西藏米林6.9級(jí)地震發(fā)震雙差定位及發(fā)震構(gòu)造分析

司金羅布 朱德富 美朵 次仁多吉

（西藏自治區(qū)地震局,西藏 拉薩 850000）

北京時(shí)間2017年11月18日06時(shí)34分，西藏自治區(qū)米林縣（29.69N°，95.11E°）發(fā)生了Ms6.9級(jí)地震，此次地震發(fā)生在喜馬拉雅東構(gòu)造節(jié)附近，西藏米林Ms6.9地震屬于主震-余震型，時(shí)間截止到2017年12月06日，共計(jì)記錄到余震3千余次，其中最大余震為5.2級(jí)，由于定位的速度模型存在誤差等原因，造成常規(guī)定位方法在地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)覆蓋較好的情況下，仍出現(xiàn)較大的地理位置定位誤差；一般情況下地震的震相之間相互干擾，初始位置不確定，會(huì)致使震相到時(shí)判斷有誤；同時(shí)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)孔隙角較大也會(huì)對(duì)地震定位結(jié)果產(chǎn)生影響。為了獲得較高精度的地震相對(duì)空間位置分布，消除傳播介質(zhì)橫向不均勻造成的路徑效應(yīng)，Waldhauser等［1］提出了相對(duì)定位方法雙差地震定位方法，一種地震定位精確度較高的計(jì)算方法（HypoDD軟件）。雙差地震定位法的原理是一定空間范圍內(nèi)發(fā)生地震后，將已發(fā)生的地震進(jìn)行分組，利用震源波形到地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的到時(shí)差，通過計(jì)算確定震源的相對(duì)位置。雙差定位需要可靠的速度結(jié)構(gòu)模型作為定位參數(shù)，盡管雙差定位在一定程度上消除了路徑效應(yīng)。文章選用玉樹Ms7.1級(jí)地震精定位研究中得出的地殼分層結(jié)構(gòu)和速度模型，以保證雙差定位的模型參數(shù)的可靠性。米林Ms6.9級(jí)地震震區(qū)周邊的固定地震臺(tái)站較少，但由于中國地震局地球物理研究所的一個(gè)項(xiàng)目，地震發(fā)生前震區(qū)架設(shè)了5臺(tái)數(shù)字地震計(jì)，從而增加了震中附近地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的觀測(cè)密度；運(yùn)用雙差定位法將定位精確度較高的余震與定位精確度較差的余震組對(duì)，重新定位，大幅提高地震定位的整體精度，從而更深入地認(rèn)識(shí)發(fā)震斷層破裂情況，為米林地震研究提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境及定位模型的確定

青藏高原自北向南可以劃分出6個(gè)地塊，地塊與地塊被5條縫合帶相隔［2］。縫合帶是各構(gòu)造階段洋盆消減和地塊擠壓的結(jié)果，5條縫合帶的地質(zhì)時(shí)代間距由北向南依次變小，表示了青藏高原整體逐漸向南發(fā)展。青藏高原地處印度板塊與亞洲板塊碰撞的接觸地帶，受喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響。這一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)致使西藏中部地區(qū)逐步抬升洋盆逐漸消失，在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)后青藏高原逐漸隆起并開始緩慢的階段性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地面抬升過程［3］。新生代新近紀(jì)中新世（同位素年齡距今13-15 Ma）開始，青藏高原地層表面經(jīng)歷著三維形變，在水平方向上大尺度的南北方向縮短、垂直方向上加厚和地面隆升，地層內(nèi)部構(gòu)造塊體沿一些邊界斷裂帶向約束條件相對(duì)較弱的東緣滑移而被逐漸被擠出，如東昆侖斷裂帶、玉樹-甘孜-鮮水河斷裂帶、嘉黎斷裂帶等。

米林Ms6.9級(jí)地震發(fā)生在嘉黎-察隅斷裂帶附近（走向NW-NWW）（圖1），是在印度板塊向北推移、青藏地塊臺(tái)升、羌塘塊體向東移動(dòng)背景下發(fā)生的地震，嘉黎-察隅斷裂屬于右旋逆走滑，西北段右旋，錯(cuò)斷山脊水系階地等，有古地震形變帶，東段晚第四紀(jì)活動(dòng)不強(qiáng)烈，波密-察隅段，走向NW，右旋逆走滑，西北段控制捉弄空瑪?shù)刃⌒团璧兀瑬|南段控制易貢藏布和帕隆藏布。

圖1 西藏地區(qū)附近塊體和縫合線分布

如圖1所示：白色五角星表示玉樹7.1級(jí)地震震中，白色三角形表示米林6.9級(jí)地震震中。黑線為活動(dòng)塊體邊界。Ⅰ為塔里木-華北克拉通地塊；Ⅱ?yàn)椴襁_(dá)木地塊；Ⅲ為巴顏喀拉地塊；Ⅳ為羌塘地塊；Ⅴ為拉薩地塊；Ⅵ為喜馬拉雅地塊；F1為西昆侖-祁連山加里東期縫合帶；F2為昆侖山華力西期縫合帶；F3為金沙江印支期縫合帶；F4為班公湖-怒江燕山期縫合帶；F5為雅魯藏布江喜馬拉雅期縫合帶。

玉樹7.1級(jí)地震和米林6.9級(jí)地震都發(fā)生在羌塘塊體邊界上，震中位置相距300多公里，因此將玉樹7.1級(jí)地震的定位模型用來做米林6.9級(jí)地震的精定位研究，王未來、吳建平等在2010年玉樹Ms7.1級(jí)地震精定位研究［4］中依據(jù)接收算法反演結(jié)果，結(jié)合Jiang等［5］獲取的人工測(cè)深的玉樹以北地區(qū)的P波速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出了玉樹地區(qū)界面深度結(jié)構(gòu)-P波速度模型（表1）。表中的上界面深度表示在分層速度模型中各層的最表層深度，上界面層厚為下一個(gè)上界面深度減去上界面深度的差值，右側(cè)為該層對(duì)應(yīng)的P波速度值。S波速度值是P波速度的值乘以1.72。

表1 玉樹地區(qū)界面深度-P波速度模型

2 雙差定位分析

2.1 基本原理

雙差定位法是利用一定空間時(shí)間范圍內(nèi)的地震事件兩兩組對(duì)，依據(jù)組對(duì)事件之間震相到時(shí)的差異來獲得事件對(duì)的相對(duì)空間分布。與常規(guī)單個(gè)地震定位方法相比，這種方法可以消除地殼介質(zhì)密度在橫向上不均勻?qū)е碌亩ㄎ徽`差，最終在計(jì)算中消除了路徑異常（實(shí)際上走時(shí)相對(duì)于理論走上時(shí)的偏離）。雙差定位法的基本方程（1）如下:

△tik和△tjk分別對(duì)應(yīng)地震i到臺(tái)站k的到時(shí)（走時(shí)）殘差和地震j到臺(tái)站k的到時(shí)（走時(shí)）殘差；

Xi和Xj分別是地震i震源的位置矢量和地震j的位置矢量；

Sik和Sjk是地震i震源位置到臺(tái)站k的地震射線的慢度矢量和地震j震源位置到臺(tái)站k的地震射線的慢度矢量；

εjk和εik分別地震i在臺(tái)站的到時(shí)拾取誤差和地震j在臺(tái)站的到時(shí)拾取誤差。

從而得出雙差法不要求事件間的距離遠(yuǎn)小于它們到臺(tái)站的距離。

米林Ms6.9級(jí)地震震中附近臺(tái)網(wǎng)分布較好，其中GDBOM、XZBAS、XZCAD、XZCHY、XZDQI、XZLIZ、OCL0230、OCL0231、OCL0232和OCL0233臺(tái)用于震后序列的重新定位，使用西藏地震臺(tái)網(wǎng)產(chǎn)出的2017年11月18日至12月06日的余震震相觀測(cè)報(bào)告,篩選出地震定位的地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)量不小于3個(gè),地震震級(jí)大于M1.5，共計(jì)600余次符合要求的地震事件，對(duì)其提取P波和S波絕對(duì)到時(shí)，采用HYPODD對(duì)序列進(jìn)行了重新定位，定位結(jié)果見圖2。

圖2 米林6.9級(jí)地震序列重新定位震中分布（圓圈代表定位后的余震、五角星為米林6.9級(jí)地震）

從圖中可以看出，重新定位后地震呈現(xiàn)和北東走向的米林?jǐn)嗔押痛蠖煽〝嗔汛怪闭共?，平行于北西方向的嘉?察隅斷裂。

3 發(fā)震構(gòu)造分析

3.1 震源機(jī)制解計(jì)算

求取地震震源斷層面解和震源深度使用了CAP（Cut andpaste）方法（Zhaoetal.,1994；Zhuetal，1996）［6］。CAP方法可以完整利用觀測(cè)波形得到可靠的、反映出整個(gè)破裂過程的震源信息，而且在反演過程中允許它們?cè)谠试S的時(shí)間范圍內(nèi)相對(duì)移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。CAP方法的有效性與可靠性已經(jīng)得到一定的研究結(jié)論支撐，此外該方法還避免了S波在反演過程中權(quán)重過大，采用賦予體波部分更大的權(quán)重實(shí)現(xiàn)，CAP方法較好的確定了地震深度及機(jī)制解。首先將數(shù)字地震記錄數(shù)據(jù)（一般使用寬頻帶）處理分為面波部分和體波部分，并求取兩種波形事件的合成波形事件與真實(shí)波形事件的函數(shù)誤差，然后使用相關(guān)參數(shù)空間搜索最佳矩張量解。計(jì)算過程中對(duì)體波和面波進(jìn)行頻段分類，同一頻段的濾波使用同的震源深度，計(jì)算實(shí)際地震觀測(cè)波形事件和理論地震波形事件之間的最小擬合誤差，取誤差函數(shù)達(dá)到頂點(diǎn)極值最小時(shí)的參數(shù)作為最佳震源機(jī)制解。

為保證獲得震源機(jī)制解結(jié)果的可靠性，地震事件波形記錄需滿足以下要求：臺(tái)站的三分量波形信噪比高、方位角分布較為均勻、震中距小于150km。反演前，先去除觀測(cè)波形的儀器響應(yīng)，再將三分量旋轉(zhuǎn)至徑向、切向和垂向，并對(duì)波形進(jìn)行12.5Hz采樣。在計(jì)算震源機(jī)制解的過程中，設(shè)定傾角、走向、滑動(dòng)角三個(gè)參數(shù)的網(wǎng)格搜索步長(zhǎng)為5°.分別對(duì)2017年11月18日米林6.9級(jí)地震的體波和面波進(jìn)行不同頻率的帶通濾波，求得誤差最小的震源機(jī)制解。結(jié)果如圖3、圖4、表2所示。矩心深度在19km時(shí)殘差最小，計(jì)算結(jié)果與中國地震局地球物理研究所韓立波博士計(jì)算的結(jié)果較為一致。

表2 米林6.9級(jí)地震震源機(jī)制解

圖3 米林Ms6.9級(jí)地震矩張量反演波形擬合

圖4 米林Ms6.9級(jí)地震震源機(jī)制解

3.2 發(fā)震構(gòu)造分析

米林Ms6.9級(jí)地震震區(qū)位于雅魯藏布江斷裂和嘉黎-察隅斷裂交匯區(qū)域。震中區(qū)域斷裂縱橫交錯(cuò)，走滑、逆斷、正拉張的地震都有分布，地震震中位于大渡卡斷裂北東向延長(zhǎng)線上，嘉黎斷裂帶、米林?jǐn)嗔押驮_(dá)-拉孜-邛多江斷裂附近，大渡卡斷裂、嘉黎斷裂和米林?jǐn)嗔讯际侨率罃嗔?。札達(dá)-拉孜-邛多江斷裂是晚更新世斷裂，邊壩-達(dá)木斷裂性質(zhì)（嘉黎-察隅斷裂分支）與雙差定位結(jié)果和震源機(jī)制反演結(jié)果吻合，推斷米林Ms6.9級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造為邊壩-達(dá)木斷裂。