,任金衛(wèi).2001.中國(guó)云南德欽—中甸—大具斷裂帶第四紀(jì)右旋走滑運(yùn)動(dòng).//馬宗晉編.青藏高原巖石圈現(xiàn)今變動(dòng)與動(dòng)力學(xué).北京:地震出版社,123-135.
沈軍,汪一鵬,任金衛(wèi)等.2003.青藏高原東南部第四紀(jì)右旋剪切運(yùn)動(dòng).新疆地質(zhì),21(1):120-125.
王閻昭,王恩寧,沈正康等.2008.基于GPS資料約束反演川滇地區(qū)主要斷裂現(xiàn)今活動(dòng)速率.中國(guó)科學(xué)(D輯):地球科學(xué),38(5):582-597.
謝富仁,祝景忠,粱海慶等.1993.中國(guó)西南地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)基本特征.地震學(xué)報(bào),15(4):407-417.
鄭秀芬,歐陽(yáng)飚,張東寧等.2009.“國(guó)家數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)及其對(duì)汶川大地震研究的數(shù)據(jù)支撐.地球物理學(xué)報(bào),52(5):1412-1417,doi:10.3969/j.issn.0001-5733.2009.05.031.
鄭勇,馬宏生,呂堅(jiān)等.2009.汶川地震強(qiáng)余震(Ms≥5.6)的震源機(jī)制解及其與發(fā)震構(gòu)造的關(guān)系.中國(guó)科學(xué)(D輯):地球科學(xué),39(4):413-426.