2021年云南漾濞MS6.4地震序列發(fā)震構(gòu)造及其與2013年洱源、2017年漾濞地震的異同

崔華偉，鄭建常，萬永革，程宇豪，楊帆，孫慶山，趙瑞，許鑫，柴光斌

1 山東省地震局，濟(jì)南 250102 2 河北省地震動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北三河 065201 3 防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065201 4 云南省地震局，昆明 650224 5 遼寧省地震局，沈陽 110031 6 昌邑地震臺(tái)，山東昌邑 261300

0 引言

2021年5月21日21時(shí)21分云南大理漾濞縣發(fā)生MS5.6地震，隨后21時(shí)48分發(fā)生MS6.4主震，21時(shí)55分發(fā)生MS5.0地震，22時(shí)31分發(fā)生MS5.2地震.截至2021年7月5日，共記錄到地震7059次，其中MS6.0以上地震1次，MS5.0～5.9地震3次，ML4.0～4.9地震21次，ML3.0～3.9地震87次，ML2.0～2.9地震476次，小于ML2.0地震6504次.

此次地震事件造成了一定的傷亡，致使一些建筑物損壞，經(jīng)濟(jì)損失較大，影響到當(dāng)?shù)厝嗣裆踩吧钌a(chǎn).地震發(fā)生后，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者迅速給出了關(guān)于該地震的震源機(jī)制解(韓立波和蔣長勝，2021；郭祥云等，2021；GCMT；USGS)、余震精定位(Yang et al., 2021)、震源破裂過程(張旭等，2021)、InSAR同震形變及斷層滑動(dòng)模型(李成龍等，2021)、GNSS同震變形場和破裂滑動(dòng)分布(張克亮等，2021)、震源區(qū)電性結(jié)構(gòu)特征(葉濤等，2021)、震源機(jī)制解中心解及主震產(chǎn)生的位移場和應(yīng)變場(萬永革，2021)、地震烈度(云南省地震局)等研究結(jié)果，為后續(xù)地震研究及防震減災(zāi)提供了基礎(chǔ)資料，但要明確漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造、厘清具體的發(fā)震斷層還需進(jìn)一步深入研究.

主震發(fā)生后大量的余震被監(jiān)測到，為深入了解此次地震序列的發(fā)震斷層提供了豐富的數(shù)據(jù)資料.本文旨在根據(jù)震后大量余震的空間位置，分析可能的發(fā)震斷層，結(jié)合震源區(qū)的震源機(jī)制解及應(yīng)力場特征逆向推斷發(fā)震構(gòu)造，對(duì)發(fā)震背景及發(fā)震機(jī)理進(jìn)行探討，為后續(xù)的科學(xué)研究提供借鑒資料，對(duì)防震減災(zāi)和生活生產(chǎn)有重要意義.

不僅如此，2013年3月3日洱源MS5.5地震及2017年3月27日漾濞MS5.1地震發(fā)生在此次漾濞MS6.4地震北部，這3次地震序列的發(fā)震斷層、發(fā)震背景及發(fā)震構(gòu)造之間的異同也值得我們分析和討論.

1 構(gòu)造背景

印度板塊和太平洋板塊對(duì)歐亞板塊碰撞(White and Lister, 2012; Schellart et al., 2019)在中國大陸形成了地震多發(fā)、構(gòu)造復(fù)雜、塊體運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的南北地震帶(王曉山等，2015；姚瑞等，2017)，位于地震帶南端的云南省成為我國地震多發(fā)的省份之一.2021年5月21日漾濞MS6.4地震位于滇南塊體的北部(圖1)，距川滇塊體的西南邊界很近.川滇塊體位于青藏地塊東南部(Zhang et al., 2003)，被青藏高原從阿薩姆角與四川盆地之間的狹窄通道不斷地向SSE擠出(尹迪等，2021)，與滇南塊體(圖1)形成一系列近S-N向且具有右旋走滑運(yùn)動(dòng)特征斷裂組成的右旋走滑西南邊界(吳微微等，2015)，并伴隨著大量的地震活動(dòng)(圖1).

圖1 震中周邊區(qū)域構(gòu)造背景灰色實(shí)線和紅色實(shí)線表示塊體邊界. 灰色圓點(diǎn)表示歷史6.0級(jí)以上地震. 紅色五角星表示2021年漾濞MS6.4地震震中. 紫色三角形為雙差重定位使用的臺(tái)站. 藍(lán)色箭頭表示相對(duì)于歐亞板塊的GPS水平速率，來源于Wang和Shen(2020).Fig.1 The background of tectonics around epicenter areaThe block boundaries are represented by gray and red lines. Historical earthquakes with magnitude large than 6.0 are represented by gray dots. The epicenter of the Yangbi MS6.4 earthquake is represented by red star. Purple triangles are stations used by double-difference relocation. The horizontal GPS velocity field are represented by blue arrows with respect to Eurasia plate from Wang and Shen (2020).

川滇塊體作為青藏地塊的東南凸出部分(Zhang et al., 2003)，插入華南地塊與滇緬地塊之間，不但受到青藏地塊自NW向SE的推擠作用(尹迪等，2021)，還受到華南地塊和滇緬地塊的橫向拉張作用(王曉山等，2015)，以及地下橫向結(jié)構(gòu)不均勻性帶來的局部差異作用.前人大量的層析成像(劉毅，2020；鄧山泉等，2020，2021)、GPS(Zhao et al., 2015;Wang and Shen, 2020；胡順強(qiáng)等，2021)、水準(zhǔn)測量(徐東卓等，2019；李臘月等，2020)、構(gòu)造應(yīng)力場(Wan, 2010；Xu et al., 2016；李澤瀟等，2020)及發(fā)震構(gòu)造(潘睿等，2019；李姣等，2020)等研究為詳細(xì)了解該地震的孕育環(huán)境和發(fā)震構(gòu)造提供了相當(dāng)重要的基礎(chǔ)資料.

前人的水準(zhǔn)測量研究發(fā)現(xiàn)川滇塊體西南邊界內(nèi)、外兩側(cè)存在局部垂向差異運(yùn)動(dòng)，主要是外側(cè)下降和內(nèi)側(cè)上升的趨勢(蘇廣利等，2018；徐東卓等，2019；李臘月等，2020)，GPS垂向測量得到了相同的結(jié)論(胡順強(qiáng)等，2021).GPS研究顯示(Zhao et al., 2015; Wang and Shen, 2020)，青藏地塊從NW到SE水平運(yùn)動(dòng)速率不斷減小，方向由SEE向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镾SE向(圖1)，且川滇塊體的運(yùn)動(dòng)速率大于滇南塊體的運(yùn)動(dòng)速率(Wang and Shen, 2020).構(gòu)造應(yīng)力場研究顯示(Wan, 2010；Xu et al., 2016；胡曉輝，2020)，震中周邊呈近S-N向擠壓及近E-W向拉張的走滑應(yīng)力機(jī)制，但該區(qū)域的應(yīng)力軸依然存在較強(qiáng)烈的偏轉(zhuǎn).層析成像研究表明(劉毅，2020；鄧山泉等，2020)，漾濞地震震中附近呈明顯的低速異常體，歷史地震主要位于高低速過渡帶.Wang等(2021)得到云南空間b值分布特征，而此次漾濞地震恰好位于b值低值異常區(qū)域，暗示該地區(qū)存在中強(qiáng)地震的危險(xiǎn)區(qū).程佳等(2020)的應(yīng)變率顯示，震中附近沿著川滇塊體西南邊界的拉張應(yīng)變率比周邊地區(qū)應(yīng)變率大.本文基于上述研究成果，對(duì)2021年漾濞地震的發(fā)震斷層及構(gòu)造背景進(jìn)行深入探討.

距此次地震較近的為2013年3月3日云南洱源MS5.5地震和2017年3月27日漾濞MS5.1地震.常祖峰等(2014)、李濤等(2018)根據(jù)2013年洱源MS5.5地震(圖2)的烈度分布、滑坡崩塌體分布和微震分布特征，推斷發(fā)震斷裂為維西—喬后—巍山斷裂；楊軍等(2015)、黃小龍等(2015)、劉毅(2020)根據(jù)其震源機(jī)制解節(jié)面及精定位后余震展布方向，判定維西—喬后—巍山斷裂西部的蒼山西麓煉鐵盆地東緣主邊界斷裂帶為2013年洱源地震的發(fā)震斷裂.潘睿等(2019)、李姣等(2020)通過對(duì)2017年漾濞MS5.1地震(圖2)地震序列精定位及震源機(jī)制解的研究，認(rèn)為發(fā)震斷層為維西—喬后—巍山斷裂.鑒于這3次地震空間距離較近(圖2)，都與維西—喬后—巍山斷裂有一定的關(guān)聯(lián)，因此，本文對(duì)這3次地震之間的發(fā)震背景及發(fā)震斷層的異同進(jìn)行探究.

2 漾濞地震序列雙差重定位

2021年5月18日漾濞地震震中區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)前震叢集現(xiàn)象(圖3a,b)，5月19日MS4.4地震后，震級(jí)及時(shí)頻次(圖3a,b)有減弱的趨勢.直至5月21日發(fā)生MS5.6前震及MS6.4主震，隨后大量余震發(fā)生(圖3b).截至7月5日地震時(shí)頻次及震級(jí)逐漸減弱(圖3a,b)，主要以ML2.0以下地震為主(圖3a).

2.1 重定位數(shù)據(jù)及參數(shù)

本文重定位數(shù)據(jù)來源于中國地震臺(tái)網(wǎng)中心的觀測報(bào)告，選取了99°E—101°E、24.5°N—26.5°N范圍內(nèi)，2021年5月18日至7月5日之間的7092個(gè)地震事件，使用的P和S震相共計(jì)101806條.

本文擬使用雙差(Waldhauser and Ellsworth, 2000)對(duì)漾濞地震序列進(jìn)行重定位，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)，最大震中距不大于200 km(圖3c)，相鄰地震事件最大搜索距離為10 km，允許最多配對(duì)20個(gè)相鄰地震事件，選擇至少6個(gè)震相記錄的地震事件.重定位前配對(duì)地震事件6458個(gè)，平均每組地震事件有8條射線.重定位時(shí)P權(quán)重為1.0，S權(quán)重為0.8，使用了32個(gè)臺(tái)站，定位使用的臺(tái)站對(duì)漾濞地震序列包圍較好(圖1).雙差重定位使用的一維速度模型來源于曹穎等(2018)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了微調(diào)(表1).重定位后得到5827個(gè)地震事件，超過90.23%的配對(duì)地震事件被重新定位.

表1 雙差重定位使用的一維速度模型Table 1 1D velocity model used by double-difference relocation method

圖3 漾濞地震序列M-t、時(shí)頻次N-t、走時(shí)-震中距及重定位前、后均方根殘差和深度統(tǒng)計(jì)圖(a) 漾濞地震序列M-t圖； (b) 時(shí)頻地震統(tǒng)計(jì)圖； (c) 走時(shí)-震中距分布圖，紅色和藍(lán)色圓點(diǎn)分別為P和S到時(shí)； (d)和(e)為重定位前、后的走時(shí)殘差； (f)和(g)為重定位前、后的深度統(tǒng)計(jì)圖.Fig.3 M-t, hourly frequency N-t diagrams, travel time-epicenter distance, histogram of Root-Mean-Square (RMS) residual and depth before, after relocation of the Yangbi earthquake sequence(a) and (b) are M-t and hourly frequency N-t diagrams of the Yangbi earthquake sequence, respectively. (c) The distribution of travel time-epicentral distance. Red and blue dots are the arrival time of P and S, respectively. (d) and (e) are RMS residual before and after relocation, respectively. (f) and (g) are depth histograms before and after relocation, respectively.

重定位前走時(shí)殘差介于0～1.0之間，其中大多數(shù)地震的走時(shí)殘差小于0.5(圖3d).重定位后走時(shí)殘差主要集中在0.025以內(nèi)(圖3e).雖然重定位前、后的震源深度都主要集中在3～15 km(圖3f,g)，但重定位后地震深度分布特征避免了重定位前由于速度模型不優(yōu)而導(dǎo)致地震集中在5 km、8 km和10 km深度的現(xiàn)象(圖3f).

2.2 地震空間分布特征

漾濞地震序列重定位后的結(jié)果如圖4所示.地震叢集呈NW-SE展布(圖4a)，集中在長約30 km(圖4b)、寬約8 km的狹長地帶內(nèi)，且存在東南段余震較多、西北段余震偏少的現(xiàn)象(圖4a).Yang等(2021)給出了2021年漾濞地震序列中的2144個(gè)地震精定位結(jié)果，余震呈NW向分布，發(fā)震斷層向SW傾斜，破裂長度約25 km.本文的地震叢集長度(30 km)與Yang等(2021)、龍鋒等(2021)的結(jié)果略有差異，但地震序列叢集的展布方向和傾向與上述研究結(jié)果一致.

本文雙差重定位后的地震序列展布方向與龍鋒等(2021)、韓立波和蔣長勝(2021)和USGS給出的主震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ走向一致(圖4a，表2).而剖面圖顯示重定位后地震叢集傾向SW(圖4c)，與震源機(jī)制解(USGS)節(jié)面Ⅱ傾向(表2，圖4c)相同.主震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ傾角82°(韓立波和蔣長勝，2021；USGS)，與本文雙差重定位后地震叢集傾角接近垂直(圖4c)的結(jié)論相符.

表2 漾濞地震震源機(jī)制解參數(shù)Table 2 The focal mechanism solutions parameters of Yangbi earthquake

圖4 重定位后漾濞地震序列特征F1為維西—喬后—巍山斷裂，F(xiàn)2和F3是根據(jù)地震叢集推斷的未知斷裂. 圖中紫色震源機(jī)制解來源于USGS、雷興林等(2021)和余海琳等(2021). 五角星表示大于5級(jí)地震，紅色箭頭指示斷層傾向.Fig.4 The structure of the relocated Yangbi earthquake sequenceF1 is Weixi-Qiaohou-Weishan fault. F2 and F3 are unknown faults according to the earthquake cluster. The purple focal mechanism solutions are from USGS, Lei et al. (2021) and Yu et al. (2021). The earthquakes with magnitude large than 5.0 are represented by stars. The dip direction of faults are directed by red arrows.

本研究重定位結(jié)果顯示(圖4a)，4個(gè)5.0級(jí)及以上地震沿地震叢集的長軸線分布，沿著地震叢集展布優(yōu)勢方向選取剖面AA′，AA′兩側(cè)寬度各3 km的地震投影至剖面(圖4b)，如剖面AA′所示(圖4b)，4個(gè)5.0級(jí)及以上地震均位于地震序列的底部(>10 km)，矩心深度均小于初始破裂深度(表2，圖4b)，表明4個(gè)5.0級(jí)及以上地震是從發(fā)震斷層的底部向淺部破裂.

同時(shí)，主震及一個(gè)5.0級(jí)余震位于地震序列NW端，余震數(shù)量較少，可能反映了應(yīng)力釋放較徹底.主震所在的剖面圖顯示(圖4b)，主震初始破裂位置較深(表2)且余震偏少.前人在地震定位研究時(shí)也多次出現(xiàn)主震附近余震稀少現(xiàn)象(易桂喜等，2019；Long et al., 2019)，表明在主震初始破裂位置可能存在凹凸體(Aki，1984；易桂喜等，2015，2019)，使得絕大部分地殼應(yīng)力得以完全釋放，附近的余震數(shù)量偏少(圖4b).

再者，通過主震的矩心深度(5.0 km，韓立波和蔣長勝，2021)較淺(表2，圖4b)，附近余震稀疏，本文分析得出漾濞主震震源機(jī)制解矩心深度附近是地殼應(yīng)變能釋放最徹底的區(qū)域(易桂喜等，2015，2019)，由于主震釋放了地殼絕大部分應(yīng)力，應(yīng)力積累較少使得余震稀疏.

圖4a中的剖面BB′垂直于地震叢集展布優(yōu)勢方向，選取剖面兩側(cè)寬度各3 km的地震投影到剖面BB′.剖面BB′(圖4c)顯示存在兩個(gè)地震叢集，左側(cè)出現(xiàn)的地震叢集傾向SW，與維西—喬后—巍山斷裂(F1)傾向NE(圖4c；任俊杰等，2007；常祖峰等，2016)不同.根據(jù)現(xiàn)有的地震分布，可推測維西—喬后—巍山斷裂(F1)并不是本次漾濞地震的主發(fā)震斷層(龍鋒等，2021).圖4a中的黑色橢圓形出現(xiàn)了小震集中現(xiàn)象，主要位于維西—喬后—巍山斷裂附近(圖4a)，剖面BB′顯示小震叢集深度集中在7～10 km(圖4c)，發(fā)震斷層可能為維西—喬后—巍山斷裂，本文不排除該小震叢集為漾濞地震對(duì)F1的庫侖應(yīng)力觸發(fā)作用(Wan et al., 2000)所致的可能.

此研究還選取與AA′垂直的剖面CC′，提取剖面兩側(cè)寬度各1 km的地震投影至CC′(圖4d).剖面圖顯示地震分布呈兩個(gè)SW傾向的高傾角地震叢集.剖面CC′與剖面BB′存在明顯差異，可以得出發(fā)震斷裂在SE端出現(xiàn)的分叉現(xiàn)象(圖4d)，暗示了東南端至少存在兩條斷裂.這意味著地殼相對(duì)破碎無法積累較多應(yīng)力，為后期的地殼應(yīng)力持續(xù)釋放和余震發(fā)生提供了有利條件，也解釋了2021年漾濞地震SE端余震多于NW端的現(xiàn)象.

2.3 漾濞地震發(fā)震斷裂的探討

本文漾濞地震序列重定位結(jié)果與Yang等(2021)的重定位、USGS的震源機(jī)制解節(jié)面存在很好的一致性，表明文中的漾濞地震序列重定位工作是可信的.在此基礎(chǔ)上，根據(jù)前人研究(常祖峰等，2016)及本文重定位后的地震空間分布特征，擬確定漾濞地震的具體發(fā)震斷層.

據(jù)地震平面分布圖顯示(圖4a)，地震的延伸方向與維西—喬后—巍山斷裂(F1)基本一致，但是維西—喬后—巍山斷裂(F1)在其北東側(cè)約6 km，兩者水平距離較遠(yuǎn).其次，地震叢集延伸方向與維西—喬后—巍山斷裂(F1)存在一個(gè)較小的夾角，東南端距維西—喬后—巍山斷裂(F1)較近，而西北端偏離了維西—喬后—巍山斷裂(F1)，兩者走向并不完全一致.再者，剖面圖(圖4c)顯示漾濞地震序列傾向SW，傾角近垂直，與維西—喬后—巍山斷裂(F1)的NE傾向(常祖峰等，2016)截然相反(圖4c).而中國地震局地質(zhì)研究所進(jìn)行的野外發(fā)震構(gòu)造調(diào)查與探測(https:∥www.eq-igl.ac.cn/zhxw/info/2021/33882.html)，未發(fā)現(xiàn)維西—喬后—巍山斷裂同震變形.因此，本文基于地震空間分布特征并綜合各方研究認(rèn)為，2021年漾濞地震序列的發(fā)震斷層不是維西—喬后—巍山斷裂，應(yīng)該是維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè)的未知斷裂(F2和F3)，其斷層走向呈NW-SE向、傾向SW、傾角近垂直.

3 構(gòu)造應(yīng)力場

3.1 震源機(jī)制解及構(gòu)造應(yīng)力場反演

本研究從全球矩心矩張量(GCMT)搜集了7個(gè)歷史地震震源機(jī)制解及美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)給出的本次漾濞地震的2個(gè)震源機(jī)制解(圖2b)，使用基于Hardebeck和Michael(2006)的阻尼應(yīng)力反演方法包裝的MSATSI軟件包(Martínez-Garzón et al., 2014)來計(jì)算震源區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場.震源機(jī)制解有兩個(gè)節(jié)面，由于不知道發(fā)生地震的真實(shí)破裂(Aki and Richards, 1980)，本文隨機(jī)選擇一個(gè)節(jié)面反演構(gòu)造應(yīng)力場.計(jì)算過程中置信度為95%，采用2000次Bootstrap抽樣得到95%置信度下三個(gè)應(yīng)力軸的不確定范圍.其中三個(gè)應(yīng)力軸的相對(duì)大小用R(Gephart and Forsyth, 1984)表示：

R=(σ2-σ1)/(σ3-σ1),

(1)

σ1、σ2和σ3分別表示最優(yōu)主壓應(yīng)力軸、中間應(yīng)力軸和最優(yōu)主張應(yīng)力軸，R值范圍為0～1.根據(jù)公式(1)，當(dāng)R值為0時(shí)，σ1等于σ2，σ1與σ2在σ3為法線的平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，σ2表現(xiàn)出擠壓性質(zhì)，σ3不確定范圍最小，而σ1與σ2不確定范圍較大；當(dāng)R值為0.5時(shí)，σ1、σ2和σ3成等差數(shù)列，即σ1、σ2和σ3均穩(wěn)定，三個(gè)應(yīng)力軸不確定范圍均較??；當(dāng)R值為1.0時(shí)，σ2等于σ3，σ2與σ3在σ1為法線的平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，σ2表現(xiàn)出拉張的性質(zhì)，此時(shí)σ1非常穩(wěn)定，不確定范圍較小，而σ2與σ3不確定范圍較大(萬永革等，2011；Martínez-Garzón et al., 2014).

3.2 震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場特征

震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場顯示(圖5，表3)，最優(yōu)主壓應(yīng)力軸呈SSE向(174.57°)低傾伏角(18.79°)擠壓，最優(yōu)主張應(yīng)力軸呈SWW向(-93.65°)近水平(5.21°)拉張，是走滑的應(yīng)力機(jī)制.三個(gè)應(yīng)力軸的相對(duì)大小R值為0.18(表3).根據(jù)R值的定義，當(dāng)R值接近為0時(shí)，最優(yōu)主壓應(yīng)力軸的不確定范圍較大(圖5a)，而最優(yōu)主張應(yīng)力軸是非常穩(wěn)定的狀態(tài)(圖5b)，其不確定范圍(圖5a)要比最優(yōu)主壓應(yīng)力軸和中間軸小得多(圖5a).

因?yàn)檎鹪磪^(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場受到青藏地塊、華南地塊和滇緬地塊之間的相互作用(圖1)，青藏地塊的川滇塊體被青藏高原擠出，向SSE向運(yùn)動(dòng)(Zhao et al., 2015；Wang and Shen, 2020)形成近SSE向擠壓及SWW向拉張的構(gòu)造應(yīng)力場.川滇塊體通過印度板塊的阿薩姆角和四川盆地形成的狹窄通道后(圖1)，向兩側(cè)排開華南地塊和滇緬地塊，華南地塊和滇緬地塊向SE和SW方向逃逸運(yùn)動(dòng)，形成近E-W向拉張的應(yīng)力狀態(tài)(Xu et al., 2016).由于川滇塊體運(yùn)動(dòng)速率較大，在西南邊界形成了相對(duì)的速率差以及右旋走滑的邊界，致使漾濞地震構(gòu)造應(yīng)力場呈NNW-SSE向低傾伏角擠壓、NEE-SWW向近水平拉張的走滑應(yīng)力機(jī)制(龍鋒等，2021).

圖5 漾濞地震震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場及其應(yīng)力輻射花樣(a) 漾濞地震震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場，其中σ1表示最優(yōu)主壓應(yīng)力軸；σ2表示中間應(yīng)力軸；σ3表示最優(yōu)主張應(yīng)力軸．紅點(diǎn)、綠點(diǎn)和藍(lán)點(diǎn)分別表示95%置信度下σ1、σ2和σ3軸不確定范圍．黑色加號(hào)表示最優(yōu)解.(b)震源區(qū)應(yīng)力輻射花樣的紅色和藍(lán)色部分分別表示壓應(yīng)力軸和張應(yīng)力軸.Fig.5 The tectonic stress field and its stress radiation pattern in seismic source region of the Yangbi earthquake(a) The tectonic stress field in seismic source region of the Yangbi earthquake.Axes of maximum compressive, intermediate, and maximum extensional stress are denoted as σ1,σ2 and σ3, respectively. The 95% confidence intervals of σ1, σ2 and σ3 are represented by red, green and blue dots, respectively. The best solutions are represented by black crosses. (b) The compressive and extensive axis are represented by red and blue part of stress radiation pattern in seismic source region.

表3 漾濞地震震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場參數(shù)Table 3 The tectonic stress field parameters in seismic source region of the Yangbi earthquake

4 主震震源機(jī)制解的剪應(yīng)力和正應(yīng)力

此項(xiàng)研究基于漾濞地震震源區(qū)的應(yīng)力張量(圖5，表3)及R值，使用StressAndFault程序(萬永革，2020)計(jì)算應(yīng)力張量在主震震源機(jī)制解(USGS)節(jié)面Ⅱ上的剪滑角及其相對(duì)的剪應(yīng)力和正應(yīng)力.節(jié)面Ⅰ(走向 42.9°，傾角75.1°)上的相對(duì)剪應(yīng)力和相對(duì)正應(yīng)力分別為0.949和0.215，剪滑角為0.5°；應(yīng)力張量在節(jié)面Ⅱ(走向135.0°，傾角82.0°)上的相對(duì)剪應(yīng)力和相對(duì)正應(yīng)力分別為0.943和0.332，剪滑角為-170.8°.

由于漾濞主震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ相對(duì)剪應(yīng)力為0.943，位于最大值附近(圖6a)，這更有利于剪切構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或斷層的剪切滑動(dòng).其對(duì)應(yīng)的相對(duì)正應(yīng)力較小，僅為0.332(圖6b)，也有利于斷層面滑動(dòng).震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ剪滑角為-170.8°，表明其與地震叢集NW-SE向展布方向一致的節(jié)面Ⅱ具有右旋走滑兼有少量正斷性質(zhì).

5 發(fā)震構(gòu)造分析

根據(jù)漾濞地震序列重定位結(jié)果，可知漾濞地震序列位于維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè)約6 km；基于重定位的地震剖面圖，可得漾濞地震序列的傾向均是SW(圖4d)，與NE傾向(常祖峰等，2016)的維西—喬后—巍山斷裂傾向不符.因此，本文推斷2021年云南漾濞地震序列的發(fā)震斷裂不是維西—喬后—巍山斷裂，可能是一條NW-SE走向、傾向SW的高傾角隱伏斷裂(龍鋒等，2021).通過文中的地震特征推斷(圖4)，發(fā)震斷層可能是維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè)的未知斷裂F2和F3(圖7a).

圖6 漾濞應(yīng)力機(jī)制所產(chǎn)生的震源機(jī)制解及其所產(chǎn)生的相對(duì)剪應(yīng)力和正應(yīng)力漾濞應(yīng)力體系在對(duì)應(yīng)走向和傾角下產(chǎn)生的震源機(jī)制解. 相對(duì)剪應(yīng)力和正應(yīng)力色標(biāo)位于每幅圖左下角．震源機(jī)制類型圖例位于圖(b)的下部.Fig.6 Focal mechanism solutions generated by Yangbi stress regime and their relative shear stress and relative normal stressFocal mechanisms solutions are generated by the Yangbi stress regime on the corresponding strike and dip. The colorbars of the relative shear and normal stress are located in the left bottom of each figure. The legend of types of focal mechanism solutions are located in the bottom of figure (b).

圖7 漾濞地震震源區(qū)發(fā)震斷裂F1是維西—喬后—巍山斷裂；紅色虛線表示的F2和F3斷裂是根據(jù)本文重定位的地震分布推斷的發(fā)震斷裂.Fig.7 The seismogenic fault in seismic source region of the Yangbi earthquakeF1 is Weixi-Qiaohou-Weishan fault;The faults F2 and F3 represented by red dashed line are seismogenic faults which are inferred according to the relocated earthquakes in this paper.

5.1 2021年漾濞地震發(fā)震斷層特征

本文已經(jīng)確定發(fā)震斷層不是維西—喬后—巍山斷裂(F1)，而是其西南側(cè)的F2和F3斷裂(圖7a)，但這兩個(gè)斷層特征還未予以綜合分析.根據(jù)地震重定位結(jié)果(圖4c,d，圖7)推斷，發(fā)震斷裂至少為兩條(F2，F(xiàn)3)，均呈NW-SE向延伸，其中F2從NW端延伸到地震叢集的SE端(圖7a)，長約30 km(圖4b)，但F3的NW端仍未知.剖面圖(圖4d)顯示兩條斷裂傾向都是SW、傾角相近、傾角均較大，在NW端未出現(xiàn)分叉現(xiàn)象(圖4c)，但在SE端出現(xiàn)明顯的分叉現(xiàn)象(圖4d)，推測F3與F2交叉于地震叢集的中部.

為了找到兩條斷裂交叉位置，本文采用移動(dòng)剖面窗口(圖7b，c)，圖7a中紅色直線是剖面位置，其從剖面BB′處以1 km的窗口滑動(dòng)至CC′處.在滑動(dòng)過程中，剖面NW部距剖面距離1 km的地震投影到剖面DD′(圖7b)，而剖面SE部距剖面距離1 km的地震投影到EE′(圖7c).經(jīng)過逐步滑動(dòng)，在剖面現(xiàn)在的位置(圖7a紅色實(shí)線)的兩側(cè)地震投影存在較大差別，DD′未出現(xiàn)雙地震叢集，EE′呈現(xiàn)明顯的雙地震叢集.本文推斷在剖面DD′(EE′)附近是F3與F2斷裂交匯點(diǎn).根據(jù)圖7a中F3位置得出其長度約為11 km、走向呈NW-SE向、傾向SW、傾角較大.

漾濞地震的主震震源機(jī)制解為走滑型(圖2，圖4)；構(gòu)造應(yīng)力場也呈現(xiàn)走滑的應(yīng)力機(jī)制(圖5)；節(jié)面Ⅱ上的相對(duì)最大剪應(yīng)力有益于斷裂產(chǎn)生走滑運(yùn)動(dòng)，且該節(jié)面具有右旋走滑為主的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(圖6)；GPS也顯示震中附近的構(gòu)造是以右旋走滑運(yùn)動(dòng)為主(Zhao et al., 2015; Wang and Shen, 2020)，本文推測F2和F3斷裂具有右旋走滑為主的運(yùn)動(dòng)特征.

MS6.4和MS5.2的震源機(jī)制解(USGS)節(jié)面Ⅱ走向、傾角與F2斷裂走向、地震叢集的傾角(圖4c，d)基本一致.震源機(jī)制解的節(jié)面信息不僅證實(shí)了本文重定位結(jié)果可靠，還證實(shí)了此次地震是以走滑運(yùn)動(dòng)為主，而這一結(jié)論與右旋走滑(吳微微等，2015)性質(zhì)的川滇塊體西南邊界吻合，也同GPS得到的結(jié)論一致(Zhao et al., 2015；任營營等，2020).

5.2 2013年洱源地震發(fā)震構(gòu)造

2013年3月3日云南洱源發(fā)生MS5.5地震，有學(xué)者認(rèn)為發(fā)震斷裂為維西—喬后—巍山斷裂(常祖峰等，2014).也有學(xué)者持不同觀點(diǎn)，楊軍等(2015)根據(jù)震源機(jī)制解節(jié)面及精定位后余震空間分布特征，判定維西—喬后—巍山斷裂西部的蒼山西麓煉鐵盆地東緣主邊界的煉鐵斷裂為洱源地震的發(fā)震斷裂(圖2b).黃小龍等(2015)通過遙感解譯、地質(zhì)構(gòu)造及地貌調(diào)查等手段，研究認(rèn)為洱源MS5.5地震的發(fā)震斷裂是蒼山西側(cè)走向NNW、傾向SWW的煉鐵盆地東緣主邊界正斷層——煉鐵斷裂(圖2b)；川滇塊體西南邊界內(nèi)、外兩側(cè)存在的垂向差異(蘇廣利等，2018；徐東卓等，2019；李臘月等，2020；胡順強(qiáng)等，2021)與2013年洱源正斷型的主震震源機(jī)制解吻合；余震的空間展布方向(李濤等，2018)與震源機(jī)制解節(jié)面的走向(楊軍等，2015)一致，也同煉鐵斷裂(圖2)的走向吻合；主震震源機(jī)制解為正斷型(楊軍等，2015)與煉鐵盆地的構(gòu)造特征吻合(常祖峰等，2014，黃小龍等，2015).我們支持楊軍等(2015)和黃小龍等(2015)關(guān)于2013年洱源地震發(fā)震斷層為維西—喬后—巍山斷裂西側(cè)的蒼山西麓煉鐵盆地東緣主邊界斷裂(煉鐵斷裂)的結(jié)論(表4).

5.3 2017年漾濞地震發(fā)震構(gòu)造

2017年漾濞發(fā)生MS5.1地震，雙差重定位研究(潘睿等，2019；李姣等，2020)顯示，2017年漾濞地震序列(圖2b藍(lán)色圓形)位于2021年漾濞地震的北部，其走向NW與維西—喬后—巍山斷裂接近，傾角近垂直(李姣等，2020)，但地震叢集位于維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè)4 km處，據(jù)此推斷發(fā)震斷裂不是維西—喬后—巍山斷裂，可能是一條未知斷裂(表4).潘睿等(2019)和李姣等(2020)給出的2017年漾濞MS5.1地震震源機(jī)制解與GCMT一致，均為走滑型地震(圖2藍(lán)色震源機(jī)制解)，其中一個(gè)節(jié)面呈NW走向，與地震叢集優(yōu)勢展布方向一致.2021年漾濞地震序列呈NW-SE向展布，分布在維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè)(龍鋒等，2021)，且傾角近垂直，地震叢集走向與震源機(jī)制解傾向SW的節(jié)面Ⅱ走向一致，本文得到的2021年地震叢集分布特征(圖4，圖7)與2017年漾濞地震特征(潘睿等，2019；李姣等，2020)一致.這兩次地震叢集位于維西—喬后—巍山西南側(cè)4～6 km；地震序列延伸方向一致，均呈NW-SE向延伸；震源機(jī)制解相似均為走滑型(圖2b，表4).本文推斷2017年的發(fā)震斷裂與2021年漾濞地震的發(fā)震斷裂空間相近、運(yùn)動(dòng)特征相似.2017年漾濞地震發(fā)震斷層可能為一條，而2021年漾濞地震的發(fā)震斷裂至少為兩條(圖7a)，不排除還存在其他次級(jí)斷裂(F4,F5)的可能(圖7a).

表4 三次地震序列的構(gòu)造特征差異Table 4 The difference of tectonic structure about the three earthquake sequence

5.4 2013、2017及2021年地震應(yīng)力場及發(fā)震構(gòu)造異同

為了對(duì)比3次地震的發(fā)震構(gòu)造，本文使用2013年洱源(楊軍等，2015)、2017年漾濞(潘睿等，2019；胡曉輝，2020)和2021年漾濞(余海琳等，2021)的較大地震的震源機(jī)制解，分別反演3次地震震源區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場.由于3次地震空間距離較近(圖2)，也可以將其三個(gè)應(yīng)力場類比為該地區(qū)(圖2)時(shí)間域應(yīng)力場變化.3次地震的構(gòu)造應(yīng)力場整體特征較一致(表4，圖8)，呈現(xiàn)出近S-N向的低傾伏角擠壓(圖8，表5)和近E-W向的近水平拉張，均為走滑的應(yīng)力機(jī)制(表5).這表明3次地震序列均是在川滇塊體向南運(yùn)動(dòng)與滇南塊體形成的大型右旋走滑邊界的走滑應(yīng)力場下發(fā)生，但它們的應(yīng)力場存在差異.該差異可能是局部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)差異引起的地殼應(yīng)力的積累和釋放不均勻所致.

2013年洱源地震構(gòu)造應(yīng)力場應(yīng)力形因子(R值)接近0(0.13)，表明中間應(yīng)力軸承擔(dān)了部分?jǐn)D壓作用，在垂向上存在部分?jǐn)D壓應(yīng)力(圖8d)，這種現(xiàn)象一般與震源區(qū)的局部構(gòu)造作用有直接關(guān)系，例如巖漿活動(dòng)、地幔物質(zhì)上涌、裂陷盆地等構(gòu)造導(dǎo)致的地殼垂向差異運(yùn)動(dòng)(崔華偉等，2020，2021a,b)，而震中附近的煉鐵盆地與應(yīng)力場的這一特征相符.不僅如此，2013年洱源地震震中附近地殼存在明顯的垂向差異運(yùn)動(dòng)(蘇廣利等，2018；徐東卓等，2019；李臘月等，2020；胡順強(qiáng)等，2021)；發(fā)震構(gòu)造為煉鐵盆地東邊界(楊軍等，2015；黃小龍等，2015)；發(fā)震斷層為正斷性質(zhì)的煉鐵斷裂(楊軍等，2015；黃小龍等，2015)；該地震主震震源機(jī)制解為正斷型地震(楊軍等，2015)；構(gòu)造應(yīng)力場為走滑兼有少量正斷的應(yīng)力機(jī)制(圖8a,d).因此，2013年洱源地震的發(fā)震構(gòu)造是在右旋走滑的背景構(gòu)造作用下，主要受控于局部構(gòu)造的垂向差異運(yùn)動(dòng).

圖8 2013年洱源、2017年和2021年漾濞地震震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(a—c)及其應(yīng)力輻射花樣(d—f)其他如圖5.Fig.8 The tectonic stress field (a—c) and stress radiation pattern (d—f) in seismic source region of the 2013 Eryuan, 2017 and 2021 Yangbi earthquakesOthers are the same as the Fig.5.

表5 2013年洱源、2017年和2021年漾濞震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場參數(shù)Table 5 The tectonic stress field parameters in seismic source region of the 2013 Eryuan, 2017 and 2021 Yangbi earthquakes

2017年漾濞地震構(gòu)造應(yīng)力場應(yīng)力形因子(R值)接近0.5(0.57)，反映了三個(gè)主應(yīng)力軸成等差數(shù)列，說明三個(gè)應(yīng)力軸均穩(wěn)定.根據(jù)三個(gè)應(yīng)力軸的傾伏角可知(Zoback, 1992)，其構(gòu)造應(yīng)力場為走滑的應(yīng)力機(jī)制，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合川滇塊體西南邊界是以右旋走滑運(yùn)動(dòng)為主的特征，推斷此次地震是右旋走滑的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為主.然而，局部構(gòu)造的垂直差異運(yùn)動(dòng)并沒有體現(xiàn)在此次地震序列活動(dòng)中，很可能是2013年洱源地震活動(dòng)距離此次地震較近(圖2)，致使地殼局部構(gòu)造垂向應(yīng)力積累在2013年洱源地震釋放較徹底.同時(shí)，根據(jù)其走滑型的主震震源機(jī)制解(圖2b)及走滑的應(yīng)力機(jī)制(圖8c)，推斷川滇塊體西南邊界的右旋走滑作用控制著2017年漾濞地震發(fā)震構(gòu)造.

2021年漾濞地震構(gòu)造應(yīng)力場應(yīng)力形因子(R值)為0.29(圖8)，反映出中間應(yīng)力軸的部分?jǐn)D壓作用(圖8f).余海琳等(2021)求解的85個(gè)震源機(jī)制解顯示，走滑型地震占48.24%、正斷型占16.47%，過渡型占30.59%及逆沖型占4.71%.雖然主震及大部分余震為走滑型，但部分地震(圖2b)為正斷型，這可能也是局部構(gòu)造垂向差異運(yùn)動(dòng)的表征(胡順強(qiáng)等，2021).王紹俊等(2021)InSAR/GNSS 數(shù)據(jù)反演了斷層滑動(dòng)分布，發(fā)震斷層為高傾角右旋走滑略帶正斷分量.GPS垂向測量(胡順強(qiáng)等，2021)及水準(zhǔn)測量(蘇廣利等，2018；徐東卓等，2019；李臘月等，2020)均表明，局部地殼存在垂向差異運(yùn)動(dòng)，但地殼垂向運(yùn)動(dòng)速率(蘇廣利等，2018；徐東卓等，2019；李臘月等，2020；胡順強(qiáng)等，2021)遠(yuǎn)小于水平運(yùn)動(dòng)速率(Zhao et al.,2015；任營營等，2020；Wang and Shen, 2020)，這可能表明構(gòu)造之間的橫向作用遠(yuǎn)大于地殼局部垂直差異運(yùn)動(dòng)作用，而構(gòu)造應(yīng)力場以走滑兼有少量正斷的應(yīng)力機(jī)制則說明左旋走滑的邊界作用控制著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，局部的地殼垂向差異運(yùn)動(dòng)為輔助作用.可見，此次地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)復(fù)雜，既有川滇塊體和滇南塊體之間的右旋走滑運(yùn)動(dòng)作用(吳微微等，2015)，也存在局部地殼垂向差異運(yùn)動(dòng)(徐東卓等，2019；李臘月等，2020；胡順強(qiáng)等，2021).

綜上所述，3次地震發(fā)震背景均受控于川滇塊體西南邊界的右旋走滑運(yùn)動(dòng)，但發(fā)震構(gòu)造存在差異.2013年洱源地震是在右旋走滑為主的大型邊界控制的背景應(yīng)力場下，主要受局部構(gòu)造的垂向差異運(yùn)動(dòng)作用控制.2017年漾濞地震似乎只受到了川滇塊體西南邊界的右旋走滑構(gòu)造控制.而2021年漾濞地震受右旋走滑的構(gòu)造及局部地殼垂向差異運(yùn)動(dòng)作用的控制.

6 結(jié)論

本文使用雙差定位法對(duì)2021年漾濞地震序列進(jìn)行重定位，給出了漾濞地震的空間分布特征，并反演了震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場特征；基于應(yīng)力場計(jì)算了斷層面的相對(duì)剪應(yīng)力及正應(yīng)力，確定了漾濞地震的發(fā)震斷層及其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；對(duì)比討論了2013年洱源、2017及2021年漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造異同.研究得到以下結(jié)論：

(1)2021年漾濞地震序列呈NW-SE向展布且SE端余震多于NW端.其中余震區(qū)地殼應(yīng)力不均勻釋放致使5.0級(jí)及以上地震周邊余震活動(dòng)稀少.4個(gè)5.0級(jí)及以上地震初始破裂深度大于矩心深度，推測發(fā)震斷裂從斷裂底部開始破裂并向淺部延伸.

(2)發(fā)震斷裂是維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè)的未知斷裂F2、F3，走向NW-SE，傾向SW傾角近垂直.其中F2貫穿整個(gè)地震序列，長約30 km，F(xiàn)3主要發(fā)育在中南段，長約11 km，兩條發(fā)震斷層可能相交于地震序列的中間位置.

(3)震源區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場呈SSE向(174.57°)低傾伏角(18.79°)擠壓，與此同時(shí)，呈SWW向(-93.65°)近水平(5.21°)拉張，其應(yīng)力場為走滑應(yīng)力機(jī)制.本文認(rèn)為川滇塊體自北向南運(yùn)動(dòng)與西南部滇南塊體形成的右旋走滑邊界控制著震源區(qū)的發(fā)震構(gòu)造.

(4)3次地震構(gòu)造應(yīng)力場均為走滑應(yīng)力機(jī)制，且發(fā)生在川滇塊體與滇南塊體相對(duì)右旋走滑運(yùn)動(dòng)邊界形成的走滑應(yīng)力機(jī)制背景下.2013年洱源地震在右旋走滑運(yùn)動(dòng)構(gòu)造背景下，很大程度上受控于局部構(gòu)造的垂向差異運(yùn)動(dòng)；2017年漾濞地震受控于右旋走滑構(gòu)造；2021年漾濞地震發(fā)震構(gòu)造是右旋走滑邊界為主，還受到局部地殼垂向差異運(yùn)動(dòng)的作用.

致謝感謝三位匿名審稿專家的有益建議和意見.感謝編輯的辛勤付出.本文大部分圖件使用GMT6(Wessel and Smith, 1995)繪制.