云南楚雄M4.7地震震源机制解分析

杨云存，王华柳，段 毅，孙自刚

（云南省地震局，云南 昆明657100）

据中国地震台网中心测定，2019年6月24日21时24分21秒在云南省楚雄彝族自治州楚雄市（101.67°E，24.98°N）发生M4.7地震，震源深度10 km。此次地震发生在南华—楚雄断裂附近。历史资料显示，1511年至今该断裂发生过9次5级以上地震，最大地震为1680年9月9日发生的M6.8地震，最近一次中强地震发生在2001年，震级为M s5.3。

震源机制解被认为是确定地震发震构造的关键依据，能够描述震源的性质及其破裂过程，并且能为分析孕震机理以及区域构造动力学环境提供参考（祁玉萍等，2013）。计算震源机制解的方法包括P波初动符号法、CAP方法、Snoke方法以及矩张量反演方法等。CAP波形反演方法（Zhao et al.，1994；Zhu et al.，1996）联合使用宽频带地震记录的体波Pnl部分和面波两部分，并分别对Pn1波和面波进行带通滤波，计算理论波形与观测波形之间的误差函数，然后利用网格搜索获得给定参数空间中误差函数最小的最优解（易桂喜等，2017）。郑勇等（2009）研究结果显示，CAP波形反演方法可获得相对准确的震源深度，基于区域台网波形资料反演获得的震源深度误差在2 km内。另外，CAP波形反演方法计算所需的台站少、反演结果对速度模型依赖性也较小（郑勇等，2009；龙锋等，2010；易桂喜等，2017），能够保证反演震源机制解的稳定性与可靠性。因此，本研究采用CAP方法计算此次M4.7地震的震源机制解。

1 资料选取

本研究使用的地震波形资料来自云南省地震台网的8个宽频带台站（见图1）。台站及波形记录的选取标准如下：1）单台波形资料无限幅，无失真；2）地震波初动方向清晰；3）台站信噪比大于1.5；4）台站能四方位均匀控制震中。本文基于给定的Crust2.0地壳速度模型进行反演。计算中，体波与面波截取的波形窗长分别为35 s和80 s。由于此次地震的震级小于5，故将Pn1波的带通滤波频带设置为0.05～0.2 Hz，面波的带通滤波频带设置为0.05～0.1 Hz。震源深度和断层面参数的搜索步长分别设定为2 km和10°。

2 反演结果与分析

2.1 反演结果

反演过程中，每个台站三方向波形的5个分量（体波垂向、体波径向、面波垂向、面波径向、面波切向）参与反演，得到楚雄地震的矩震级为MW4.76，震源机制解结果为：节面Ⅰ走向329°、倾角73°、滑动角-171°；节面Ⅱ走向236.3°、倾角81.4°、滑动角-17.2°；P轴方位角191.7°、仰角18.2°；T轴方位角283.6°、仰角5.8°；N轴方位角30.6°、仰角70.8°。

图2给出了选取的8个台站P波初动在震源球上的分布情况。在图2震源球结果图中，红色区域代表的是压缩象限，白色区域代表的是拉张象限；空心圆代表P波初动方向向下的台站，位于震源球空白区；黑色实心圆代表P波初动方向向上的台站，位于震源球阴影区。Aki和Richard（1980）基于断层节面倾角（δ）和滑动角（λ）来划分震源机制解类型，将震源机制解划分为走滑型（50°＜δ≤90°与0°≤｜λ｜≤30°，150°≤｜ λ｜≤180°）、正断层（45°＜δ＜90°与-135°≤λ≤-45°）、逆断层（0°≤δ＜45°，45°≤λ≤135°）和斜滑型。按照此规则，该次地震震源机制解反演得到的断层倾角为73°、滑动角为-171°，从而判断楚雄M4.7地震属走滑型地震。

图1 参与反演的台站分布

图2 震源球上P初动分布

图3展示了楚雄M4.7地震震源机制随不同震源深度反演误差的变化。该纵轴为理论模拟波形与实际观测波形的最小二乘拟合残差。各个深度反演得到的震源机制的两个节面参数大致相同，说明反演结果稳定、可靠。震源深度在13.8 km时拟合残差达到极小值，深度误差为0.1 km，较中国地震台网中心发布的震源初始深度（10 km）偏深3.8 km。

图4为最优震源矩心深度处理论波形与观测波形拟合曲线。图中深色实线是观测波形，浅色实线是理论波形，波形反演拟合误差为2.611e-003。波形下方第一行为拟合时各个部分理论波形与对应观测波形移动的时间，第二行为两者的拟合相关系数。波形左侧为台站名，其下方为震中距以及该台理论P波初至时间与实际观测P波初至时间的差值。从图中可以看到，8个台站记录的40个震相各个部分理论波形与观测波形的拟合系数都大于50%，理论波形相对观测波形移动的时间差都小于4 s。

图3 云南楚雄M4.7地震震源机制解反演残差随震源深度的变化

2.2 发震断裂探讨

图4 楚雄M4.7地震波形反演拟合曲线

楚雄M4.7地震发生在南华—楚雄断裂带附近（见图5）。南华—楚雄断裂带处于川滇菱形块体内部的滇中地区，毗邻红河断裂并与之平行延伸，是一条晚第四纪活动断裂。其最新时代为晚更新世晚期乃至全新世，运动性质以右旋走滑运动为主，水平滑动速率为1.6～2.0 mm/a（常祖枫等，2015）。据姜朝松等（1983）研究显示，该断裂处于川滇菱形块体向东南滑动的前冲部位。断裂南端经楚雄穿过云龙—子午盆地后延伸到双柏境内，呈NNW向。东盘为上白垩统，断层走向为305°，倾角大于70°，西盘上升，为一高角度逆断层。断裂的北端由楚雄经吕合到南华呈NW向，过南华后又转成NNW一直向北延伸，走向为316°，倾角大于65°，倾向西南。断层走向呈NW/NWW，全长约340 km。1615年8月24日，1680年9月9日和1754年6月1日分别发生过M5.3、M6.8和M5.0地震，该断裂带控制着区域强震的孕育以及复杂的区域构造变形。由此次地震震源机制解节面Ⅰ参数与南华—楚雄断裂带产状相一致的结果，推测南华—楚雄断裂应为楚雄M4.7地震的发震构造。

3 结论

基于CAP震源机制解反演软件对2019年6月24日21时24分发生在南华—楚雄断裂附近的楚雄M4.7地震进行了震源机制解反演，初步分析了本次地震的发震构造，获得的主要认识与结论有：楚雄M4.7地震的矩震级为MW4.76，震源矩心深度为13.8 km，表明地震的主体破裂发生在上地壳浅部。节面Ⅰ走向329°、倾角73°、滑动角-171°；节面Ⅱ走向236.3°、倾角81.4°、滑动角-17.2°；P轴仰角191.7°，方位18.2°；T轴仰角283.6°，方位5.8°；P、T轴近水平，说明此次地震为走滑型地震。由震源机制解结果和南华—楚雄断裂产状，推测楚雄M4.7地震的发震构造为南华—楚雄断裂右旋走滑运动的结果。

图5 云南楚雄M4.7地震震源机制解反演结果