2021年青?，敹郙S7.4地震余震序列震源機(jī)制解及其發(fā)震構(gòu)造特征

呂苗苗， 常利軍， 魯來玉， 劉嘉棟， 吳萍萍， 郭慧麗， 曹學(xué)來， 丁志峰

中國(guó)地震局地球物理研究所， 北京 100081

0 引言

北京時(shí)間2021年5月22日02時(shí)04分，青海果洛州瑪多縣(東經(jīng)98.37°,北緯34.61°)發(fā)生MS7.4地震，震源深度17 km(王未來等，2021)，是中國(guó)大陸地區(qū)繼汶川8.0級(jí)地震之后又一次破壞性大地震.震源區(qū)屬于牧區(qū)，房屋分布和人口密度都比較低.目前已有的地表破裂資料(李智敏等，2021；Ren et al., 2022)及震源機(jī)制解(徐志國(guó)等，2021)和地震矩張量反演(張喆和許力生，2021)結(jié)果表明，瑪多地震為一次典型的左旋走滑事件.

瑪多MS7.4地震發(fā)生于青藏高原東北緣的巴顏喀拉塊體內(nèi)(圖1)，該塊體北起東昆侖斷裂帶，南鄰甘孜—玉樹斷裂帶和鮮水河斷裂帶，其南北邊界均為左旋走滑性質(zhì)的活動(dòng)斷層，東以逆沖型的龍門山斷裂帶為界，西至阿爾金斷裂帶西南段尾端張性斷層(鄧起東等，2010；高孟潭，2016).塊體邊界斷裂的活動(dòng)性較強(qiáng)，在巴顏喀拉塊體周邊曾多次發(fā)生7.0級(jí)以上地震，如塊體東邊界的汶川8.0級(jí)地震(2008年)，蘆山7.0級(jí)地震(2013年)和九寨溝7.0級(jí)地震(2017年)；南邊界的玉樹7.1級(jí)地震(2010年)及瑪尼7.5級(jí)地震(1997年)；塊體北邊界曾發(fā)生昆侖山口西8.1級(jí)地震(2001年)，新疆于田7.1級(jí)(2008年)和7.3級(jí)地震(2014年).與上述發(fā)生在巴顏喀拉塊體主干邊界斷裂帶的強(qiáng)震不同，瑪多MS7.4地震發(fā)生在該塊體內(nèi)部，在空間上填補(bǔ)了7.0級(jí)以上地震的發(fā)震空白，也再次證明了巴顏喀拉塊體仍然處在活躍期.從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造來看，巴顏喀拉塊體內(nèi)部發(fā)育一系列NW向活動(dòng)斷裂，如江錯(cuò)斷裂、瑪多—甘德斷裂與達(dá)日斷裂等，因地處高海拔地區(qū)，它們的研究程度相對(duì)較低.

圖1 瑪多MS7.4震源區(qū)及周邊區(qū)域構(gòu)造背景與歷史地震分布圖紅色五角星表示瑪多MS7.4地震震中；黃色五角星為1970年以來發(fā)生在巴顏喀拉塊體周邊MS≥7.0的地震震中；淺綠色實(shí)心圓圈表示1970年以來MS≥5.0的地震震中.Fig.1 Regional tectonic setting and the epicenters of historical earthquakes around the Madoi MS7.4 focal areaThe red star marks the Madoi MS7.4 main shock; The yellow stars represent the historical earthquakes with magnitude MS≥7.0 and occurred around Bayan Har block since 1970; The light green solid circles represent the historical earthquakes with magnitude MS≥5.0 since 1970.

此次地震的震源破裂過程比較復(fù)雜(https:∥www.cea-igp.ac.cn/kydt/278249.html)，引起了地震研究者的廣泛關(guān)注，不同組織相繼開展了相關(guān)的研究.主震的震源機(jī)制為走滑性質(zhì)(張喆和許力生，2021)，主震及其余震的重定位結(jié)果初步刻畫了發(fā)震斷層走向?yàn)镹WW向、近垂直的形態(tài)(王未來等，2021；徐志國(guó)等，2021；尹欣欣等，2021)，初步推測(cè)瑪多地震的發(fā)震構(gòu)造為巴顏喀拉塊體內(nèi)部的江錯(cuò)斷裂(潘家偉等，2021；王未來等，2021)，而該斷裂近年來并未表現(xiàn)出明顯的能量積累(宋向輝等，2021)，這與產(chǎn)生7級(jí)以上走滑型地震的斷層滑動(dòng)速率應(yīng)大于3 mm·a-1(冉洪流，2011；高翔和鄧起東，2013)的認(rèn)識(shí)相矛盾.其次，受限于瑪多震源區(qū)內(nèi)地震臺(tái)站稀少，地震定位的精度有限，不同研究推測(cè)的斷裂帶具體形態(tài)仍有較大差異.再者，野外考察獲得的黃河鄉(xiāng)以東區(qū)域的地表破裂位移量(李智敏等，2021)明顯小于InSAR反演的斷層深部同震位移量6 m(華俊等，2021)；不同衛(wèi)星影像資料解譯的斷層分布方式也存在較大差別(Zhao et al., 2021; He et al., 2022).此外，已有的震源機(jī)制解反演主要集中在主震和中強(qiáng)型余震(M≥4.0)，所揭示的瑪多地震發(fā)震斷層為高角度構(gòu)造，震源機(jī)制以左旋走滑為主，同時(shí)受局部復(fù)雜構(gòu)造的影響，伴有逆沖型甚至正斷型(趙韜等，2021)地震，震源機(jī)制解性質(zhì)的多樣性反映出發(fā)震構(gòu)造的復(fù)雜性.因此，開展震源區(qū)精確的余震震源機(jī)制解及區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)研究，綜合高精度的地震定位結(jié)果和深部速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，對(duì)確定瑪多地震深部發(fā)震構(gòu)造形態(tài)和分析孕震機(jī)制有重要意義.

圖2 研究區(qū)域及臺(tái)站分布圖藍(lán)色線為地表破裂(Ren et al., 2022)；黑色線為區(qū)域構(gòu)造線；黑色和藍(lán)色三角形分別為流動(dòng)臺(tái)站和瑪多固定臺(tái)站；紅色五角星為瑪多MS7.4地震震中. ELH：鄂陵湖；YMTDQ：野馬灘大橋；HHX：黃河鄉(xiāng).Fig.2 Map view of the study region and station distributionsThe blue lines indicate the surface rupture (Ren et al., 2022); The black lines outline the tectonic boundary; The black and blue triangles denote the portable stations and the permanent station Madoi (MAD), respectively; Red star marks the epicenter of the Madoi MS7.4 earthquake. ELH: E′ling lake; YMTDQ: Yematan bridge; HHX: Huanghe township.

1 數(shù)據(jù)及方法

1.1 數(shù)據(jù)篩選和方法

本文采用CAP方法反演了18次中小型余震的震源機(jī)制解.該方法基于雙力偶點(diǎn)源假設(shè)，基本思想是將地震記錄分為廣義體波和面波分別進(jìn)行擬合(Zhao and Helmberger, 1994; Zhu and Helmberger, 1996).首先根據(jù)速度結(jié)構(gòu)模型采用頻率-波數(shù)法計(jì)算理論地震圖(Zhu and Rivera, 2002; Tan et al., 2006)；其次將得到的理論地震圖與扣除儀器響應(yīng)后的實(shí)際觀測(cè)值構(gòu)建擬合差誤差函數(shù)，采用網(wǎng)格搜索法得到最佳震源機(jī)制解.CAP方法綜合利用了近震體波和面波的振幅比，反演中分別賦予體波和面波不同的權(quán)重，既可靠反映了完整的波形信息又可以有效避免面波占主導(dǎo)作用.另外，擬合差定義中使用的是絕對(duì)振幅，可有效避免因振幅歸一化帶來的局部極小值解的問題.

圖3 根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建的目錄截取的地震事件波形圖Fig.3 Seismic event waveform obtained from the catalog constructed by machine learning

雖然CAP方法對(duì)地殼速度結(jié)構(gòu)模型的依賴性不強(qiáng)，但相對(duì)可靠的速度結(jié)構(gòu)模型能夠在一定程度上提高反演的準(zhǔn)確性.因此，我們選取了綜合人工地震測(cè)深(嘉世旭等，2017)和天然地震成像結(jié)果(Xin et al., 2019)，并修正了地殼厚度(王未來等，2021)的速度結(jié)構(gòu)模型用于反演，其具體參數(shù)見表1.

表1 CAP反演時(shí)使用的一維P波速度結(jié)構(gòu)模型Table 1 1-D P wave velocity model used in CAP inversion

需要說明的是，儀器有效記錄時(shí)間段為瑪多MS7.4地震震后14天到43天，隨著地震能量的釋放，這期間記錄到的多為中小型地震事件(M≤4.0).另外，本文所用的地震目錄綜合了機(jī)器學(xué)習(xí)所構(gòu)建的目錄和中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心公布的地震目錄.其中，機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建的目錄中小震的數(shù)量非常龐大，且分布不均勻.為了盡可能全面地反映整個(gè)斷層上震源參數(shù)沿走向的變化特征，本文以大約0.5°為1個(gè)網(wǎng)格單元，劃分了5個(gè)子區(qū)域.然后根據(jù)數(shù)據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)子區(qū)域中的事件進(jìn)行仔細(xì)挑選，最后對(duì)獲取的18個(gè)中小型余震事件波形進(jìn)行去傾斜、去均值和去儀器響應(yīng)等預(yù)處理，體波和面波的時(shí)間窗分別為50 s和100 s，觀測(cè)波形和理論波形的濾波范圍為0.05～0.1 Hz.

1.2 理論測(cè)試

針對(duì)瑪多余震的發(fā)震位置和臺(tái)站分布情況，本文進(jìn)行了相應(yīng)的理論測(cè)試，以驗(yàn)證當(dāng)?shù)卣鹞挥谂_(tái)站一側(cè)時(shí)，CAP方法對(duì)震源機(jī)制解反演的可靠性.為避免其他因素的干擾，理論測(cè)試中臺(tái)陣位置和速度結(jié)構(gòu)模型與實(shí)際資料反演完全一致.設(shè)定地震的發(fā)震位置分別位于江錯(cuò)斷裂帶的西段(syneve2、3、5、6)和東段(syneve1和syneve4)，震源性質(zhì)、深度及震級(jí)隨機(jī)確定.設(shè)定地震的具體參數(shù)及相應(yīng)的震源機(jī)制解反演測(cè)試結(jié)果見表2.

表2 6個(gè)設(shè)定地震的震源參數(shù)及 CAP反演后的震源機(jī)制解誤差Table 2 Source parameters and focal mechanism errors after CAP inversion of 6 scenario earthquakes

限于篇幅，本文以設(shè)定地震syneve3為例，給出了該事件的震源機(jī)制解擬合差隨矩心深度的變化及其波形擬合結(jié)果，如圖4和圖5所示.結(jié)果表明，對(duì)于江錯(cuò)斷裂帶上的余震和瑪多臺(tái)陣而言，即使地震位于臺(tái)站一側(cè)，方位覆蓋僅90°左右(syneve1、syneve2和syneve3)，仍然可以較好地恢復(fù)震源機(jī)制解.此外，Tan等(2006)指出，即使是稀疏臺(tái)站，也可以用CAP得到3.0級(jí)及以上地震的震源機(jī)制解.Wei等(2012)研究認(rèn)為CAP方法反演震源機(jī)制解時(shí)，3個(gè)臺(tái)站參與反演就可以達(dá)到80%的準(zhǔn)確度，臺(tái)站數(shù)在5～10之間就能得到理想的結(jié)果，其走向、傾角和滑動(dòng)角誤差≤10°，震源深度誤差≤1 km.綜上，基于本文的數(shù)據(jù)資料，可以使用CAP方法反演獲得可靠的震源機(jī)制解參數(shù).

圖4 設(shè)定地震syneve3的震源機(jī)制解反演擬合差隨矩心深度的變化(下半球投影)Fig.4 Variation of fitting error with centroid depth during focal mechanism inversion for the scenario earthquake syneve3 (lower-hemisphere projection)

圖5 設(shè)定地震syneve3的理論地震波形(紅色)與觀測(cè)波形(黑色)對(duì)比波形下方第一行數(shù)字為理論波形相對(duì)于觀測(cè)波形的時(shí)移(s)，正值為理論波超前；第二行數(shù)字為兩波形的互相關(guān)系數(shù)；波形左側(cè)為臺(tái)站名、方位角及其震中距(km).Fig.5 Comparison between the theoretical (red) and observed (black) waveforms of the scenario earthquake syneve3The numbers of the first line below the waveforms are the time shift (in s) of theoretical waveforms relative to observed ones, and the positive values indicate the theoretical waveforms being ahead of the observed ones; The numbers of the second line indicate the cross-correlation coefficients between them; The name of stations, azimuths and corresponding epicentral distances (in km) are given at the left side of the waveforms.

2 結(jié)果

2.1 震源機(jī)制解

為了獲取震源區(qū)余震準(zhǔn)確的震源機(jī)制解參數(shù)，充分認(rèn)識(shí)其發(fā)震構(gòu)造，本文通過CAP方法獲取了震后18次中小型地震的震源機(jī)制解，具體震源參數(shù)見表3.其中發(fā)震時(shí)刻和震中位置采用了郭慧麗等(2022)的結(jié)果，節(jié)面I和節(jié)面II的解、矩心深度和矩震級(jí)由CAP反演所得.

以2021年6月12日(Evt8)和2021年6月26日(Evt16)瑪多兩次余震為例，圖6給出了它們的震源機(jī)制解擬合差隨矩心深度的變化，Evt8 和Evt16的最佳矩心深度均為4 km，小于雙差定位所得到的震源深度(8 km和11 km).最佳矩心深度所對(duì)應(yīng)的震源機(jī)制解即為該事件的最佳雙力偶解.圖7所示為Evt8的波形擬合結(jié)果，其最佳雙力偶解節(jié)面I走向72°、傾角64°、滑動(dòng)角-15°；節(jié)面II走向168°、傾角76°、滑動(dòng)角-153°；矩震級(jí)MW2.73.圖8所示為Evt16的波形擬合結(jié)果，其最佳雙力偶解節(jié)面I走向145°、傾角70°、滑動(dòng)角10°；節(jié)面II走向52°、傾角81°、滑動(dòng)角160°；矩震級(jí)MW2.85.因中小型地震的高頻成分較發(fā)育，且震中距整體較小，在一定程度上增加了波形擬合的難度.為了保證反演結(jié)果的可靠性，對(duì)Evt8和Evt16的波形擬合中剔除了個(gè)別擬合較差的分量，理論波形和觀測(cè)波形擬合情況整體較好，大多數(shù)分量理論波形與觀測(cè)波形的互相關(guān)系數(shù)大于75%.此外，這兩個(gè)事件震源機(jī)制解的性質(zhì)在不同深度都比較穩(wěn)定，同時(shí)也說明了震源機(jī)制解反演結(jié)果的可靠性.

圖6 (a)2021年6月12日和(b)2021年6月26日瑪多兩次余震的震源機(jī)制解反演擬合差隨矩心深度的變化(下半球投影)Fig.6 Variations of fitting error with centroid depth during focal mechanism inversions for two Madoi aftershocks occurred on (a) June 12, 2021 and (b) June 26, 2021, respectively (lower-hemisphere projection)

圖7 2021年6月12日瑪多余震的理論地震波形(紅色)與觀測(cè)波形(黑色)對(duì)比圖注同圖5.Fig.7 Comparison between the theoretical (red) and observed (black) waveforms of the Madoi aftershock occurred on June 12, 2021The notes are the same as those in Fig.5.

圖8 2021年6月26日瑪多余震的理論地震波形(紅色)與觀測(cè)波形(黑色)對(duì)比圖注同圖5.Fig.8 Comparison between the theoretical (red) and observed (black) waveforms of the Madoi aftershock occurred on June 26, 2021The notes are the same as those in Fig.5.

圖9給出了本文的18次余震的震源機(jī)制解，整體以走滑型為主(16次)，與主震震源機(jī)制解相似，還有2次為逆斷型，說明瑪多地震震源區(qū)內(nèi)的構(gòu)造變形以水平錯(cuò)動(dòng)為主.但這些走滑型余震所揭示的斷層走向和傾角沿江錯(cuò)斷裂走向卻存在差異，表明發(fā)震斷層的形態(tài)比較復(fù)雜.

圖9 瑪多MS7.4地震(紅色五角星)的中小型余震震源機(jī)制解分布圖Fig.9 Map showing the focal mechanism solutions of small and medium-sized aftershocks of the Madoi MS7.4 earthquake (marked as red star)

如圖10a所示為瑪多地震震源區(qū)余震序列重定位結(jié)果(郭慧麗等，2022)、震源區(qū)地殼速度結(jié)構(gòu)(吳萍萍等，2022)和上地殼各向異性結(jié)果(曹學(xué)來等，2022).沿著破裂帶自西向東，余震震源機(jī)制解的性質(zhì)具有明顯的分段性.AA′、BB′和CC′分別為沿江錯(cuò)斷裂西段鄂陵湖東南側(cè)(圖10c)、主震西側(cè)的黃河鄉(xiāng)附近(圖10d)和沿江錯(cuò)斷裂(圖10b)的剖面線.在江錯(cuò)斷裂的西段，余震分布主要沿著地表破裂帶呈近東西向，震源機(jī)制解為走滑型，且余震均發(fā)生在高低速交界處.在主震西側(cè)的黃河鄉(xiāng)附近，兩次余震的震源機(jī)制解類型與主震不同，表現(xiàn)為逆斷型，且該處地表破裂帶表現(xiàn)為南北不連續(xù)特征(見圖2).BB′剖面中江錯(cuò)斷裂南北兩側(cè)的速度結(jié)構(gòu)存在顯著差異，斷裂帶以北淺部表現(xiàn)為高速，斷裂帶以南則具有低速特征，余震序列主要發(fā)生于高低速過渡區(qū)域.在江錯(cuò)斷裂東段，3次余震的震源機(jī)制解類型相近，但與主震存在差異，P軸和T軸的方位也有所不同.CC′剖面刻畫出沿江錯(cuò)斷裂自西向東余震震源機(jī)制解類型、余震分布及速度結(jié)構(gòu)的變化.

圖10 (a)余震震源機(jī)制解、余震重定位(郭慧麗等，2022)、P波速度結(jié)構(gòu)(深度為6 km)(吳萍萍等，2022)及上地殼各向異性(曹學(xué)來等，2022)；(b)(c)(d)分別為沿CC′、AA′和BB′的垂向剖面圖Fig.10 (a) Map showing focal mechanism solutions of aftershocks, aftershocks relocation (Guo et al.，2022)， P-wave velocity structure (depth=6 km) (Wu et al.，2022)and upper crustal anisotropies (Cao et al.，2022); (b), (c) and (d) are the vertical cross-sections along CC′, AA′ and BB′, respectively

2.2 區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)

圖11a給出了這18次地震事件的P、T軸分布，具體參數(shù)見表4.為進(jìn)一步探究瑪多地震震源區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)，本文對(duì)上述反演所得的中小型余震的震源機(jī)制解進(jìn)行了斷層面方向和應(yīng)力的聯(lián)合反演.震源區(qū)應(yīng)力軸最大水平主壓應(yīng)力軸σ1的方位為53°(NEE)，傾伏角為13°；中間主壓應(yīng)力軸σ2的方位為213°(SWW)，傾伏角為77°；最小主壓應(yīng)力軸σ3的方位為322°(SE)，傾伏角為4°，如圖11b所示.反演得到的三個(gè)主應(yīng)力軸的應(yīng)力形因子R為0.70(R=(σ1-σ2)/(σ1-σ3))，接近1.0，表明研究區(qū)域的壓應(yīng)力軸相對(duì)穩(wěn)定(黃驥超等，2016).P軸的優(yōu)勢(shì)方位為NEE-SWW，其傾伏角小于30°，說明本文的余震序列所反映的瑪多地震震源區(qū)仍然主要受到NEE向近水平擠壓應(yīng)力場(chǎng)的控制.這與巴顏喀拉塊體持續(xù)受到印度板塊向歐亞板塊俯沖擠壓的構(gòu)造應(yīng)力的影響，其水平最大主壓應(yīng)力總體為東西向(范桃園等，2013；Wang and Shen，2020)一致.不同類型的余震序列反映了瑪多地震震源區(qū)震后的應(yīng)力場(chǎng)特征，對(duì)比徐志國(guó)等(2021)和趙韜等(2021)中強(qiáng)型余震的震源機(jī)制解結(jié)果可知，瑪多地震震源區(qū)在不同時(shí)間段內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)總體上保持一致，受到NEE向近水平擠壓應(yīng)力場(chǎng)的控制，但震后主震西側(cè)及江錯(cuò)斷裂東段的應(yīng)力狀態(tài)變化較大，尤其是江錯(cuò)斷裂東段，局部應(yīng)力明顯增強(qiáng)，導(dǎo)致余震活動(dòng)頻繁(郭慧麗等，2022).

圖11 (a) 瑪多MS7.4地震余震序列的P/T軸分布； (b) 應(yīng)力場(chǎng)反演所得的主應(yīng)力軸Fig.11 (a) P/T axes of aftershocks of the Madoi MS7.4 earthquake; (b) The principal stress axes obtained by stress field inversion

表4 瑪多MS7.4地震中小型余震P/T軸參數(shù)Table 4 P/T axes of small and medium-sized aftershocks of the Madoi MS7.4 earthquake

3 分析與討論

3.1 發(fā)震斷層形態(tài)

瑪多地震震源區(qū)分布著一系列大致平行的NWW向走滑斷裂，江錯(cuò)斷裂位于瑪多—甘德斷裂與達(dá)日斷裂之間.如圖2所示，地表破裂帶呈線性展布，在江錯(cuò)斷裂西段，地表破裂帶近E-W向分布，然后逐漸轉(zhuǎn)為NWW向；在主震附近，地表破裂帶表現(xiàn)為南北不連續(xù)特征.由余震震源機(jī)制所揭示的斷層走向大致與破裂帶平行，斷層的傾角整體較大，但沿著斷層走向不同位置存在變化，暗示發(fā)震斷層的形態(tài)比較復(fù)雜.此外，精確的震源深度是分析孕震環(huán)境的重要參數(shù)(張國(guó)民等，2002)，本文獲取的18次中小型余震的震源機(jī)制解，其矩心深度均在10 km之上，小于雙差定位獲得的深度(郭慧麗等，2022).從物理意義來看，雙差定位所得的震源深度表征著破裂起始點(diǎn)深度，而矩心深度指的是能量釋放的深度，矩心深度小于震源深度是合理的.就方法而言，雙差定位方法對(duì)震源深度的約束能力有限，而CAP反演中體波部分的波形包含著pP和sPm等深度震相信息，有助于更好地約束震源深度(羅鈞等，2021).余震震源深度主要集中在4～8 km，這說明與主震及震后強(qiáng)余震相比，后續(xù)中小型余震的能量釋放主要集中在上地殼.已有研究表明，深部的垂向變形可能會(huì)在一定程度上觸發(fā)淺部的地震活動(dòng)(雷建設(shè)等，2009；鄭勇等，2013).隨著主震能量的釋放和破裂的傳播，受到淺部局部速度結(jié)構(gòu)及應(yīng)力狀態(tài)調(diào)整等因素的共同影響，深部破裂所觸發(fā)的淺部破裂有著更復(fù)雜的特征，其震源機(jī)制解類型可能與主震不同.這也在一定程度上解釋了為何野外考察得到的黃河鄉(xiāng)以東區(qū)域的地表破裂位移量(李智敏等，2021)明顯小于InSAR反演的斷層深部同震位移量(華俊等，2021).總體來看，本文余震震源機(jī)制解所反映的斷層構(gòu)造具有高傾角左旋走滑性質(zhì)，且沿著破裂帶自西向東具有分段性差異，反映出江錯(cuò)斷裂構(gòu)造形態(tài)的復(fù)雜性.

3.2 孕震機(jī)制

巴顏喀拉塊體是青藏高原東北緣地震活動(dòng)性較強(qiáng)的區(qū)域之一，地震的發(fā)生與地殼結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)過程密切相關(guān).因此，綜合分析瑪多地震震源區(qū)的余震序列分布、余震震源機(jī)制解、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、地殼速度結(jié)構(gòu)等，對(duì)于揭示瑪多地震的深部構(gòu)造背景和發(fā)震機(jī)制非常重要.瑪多MS7.4地震的發(fā)震斷層江錯(cuò)斷裂，距離塊體北邊界東昆侖斷裂約70 km，屬于塊體內(nèi)部斷層.穿過巴顏喀拉塊體的人工地震測(cè)深剖面(嘉世旭等，2017；宋向輝等，2021)與吳萍萍等(2022)的體波成像結(jié)果顯示，江錯(cuò)斷裂南北兩側(cè)的上地殼速度結(jié)構(gòu)存在強(qiáng)烈的非均勻性.瑪多地區(qū)的中下地殼低速異常(Xin et al., 2019; 宋向輝等，2021)、低密度異常(Yang et al., 2012)及大地電磁剖面中明顯的高導(dǎo)層(詹艷等，2021)揭示，該區(qū)域很可能存在中下地殼物質(zhì)流動(dòng)(Clark and Royden, 2000).這些軟弱物質(zhì)為上地殼的脆性變形和應(yīng)變能量積累提供了有利條件.受到印度板塊NE向的持續(xù)擠壓，巴顏喀拉塊體東部主要表現(xiàn)為擠壓變形(李海兵等，2021)，使得中下地殼的軟弱物質(zhì)不斷向北運(yùn)移.而瑪多地區(qū)處于高低速邊界帶上，受到江錯(cuò)斷裂北側(cè)高速物質(zhì)的阻擋，弱物質(zhì)轉(zhuǎn)而向上運(yùn)移，從而對(duì)上地殼產(chǎn)生擠壓，這是震源區(qū)構(gòu)造變形的深部驅(qū)動(dòng)力.由中小型余震的震源機(jī)制解所揭示的瑪多地震震源區(qū)主要受到NEE向近水平擠壓應(yīng)力場(chǎng)的控制，與GPS速度場(chǎng)所反映的運(yùn)動(dòng)方向(Wang and Shen, 2020)相一致.在這種構(gòu)造背景下，江錯(cuò)斷裂附近脆性的上地殼應(yīng)力不斷積累，最終導(dǎo)致失穩(wěn)破裂，觸發(fā)了此次瑪多地震.

18次中小型余震的震源機(jī)制解主要為左旋走滑型，另有2次逆沖型，它們發(fā)生在主震以西黃河鄉(xiāng)附近地表破裂帶呈明顯南北分段處.余震的發(fā)震機(jī)制可能會(huì)受到震后應(yīng)力重新調(diào)整的影響，產(chǎn)生不同于主震的震源破裂類型(魏柏林，1980).在徐志國(guó)等(2021)和趙韜等(2021)對(duì)中強(qiáng)型余震的震源機(jī)制解研究中，相同位置也出現(xiàn)了類似的逆沖型地震.從速度結(jié)構(gòu)來看，這2次逆沖型余震均位于高低速異常的交界處，斷層南北兩側(cè)的速度結(jié)構(gòu)差異明顯.在NEE向近水平擠壓應(yīng)力場(chǎng)的控制作用下，隨著主震能量的釋放和震后應(yīng)力的重新調(diào)整，使得斷層北側(cè)堅(jiān)硬的高速體局部應(yīng)力集中，擠壓發(fā)生逆沖型地震.在江錯(cuò)斷裂的東段，也有走滑型余震出現(xiàn)，但P軸方位與其他余震相比更加接近E-W向，與地表破裂帶平行.橫跨江錯(cuò)斷裂東段的測(cè)線MB各臺(tái)站上地殼各向異性快波方向自北向南由NWW向逆時(shí)針逐漸轉(zhuǎn)為NEE向，且測(cè)線MB東側(cè)存在大規(guī)模高速異常，暗示該區(qū)域局部應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性.此外，作為東昆侖斷裂帶的一條分支斷裂，江錯(cuò)斷裂在承擔(dān)其走滑分量的同時(shí)還受到附近其他斷裂共同作用的影響(岳漢等，2008)，尤其是在東段尾端，多條斷裂的共同作用為余震的孕育提供了理想條件，導(dǎo)致此處余震活動(dòng)性顯著增強(qiáng)，屬于應(yīng)力調(diào)整強(qiáng)烈區(qū)，出現(xiàn)不同于主震震源機(jī)制解特征的余震.雖然沿著江錯(cuò)斷裂走向余震震源機(jī)制解性質(zhì)不同，但總體來看應(yīng)力場(chǎng)P軸方位比較相似，與該區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)NEE向近水平擠壓應(yīng)力方向(Wang and Shen，2020)也基本一致.這說明與主震相比，中小型余震的孕震機(jī)制更加復(fù)雜，震源區(qū)的變形和破裂主要受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制，同時(shí)還受到震后應(yīng)力調(diào)整、局部速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及獨(dú)特的斷層系統(tǒng)的綜合影響.

4 結(jié)論

本文基于機(jī)器學(xué)習(xí)獲取的高精度地震目錄和中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心公布的地震目錄，截取相應(yīng)的事件并嚴(yán)格篩選符合要求的地震事件，利用CAP方法反演了瑪多地震震源區(qū)的18次ML≥3.0余震的震源機(jī)制解，在此基礎(chǔ)上，通過應(yīng)力和斷層面方向聯(lián)合迭代方法計(jì)算該區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng).綜合震源區(qū)已有的地質(zhì)與地球物理場(chǎng)特征對(duì)本次瑪多地震的余震序列進(jìn)行分析，獲得了以下認(rèn)識(shí)：

(1)18次中小型余震的震源機(jī)制解顯示，余震序列大多為走滑型(16次)，與主震震源機(jī)制解較一致，在主震以西黃河鄉(xiāng)附近地表破裂帶南北不連續(xù)處出現(xiàn)逆沖型(2次).余震震源機(jī)制所揭示的斷層走向大致與地表破裂帶平行呈NWW向，斷層的傾角整體較大，且在斷層不同位置具有分段性差異，反映出震源區(qū)構(gòu)造形態(tài)的復(fù)雜性.余震震源機(jī)制解所揭示的P軸優(yōu)勢(shì)方位為NEE-SWW向，傾伏角為13°，表明相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的余震序列活動(dòng)仍然主要受到與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向基本一致的NEE向近水平應(yīng)力場(chǎng)的控制.

(2)瑪多MS7.4地震的發(fā)生與該地區(qū)分層且非均勻的上地殼結(jié)構(gòu)及中下地殼軟弱物質(zhì)的擠壓和上涌密切相關(guān).與主震相比，中小型余震的孕震機(jī)制更為復(fù)雜，在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制下，同時(shí)受到震后應(yīng)力的調(diào)整、局部速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及多斷層相互作用的綜合影響.此次瑪多地震的發(fā)生，說明巴顏喀拉塊體的活動(dòng)性仍然較強(qiáng)，未來的強(qiáng)震活動(dòng)性及地震危險(xiǎn)性仍值得關(guān)注.

鑒于本研究使用短周期地震儀波形數(shù)據(jù)，且可用的地震事件震級(jí)偏小，在更低頻范圍內(nèi)進(jìn)行震源機(jī)制解的反演難度較大.我們也嘗試在更高頻率范圍內(nèi)進(jìn)行反演，但受限于研究區(qū)域地殼速度結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性，反演效果不佳.針對(duì)本研究震源機(jī)制解反演的局限性，在未來的反演工作中，我們將考慮采用高精度的三維速度結(jié)構(gòu)模型，以期實(shí)現(xiàn)更寬頻率范圍內(nèi)更加精細(xì)可靠的波形擬合.