用P波初动法测定2014年11月22日康定6.3级地震的震源机制

袁乃荣 孔韩东 郭祥云

1）河北师范大学，石家庄市南二环东路20号 050024

2）中国地震局地球物理研究所，北京 100081

0 引言

据中国地震台网测定，北京时间2014年11月22日16时55分，四川省甘孜藏族自治州康定县（30.2°N，101.7°E）发生6.3级地震，震源深度 16km。震中距康定县城约 30km，距成都市约230km。成都、德阳、乐山等地都有明显震感。康定县地处四川盆地西缘山地与青藏高原的过渡地带，地势由西向东倾斜。大雪山中段的海子山、折多山、贡嘎山由北向南纵贯县境，将其分为东、西2大部分，东部为高山峡谷，西部和西北部为丘状高原及高山深谷区。

震源机制的测定是地震学研究的基本问题之一，精确测定震源机制对于地壳应力场的确定及地震孕育环境、地震动力学的研究均具有重要意义。P波初动符号物理图像明确，是稳定的地震波信息，在确定震源机制解方面有独特优势。利用P波初动符号求解震源机制的方法较多，主要可以分为2类：迭代法和网格搜索法。迭代法以Kasahara（1963）和Brillinger等（1980）的方法为主要代表。迭代法对资料质量要求较高，因此，网格搜索法在求解震源机制时更为常用（Udias et al，1988）。最早为得到解区（可选解的集合）及平均解，许忠淮等（1983）提出了求P波震源机制解的格点尝试法。Reasenberg等（1985）编写了一套求解P波初动震源机制的程序FPFIT，以求最佳解及解置信区间。随后，Hardebeck等（2002）对程序进行了改进，并对一些影响震源机制解的因素（初动极性、震源位置及速度模型的不确定性等）作了讨论。虽然这些方法都得以广泛应用，但也存在一些缺陷，如网格搜索法是基于矛盾比的计算结果来确定可选震源机制解的，而同样的矛盾比，矛盾观测点是出现在震源球上有密集观测资料的区域还是孤立的观测点，则对震源机制解质量的影响不同，这些方法和程序在计算矛盾比时都没有考虑到震源球上数据点密集程度变化的影响。在此基础上，俞春泉等（2009）基于许忠淮等（1983）提出的格点尝试法进行了几个改进，提出了本文所使用的格点尝试法及相应的程序。此方法的优势在于：采用新的加权方法计算加权矛盾比；权重因子包括反映初动符号质量的权重，体现了资料质量的影响；不包括观测点与节面距离的权重，以避免界面附近资料权重的双重减小带来的系统偏差；减小了震源球上密集资料点的权重，部分抵消了震源球上P波初动符号资料分布不均匀对可能解的影响。

综上所述，为加深对康定6.3级地震发震机制的认识，本文利用P波初动资料，采用俞春泉等（2009）的方法，获得了康定地震的震源机制解，并对该地震的破裂过程进行了初步分析。

1 区域构造情况

此次地震发生在鲜水河断裂带南段，这一地区属于中强地震较多发区域。从大区域构造位置上来看（图1），康定地震震区处于青藏高原东缘，受青藏高原强烈隆起抬升和高原上地壳物质向东缓慢扩散的影响，青藏高原东部地区形成了一系列的弧形走滑断层系。作为川滇块体东北边界断层的主要成员，鲜水河断裂带自全新世以来表现出强烈的左旋水平剪切运动特征。地震活动性方面，鲜水河活动断裂带作为该区域的重要构造带，历史上发生过多次强烈破坏性地震，M≥6.0地震有22次，其中，M≥7.0地震8次，最大强震为1786年6月1日四川泸定7⁴级地震，1973年2月6日四川炉霍7.6级地震也发生在该断裂带上。但自1981年道孚 6.9级地震后，再也没有中强地震发生（易桂喜等，2005、2015；闻学泽等，2009）。此次康定6.3级地震的发生打破了鲜水河活动断裂带中强地震活动30多年的平静。本文拟通过P波初动反演震源机制解的方法，讨论此次地震的破裂方式，该研究对于了解现今鲜水河活动断裂带应力场特征有一定意义。

2 使用资料

利用初动资料反演地震震源机制，需要记录到地震波形的台站对于地震震源位置有较为均匀的覆盖。为此，我们从国家数字地震台网测震台网数据备份中心（郑秀芬等，2009）下载了四川台网、云南台网、青海台网、重庆台网、甘肃台网、西藏台网部分台站的波形数据。并从美国地震学研究联合会（IRIS）数据管理中心（DMC）下载了全球地震台网（GSN）的波形数据。对这些数据进行严格的筛选，得到了信噪比高且方位角分布较均匀的140个台站的P波初动的极性，台站分布如图2所示。

图1 康定区域地震构造图①http：／／www.cea.gov.cn／publish／dizhenj／468／553／101420／101429／20141122211334520836538／index.htm l

图2 2014年11月22日康定6.3级地震震中与本文所用地震台站分布

3 震源机制解

本文使用的140个台站的震中距为49.3～9402km，方位角为3.3°～345.7°。离源角计算采用IASP91一维速度模型（单层地壳）。不同震相的离源角计算公式不同，具体如下

式中，Δ为震中距；h为震源深度；vP1和vP2分别为Pn在地壳内核和地幔的传播速度；R为地球半径；vh和v0分别为P波在震源处和地面的传播速度；i0为地震射线的入射角。

构造地震震源辐射的纵波大多呈向上（初动为正）和向下（初动为负）的四象限分布，当收集到大量的初动数据以后，可在投影网上得到震源机制解。本文采用格点尝试法（俞春泉等，2009），得到该地震的震源机制解（表 1、图 3）。

表1 本文得到的震源机制解

图3 康定6.3级地震震源机制解

结合余震空间分布方向（易桂喜等，2015）以及地震烈度长轴方向可以判断（颜丙雷等，2016）：康定MS6.3地震的节面Ⅰ为发震断层面，发震断裂应为 NW走向的色拉哈-康定断裂。

地震发生以后，不同机构采用不同的方法对此次地震震源机制进行了测定，表2详细列出了这些机构采用不同方法得到的震源机制解结果。

表2 不同机构或研究者测得的康定地震震源机制解

由表2可见，不同机构用不同方法得到的此次地震的破裂性质较为一致，均为走滑型。但仔细分析不同机构的测定结果，均有一定的差异。这种差异可能是由于所采用的方法和资料不同而引起的。通过P波初动得到的震源机制解仅利用了初至波信息，反映的仅仅是地震破裂起始阶段较短时间内的震源破裂过程；而利用全波形反演获得的震源机制解，反映的则是整个地震的破裂过程，包含了更多的震源信息和地壳介质信息。一般来说，一次地震的初始破裂方式与整体破裂方式总体上是一致的，但地震破裂过程的复杂性和地壳介质的复杂性有可能导致2种方式所得结果有所不同。

为了说明本文结果的优劣，我们采取较为直观的方法：将P波初动资料投影到表1中各机构所给出的震源球中，与本文结果进行对比（图4）。并计算相应的矛盾比（MDB）（表3）。由表3可见，GCMT结果显示的最小矛盾比为0.10，与本文矛盾比0.05相比较仍然有2倍之差。结合投影图与矛盾比数据可知，本文结果最优，最符合观测资料。

通过查阅此次地震相关的余震资料和烈度资料（李敬波等，2015；颜丙雷等，2016），可以进一步分析本文结果的可靠性。自康定MS6.3地震发生之日至同年11月26日共记录到余震700多次，其中，5.0～5.9级地震1次，4.0～4.9级地震0次，3.0～3.9级地震0次①。整个地震余震序列沿色哈拉-康定断裂呈NW走向等间距分布，与断裂走向一致（图5），亦与本文结果一致。中国地震局通过震后烈度复查工作，修订了四川康定6.3级地震烈度图（图6）。由图6可见，此次地震的最高烈度为Ⅷ度，等震线长轴方向总体呈WN向，5.8级强余震发生后，受灾乡镇个数和受灾面积有所增加，其中，Ⅷ度区变化不大，Ⅶ度、Ⅵ度区受灾面积明显增加。烈度图显示，Ⅶ度、Ⅵ度区有向SE向扩展的趋势，扩展方向与鲜水河断裂走向保持一致。此次地震的余震分布和烈度分布情况，与本文所得震源机制一致。从该地区构造应力场来看（图7），通过与历史地震的比较，与前人（许忠淮等1989）得出的结果一致，均为左旋走滑，震源压应力P轴走向108°，张应力T走向199°，二者均较为水平。与利用川滇块体及其周围地震震源机制解空间分布反演得到的该区背景构造应力场最大主压应力、最小主张应力的方向基本一致。

表3 各机构震源机制解与本文初动资料结合后的矛盾比

图4 各机构震源球效果图

从该地区1966年以来的震源机制解的分布来看（图8），此次地震与发生在鲜水河断裂带上的中强地震的震源机制一致，均为走滑型地震，亦与鲜水河断裂带的破裂特征一致。

4 结论

图5 康定M S 6.3地震余震序列精定位分布及深度剖面图（据颜丙雷等（2016））

图6 康定M S 6.3地震烈度分布图⑥http：／／www.cea.gov.cn／publish／dizhenj／468／553／101420／101428／20141126163922877352575／index.htm l

图7 利用川滇块体及其周围地震震源机制解空间分布反演得到的该区背景构造应力场

图8 康定地区1966年以来震源机制分布⑤

本文利用四川台网、云南台网、青海台网、重庆台网、甘肃台网、西藏台网部分台站的波形数据，并从美国地震学研究联合会（IRIS）数据管理中心（DMC）下载了全球地震台网（GSN）的波形数据，采用格点尝试法获得了康定地震的震源机制解。结果表明，此次地震的震源机制为走滑型。节面Ⅰ：方位角152°，倾角80°，滑动角-14°；节面Ⅱ：方位角244°，倾角76°，滑动角-170°；T轴：方位角 199°，倾角 3°；N轴：方位角 297°，倾角 73°；P轴：方位角108°，倾角 17°。节面Ⅰ位于发震断层面，与鲜水河断裂带的破裂特征相一致。将本文使用的P波初动资料分别投影到其它机构给出的震源球模型，并计算相应的矛盾比，可以看出本文的结果最符合观测资料。康定地震余震分布、烈度分布情况以及构造应力场的结果，与本文所得康定地震震源机制相符。作为近几年来发生在鲜水河断裂带上的一次较大地震，继续采用P波初动法测定其震源机制解，对于丰富该地区地震的基础数据，推进鲜水河断裂地震震源机制解的研究，具有一定实际意义。

致谢：中国地震局地球物理研究所国家数字测震台网数据备份中心（doi：10.7914／SN／CB）和全球地震台网（GSN／IRIS）为本研究提供了地震波形数据，在此表示衷心的感谢。