2021年云南漾濞6.4級地震序列重定位及震源機制解特征分析

王 瑩 趙 韜* 胡 景 劉 春

1)陜西省地震局，西安 710068 2)長安大學，地質(zhì)工程與測繪學院，西安 710054

0 引言

漾濞6.4級地震發(fā)生后，中國地震局地球物理研究所(CEA-IGP)、 GCMT及USGS等國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)快速給出了6.4級主震的震源機制結(jié)果，結(jié)果顯示(圖 1)，此次地震是一次走滑型的事件。 此外，中國地震局地球物理研究所還確定了早期序列的精確位置，并反演了震源破裂過程。 這些研究結(jié)果對漾濞地震序列震源機制類型的初步判定具有重要意義。

圖1 漾濞6.4級地震附近區(qū)域的活動構(gòu)造和研究區(qū)臺站分布Fig. 1 The distribution of active tectonics in the Yangbi earthquake and surrounding areas，and seismic stations of the research area.藍色三角形為測震臺站，黃色五角星為漾濞6.4級地震震中

漾濞6.4級地震發(fā)生前，震中附近前震活動頻繁，最大前震達5.6級； 地震發(fā)生后，又發(fā)生5.2級強余震以及多次3、 4級余震，地震序列豐富。 地震序列的震源機制解可在一定程度上反映地震的發(fā)震構(gòu)造、 孕震機理及震源區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，而經(jīng)過精定位后的序列空間展布則可提供震源破裂過程的基本信息(呂堅等，2013； 張廣偉等，2014； Xieetal.，2015； 易桂喜等，2015，2016，2017； 李金等，2016； 王瑩等，2019； 李通等，2020)。 為了更好地開展漾濞地震序列及其動力學機制的研究，本文采用近震全波形矩張量反演方法，反演計算了漾濞地震序列中31次MS>3.0地震的震源機制解，并利用雙差定位方法對漾濞地震序列進行了重新定位，討論分析了漾濞地震序列的震源特性、 時空分布等，并結(jié)合地質(zhì)和地球物理場資料進一步探討了漾濞地震序列的發(fā)震構(gòu)造。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征

漾濞6.4級地震發(fā)生在川滇菱形塊體西邊界處。 川滇菱形塊體是青藏高原向E擠出的產(chǎn)物，是青藏高原東緣側(cè)向擠出作用最強、 最具代表性的活動塊體(鄧起東等，2002； 徐錫偉等，2003； 王閻昭等，2008)。 川滇菱形塊體總體呈NNW走向，E側(cè)以小江斷裂、 鮮水河斷裂、 安寧河斷裂、 則木河斷裂為界，W側(cè)以紅河斷裂、 維西-喬后-巍山斷裂、 金沙江斷裂帶為界，內(nèi)部發(fā)育麗江-小金河斷裂帶(王琪等，2001)。 塊體東邊界構(gòu)造清晰，地震頻繁，研究程度較高； 而西邊界結(jié)構(gòu)樣式復(fù)雜，地震相對稀少，除紅河斷裂外，針對西邊界構(gòu)造的研究程度較低(向宏發(fā)等，2004，2007； 冉勇康等，2008； 王紹晉等，2010； 熊探宇等，2010； 徐曉雪等，2020)。

距離本次地震震中最近的斷裂為塊體西邊界的維西-喬后-巍山斷裂(圖 1)，該斷裂為晚更新世活動斷裂，歷史強震活動不顯著。 維西-喬后-巍山斷裂走向NNW，長約280km，南與紅河斷裂相連，北與金沙江斷裂相接，新生代以來具有與紅河斷裂和金沙江斷裂相似的運動學特征、 相同的地質(zhì)演化歷史和構(gòu)造變形機制，是紅河斷裂向N延伸的部分(常祖峰等，2016)。

2 數(shù)據(jù)資料和方法

2.1 雙差定位法

雙差定位法(Waldhauseretal.，2000)是一種相對定位方法，其利用臺站相對走時殘差修訂地震初始位置，要求事件對之間的距離遠小于事件到臺站的距離，可有效降低地殼速度模型引起的誤差。 該方法已在國內(nèi)外大量地震序列的重定位工作中得到廣泛應(yīng)用(房立華等，2013，2015； 王未來等，2014； 張廣偉等，2016； 徐志國等，2020)。

本研究中，地震重定位使用的震相數(shù)據(jù)來自中國地震臺網(wǎng)中心的地震編目系統(tǒng)，數(shù)據(jù)時間范圍為2021年5月18日—25日，包含漾濞序列中的2i809個地震事件。 設(shè)定地震對與臺站之間的最大距離為200km，地震對之間的最大距離不超過10km，每個地震對聯(lián)系在一起形成 “震群”的最少震相數(shù)(即OBSCT值)為6，設(shè)P波數(shù)據(jù)的權(quán)重為1、 S波數(shù)據(jù)的權(quán)重為0.5。 在計算過程中采用共軛梯度法求解方程，經(jīng)過4組共18次迭代后得到阻尼最小二乘法解。 速度模型根據(jù)Liu等(2021)基于體波和面波走時成像聯(lián)合反演得到的西南地區(qū)三維速度模型提取得出。 從臺站分布來看(圖 1)，區(qū)域臺網(wǎng)很好地包圍了震源區(qū)，對本次地震序列形成了良好的方位覆蓋。

2.2 震源機制計算

本文采用近震全波形矩張量反演方法計算震源機制(Jostetal.，1989； Kawakatsu，1998； Tajimaetal.，2002)，使用MTINV程序進行矩張量反演。 Ichinose等(2003)曾使用此程序計算了美國內(nèi)華達州西部和加州東部MW≥4.0地震的地震矩張量，結(jié)果顯示在方位角分布較為均勻的情況下，最少只需3個臺站的數(shù)據(jù)就可以得到較好的矩張量解，且P軸和T軸方向的偏差可控制在10°以內(nèi)，因此計算結(jié)果的穩(wěn)定性有充分保障。 趙韜等(2016)將此方法應(yīng)用于區(qū)域臺網(wǎng)地震矩張量的快速反演，實時反演了陜西及鄰區(qū)中強地震的矩張量解。

3 地震序列的重新定位結(jié)果

圖2 精定位后的漾濞地震序列分布和沿不同剖面的震源深度分布圖Fig. 2 Distribution of the sequence after precise relocation and the focal depth distribution on different cross sections.a 黃色五角星為漾濞6.4級主震震中； b、 c、 d分別為沿AA′剖面、 BB′剖面和CC′剖面的地震序列深度分布

綜合整個序列水平和深度分布可以得出，漾濞地震序列的線性展布特征明顯，總體走向為NW向，傾向SW，南、 北2段的傾角存在差異，且北段相對南段地震序列沿斷層面分布更為集中，但北段在主震斷層面E側(cè)可能存在小的分支斷裂。

4 地震序列的震源機制解特征

4.1 主震的震源機制解特征

圖3 漾濞6.4級地震的震源機制反演誤差隨深度的變化圖Fig. 3 Misfit variation with focal depth of the Yangbi MS6.4 earthquake.

圖4 漾濞6.4級地震最佳擬合深度處的矩張量反演結(jié)果以及觀測波形與理論波形對比圖Fig. 4 The moment tensor solutions of the Yangbi earthquake at the optimal fitting depth，and the comparison between observed and predicted waveform.黑色實線為觀測波形，紅色虛線為理論計算的波形

將本文反演的漾濞6.4級主震的震源機制與USGS、 GCMT和中國地震局地球物理研究所給出的結(jié)果進行比較(表1)，可以看出斷層節(jié)面參數(shù)和矩震級結(jié)果較為一致，矩心深度有所差別。 反演深度出現(xiàn)偏差的原因可能與不同機構(gòu)使用資料的波長不同有關(guān)。 USGS使用的是長周期體波，GCMT使用的是地幔波，而中國地震局地球物理研究所和本研究使用的是區(qū)域臺網(wǎng)波形資料。 波長越短，對矩心的分辨率越高(高原等，1997)。 使用區(qū)域臺網(wǎng)波形資料反演獲得的震源矩心深度的分辨率要高于USGS和GCMT利用遠震波形給出的矩心深度(易桂喜等，2017； Longetal.，2019)。 此外還可能與反演方法有關(guān)，USGS采用W震相反演，中國地震局地球物理研究所采用CAP方法反演，GCMT采用全波形矩張量反演。

表1 本文結(jié)果與不同來源震源機制解的比較Table1 Comparison between the result of this paper and the focal mechanisms of different sources

表2 不同機構(gòu)給出的漾濞6.4級地震震源機制解及得到的中心震源機制解和標準差Table2 Focal mechanisms of Yangbi MS6.4 earthquake from different institutions and the central focal mechanism and its residuals

圖 5 a 漾濞6.4級地震的中心震源機制解； b 空間三維輻射花樣Fig. 5 Central focal mechanism of the Yangbi earthquake(a)，and its 3-D radiation pattern(b).a 黑色弧線表示中心震源機制的2個節(jié)面，綠色弧線覆蓋區(qū)域為其不確定范圍； 紅色、 藍色和黃色的點表示中心震源機制解的P軸、 T軸和B軸，其周圍對應(yīng)顏色的封閉曲線表示其不確定性范圍； 綠色、 黑色和藍綠色的點表示各個機構(gòu)得到的震源機制解 的P軸、 T軸和B軸； 紫色弧線表示各個機構(gòu)和作者得到的震源機制節(jié)面。 b 壓縮區(qū)域和膨脹區(qū)域分別用藍色和紅色表示

4.2 序列其他地震的震源機制解特征

對漾濞地震序列中其他30次MS>3.0地震事件的震源機制解進行反演，并根據(jù)震源機制解3個應(yīng)力軸傾角的大小，對計算出來的序列震源機制解進行分類(Zoback，1992)，結(jié)果見表3(含6.4級主震結(jié)果，共31個)。 部分地震的矩心深度與精定位結(jié)果差異明顯，這可能是因為2種方法使用數(shù)據(jù)的采樣間隔不同所致。 雙差定位的走時信息來自中國地震臺網(wǎng)中心，目前測震臺網(wǎng)使用的數(shù)據(jù)處理軟件的波形數(shù)據(jù)采樣間隔為0.01s，精度較高； 而本文進行矩張量反演時所使用的格林函數(shù)的采樣間隔為0.1s，濾波參數(shù)為0.02～0.08Hz。 如果按照P波傳播速度為6km/s計算，其對應(yīng)波長為75～300km，在進行定位時該波長范圍對于幾km內(nèi)的深度變化不敏感，因此矩張量反演結(jié)果的深度無法作為強而有效的證據(jù)，只能作為輔助參考，故本文中對矩張量反演深度不作討論。 震源機制分類結(jié)果顯示，漾濞地震序列內(nèi)30次地震中有24次為走滑型(占8%)，與主震的震源機制相似，其他6次為混合型(占20%)，表明漾濞地震序列以走滑性質(zhì)為主。 距6.4級主震發(fā)生時刻較近的幾次地震的震源機制與主震較為一致。 主震發(fā)生之前的9次前震中有7次為走滑型，2次為混合型； 在21次余震中，有17次為走滑型，4次為混合型，主震前后均含有少量混合型。 從空間分布來看(圖 6)，主震前、 后3級地震較為活躍的主體區(qū)域有明顯差異。 9次前震分布于主震NE側(cè)一個較小的空間范圍內(nèi)，主震發(fā)生在前震活躍區(qū)的NW側(cè)，而余震活躍主體區(qū)域則位于前震活躍區(qū)的NE側(cè)。 混合型地震主要分布于前震和余震交會區(qū)域以及余震區(qū)東南末端，反映出這些區(qū)域的構(gòu)造形態(tài)較為復(fù)雜。

圖6 漾濞地震序列及其震源機制的空間分布Fig. 6 Spatial distribution map of earthquakes and its focal mechanisms of the Yangbi sequence.黃色五角星代表主震，藍色圓圈代表前震，紅色圓圈代表余震； 震源機制中紅色代表走滑型，藍色代表混合型

圖7 漾濞6.4級地震序列震源機制解的節(jié)面走向、 滑動角、 傾角與P、 T軸方位角、 傾俯角統(tǒng)計Fig. 7 Statistical analysis of strike，rake，dip，azimuth and plunge of P-axis and T-axis.

5 對發(fā)震構(gòu)造的初步認識

通過對漾濞地震序列精定位結(jié)果和震源機制特征進行分析，可以確定發(fā)震斷層應(yīng)為一條NW-SE走向的活動斷裂，在SN向水平擠壓應(yīng)力場控制下表現(xiàn)為右旋走滑特性。 發(fā)震斷裂的性質(zhì)與震源區(qū)附近的維西-喬后-巍山斷裂比較一致。

同時，序列震源機制空間分布似乎揭示出震源區(qū)斷層破裂具有分段性。 如果將震源區(qū)斷層面進行分段，那么前期(6.4級主震發(fā)生前)3級以上的地震活動主要集中在震源區(qū)中段附近，主震則發(fā)生在北段，主震后發(fā)生的3級以上地震主要集中在比前期活動更向SE展布的余震區(qū)南段。 根據(jù)劉自鳳等(2019)對滇西北地區(qū)主要斷裂的b值和震源機制一致性參數(shù)的研究分析認為，此次漾濞6.4級主震所在的維西-喬后斷裂南段的b值顯著降低，且震源機制一致性較好，說明該區(qū)域應(yīng)力水平較高。 因此前期中段發(fā)生的一系列中等地震活動有可能促使應(yīng)力長期積累的北段發(fā)生了6.4級主震，主震之后，中段可能由于前震活動頻繁，應(yīng)力釋放較多，余震活動較少，使得余震活動大多集中在南段，斷層破裂呈現(xiàn)分段性。 同時，中、 南段的交會區(qū)域混合型震源機制較多，則反映這個區(qū)域的破裂方式相對復(fù)雜。

進行精定位所獲得的2條垂直于走向的剖面顯示南、 北段斷層的傾向均為SW，但傾角不同，北段較陡、 南段較緩，這反映震源區(qū)斷層面可能具有分段性。 同時，北段在主震斷層面附近可能存在小的分支斷裂。

6 認識與結(jié)論

本文通過對漾濞6.4級地震序列31次地震事件的震源機制進行反演，初步得到以下幾點認識和結(jié)論：

(1)對漾濞6.4級主震進行矩張量反演得到矩震級為MW6.0，矩心深度為10km，最佳雙力偶解節(jié)面Ⅰ的走向為135°、 傾角為81°、 滑動角為176°，節(jié)面Ⅱ的走向為226°、 傾角為86°、 滑動角為9°，表明其為走滑型地震事件。 結(jié)合震源區(qū)的斷裂走向和余震分布，推斷NW走向的節(jié)面Ⅰ為發(fā)震斷層面。

(2)漾濞地震序列的重定位結(jié)果表明，序列的線性展布特征明顯，總體走向為NW，傾向SW，沿序列分布走向的深度剖面顯示序列呈水平線性分布，南、 北2段斷層面的傾角不同，地震序列沿斷層面北段的分布相對南段更加集中。

(3)序列中其他30次地震的震源機制結(jié)果顯示，序列地震以走滑型為主，也存在少量混合類型。 距6.4級主震發(fā)生時刻較近的幾次地震的震源機制與主震較為一致。

(4)漾濞地震序列的優(yōu)勢走向為NW-SE向，傾角集中在70°～90°，滑動角分布在180°附近，表明漾濞地震序列以走滑性質(zhì)為主。P軸的優(yōu)勢方位為SN向，T軸的優(yōu)勢方位為EW向，兩者的傾俯角均接近水平，表明漾濞地震序列活動主要受區(qū)域SN向水平擠壓應(yīng)力場控制。 序列斷層面和P軸各參數(shù)優(yōu)勢方向單一，反映此次地震震源區(qū)存在復(fù)雜的斷層活動和大規(guī)模應(yīng)力調(diào)整的可能性不大。

(5)綜合矩張量反演、 精定位和區(qū)域構(gòu)造的結(jié)果，初步判定漾濞地震的發(fā)震斷層可能為維西-喬后-巍山斷裂，其為整體呈NW走向、 傾向SW的右旋走滑活動斷裂，北段傾角近垂直，南段相對北段傾角較緩。 震源區(qū)斷層可能存在分段破裂的現(xiàn)象，局部小區(qū)域構(gòu)造形態(tài)可能較為復(fù)雜。

致謝本研究使用了中國地震臺網(wǎng)中心提供的波形數(shù)據(jù)、 美國內(nèi)華達大學Ichinose教授提供的矩張量反演軟件及萬永革教授提供的計算震源機制三維空間旋轉(zhuǎn)角和震源機制中心解的軟件； 此外參考了美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)、 哈佛大學矩心矩張量研究中心(CMT)、 中國地震局地球物理研究所給出的震源機制解結(jié)果和中國地震局地球物理研究所的精定位和震源破裂過程等研究成果； 審稿專家為本文提出了具有建設(shè)性的修改意見。 在此一并表示感謝!