云南漾濞M6.4地震震源機制解分析

楊云存，王華柳，段 毅，孫自剛

（云南省地震局，云南 昆明657100）

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，北京時間2021年5月21日21時48分在云南省大理白族自治州漾濞彝族自治縣（北緯25.67度，東經(jīng)99.87度）發(fā)生M6.4地震，震源深度8 km，震中在維西—喬后斷裂中南段附近。根據(jù)云南省地震臺網(wǎng)統(tǒng)計，截至2021年7月30日，共記錄到零級以上余震5 192次，震級大于3.0以上余震87次，其中M5.0～5.9余震3次，M4.0～4.9余震20次，M3.0～3.9余震64次，最大余震為21日22時31分發(fā)生的M5.2。在漾濞M6.4地震發(fā)生前，2021年5月18至21日漾濞M6.4震中區(qū)域共發(fā)生零級以上地震380次，其中M3.0～3.9地震6次，M4.0～4.9地震6次。此次漾濞M6.4地震屬于典型的“前震-主震-余震”型地震，震源深度集中在1～27 km內(nèi)，且震源深度不大于8 km的地震序列占總地震數(shù)目的75%。曹彥波等（2021）研究顯示，此次漾濞M6.4地震造成了漾濞、大理和洱源等48個縣市鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同程度的受災，地震烈度最高達8（Ⅷ）度。

震源深度的準確測定對評估地震災害、確定地震成因和動力學環(huán)境、判斷余震發(fā)展趨勢和危險性等都具有重要意義。地震震源深度是研究地震成因的關(guān)鍵性依據(jù)。準確的地震震源深度能夠在一定程度上了解孕震的深度以及地殼物質(zhì)的組分情況，從而對地震的孕育環(huán)境和地震成因給出定量的判定依據(jù)。深度信息對于判斷強余震的發(fā)展也有重要的指示作用（鄭勇等，2017）。走時定位法和波形反演法是目前地震深度定位的兩種方法。因地方震和近震震相單一，易于識取，基于到時測深度的定位方法被廣泛應用于國內(nèi)外的定位軟件中。云南地震臺網(wǎng)目前使用的地震分析軟件為MSDP5.2，日常分析處理一般默認使用系統(tǒng)自帶的單純型法定位，該定位程序須配置區(qū)域走時表和初始深度，默認走時表為一維走時表，深度10 km。地震目錄測定一般使用的Loc3dsB（川滇3D），走時表為川滇地區(qū)三維走時表。但該地震分析軟件存在以下問題：（1）同一地震不同的定位方法得到的深度值是不一樣的；（2）基于MSDP4.3版本計算的同一地震同一定位方法每次得到的深度結(jié)果也是不一樣的。盡管目前外掛定位程序相對精度要高，但同時也須匹配高精度的區(qū)域走時表，因此并未得到普及。Mori（1991）研究顯示，只有當最小震中距小于1.4倍震源深度時，基于走時方法確定的震源深度才有較高的精度。以此次漾濞M6.4地震為例，震中距最小為21.24 km的下關(guān)小孔徑CHT（岔河）臺，按照公式推算不滿足深度測定的高精度條件。另一方面，準確的S-P到時差同時依賴于精確的P波和S波的地殼速度模型，不同的速度模型得到的地震定位精度也存在較大差異，因此需要更好的方法來提高地震定位結(jié)果的精度。CAP波形反演方法利用Pnl波（整個P波和S波之間的波列Pn波和PL波）中可能包含的對震源深度變化敏感的深度震相sPL、sPg、sPmP和sPn，以及它們的參考震相PL、Pg、PmP和Pn來測定震源深度。

CAP方法的基本原理是對Pnl波和較長周期的面波進行不同頻段的濾波，并改變震源深度，求取觀測波形和理論波形之間的擬合誤差，并采用網(wǎng)格搜索法獲得最優(yōu)解（羅鈞等，2014）。該方法的優(yōu)點是能夠運用完整的觀測波形，且利用深度震相提高震源深度的測定精度。采用CAP方法得到的震源機制解也是確定地震發(fā)震構(gòu)造的關(guān)鍵依據(jù)，能夠描述震源的性質(zhì)及其破裂過程，并且能為分析孕震機理以及區(qū)域構(gòu)造動力學環(huán)境提供參考（祁玉萍等，2013）。本文將采用CAP方法計算本次云南漾濞M6.4地震的震源機制解和最佳震源矩心深度，以及前震和余震地震序列中初動清晰的8次M≥4.0地震事件的震源斷層面解和震源深度，闡明漾濞M6.4地震的破裂特征，探討主震與維西—喬后斷裂的關(guān)系。

1 資料選取

本研究使用的地震波形資料來自云南省地震臺網(wǎng)的寬頻帶臺站。除去地震事件中的斷記、限幅、失真、初動方向不清晰臺站，選用臺站信噪比大于1.2，且滿足四方位均勻控制震中的臺站進行計算。Pn波一般在震中距大于80 km以后才開始清晰出現(xiàn)，且較小震中距臺站得到的波形擬合曲線是不完整的，擬合相關(guān)系數(shù)不達標，因此所選臺站震中距控制在80～250 km范圍內(nèi)。選用的地殼速度模型是crust2.0，雙力偶源震源類型。震級小于5級的地震事件Pn1波濾波上限設置為0.20 Hz，震級大于5級小于6級的地震事件Pn1波濾波上限為設置為0.17 Hz，震級大于6級的地震事件Pn1波濾波上限設置為0.15 Hz。Pn1波濾波下限、面波濾波下限和面波濾波上限分別設為0.05 Hz、0.05 Hz和0.1 Hz。體波和面波窗長分別為35 s和80 s。圖1為此次地震的震中分布圖和N-T圖。震中分布圖選用2021年4月1日至7月30日發(fā)生的5 572個M＞1.0地震繪制。由圖1a可以看出，地震序列呈北西-南東向分布，呈明顯的條帶狀。N-T圖統(tǒng)計的是主震前3天至主震后兩個月的地震目錄。從圖1b可以看出，震前三天地震數(shù)量逐日增加，主震后第一天達到最高896個，之后逐漸減少。

圖1 漾濞M6.4地震序列震中分布（a）和N-T（b）圖

2 反演結(jié)果與分析

2.1 反演結(jié)果

基于云南省地震臺網(wǎng)的寬頻帶波形資料，本研究利用CAP波形反演方法得到了漾濞M6.4地震主震及地震序列中8次M≥4.0地震事件的震源機制解，反演結(jié)果見表1。Aki和Richard（1980）基于斷層節(jié)面傾角（δ）和滑動角（λ）來劃分震源機制解類型，將震源機制解劃分為走滑型（50°＜δ≤90°與0°≤｜λ｜≤30°，150°≤｜λ｜≤180°）、正斷層（45°＜δ＜90°與-135°≤λ≤-45°）、逆斷層（0°≤δ＜45°，45°≤λ≤135°）和斜滑型。反演結(jié)果顯示，漾濞M6.4主震的斷層傾角為80°、滑動角為-163°，從而判斷漾濞M6.4主震屬右旋走滑型地震。同時從表1也可以看出，5月21日20時56分發(fā)生的M4.4前震（E3）為正斷層類型，5月21日22時31分發(fā)生的M5.2余震（E6）兼具正斷和走滑分量，其余地震反演結(jié)果均為右旋走滑類型。

表1 漾濞M6.4地震序列震源機制解及震源深度

據(jù)云南省測震臺網(wǎng)目錄統(tǒng)計，此次漾濞地震深度范圍為1～27 km，主要集中在8 km左右。王光明等（2021）最新研究顯示，漾濞地震序列重定位后震源深度范圍在2～14 km。圖2給出了本研究反演得到的漾濞地震主震及其它8次M≥4.0地震事件的震源機制解反演殘差隨震源深度的變化。結(jié)果顯示，主震震源最佳矩心深度為5.5 km，主震后最大余震（E6）矩心深度為5.2 km，其余7次地震的最佳震源深度都是4 km。反演結(jié)果說明此次地震發(fā)生在上地殼淺部，震源深度較淺。淺源地震相對深源地震造成的地震災害較大，此次漾濞6.4級地震極震區(qū)烈度高達Ⅷ度，但人員傷亡情況與云南發(fā)生的歷次同震級地震相較而言較小，主要原因可能是在M6.4地震發(fā)生之前一小時內(nèi)已經(jīng)相繼發(fā)生了兩次4.0級以上地震，人員撤出及時，因此并未造成大量人員傷亡。

圖2 云南漾濞M6.4地震震源機制解反演殘差隨震源深度的變化

圖3 展示了最優(yōu)震源矩心深度處理論波形與觀測波形擬合曲線。圖中黑色實線是觀測波形，紅色實線是理論波形。波形下方第一行為擬合時各個部分理論波形與對應觀測波形的時間差，第二行為兩者的擬合相關(guān)系數(shù)。波形左側(cè)為臺站名，其下方為震中距以及該臺理論P波初至時間與實際觀測P波初至時間的差值。圖3顯示主震觀測波形與理論波形的擬合度達87%，其余8次地震序列波形擬合度達80%以上，理論波形與觀測波形初至之差小于4 s，臺站分布質(zhì)量小于0.2。以M6.4主震為例，反演擬合誤差為1.576e＋001，與USGS給出的結(jié)果（節(jié)面Ⅰ走向135°、傾角82°、滑動角-165°；節(jié)面Ⅱ走向43°、傾角75°、滑動角-9°）很接近，總體來說擬合結(jié)果理想，反演獲得的結(jié)果是可靠的。

圖3 云南漾濞M6.4地震波形反演擬合曲線

2.2 發(fā)震斷裂

此次漾濞M6.4地震發(fā)生在中甸—大理地震帶內(nèi)，該地震帶南北長約400 km，東西寬60～80 km，總體呈北西向展布。自公元886年有破壞性地震記載以來，該地震帶共發(fā)生6.0～6.9級地震16次，7級地震3次。其中，關(guān)于1925年大理7級地震有史料記載如下：“自陽歷三月十四日起，該處（大理、下關(guān)）即常常發(fā)生地震，十五日亦如是”，“至十六日夜十一時，忽大震”，“次日自旦至暮疊震四五十次”，“至八月間震猶未止”，“至十月間猶時有振動”。很明顯，1925年大理7級地震屬“前震-主震-余震”型（毛玉平等，2003）。2021年5月21日漾濞M6.4地震也屬“前震-主震-余震”型地震，由云南省地震目錄統(tǒng)計得到4月份以來該地區(qū)時有小震發(fā)生，至5月18日21時39分35秒發(fā)生ML4.9地震之前共發(fā)生ML≥2.0地震5次，在主震發(fā)生之前的3天時間內(nèi)地震數(shù)量逐漸增多，地震強度增大，期間共發(fā)生ML≥2.0地震33次，最大震級為5.9級。主震發(fā)生之后的21日21時55分和56分分別發(fā)生了ML5.4和ML5.3強余震。此次漾濞M6.4地震發(fā)震模式與1925年大理7級地震比較類似，震后3月內(nèi)仍有余震發(fā)生。

圖4 為CAP波形反演方法得到的漾濞地震序列中9次M≥4.0地震事件的震源機制解反演結(jié)果。由圖4可以看到，9次M≥4.0地震均發(fā)生在靠近維西—喬后斷裂中南段附近。維西—喬后斷裂北起維西西北瀾滄江邊，向南順雪龍山東麓，經(jīng)通甸、馬登，然后沿彌沙河延至喬后，再沿黑匯江過漾濞到巍山，終止于南澗盆地，全長約300 km，走向北西，第四紀晚更新世以來走滑速率約為2.6 mm／a（毛玉平等，2003）。常祖峰等（2016）研究顯示，大致可以以玉獅場和平坡為界，將維西—喬后斷裂分為北段、中段和南段三段。新構(gòu)造運動期，北段和中段主要表現(xiàn)為右旋走滑運動，南段（巍山盆地段）則主要表現(xiàn)為正斷層運動性質(zhì)。該斷裂晚更新世晚期以來右旋水平滑動速率為1.8～2.4 mm／a，垂直滑動速率為0.30～0.35 mm／a。維西—喬后斷裂走向N320°～340°W，傾向SW或NE，傾角60°～80°（湯沛等，2013）。本文反演結(jié)果顯示，此次漾濞M6.4主震為右旋走滑型，地震序列沿NW向展布，呈條帶狀。按大地構(gòu)造單元劃分，維西—喬后斷裂隸屬蘭坪—思茅褶皺帶，處于川滇塊體西緣，是紅河活動斷裂北部延伸段的重要組分，承擔和吸收了川滇北側(cè)塊體傳遞過來的運動能量和應變。維西—喬后斷裂與紅河斷裂、金沙江斷裂以及德欽—中甸—大具等斷裂共同構(gòu)成了川滇活動塊體的西部邊界（常祖峰等，2016）。

圖4 云南漾濞M6.4地震震源機制解反演結(jié)果

據(jù)表1統(tǒng)計，前震事件E1（走向309°，傾角84°，滑動角162°），E4（走向320°，傾角51°，滑動角-145°）以及余震事件E7（走向309°，傾角79°，滑動角160°），E9（走向289°，傾角68°，滑動角-163°）與湯沛等（2013）給出的維西—喬后斷裂的走向、傾向、傾角比較接近，可認為這四次地震的發(fā)震斷層為維西—喬后斷裂。前震事件E2（走向139°，傾角78°，滑動角-165°）與主震E5（走向137°，傾角80°，滑動角-163°）的震源參數(shù)幾乎一致，可以確定這兩次地震的發(fā)震斷層隸屬同一個斷裂。前震事件E3（走向20°，傾角51°，滑動角-50°）與余震E6（走向40°，傾角77°，滑動角-50°）的震源參數(shù)相近，可近似確認這兩次地震發(fā)震斷層一致。本研究給出的主震震源機制解與其他研究機構(gòu)給出的結(jié)果比較相近，但序列中其余中強地震震源機制解結(jié)果則存在差異（龍鋒等，2021；雷興林等，2021；王光明等，2021）。因此，關(guān)于2021年5月12日漾濞M6.4發(fā)震構(gòu)造的最終結(jié)論也不一致。葉濤等（2021）推斷漾濞M6.4地震的發(fā)震構(gòu)造是維西—喬后斷裂西南側(cè)的北西向右旋走滑型隱伏斷裂。龍鋒等（2021）研究顯示漾濞M6.4地震的發(fā)震構(gòu)造為維西—喬后斷裂的平行伴生斷裂，這一構(gòu)造的形成可能與川滇塊體東南向滑移和滇西南塊體的順時針旋轉(zhuǎn)有關(guān)。楊建文等（2021）基于震前震后主動源的變化，發(fā)現(xiàn)紅河斷裂以東和以西以及維西—喬后斷裂均發(fā)生了明顯的應力變化。因主震和部分中強地震序列震源機制解與維西—喬后斷裂不一致，雷興林等（2021）的研究中提出，可能存在與維西—喬后斷裂斜交的一條斷裂（漾濞斷裂）控制著該區(qū)域的地震活動。王光明等（2021）最新研究顯示此次漾濞M6.4地震的破裂過程包含了“破裂成核、主震破裂、尾端拉張破裂”三個階段，否認了維西—喬后斷裂為此次漾濞M6.4地震發(fā)震斷層的結(jié)論，指出了漾濞縣城西南山地中走向為315°的草坪斷裂為此次漾濞M6.4地震的發(fā)震斷層。由于漾濞地區(qū)歷史上并未有大地震發(fā)生，對該區(qū)域研究甚少，關(guān)于漾濞M6.4地震發(fā)震斷層的探究工作仍需要進一步深入開展。自2013年洱源發(fā)生MS5.5和MS5.0地震以來，中甸—大理地震帶內(nèi)至今共發(fā)生了MS5.0以上地震4次，結(jié)合2014年景谷M6.6和2018年墨江M5.9地震以及云南2021年連續(xù)發(fā)生的的漾濞M6.4、雙柏M5.1和盈江M5.3地震，說明云南省已經(jīng)進入了地震活躍期。

3 結(jié)論

本研究基于云南省地震臺網(wǎng)的寬頻帶波形資料，利用CAP波形反演方法得到了漾濞M6.4主震及地震序列中8次M≥4.0地震事件的震源機制解。結(jié)果顯示，此次漾濞M6.4地震的矩震級為MW6.1，震源矩心深度為5.5 km，表明地震的主體破裂發(fā)生在上地殼淺部。主震節(jié)面Ⅰ走向137°、傾角80°、滑動角-163°；節(jié)面Ⅱ走向44°、傾角73.3°、滑動角-10.4°；P軸仰角1.3°，方位角19°；T軸仰角269.7°，方位角4.6°。反演結(jié)果還顯示，震前及震后發(fā)生的中強地震主要為右旋走滑型。中強震震中主要分布在維西—喬后斷裂中南段西測，沿北西向展布。主震和部分地震序列中的中強震震源機制解與維西—喬后斷裂走向不一致，因此維西—喬后斷裂是否為2021年5月21日漾濞M6.4地震的發(fā)震構(gòu)造仍需要進一步研究。