2014年11月22日康定M6.3地震震源機(jī)制研究

徐 峰

（重慶市地震局，重慶 401137）

0 引言

震源機(jī)制是指地震時(shí)震源區(qū)的力學(xué)過(guò)程，震源機(jī)制的斷層面參數(shù)反映了發(fā)震斷層的幾何形態(tài)，主壓應(yīng)力軸（P軸）和主張應(yīng)力軸（T軸）的方位角反映了區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)主軸的主體方向，震源深度的分布可以幫助厘清余震與發(fā)震構(gòu)造的關(guān)系以及理解主余震的孕震機(jī)理。因此，研究震源機(jī)制對(duì)于震后強(qiáng)余震預(yù)測(cè)和研究地震活動(dòng)區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)具有重要意義［1-3］。

傳統(tǒng)的震源機(jī)制研究主要通過(guò)P波初動(dòng)求?。?-5］，但該方法受限于臺(tái)站方位分布。此外，通過(guò)P波初動(dòng)僅能計(jì)算節(jié)面參數(shù)，無(wú)法獲取地震震源深度和震級(jí)。利用P波和S波的振幅比是研究地震震源機(jī)制的另一種常見(jiàn)方法。粱尚鴻等［6］提出了利用近場(chǎng)P、S垂直分量振幅比確定震源機(jī)制解，利用振幅比以及結(jié)合初動(dòng)資料研究震源機(jī)制已得到許多應(yīng)用［7-9］。然而該方法雖然可以克服節(jié)面附近P波極性模糊的問(wèn)題，但是仍然受限于臺(tái)站記錄方位的分布。萬(wàn)永革等［10］提出了利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)確定大震斷層面參數(shù)方法，并且成功應(yīng)用在唐山地震序列研究中。

近年來(lái)，隨著數(shù)字化寬頻帶地震臺(tái)網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，產(chǎn)出了更加豐富、質(zhì)量更高的地震波形記錄，為全波形反演震源機(jī)制提供了可靠的資料［11-15］。本文選取了四川地震臺(tái)網(wǎng)的近震波形記錄，采用全波形方法反演了2014年11月22日康定M6.3地震震源機(jī)制。

1 數(shù)據(jù)與方法

搜集四川地震臺(tái)網(wǎng)近70個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站的波形資料，選取震中距小于300 km的臺(tái)站記錄。為保證獲取精確可靠的反演結(jié)果，對(duì)原始波形進(jìn)行篩選，刪去信噪比低的臺(tái)站記錄，最終共保留32個(gè)臺(tái)站數(shù)據(jù)用于反演，如圖1所示。所有原始記錄經(jīng)過(guò)去儀器響應(yīng)和坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)后，重采樣到與格林函數(shù)相同的采樣間隔（0.25 s）；實(shí)際波形與理論波形統(tǒng)一被截取為P波初至前10s至P波初至后120s。反演中引入反距離加權(quán)因子，以減小因距離衰減對(duì)波形的影響。使用帶通濾波器濾波，濾波頻帶為0.02～0.08Hz。采用網(wǎng)格搜索法求取最佳的震源機(jī)制解。

若地震與臺(tái)站均處于速度變化簡(jiǎn)單地區(qū)，一個(gè)不是非常精確的速度模型或許就能取得不錯(cuò)的效果［16］。本研究采用的臺(tái)站范圍覆蓋了四川盆地、松潘-甘孜褶皺帶和川滇菱形塊體（圖1），已有研究表明該地區(qū)深部結(jié)構(gòu)存在很大的橫向非均勻性［17-19］，參考楊宜海等［14］根據(jù)射線路徑主要分布的塊體將這32個(gè)臺(tái)站劃分為三個(gè)區(qū)域：四川盆地（紅色），青藏高原東緣（黑色）和青藏高原東南緣（藍(lán)色），如圖2所示，不同區(qū)域采用楊宜海等［14］建立的速度模型計(jì)算格林函數(shù)。

圖1 康定地震震中（黃色五角星）及本文采用的四川地震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站位置分布（黑色三角形）Fig.1 Distribution of epicenter of the Kangding mainshock （the yellow star） and seismic stations of Sichuan Seismic Network in this study（black triangles）

2 結(jié)果

采用網(wǎng)格搜索法進(jìn)行反演，深度搜索范圍為5～29km，間隔為1km，對(duì)走向、傾角和滑動(dòng)角的所有變化范圍進(jìn)行搜索，搜索間隔為1°。根據(jù)理

圖2 劃分為3個(gè)區(qū)域的臺(tái)站分布圖（紅色、黑色和藍(lán)色三角分別代表四川盆地、青藏高原東緣和東南緣的臺(tái)站）Fig.2 The distribution of seismic stations of the dividing three areas（the red， black， and blue triangulars represent the stations of Sichuan Basin，Eastern margin and Southeasten margin of Qinghai-Tibet Plateau respectively）

論與實(shí)際觀測(cè)波形擬合度確定最佳解。由于可能存在儀器記錄干擾等因素，我們根據(jù)反演后實(shí)際波形與理論波形的擬合情況，刪除擬合度較低的臺(tái)站波形分量后再次進(jìn)行反演。兩次反演得到的震源機(jī)制解如表1所示。

表1 兩次反演的震源機(jī)制解Tab.1 Focal mechanism solutions of two inversions

從表1可以看出，刪除擬合度較低的分量波形后，對(duì)矩心深度和矩震級(jí)的確定影響微弱，對(duì)節(jié)面參數(shù)及主應(yīng)力軸的影響很?。ā?°），表明了全波形反演程序?qū)φ鹪礄C(jī)制解確定有比較好的穩(wěn)定性。圖3給出了反演擬合度隨深度的變化，可以看出反演結(jié)果對(duì)深度有比較好的敏感性。圖4為反演的實(shí)際波形與理論波形的擬合圖，該圖顯示實(shí)際觀測(cè)波形能較好的擬合理論波形，絕大多數(shù)分量的理論與實(shí)際波形擬合度在50%以上。

圖4 實(shí)際波形（紅色）與理論波形（藍(lán)色）擬合圖 （波形上方的數(shù)值為理論波形相對(duì)實(shí)際波形的移動(dòng)時(shí)間（s）；波形下方的數(shù)值為兩者的擬合度）Fig.4 Fitting diagram for the inversed observation waveform （red line） and predicted waveform（blue line） （The value above the waveform is the moving time of the theoretical waveform relative to the actual waveform （s）； the value below the waveform is the fitting degree of the two waveforms）

圖3 反演擬合度隨深度變化圖Fig.3 The inversion fitting varied with depth

圖5 青藏高原東緣GPS速度場(chǎng)［24］與大地震分布Fig.5 GPS velocity field of eastern margin of the Tibetan Plateau ［24］ and the distribution of M＞6.0 earthquakes

經(jīng)過(guò)兩次反演得到的康定M6.3地震震源機(jī)制解為：震源深度16km，矩震級(jí)為5.85；節(jié)面I走向241°，傾角 80°，滑動(dòng)角 -175°；節(jié)面 II 走向150°，傾角85°，滑動(dòng)角 -10°。 從震源機(jī)制解可以看出，該地震近似為純走滑型地震，與鮮水河斷裂帶左旋走滑性質(zhì)相一致，表明該地震主要受鮮水河斷裂帶控制。

已有的地震活動(dòng)性與地震矩虧損研究表明［22-23］，鮮水河斷裂帶的中-南段具有很高的地震風(fēng)險(xiǎn)性。鮮水河斷裂帶處于印度板塊對(duì)青藏高原擠壓作用的前沿地帶，強(qiáng)震活躍。該斷裂帶及其周邊地區(qū)水平形變量達(dá)10mm／a以上（圖5）。此次康定M6.3地震雖然填補(bǔ)了該段的地震空區(qū)，對(duì)于該區(qū)域所積累的應(yīng)力是否充分釋放以及大地震的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)尚不明確。

3 結(jié)論

近年來(lái)，一種將完整的波形記錄分解為體波和面波部分，并分別對(duì)其理論波形與觀測(cè)波形進(jìn)行擬合的CAP（Cut and Paste）方法，被越來(lái)越多地應(yīng)用到震源機(jī)制研究中。該方法通過(guò)體波和面波的分別擬合以減小反演對(duì)速度模型的依賴，同時(shí)對(duì)體波和面波賦予不同權(quán)重以壓制面波對(duì)反演結(jié)果可能產(chǎn)生過(guò)大的影響，從而可以更好地約束震源深度和震源機(jī)制解。本研究利用包含所有震相的完整波形進(jìn)行全波形反演，研究結(jié)果與易桂喜等人的研究結(jié)果非常接近。本文獲取的2014年康定 M6.3地震震源機(jī)制解為：震源深度15km，矩震級(jí)為5.86；節(jié)面 I走向241°，傾角80°，滑動(dòng)角 -175°；節(jié)面 II走向 150°，傾角 85°，滑動(dòng)角-10°。結(jié)果表明該地震是發(fā)生在鮮水河斷裂帶上的高傾角、純走滑型地震事件。

致謝 陜西省地震局的楊宜海博士為本文提供了幫助，四川省地震局提供了康定地震的波形資料。本文反演程序來(lái)自于美國(guó)圣路易斯大學(xué)Robert Herrmann的CPS軟件包，所有圖件均采用GMT繪制，在此一并致謝。

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