滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震震源机制

张会苑， 徐　彦

(1. 云南省地震局，昆明　650224； 2. 云南大学，昆明　650091)



滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震震源机制

张会苑1， 徐彦2

(1. 云南省地震局，昆明650224； 2. 云南大学，昆明650091)

选取云南省数字地震台网记录的滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震波形资料，运用全波形模拟的方法，计算得到震源机制解，对其进行综合分析。结果表明： ①地震破裂面走向分布具有多样性，节面的倾角较高，滑动方式主要以走滑为主，斜滑和倾滑较少；②主压应力场方向为NNW-SSE，主张应力场方向为NEE-SWW，中等应力轴近于垂直；③该区域大部分地震的震源参数基本相同，但少部分地震的震源机制解也存在一定的差异。

震源机制解；全波形模拟；滇东北地区

0　引言

滇东北地区位于云贵高原的北缘，山势陡峭、地形复杂，地处扬子准地台滇东台褶带上[1]。区内有NE向、NW向及近EW向的多组区域褶皱、断裂发育[2]，且该区地震频度较高、强度较大，破坏严重。历史上ML≥4.7地震共发生74次，其中7级以上地震3次，6.0～6.9级地震3次[3]，2012年9月7日，彝良MS5.7、MS5.6地震也位于该区域内(图1)。由于该区域绝大部分地区山势陡峭、沟谷深邃，再加上地壳、河流的剧烈作用，使得山坡坡面岩体基本处于或接近于极限平衡状态，在地震作用下，发生崩塌、滑坡和滚石等灾害的可能性更高，给当地人民的生命财产和生产生活带来的损失和灾难更为巨大。因此，研究该区域地震震源机制，对于分析该区域未来的发震趋势及危险性，保障人民的生命财产安全有着重要作用。

图1　滇东北地区历史强震(ML≥4.7)分布图

震源机制解直观地反映了地震破裂的运动学特征和几何特征，是研究区域地震构造和地震活动性的基础。梁尚鸿等[4]在1984年提出利用区域地震台网Pg、Sg波最大振幅测定小震震源参数；刘杰等[5]也提出利用P波和S波的初动和振幅比计算中小地震的震源机制解。对于云南地区震源机制解的研究也有很多，吴建平等[6]利用云南台网记录的地震波形数据，得到云南地区中小地震的震源机制解；钱晓东等[7]收集了云南及周边地区的中强地震震源机制解资料，并进行了系统分析。但由于中小地震的震级小、能量弱，可观测到清晰记录的台站少，故仅依靠P波初动资料和振幅比的传统方法，是很难得到可靠的震源机制解的[8]。全波形矩张量反演方法对地壳结构横向变化和速度模型的依赖性相对较小，并且本方法不同于其他方法之处在于模拟的是速度值和相对高频的信息，对于求解区域中小地震的震源机制解，该方法的可靠性、准确性较高。本文利用全波形模拟的方法，计算滇东北地区2008—2012年ML≥3.5级地震的震源机制解，并且进行分析讨论，为提高人们对该地区的地震构造、发震机理乃至地震的监测预报的认识提供参考。

1　方法

Zhao等[9]和Zhu等[10]采用的CAP方法在反演中只利用了部分的波形信息，且模拟的是位移波形。本文所用方法充分利用波形信息，对全波形进行模拟[11-12]，且模拟的是速度波形，模拟速度波形而不是位移波形是为了降低低频记录仪噪音的干扰。

先将观测记录所得到的数据波形滤波并转换为所需的速度值，再把速度波形旋转到径向、切向和垂向3个分量，并进行波形模拟。为了消除速度结构横向变化影响，波形通过0.02～0.10 Hz的滤波器压制噪音。通过频率-波数(F-K)法计算格林函数，进而合成理论地震图，对理论波形所采用的分解、滤波规则与观测波形相同。采用对走向、倾角、滑动角以及震源深度4个方面组成的网格格点搜索确定震源参数，对理论波形和实际观测波形做互相关，得到不同震源深度上的拟合系数和震源机制解。当拟合系数值最大时，对应所得的震源机制解即为最佳震源机制解，所对应的深度为最佳震源深度。

2　数据

2.1数据收集及处理

根据全国地震编目系统提供的正式目录，共收集整理滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震共23个(表1)，利用云南省数字测震台网提供的事件波形数据，计算得到滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震的震源机制解。

表1　滇东北地区2008-2012年ML≥3.5地震

2.2速度模型

云南地区地质结构复杂，地壳厚度呈现不均匀变化，速度结构横向差异较大。为了减小速度结构对反演结果的影响，采用云南地区的平均速度结构(crust 2.0),表2为模型计算格林函数。

表2　云南平均速度结构模型

3　震源机制解及深度反演

3.1震源机制解

表3为计算所得到的滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震的震源机制解，图2为所得震源机制解结果及空间分布，并以2011年02月12日云南巧家MS4.5地震为例，给出地震部分台站的观测波形与理论波形的拟合对比图(图3)和波形拟合系数随深度的变化(图4)。所得结果采用刁桂苓等[13-14]提出的统计方法进行分析，即从0°起，以10°为间隔划分角域，将23个地震的震源参数放在360°角域内，进行归一频数划分(图5)。

表3　滇东北地区2008—2012年ML≥3.5震源机制解　(°)

图2　震源机制解及空间分布

图4　波形拟合系数随深度变化图

注：图中的2.5、5、10等数字表示各震源参数出现在各角域的频数图5　震源机制解各参数归一频数分布

注：图中红色线为实际观测波形，蓝色线为理论波形；每个波形左边的数字分别表示实际与理论波形的最大幅值，右边的数字表示理论波形与实际波形的时间偏移(正值表示理论波形比实际波形快，负值表示理论波形比实际波形慢)。图3　2011年02月12日云南巧家MS4.5地震部分台站波形拟合图

3.1.1节面走向、倾角、滑动角分析

节面走向：由计算结果显示，节面较集中分布于350°～10°、50°～95°之间，所占的比例为52%，在其他角域节面分布较少或基本没有，表明地震破裂面取向较为集中， NNW-SSE向与NEE-SWW向这2组占优势。

节面倾角：没有近于水平(0°～30°)的节面；倾斜(30°～60°)的节面有9个，占总数的19.6%；接近直立(60°～90°)的节面有37个，占节面总数的80.4%，所占比例最大。说明节面倾角的优势取向近于垂直。

节面滑动角：若取滑动角在-30°～30°、150°～180°、-150°～-180°角域内的断层为走滑，在60°～120°、-60°～-120°的断层为倾滑，除此之外为斜滑，那么可得，走滑的节面为36个，占总数的78.3%，占绝对优势；倾滑的节面和斜滑的节面所占比例相差不大，分别为4个、6个，占总数的8.7%和13.0%。

3.1.2P轴分析

P轴方位分布：分布在角域250°～330°内的P轴有13个，占总数的56.5%，所以320°附近为P轴的优势取向，即P轴方位的优势取向为NNW-SSE向。

P轴倾角分布：在60°～90°之间，没有P轴的分布；在30°～60°之间，P轴的分布个数为1，占总数的4.3%；在接近水平的0°～30°之间的P轴个数为22，占总数的95.6%。表明接近水平的P轴占绝对优势，没有接近直立的P轴。

3.1.3T轴分析

T轴方位分布：集中分布在200°～260°角域内的T轴有14个，占总数的60.7%，其余零散分布在其他角域，如果取245°为其角度分布的优势方向，则T轴优势取向为NEE-WWS向。

倾角分布：T轴在近于垂直的60°～90°和呈倾斜的30°～60°之间分布的个数都为4，所占比例为17.4%；在接近水平的0°～30°之间，有15个T轴分布，所占比例为65.2%。表明T轴的优势分布为接近水平方向，在接近直立和呈倾斜的T轴分布很少，T轴与P轴相比，P轴更接近水平。

3.1.4B轴倾角分布

在近于水平的0°～40°只有4个B轴，占总数的17.4%；其余分布于稍倾斜的40°～80°角域范围内，有19个B轴，占B轴总数的82.6%。表明地震的倾向滑动是客观存在的。

综上所述，经统计分析滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震震源机制解得到：NNW-SSE向为主压应力轴优势空间分布取向，近水平的NEE-SWW向为主张应力轴优势空间分布取向，与其现今区域构造应力场主压应力方向(NNW向)一致，而中等应力轴的取向近于垂直；破裂面走向的分布具有多样性，但节面的倾角较高，滑动方式以走滑为主，占有绝对优势，斜滑和倾滑较少。

表4中给出了2次MS≥5地震(云南彝良2012年9月7日11时19分41秒MS5.7和2012年9月7日12时16分30秒MS5.6)的美国地质调查局(USGS)的矩张量解、哈佛大学的矩心矩张量解和云南省地震局滇西预报实验场的震源参数。由表4可以看出，2个地震的3个结果都比较相似，而美国地质调查局(USGS)的矩张量解与本文的结果更为接近。

表4　彝良5.7级和5.6级地震的震源机制解

3.2深度反演

图6给出了2012年9月7日11时19分41秒云南彝良MS5.7地震观测波形与理论波形拟合系数随深度的分布，拟合系数达到极大时对应的震源深度17 km即为最佳震源深度，而美国地质调查局(USGS) 矩张量反演和哈佛大学的矩心矩张量反演结果分别为8 km和12 km。图7给出了2012年9月7日12时16分30秒云南彝良MS5.6地震观测波形与理论波形拟合系数随深度的分布，在拟合系数达到极大时对应的震源深度14 km即最佳震源深度，美国地质调查局(USGS)和滇西预报实验场矩张量反演的结果分别为12 km、6 km。3种方法所得结果存在一定差别，可能与速度结构的选取有关，但在最佳震源深度附近，震源机制解并没有明显的变化，在一定程度上说明震源机制解在反演过程中较为稳定。

图6　2012年9月7日11时19分41秒彝良MS5.7地震矩张量反演中波形拟合系数随深度的变化

图7　2012年9月7日12时16分30秒彝良MS5.6地震矩张量反演中波形拟合系数随深度的变化

4　讨论与结论

1)经统计分析滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震震源机制解得到：NNW-SSE向为主压应力轴优势空间分布取向，近水平的NEE-SWW向为主张应力轴优势空间分布取向， 中等应力轴近于垂直；破裂面走向呈多样性分布，但以NNW-SSE向与NEE-SWW向为主，可能与区内发育NE向、NW向及近EW向3组区域褶皱、断裂有关。另外，该地区有多条走向NE和NW的压扭性构造活动断裂对地震的破裂方向也有影响。节面的倾角较高，滑动方式斜滑和倾滑较少，走滑占绝对优势。钱晓东等[7]对云南地区现代构造应力场的研究，得出小江断裂带受到川滇菱形块体 SE、SSE 方向应力场作用，同时还受到来自华南地块的 NW、NWW 向应力场作用，使其做左旋运动； 昭通至马边地区主要受 SE 向压应力场控制，滇东北地区的地震以走滑为主，兼有少量正断型，倾角偏陡等皆与本文所得结果一致。

2)该区域大部分地震的震源错动类型相同，但少部分地震的震源机制解也存在一定的差异，表明该区域地震的孕育和发生受区域应力场的控制，且云南位于青藏高原的东南边缘,由滇缅、印支、华南等大陆块体拼贴而成，自西向东分别被怒江断裂、哀牢山—红河断裂和小江断裂等一系列断裂带分隔，在印度大陆与欧亚大陆的碰撞挤压下形成了构造复杂的高原造山带[15]，如此复杂的地壳结构对震源机制解也具有一定的影响。

3)2次MS5.0以上地震震源机制反演结果与美国地质调查局(USGS) 矩张量反演和哈佛大学的矩心矩张量反演结果都较为一致，但深度反演存在一定的差别，可能与滇东北地区的地壳结构复杂、速度结构横向差异较大，以及本文只利用云南地区的一维速度模型进行反演有关。在该地区建立准确的三维速度结构模型，使用三维数值方法后，得到的震源机制解将更准确[16]。

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Focal Mechanism ofML≥3.5 Earthquake in Northeast Yunnan from 2008 to 2012

ZHANG Hui-yuan1, XU Yan2

(1.Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China;2. Yunnan University, Kunming 650091, China)

Based on data recorded by the Yunnan Digital Seismic Network, we calculate and analyzes the focal mechanism ofML≥3.5 earthquakes in northeastern Yunnan from 2008 to 2012 using the method of full waveform simulation. The result shows: (1) the strike of earthquake rupture surfaces show diversity distribution, but most of the nodal plane has high dip angle, the focal mechanisms are mainly of strike-slip type. (2) The principal compressive stress axis is in the NNW-SSE direction, the principal extension axis is in the NEE-SWW direction, the secondary stress axis is to the vertical. (3) Most of the seismic source parameters are basically the same except that of some small earthquakes.

focal mechanism solution; full waveform simulation; northeastern Yunnan

2016-05-25

震源参数测定常态化试点(600622)

张会苑(1988—)，女，云南昆明人，助理工程师，主要从事地震监测工作．E-mail：hyzhang@126.com

P315.33

A

1003-1375(2016)03-0020-08

10.3969/j.issn.1003-1375.2016.03.004

张会苑，徐彦．滇东北地区2008—2012年ML≥3.5地震震源机制 [J]．华北地震科学，2016，34(3):20-27.