2021年云南漾濞6.4级地震序列重定位及震源机制解特征分析

王 莹 赵 韬* 胡 景 刘 春

1)陕西省地震局，西安 710068 2)长安大学，地质工程与测绘学院，西安 710054

0 引言

漾濞6.4级地震发生后，中国地震局地球物理研究所(CEA-IGP)、 GCMT及USGS等国内外众多研究机构快速给出了6.4级主震的震源机制结果，结果显示(图 1)，此次地震是一次走滑型的事件。 此外，中国地震局地球物理研究所还确定了早期序列的精确位置，并反演了震源破裂过程。 这些研究结果对漾濞地震序列震源机制类型的初步判定具有重要意义。

图1 漾濞6.4级地震附近区域的活动构造和研究区台站分布Fig. 1 The distribution of active tectonics in the Yangbi earthquake and surrounding areas，and seismic stations of the research area.蓝色三角形为测震台站，黄色五角星为漾濞6.4级地震震中

漾濞6.4级地震发生前，震中附近前震活动频繁，最大前震达5.6级； 地震发生后，又发生5.2级强余震以及多次3、 4级余震，地震序列丰富。 地震序列的震源机制解可在一定程度上反映地震的发震构造、 孕震机理及震源区的应力状态，而经过精定位后的序列空间展布则可提供震源破裂过程的基本信息(吕坚等，2013； 张广伟等，2014； Xieetal.，2015； 易桂喜等，2015，2016，2017； 李金等，2016； 王莹等，2019； 李通等，2020)。 为了更好地开展漾濞地震序列及其动力学机制的研究，本文采用近震全波形矩张量反演方法，反演计算了漾濞地震序列中31次MS>3.0地震的震源机制解，并利用双差定位方法对漾濞地震序列进行了重新定位，讨论分析了漾濞地震序列的震源特性、 时空分布等，并结合地质和地球物理场资料进一步探讨了漾濞地震序列的发震构造。

1 区域地质构造特征

漾濞6.4级地震发生在川滇菱形块体西边界处。 川滇菱形块体是青藏高原向E挤出的产物，是青藏高原东缘侧向挤出作用最强、 最具代表性的活动块体(邓起东等，2002； 徐锡伟等，2003； 王阎昭等，2008)。 川滇菱形块体总体呈NNW走向，E侧以小江断裂、 鲜水河断裂、 安宁河断裂、 则木河断裂为界，W侧以红河断裂、 维西-乔后-巍山断裂、 金沙江断裂带为界，内部发育丽江-小金河断裂带(王琪等，2001)。 块体东边界构造清晰，地震频繁，研究程度较高； 而西边界结构样式复杂，地震相对稀少，除红河断裂外，针对西边界构造的研究程度较低(向宏发等，2004，2007； 冉勇康等，2008； 王绍晋等，2010； 熊探宇等，2010； 徐晓雪等，2020)。

距离本次地震震中最近的断裂为块体西边界的维西-乔后-巍山断裂(图 1)，该断裂为晚更新世活动断裂，历史强震活动不显著。 维西-乔后-巍山断裂走向NNW，长约280km，南与红河断裂相连，北与金沙江断裂相接，新生代以来具有与红河断裂和金沙江断裂相似的运动学特征、 相同的地质演化历史和构造变形机制，是红河断裂向N延伸的部分(常祖峰等，2016)。

2 数据资料和方法

2.1 双差定位法

双差定位法(Waldhauseretal.，2000)是一种相对定位方法，其利用台站相对走时残差修订地震初始位置，要求事件对之间的距离远小于事件到台站的距离，可有效降低地壳速度模型引起的误差。 该方法已在国内外大量地震序列的重定位工作中得到广泛应用(房立华等，2013，2015； 王未来等，2014； 张广伟等，2016； 徐志国等，2020)。

本研究中，地震重定位使用的震相数据来自中国地震台网中心的地震编目系统，数据时间范围为2021年5月18日—25日，包含漾濞序列中的2i809个地震事件。 设定地震对与台站之间的最大距离为200km，地震对之间的最大距离不超过10km，每个地震对联系在一起形成 “震群”的最少震相数(即OBSCT值)为6，设P波数据的权重为1、 S波数据的权重为0.5。 在计算过程中采用共轭梯度法求解方程，经过4组共18次迭代后得到阻尼最小二乘法解。 速度模型根据Liu等(2021)基于体波和面波走时成像联合反演得到的西南地区三维速度模型提取得出。 从台站分布来看(图 1)，区域台网很好地包围了震源区，对本次地震序列形成了良好的方位覆盖。

2.2 震源机制计算

本文采用近震全波形矩张量反演方法计算震源机制(Jostetal.，1989； Kawakatsu，1998； Tajimaetal.，2002)，使用MTINV程序进行矩张量反演。 Ichinose等(2003)曾使用此程序计算了美国内华达州西部和加州东部MW≥4.0地震的地震矩张量，结果显示在方位角分布较为均匀的情况下，最少只需3个台站的数据就可以得到较好的矩张量解，且P轴和T轴方向的偏差可控制在10°以内，因此计算结果的稳定性有充分保障。 赵韬等(2016)将此方法应用于区域台网地震矩张量的快速反演，实时反演了陕西及邻区中强地震的矩张量解。

3 地震序列的重新定位结果

图2 精定位后的漾濞地震序列分布和沿不同剖面的震源深度分布图Fig. 2 Distribution of the sequence after precise relocation and the focal depth distribution on different cross sections.a 黄色五角星为漾濞6.4级主震震中； b、 c、 d分别为沿AA′剖面、 BB′剖面和CC′剖面的地震序列深度分布

综合整个序列水平和深度分布可以得出，漾濞地震序列的线性展布特征明显，总体走向为NW向，倾向SW，南、 北2段的倾角存在差异，且北段相对南段地震序列沿断层面分布更为集中，但北段在主震断层面E侧可能存在小的分支断裂。

4 地震序列的震源机制解特征

4.1 主震的震源机制解特征

图3 漾濞6.4级地震的震源机制反演误差随深度的变化图Fig. 3 Misfit variation with focal depth of the Yangbi MS6.4 earthquake.

图4 漾濞6.4级地震最佳拟合深度处的矩张量反演结果以及观测波形与理论波形对比图Fig. 4 The moment tensor solutions of the Yangbi earthquake at the optimal fitting depth，and the comparison between observed and predicted waveform.黑色实线为观测波形，红色虚线为理论计算的波形

将本文反演的漾濞6.4级主震的震源机制与USGS、 GCMT和中国地震局地球物理研究所给出的结果进行比较(表1)，可以看出断层节面参数和矩震级结果较为一致，矩心深度有所差别。 反演深度出现偏差的原因可能与不同机构使用资料的波长不同有关。 USGS使用的是长周期体波，GCMT使用的是地幔波，而中国地震局地球物理研究所和本研究使用的是区域台网波形资料。 波长越短，对矩心的分辨率越高(高原等，1997)。 使用区域台网波形资料反演获得的震源矩心深度的分辨率要高于USGS和GCMT利用远震波形给出的矩心深度(易桂喜等，2017； Longetal.，2019)。 此外还可能与反演方法有关，USGS采用W震相反演，中国地震局地球物理研究所采用CAP方法反演，GCMT采用全波形矩张量反演。

表1 本文结果与不同来源震源机制解的比较Table1 Comparison between the result of this paper and the focal mechanisms of different sources

表2 不同机构给出的漾濞6.4级地震震源机制解及得到的中心震源机制解和标准差Table2 Focal mechanisms of Yangbi MS6.4 earthquake from different institutions and the central focal mechanism and its residuals

图 5 a 漾濞6.4级地震的中心震源机制解； b 空间三维辐射花样Fig. 5 Central focal mechanism of the Yangbi earthquake(a)，and its 3-D radiation pattern(b).a 黑色弧线表示中心震源机制的2个节面，绿色弧线覆盖区域为其不确定范围； 红色、 蓝色和黄色的点表示中心震源机制解的P轴、 T轴和B轴，其周围对应颜色的封闭曲线表示其不确定性范围； 绿色、 黑色和蓝绿色的点表示各个机构得到的震源机制解 的P轴、 T轴和B轴； 紫色弧线表示各个机构和作者得到的震源机制节面。 b 压缩区域和膨胀区域分别用蓝色和红色表示

4.2 序列其他地震的震源机制解特征

对漾濞地震序列中其他30次MS>3.0地震事件的震源机制解进行反演，并根据震源机制解3个应力轴倾角的大小，对计算出来的序列震源机制解进行分类(Zoback，1992)，结果见表3(含6.4级主震结果，共31个)。 部分地震的矩心深度与精定位结果差异明显，这可能是因为2种方法使用数据的采样间隔不同所致。 双差定位的走时信息来自中国地震台网中心，目前测震台网使用的数据处理软件的波形数据采样间隔为0.01s，精度较高； 而本文进行矩张量反演时所使用的格林函数的采样间隔为0.1s，滤波参数为0.02～0.08Hz。 如果按照P波传播速度为6km/s计算，其对应波长为75～300km，在进行定位时该波长范围对于几km内的深度变化不敏感，因此矩张量反演结果的深度无法作为强而有效的证据，只能作为辅助参考，故本文中对矩张量反演深度不作讨论。 震源机制分类结果显示，漾濞地震序列内30次地震中有24次为走滑型(占8%)，与主震的震源机制相似，其他6次为混合型(占20%)，表明漾濞地震序列以走滑性质为主。 距6.4级主震发生时刻较近的几次地震的震源机制与主震较为一致。 主震发生之前的9次前震中有7次为走滑型，2次为混合型； 在21次余震中，有17次为走滑型，4次为混合型，主震前后均含有少量混合型。 从空间分布来看(图 6)，主震前、 后3级地震较为活跃的主体区域有明显差异。 9次前震分布于主震NE侧一个较小的空间范围内，主震发生在前震活跃区的NW侧，而余震活跃主体区域则位于前震活跃区的NE侧。 混合型地震主要分布于前震和余震交会区域以及余震区东南末端，反映出这些区域的构造形态较为复杂。

图6 漾濞地震序列及其震源机制的空间分布Fig. 6 Spatial distribution map of earthquakes and its focal mechanisms of the Yangbi sequence.黄色五角星代表主震，蓝色圆圈代表前震，红色圆圈代表余震； 震源机制中红色代表走滑型，蓝色代表混合型

图7 漾濞6.4级地震序列震源机制解的节面走向、 滑动角、 倾角与P、 T轴方位角、 倾俯角统计Fig. 7 Statistical analysis of strike，rake，dip，azimuth and plunge of P-axis and T-axis.

5 对发震构造的初步认识

通过对漾濞地震序列精定位结果和震源机制特征进行分析，可以确定发震断层应为一条NW-SE走向的活动断裂，在SN向水平挤压应力场控制下表现为右旋走滑特性。 发震断裂的性质与震源区附近的维西-乔后-巍山断裂比较一致。

同时，序列震源机制空间分布似乎揭示出震源区断层破裂具有分段性。 如果将震源区断层面进行分段，那么前期(6.4级主震发生前)3级以上的地震活动主要集中在震源区中段附近，主震则发生在北段，主震后发生的3级以上地震主要集中在比前期活动更向SE展布的余震区南段。 根据刘自凤等(2019)对滇西北地区主要断裂的b值和震源机制一致性参数的研究分析认为，此次漾濞6.4级主震所在的维西-乔后断裂南段的b值显著降低，且震源机制一致性较好，说明该区域应力水平较高。 因此前期中段发生的一系列中等地震活动有可能促使应力长期积累的北段发生了6.4级主震，主震之后，中段可能由于前震活动频繁，应力释放较多，余震活动较少，使得余震活动大多集中在南段，断层破裂呈现分段性。 同时，中、 南段的交会区域混合型震源机制较多，则反映这个区域的破裂方式相对复杂。

进行精定位所获得的2条垂直于走向的剖面显示南、 北段断层的倾向均为SW，但倾角不同，北段较陡、 南段较缓，这反映震源区断层面可能具有分段性。 同时，北段在主震断层面附近可能存在小的分支断裂。

6 认识与结论

本文通过对漾濞6.4级地震序列31次地震事件的震源机制进行反演，初步得到以下几点认识和结论：

(1)对漾濞6.4级主震进行矩张量反演得到矩震级为MW6.0，矩心深度为10km，最佳双力偶解节面Ⅰ的走向为135°、 倾角为81°、 滑动角为176°，节面Ⅱ的走向为226°、 倾角为86°、 滑动角为9°，表明其为走滑型地震事件。 结合震源区的断裂走向和余震分布，推断NW走向的节面Ⅰ为发震断层面。

(2)漾濞地震序列的重定位结果表明，序列的线性展布特征明显，总体走向为NW，倾向SW，沿序列分布走向的深度剖面显示序列呈水平线性分布，南、 北2段断层面的倾角不同，地震序列沿断层面北段的分布相对南段更加集中。

(3)序列中其他30次地震的震源机制结果显示，序列地震以走滑型为主，也存在少量混合类型。 距6.4级主震发生时刻较近的几次地震的震源机制与主震较为一致。

(4)漾濞地震序列的优势走向为NW-SE向，倾角集中在70°～90°，滑动角分布在180°附近，表明漾濞地震序列以走滑性质为主。P轴的优势方位为SN向，T轴的优势方位为EW向，两者的倾俯角均接近水平，表明漾濞地震序列活动主要受区域SN向水平挤压应力场控制。 序列断层面和P轴各参数优势方向单一，反映此次地震震源区存在复杂的断层活动和大规模应力调整的可能性不大。

(5)综合矩张量反演、 精定位和区域构造的结果，初步判定漾濞地震的发震断层可能为维西-乔后-巍山断裂，其为整体呈NW走向、 倾向SW的右旋走滑活动断裂，北段倾角近垂直，南段相对北段倾角较缓。 震源区断层可能存在分段破裂的现象，局部小区域构造形态可能较为复杂。

致谢本研究使用了中国地震台网中心提供的波形数据、 美国内华达大学Ichinose教授提供的矩张量反演软件及万永革教授提供的计算震源机制三维空间旋转角和震源机制中心解的软件； 此外参考了美国地质调查局(USGS)、 哈佛大学矩心矩张量研究中心(CMT)、 中国地震局地球物理研究所给出的震源机制解结果和中国地震局地球物理研究所的精定位和震源破裂过程等研究成果； 审稿专家为本文提出了具有建设性的修改意见。 在此一并表示感谢!