漾濞M6.4地震序列M≥5.0地震震源機(jī)制解及構(gòu)造特征

李 見 陳 佳 金明培 李孝賓 黃 雅 高 瓊

1 中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場大理中心，云南省大理市濱海大道，671000

2021-05-21 21:48:34云南省大理白族自治州漾濞縣(25.67°N, 99.87°E)發(fā)生M6.4地震，震源深度8 km，在21:21:25主震前發(fā)生了MS5.6地震，主震后仍然發(fā)生了2次5級以上地震。據(jù)云南地震臺網(wǎng)中心速報目錄，截至2021-06-14 20:00余震已達(dá)5 151次，其中6.0～6.9級地震1次，5.0～5.9級地震3次，4.0～4.9級地震26次，3.0～3.9級地震79次，3級以下地震5 042 次。

震區(qū)東側(cè)發(fā)育有NW向的維西-喬后斷裂，該斷裂為晚第四紀(jì)活動斷裂，運(yùn)動性質(zhì)以右旋走滑為主，同時兼正斷特征。部分學(xué)者采用不同方法對漾濞地震序列的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行研究，但所得結(jié)論存在一定差異。葉濤等[1]認(rèn)為，漾濞地震是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下，最大有效剪應(yīng)力集中于維西-喬后斷裂南段西南側(cè)的隱伏斷裂切割楔入到柔性(低阻)區(qū)剛性(高阻)體的結(jié)果；王光明等[2]則認(rèn)為，漾濞地震是蘭坪-思茅地塊內(nèi)部NW向草坪斷裂在近NS向區(qū)域應(yīng)力擠壓作用下發(fā)生右旋走滑運(yùn)動的結(jié)果，具有明顯的新生斷裂特征；雷興林等[3]分析認(rèn)為，漾濞地震序列受發(fā)育程度較低、含多級雁列構(gòu)造的NW向?yàn)橹?、NE向?yàn)榇蔚墓曹椬呋瑪鄬酉到y(tǒng)(稱為漾濞斷裂)控制，整體沿NW向斷層展布，主震與部分強(qiáng)余震為NW向斷層活動所致；龍鋒等[4]判定發(fā)震構(gòu)造為維西-喬后斷裂的平行伴生斷裂。本文對漾濞地震序列中M≥5.0地震的震源機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)合利用滇西北地區(qū)密集臺陣資料得到的精定位結(jié)果，通過地震基本參數(shù)、烈度分布及震區(qū)地震活動特征等對發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行研究。

1 構(gòu)造特征

印度板塊與歐亞板塊碰撞形成三江新生代造山帶，在造山帶形成過程中不僅有早期的正向碰撞，還存在后期側(cè)向碰撞和斜向俯沖。該時期三江地區(qū)地表物質(zhì)發(fā)生大規(guī)模SE向逃逸與地塊旋轉(zhuǎn)，碰撞帶在三江地區(qū)形成扇形地域[5-6]。印度板塊與歐亞板塊碰撞形成區(qū)域性逆沖斷層和推覆構(gòu)造[7]，這種區(qū)域性推覆作用使滇西北地區(qū)多發(fā)育高傾角斷層。巖石圈的順時針旋轉(zhuǎn)[8-9]使研究區(qū)構(gòu)造斷裂多為走滑性質(zhì)，同時從北到南的扇形構(gòu)造顯示該區(qū)域?yàn)樯煺箻?gòu)造[7]，部分?jǐn)鄬语@示為正斷性質(zhì)。

滇西北地區(qū)強(qiáng)震頻發(fā)，圖1為1925年有儀器記錄以來M≥6.0地震分布，包括漾濞M6.4地震在內(nèi)研究區(qū)至今共發(fā)生22次6級以上地震，占同時期云南地區(qū)地震的34%，最近一次強(qiáng)震頻發(fā)時段為1996～2003年，該期間發(fā)生麗江7.0級地震和4次M≥6.0地震。從地質(zhì)構(gòu)造上看，漾濞M6.4地震發(fā)生在川滇菱形塊體西側(cè)的印支塊體次級構(gòu)造單元——蘭坪-思茅盆地，該單元內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)育早期的逆沖斷層、推覆構(gòu)造與晚期的走滑構(gòu)造斷層[6,10]。從圖1可以看出，漾濞M6.4地震離東側(cè)維西-喬后-巍山斷裂帶(F3)約20 km，該斷裂帶北起雪龍山東麓白濟(jì)汛一帶，經(jīng)維西、通甸、喬后，止于巍山盆地南端，走向NNW，傾向NE/NW，長約280 km，大致以玉獅場、平坡為界分為北段、中段和南段，是一條走滑兼正斷的活動斷裂帶[11]。

F1:怒江斷裂帶; F2：瀾滄江斷裂帶; F3：維西-喬后-巍山斷裂帶; F4：龍蟠-喬后斷裂帶; F5：劍川-文化斷裂帶; F6：程海-賓川斷裂帶; F7：紅河斷裂帶北段圖1 區(qū)域構(gòu)造與歷史地震震中分布Fig.1 Regional tectonic settings and epicenters of the historical earthquakes

2 漾濞地震及M≥5.0余震震源機(jī)制解計算

采用CAP波形反演方法[12]計算此次地震序列中M≥5.0地震的震源機(jī)制解和震源矩心深度，用于主震CAP計算的臺站分布如圖2所示。CAP方法將地震波形記錄分為體波Pnl與面波兩部分，分別對Pnl波和面波進(jìn)行帶通濾波，充分利用體波和面波振幅信息，并賦予不同權(quán)重；最后計算理論波形與觀測波形之間的誤差函數(shù)，利用網(wǎng)格搜索獲取給定參數(shù)空間中誤差函數(shù)達(dá)到最小的最佳解[13-14]。

圖2 用于漾濞M6.4地震精定位和震源機(jī)制解計算的臺站分布Fig.2 Station distribution for the relocation and focal mechanism calculation of Yangbi M6.4 earthquake

本文數(shù)據(jù)來源于中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場大理中心主動源實(shí)驗(yàn)室，所用速度模型為中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場大理中心下關(guān)小孔徑測震臺網(wǎng)使用的速度模型，即楊軍等[15]基于云南地區(qū)人工地震測深和速度結(jié)構(gòu)反演的一維速度模型，具體參數(shù)見表1。

表1 CAP反演使用的地殼速度模型

考慮到震中附近臺站記錄的主震波形限幅，本文在給定波形權(quán)重時，將70 km以內(nèi)的近臺面波權(quán)重設(shè)為0，震中距范圍選擇在350 km以內(nèi)，同時分別對Pnl波和面波進(jìn)行帶通濾波。對于漾濞M6.4地震，震源函數(shù)持續(xù)時間設(shè)置為8 s，體波和面波截取波形窗長分別為40 s和80 s，相應(yīng)的帶通濾波頻帶寬度為0.01～0.1 Hz和0.01～0.08 Hz；對于另外3次M5.0左右地震，體波和面波截取波形的窗長分別為30 s和60 s，相應(yīng)的帶通濾波頻帶寬度為0.05～0.2 Hz和0.05～0.1 Hz；斷層面參數(shù)走向、傾角、滑動角的搜索步長為5°，深度步長為1 km。

圖3為M6.4地震使用一維地殼速度模型反演的誤差隨深度變化的結(jié)果，由圖可見，誤差最小時最佳擬合深度為5.8 km。圖4為最大深度處部分臺站理論波形與實(shí)際波形擬合結(jié)果，從圖中可以看出，各類波形擬合的相關(guān)系數(shù)較好，大部分大于80%，說明結(jié)果具有可靠性。

圖3 漾濞M6.4地震震源機(jī)制解反演殘差隨深度分布Fig.3 The residuals of focal mechanism solutions inversion of Yangbi M6.4 earthquake varying with depth

表2為通過CAP反演獲得的M6.4地震序列中M≥5.0地震的震源機(jī)制解結(jié)果，并與USGS、GCMT、Seismology小組公眾號給出的結(jié)果進(jìn)行對比。雷興林等[3]利用滇西廣域平均一維速度模型[16]對震源機(jī)制解進(jìn)行分析，所得主震震源機(jī)制解中2個節(jié)面的走向、傾角、滑動角分別為44°、77°、-15°和 137°、75°、-167°，質(zhì)心深度為 5.7 km，與本文結(jié)果基本一致，說明CAP方法對速度模型依賴較小[13-14]。本文得到的M6.4主震矩心深度為5.8 km，矩震級為MW6.03，震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ走向39°、傾角75°、滑動角-16°，節(jié)面Ⅱ走向133°、傾角75°、滑動角-164°，P軸方位角356°、仰角22°，T軸方位角86°、仰角1°。節(jié)面Ⅰ走向與USGS、GCMT和Seismology小組結(jié)果相差較小，節(jié)面Ⅱ與USGS、Seismology小組結(jié)果基本一致，說明本文結(jié)果具有可靠性。所有結(jié)果中P、T軸仰角均接近水平。其余3次M≥5.0地震震源機(jī)制解與Seismology小組及智能地動(EarthX)[17]結(jié)果基本一致，表明本文結(jié)果可靠。6.4級主震和3次M≥5.0地震震源機(jī)制解中節(jié)面Ⅰ、節(jié)面Ⅱ都為較高傾角，這與滇西北地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動多為高傾角的走滑兼正斷活動及漾濞M6.4地震序列前震及余震震源深度剖面顯示的高傾角特征一致；且震源深度淺，集中在5～7.6 km范圍內(nèi)，一致性較好，M5.2地震呈現(xiàn)出走滑兼正斷特征，其余均為走滑型地震。

表2 漾濞M6.4地震與M≥5.0地震震源機(jī)制解

3 漾濞M6.4地震及余震序列重新定位

基于滇西北密集臺陣資料(亞失穩(wěn)臺陣、賓川主動源臺陣及部分云南區(qū)域地震臺網(wǎng))提供的震相報告，采用趙小艷等[18]的絕對定位加相對定位方法，對本次漾濞M6.4地震序列中具有4個以上臺站記錄的地震進(jìn)行重新定位。使用HYPOINVERSE-1.4程序[19]對地震事件進(jìn)行初步絕對定位；地殼速度模型采用楊軍等[15]基于云南地區(qū)人工地震測深和速度結(jié)構(gòu)反演的一維速度模型(表1)；相對定位采用雙差定位法[20]，搜索半徑為5 km。

漾濞M6.4地震序列從發(fā)生(包括05-18 4.2級前震和05-19 4.4級前震)至05-22 03:00，滇西北密集臺陣(流動亞失穩(wěn)、主動源臺陣和固定臺陣)共記錄到M≥-1.4地震3 214次，其中5.0～5.9級地震3次，4.0～4.9級地震10次，3.0～3.9級地震50次，2.0～2.9級地震273次，1.0～1.9級地震952次，0～0.9級地震1 382次，0級以下地震544次。參與定位的地震2 971次，經(jīng)過重定位后共得到2 210個地震精定位結(jié)果(圖5)，相對定位誤差為：水平EW向168 m，NS向131 m，垂直向166 m。M6.4主震重定位震源參數(shù)為：震中位置99.881 8°E、25.688 6°N，震源深度6.4 km；M5.6前震重定位震中位置為99.918 9°E、25.639 3°N，震源深度3.85 km；M5.0地震重定位震中位置為99.895 7°E、25.680 1°N，震源深度5.6 km，距離M6.4主震最近；M5.2地震重定位震源參數(shù)為：震中位置99.984 8°E、25.601 1°N，震源深度7.82 km。

圖4 漾濞M6.4地震震源機(jī)制解和理論波形與觀測波形對比Fig.4 The focal mechanism solution and comparison between theoretical and observed waveform of Yangbi M6.4 earthquake

從重定位后漾濞M6.4地震序列展布結(jié)果(圖5)可知，整個地震序列分布在漾濞縣城西南，余震呈NW向展布，長軸走向與等震線分布一致，且與M6.4地震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ走向一致，長約25～30 km，寬約5 km，主震位于整個地震序列西北端。2021-05-21 M5.6前震與05-18和05-19兩次M4.2、M4.4前震震源機(jī)制解的一致性較好，且這3次地震發(fā)生在同一位置，位于整個地震序列中部，離漾濞縣城最近，這也是漾濞M6.4地震前震感強(qiáng)烈的原因之一。主震發(fā)生在地震序列西北端，周圍余震較多，之后整個地震序列中絕大多數(shù)余震均出現(xiàn)在主震東南側(cè)，而南端地震則分裂為東西兩支，與北端地震分布相比，地震序列南端的地震分布更接近維西-喬后-巍山斷裂帶。常祖峰等[11]認(rèn)為維西-喬后-巍山斷裂帶在南端可能分裂成兩支，與地震序列在南端的分布一致。M5.0地震震中位置最接近主震，其震源機(jī)制也與主震更一致；M5.2地震則出現(xiàn)在整個地震序列靠東南端的位置，距離主震最遠(yuǎn)，其震源機(jī)制表現(xiàn)為走滑兼正斷特征，而之后發(fā)生的余震震源機(jī)制更多表現(xiàn)為正斷性質(zhì)，位置也更靠近地震序列南段，說明南段斷裂存在正斷成分。

資料時間為2021-05-18 18:00～05-22 03:00；左圖為重定位前結(jié)果圖5 漾濞M6.4前-余震重定位后震中分布及M≥4.0震源機(jī)制解Fig.5 The epicenter distribution of foreshocks and aftershocks of Yangbi M6.4 earthquake after relocation and the focal mechanism resolutions of M≥4.0

4 漾濞M6.4地震發(fā)震斷層與動力學(xué)背景的初步認(rèn)識

基于漾濞地震序列重定位結(jié)果，沿地震序列長軸方向AA′、垂直長軸并經(jīng)過主震的BB′、垂直長軸并經(jīng)過前震(包括05-18 4.2級前震、05-19 4.4級前震及5.6級前震)的CC′分別作地震序列深度剖面(圖6)。從重定位結(jié)果和圖6(a)可以看出，重定位后漾濞M6.4地震前震、主震和余震序列發(fā)生在維西-喬后-巍山斷裂帶西側(cè)，走向NW。從展布情況來看，主震位于序列北端，序列向東南展布并逐漸靠近維西-喬后-巍山斷裂帶，序列南端離斷裂僅5 km左右，序列西北端主震附近離斷裂約10 km。從主震震源機(jī)制反演結(jié)果來看，節(jié)面Ⅱ走向133°，與地震序列展布方向一致。此次地震序列從空間展布中部開始破裂，圖6(a)中綠色為05-18 M4.2地震前小震分布，主要分布在M4.2地震周圍，范圍較窄；圖6(a)中藍(lán)色為05-19 M4.4地震前小震分布，展布范圍向兩端擴(kuò)展，觸發(fā)其后的M5.6地震，之后地震序列向北擴(kuò)展并發(fā)生主震。從圖6(b)可以看出，地震序列主要集中在長軸約12 km、短軸約7 km的橢圓區(qū)域。M6.4主震周圍地震主要分布在3～12 km深度范圍內(nèi)(圖6(c))；M4.2、M4.4和M5.6前震周圍地震主要集中分布在2～11 km深度范圍內(nèi)(圖6(d))；垂直于長軸的BB′、CC′剖面傾向SW，并呈現(xiàn)出高傾角特征，其中CC′傾角略緩于BB′，傾角從北西向南東逐漸變緩，M≥5.0地震震源機(jī)制反演結(jié)果也反映出高傾角特征。從地震序列北端M6.4主震到南東端M5.2地震，傾角分別為75°、75°、68°、52°，與南東端傾角緩于北西端的特征基本一致。本文反演的主震矩心深度為5.8 km，與重定位后震源深度6.4 km基本一致。結(jié)合圖6(b)可知，地震序列主要集中在 2～12 km 深度范圍內(nèi)，呈高傾角，南東端傾角緩于北西端，漾濞M6.4地震西側(cè)余震較少，主震之后整個地震序列中多數(shù)余震均出現(xiàn)在6.4級主震東南側(cè)，推斷其破裂形式為向東南單側(cè)破裂。結(jié)合重定位后地震序列空間展布、震源機(jī)制解結(jié)果及地震震中深度剖面可知，地震序列空間展布與東北側(cè)的維西-喬后斷裂帶均為NW走向，但存在一定夾角，這與龍鋒等[4]判定余震密集區(qū)與該斷裂相距3～10 km且兩者幾乎平行的結(jié)論存在一定差異。從圖5可以看出，地震序列東南端更接近維西-喬后斷裂帶，存在約10°夾角，未達(dá)到平行，與王光明等[2]的分析結(jié)果接近。地震序列長軸距離東北側(cè)的維西-喬后斷裂帶最近，約5 km，西北端主震距該斷裂較遠(yuǎn)，為10 km左右。因此，漾濞M6.4地震發(fā)震斷層可能不是維西-喬后-巍山斷裂帶，而是維西-喬后-巍山斷裂帶西側(cè)的一條隱伏斷裂或伴生斷裂。漾濞6.4級地震的發(fā)震斷層應(yīng)為NW向右旋走滑斷層，具有較高傾角，走向約133°，震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ(走向133°，傾角75°，滑動角-164°)為發(fā)震斷層面。這與王光明等[2]和雷興林等[3]的結(jié)果基本一致，只是前者將位于地震序列空間展布和維西-喬后斷裂帶之間的一條隱伏斷裂或伴生斷裂命名為漾濞斷裂，而后者則認(rèn)為是草坪斷裂。

圖6 漾濞M6.4地震序列前震及余震震源深度剖面Fig.6 Focal depth profile of foreshocks and aftershocks of Yangbi M6.4 earthquake sequence

5 結(jié) 語

本文利用流動臺陣(亞失穩(wěn)臺陣、主動源臺陣)和固定臺站的地震資料，采用絕對定位結(jié)合相對定位方法，對漾濞M6.4主震及余震序列進(jìn)行重定位。同時，利用CAP反演方法獲得漾濞地震序列中M≥5.0地震的震源機(jī)制解，初步分析本次地震的發(fā)震構(gòu)造，獲得以下結(jié)論：

1)漾濞M6.4主震矩震級為MW6.03，矩心深度5.8 km，與初始定位的震源深度8 km接近，發(fā)生在地殼淺部，震源機(jī)制為右旋走滑型，節(jié)面Ⅰ走向39°、傾角75°、滑動角-16°；節(jié)面Ⅱ走向133°、傾角75°、滑動角-164°；P軸方位角356°、仰角22°；T軸方位角86°、仰角1°，其中節(jié)面Ⅱ走向133°與前-主-余震的空間展布基本一致。3次M≥5.0地震震源深度較淺，集中在5.0～7.6 km深度范圍內(nèi)，M5.2地震表現(xiàn)為走滑兼正斷特征，其余均表現(xiàn)為走滑型地震。

2)重定位后余震呈NW-SE向展布，主震發(fā)生在地震序列北端，其南端地震展布呈兩個次級條帶。地震序列空間展布長為25～30 km，寬約5 km，北部地震分布較集中，震源深部剖面顯示發(fā)震斷層?xùn)|深西淺，呈高傾角，斷裂北部活動以走滑為主，南部為走滑兼正斷。漾濞M6.4地震西側(cè)地震較少，主震之后整個地震序列中多數(shù)余震均出現(xiàn)在其東南側(cè)，推斷破裂形式為向東南的單側(cè)破裂。

3)基于重定位地震序列的震中分布，并結(jié)合震源機(jī)制解特征，推測本次地震發(fā)震斷層為維西-喬后-巍山斷裂帶西側(cè)的一條隱伏斷裂或伴生斷裂，節(jié)面Ⅱ?yàn)橥鹌屏衙妫∕6.4地震為一次NW向高傾角右旋走滑型地震，發(fā)震斷裂或與維西-喬后-巍山斷裂帶為同一斷裂系。