漾濞M6.4地震序列M≥5.0地震震源机制解及构造特征

2022-07-05 13:58金明培李孝宾

大地测量与地球动力学 2022年7期

李见陈佳金明培李孝宾黄雅高琼

1 中国地震科学实验场大理中心，云南省大理市滨海大道，671000

2021-05-21 21:48:34云南省大理白族自治州漾濞县(25.67°N, 99.87°E)发生M6.4地震，震源深度8 km，在21:21:25主震前发生了MS5.6地震，主震后仍然发生了2次5级以上地震。据云南地震台网中心速报目录，截至2021-06-14 20:00余震已达5 151次，其中6.0～6.9级地震1次，5.0～5.9级地震3次，4.0～4.9级地震26次，3.0～3.9级地震79次，3级以下地震5 042 次。

震区东侧发育有NW向的维西-乔后断裂，该断裂为晚第四纪活动断裂，运动性质以右旋走滑为主，同时兼正断特征。部分学者采用不同方法对漾濞地震序列的发震构造进行研究，但所得结论存在一定差异。叶涛等[1]认为，漾濞地震是在区域构造应力作用下，最大有效剪应力集中于维西-乔后断裂南段西南侧的隐伏断裂切割楔入到柔性(低阻)区刚性(高阻)体的结果；王光明等[2]则认为，漾濞地震是兰坪-思茅地块内部NW向草坪断裂在近NS向区域应力挤压作用下发生右旋走滑运动的结果，具有明显的新生断裂特征；雷兴林等[3]分析认为，漾濞地震序列受发育程度较低、含多级雁列构造的NW向为主、NE向为次的共轭走滑断层系统(称为漾濞断裂)控制，整体沿NW向断层展布，主震与部分强余震为NW向断层活动所致；龙锋等[4]判定发震构造为维西-乔后断裂的平行伴生断裂。本文对漾濞地震序列中M≥5.0地震的震源机制进行研究，结合利用滇西北地区密集台阵资料得到的精定位结果，通过地震基本参数、烈度分布及震区地震活动特征等对发震构造进行研究。

1 构造特征

印度板块与欧亚板块碰撞形成三江新生代造山带，在造山带形成过程中不仅有早期的正向碰撞，还存在后期侧向碰撞和斜向俯冲。该时期三江地区地表物质发生大规模SE向逃逸与地块旋转，碰撞带在三江地区形成扇形地域[5-6]。印度板块与欧亚板块碰撞形成区域性逆冲断层和推覆构造[7]，这种区域性推覆作用使滇西北地区多发育高倾角断层。岩石圈的顺时针旋转[8-9]使研究区构造断裂多为走滑性质，同时从北到南的扇形构造显示该区域为伸展构造[7]，部分断层显示为正断性质。

滇西北地区强震频发，图1为1925年有仪器记录以来M≥6.0地震分布，包括漾濞M6.4地震在内研究区至今共发生22次6级以上地震，占同时期云南地区地震的34%，最近一次强震频发时段为1996～2003年，该期间发生丽江7.0级地震和4次M≥6.0地震。从地质构造上看，漾濞M6.4地震发生在川滇菱形块体西侧的印支块体次级构造单元——兰坪-思茅盆地，该单元内部构造复杂，发育早期的逆冲断层、推覆构造与晚期的走滑构造断层[6,10]。从图1可以看出，漾濞M6.4地震离东侧维西-乔后-巍山断裂带(F3)约20 km，该断裂带北起雪龙山东麓白济汛一带，经维西、通甸、乔后，止于巍山盆地南端，走向NNW，倾向NE/NW，长约280 km，大致以玉狮场、平坡为界分为北段、中段和南段，是一条走滑兼正断的活动断裂带[11]。

F1:怒江断裂带; F2：澜沧江断裂带; F3：维西-乔后-巍山断裂带; F4：龙蟠-乔后断裂带; F5：剑川-文化断裂带; F6：程海-宾川断裂带; F7：红河断裂带北段图1 区域构造与历史地震震中分布Fig.1 Regional tectonic settings and epicenters of the historical earthquakes

2 漾濞地震及M≥5.0余震震源机制解计算

采用CAP波形反演方法[12]计算此次地震序列中M≥5.0地震的震源机制解和震源矩心深度，用于主震CAP计算的台站分布如图2所示。CAP方法将地震波形记录分为体波Pnl与面波两部分，分别对Pnl波和面波进行带通滤波，充分利用体波和面波振幅信息，并赋予不同权重；最后计算理论波形与观测波形之间的误差函数，利用网格搜索获取给定参数空间中误差函数达到最小的最佳解[13-14]。

图2 用于漾濞M6.4地震精定位和震源机制解计算的台站分布Fig.2 Station distribution for the relocation and focal mechanism calculation of Yangbi M6.4 earthquake

本文数据来源于中国地震科学实验场大理中心主动源实验室，所用速度模型为中国地震科学实验场大理中心下关小孔径测震台网使用的速度模型，即杨军等[15]基于云南地区人工地震测深和速度结构反演的一维速度模型，具体参数见表1。

表1 CAP反演使用的地壳速度模型

考虑到震中附近台站记录的主震波形限幅，本文在给定波形权重时，将70 km以内的近台面波权重设为0，震中距范围选择在350 km以内，同时分别对Pnl波和面波进行带通滤波。对于漾濞M6.4地震，震源函数持续时间设置为8 s，体波和面波截取波形窗长分别为40 s和80 s，相应的带通滤波频带宽度为0.01～0.1 Hz和0.01～0.08 Hz；对于另外3次M5.0左右地震，体波和面波截取波形的窗长分别为30 s和60 s，相应的带通滤波频带宽度为0.05～0.2 Hz和0.05～0.1 Hz；断层面参数走向、倾角、滑动角的搜索步长为5°，深度步长为1 km。

图3为M6.4地震使用一维地壳速度模型反演的误差随深度变化的结果，由图可见，误差最小时最佳拟合深度为5.8 km。图4为最大深度处部分台站理论波形与实际波形拟合结果，从图中可以看出，各类波形拟合的相关系数较好，大部分大于80%，说明结果具有可靠性。

图3 漾濞M6.4地震震源机制解反演残差随深度分布Fig.3 The residuals of focal mechanism solutions inversion of Yangbi M6.4 earthquake varying with depth

表2为通过CAP反演获得的M6.4地震序列中M≥5.0地震的震源机制解结果，并与USGS、GCMT、Seismology小组公众号给出的结果进行对比。雷兴林等[3]利用滇西广域平均一维速度模型[16]对震源机制解进行分析，所得主震震源机制解中2个节面的走向、倾角、滑动角分别为44°、77°、-15°和 137°、75°、-167°，质心深度为 5.7 km，与本文结果基本一致，说明CAP方法对速度模型依赖较小[13-14]。本文得到的M6.4主震矩心深度为5.8 km，矩震级为MW6.03，震源机制解节面Ⅰ走向39°、倾角75°、滑动角-16°，节面Ⅱ走向133°、倾角75°、滑动角-164°，P轴方位角356°、仰角22°，T轴方位角86°、仰角1°。节面Ⅰ走向与USGS、GCMT和Seismology小组结果相差较小，节面Ⅱ与USGS、Seismology小组结果基本一致，说明本文结果具有可靠性。所有结果中P、T轴仰角均接近水平。其余3次M≥5.0地震震源机制解与Seismology小组及智能地动(EarthX)[17]结果基本一致，表明本文结果可靠。6.4级主震和3次M≥5.0地震震源机制解中节面Ⅰ、节面Ⅱ都为较高倾角，这与滇西北地区现今构造运动多为高倾角的走滑兼正断活动及漾濞M6.4地震序列前震及余震震源深度剖面显示的高倾角特征一致；且震源深度浅，集中在5～7.6 km范围内，一致性较好，M5.2地震呈现出走滑兼正断特征，其余均为走滑型地震。

表2 漾濞M6.4地震与M≥5.0地震震源机制解

3 漾濞M6.4地震及余震序列重新定位

基于滇西北密集台阵资料(亚失稳台阵、宾川主动源台阵及部分云南区域地震台网)提供的震相报告，采用赵小艳等[18]的绝对定位加相对定位方法，对本次漾濞M6.4地震序列中具有4个以上台站记录的地震进行重新定位。使用HYPOINVERSE-1.4程序[19]对地震事件进行初步绝对定位；地壳速度模型采用杨军等[15]基于云南地区人工地震测深和速度结构反演的一维速度模型(表1)；相对定位采用双差定位法[20]，搜索半径为5 km。

漾濞M6.4地震序列从发生(包括05-18 4.2级前震和05-19 4.4级前震)至05-22 03:00，滇西北密集台阵(流动亚失稳、主动源台阵和固定台阵)共记录到M≥-1.4地震3 214次，其中5.0～5.9级地震3次，4.0～4.9级地震10次，3.0～3.9级地震50次，2.0～2.9级地震273次，1.0～1.9级地震952次，0～0.9级地震1 382次，0级以下地震544次。参与定位的地震2 971次，经过重定位后共得到2 210个地震精定位结果(图5)，相对定位误差为：水平EW向168 m，NS向131 m，垂直向166 m。M6.4主震重定位震源参数为：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为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为99.895 7°E、25.680 1°N，震源深度5.6 km，距离M6.4主震最近；M5.2地震重定位震源参数为：震中位置99.984 8°E、25.601 1°N，震源深度7.82 km。

图4 漾濞M6.4地震震源机制解和理论波形与观测波形对比Fig.4 The focal mechanism solution and comparison between theoretical and observed waveform of Yangbi M6.4 earthquake

从重定位后漾濞M6.4地震序列展布结果(图5)可知，整个地震序列分布在漾濞县城西南，余震呈NW向展布，长轴走向与等震线分布一致，且与M6.4地震震源机制解节面Ⅱ走向一致，长约25～30 km，宽约5 km，主震位于整个地震序列西北端。2021-05-21 M5.6前震与05-18和05-19两次M4.2、M4.4前震震源机制解的一致性较好，且这3次地震发生在同一位置，位于整个地震序列中部，离漾濞县城最近，这也是漾濞M6.4地震前震感强烈的原因之一。主震发生在地震序列西北端，周围余震较多，之后整个地震序列中绝大多数余震均出现在主震东南侧，而南端地震则分裂为东西两支，与北端地震分布相比，地震序列南端的地震分布更接近维西-乔后-巍山断裂带。常祖峰等[11]认为维西-乔后-巍山断裂带在南端可能分裂成两支，与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，其震源机制也与主震更一致；M5.2地震则出现在整个地震序列靠东南端的位置，距离主震最远，其震源机制表现为走滑兼正断特征，而之后发生的余震震源机制更多表现为正断性质，位置也更靠近地震序列南段，说明南段断裂存在正断成分。

资料时间为2021-05-18 18:00～05-22 03:00；左图为重定位前结果图5 漾濞M6.4前-余震重定位后震中分布及M≥4.0震源机制解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地震发震断层与动力学背景的初步认识

基于漾濞地震序列重定位结果，沿地震序列长轴方向AA′、垂直长轴并经过主震的BB′、垂直长轴并经过前震(包括05-18 4.2级前震、05-19 4.4级前震及5.6级前震)的CC′分别作地震序列深度剖面(图6)。从重定位结果和图6(a)可以看出，重定位后漾濞M6.4地震前震、主震和余震序列发生在维西-乔后-巍山断裂带西侧，走向NW。从展布情况来看，主震位于序列北端，序列向东南展布并逐渐靠近维西-乔后-巍山断裂带，序列南端离断裂仅5 km左右，序列西北端主震附近离断裂约10 km。从主震震源机制反演结果来看，节面Ⅱ走向133°，与地震序列展布方向一致。此次地震序列从空间展布中部开始破裂，图6(a)中绿色为05-18 M4.2地震前小震分布，主要分布在M4.2地震周围，范围较窄；图6(a)中蓝色为05-19 M4.4地震前小震分布，展布范围向两端扩展，触发其后的M5.6地震，之后地震序列向北扩展并发生主震。从图6(b)可以看出，地震序列主要集中在长轴约12 km、短轴约7 km的椭圆区域。M6.4主震周围地震主要分布在3～12 km深度范围内(图6(c))；M4.2、M4.4和M5.6前震周围地震主要集中分布在2～11 km深度范围内(图6(d))；垂直于长轴的BB′、CC′剖面倾向SW，并呈现出高倾角特征，其中CC′倾角略缓于BB′，倾角从北西向南东逐渐变缓，M≥5.0地震震源机制反演结果也反映出高倾角特征。从地震序列北端M6.4主震到南东端M5.2地震，倾角分别为75°、75°、68°、52°，与南东端倾角缓于北西端的特征基本一致。本文反演的主震矩心深度为5.8 km，与重定位后震源深度6.4 km基本一致。结合图6(b)可知，地震序列主要集中在 2～12 km 深度范围内，呈高倾角，南东端倾角缓于北西端，漾濞M6.4地震西侧余震较少，主震之后整个地震序列中多数余震均出现在6.4级主震东南侧，推断其破裂形式为向东南单侧破裂。结合重定位后地震序列空间展布、震源机制解结果及地震震中深度剖面可知，地震序列空间展布与东北侧的维西-乔后断裂带均为NW走向，但存在一定夹角，这与龙锋等[4]判定余震密集区与该断裂相距3～10 km且两者几乎平行的结论存在一定差异。从图5可以看出，地震序列东南端更接近维西-乔后断裂带，存在约10°夹角，未达到平行，与王光明等[2]的分析结果接近。地震序列长轴距离东北侧的维西-乔后断裂带最近，约5 km，西北端主震距该断裂较远，为10 km左右。因此，漾濞M6.4地震发震断层可能不是维西-乔后-巍山断裂带，而是维西-乔后-巍山断裂带西侧的一条隐伏断裂或伴生断裂。漾濞6.4级地震的发震断层应为NW向右旋走滑断层，具有较高倾角，走向约133°，震源机制解节面Ⅱ(走向133°，倾角75°，滑动角-164°)为发震断层面。这与王光明等[2]和雷兴林等[3]的结果基本一致，只是前者将位于地震序列空间展布和维西-乔后断裂带之间的一条隐伏断裂或伴生断裂命名为漾濞断裂，而后者则认为是草坪断裂。

图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 结语

本文利用流动台阵(亚失稳台阵、主动源台阵)和固定台站的地震资料，采用绝对定位结合相对定位方法，对漾濞M6.4主震及余震序列进行重定位。同时，利用CAP反演方法获得漾濞地震序列中M≥5.0地震的震源机制解，初步分析本次地震的发震构造，获得以下结论：

1)漾濞M6.4主震矩震级为MW6.03，矩心深度5.8 km，与初始定位的震源深度8 km接近，发生在地壳浅部，震源机制为右旋走滑型，节面Ⅰ走向39°、倾角75°、滑动角-16°；节面Ⅱ走向133°、倾角75°、滑动角-164°；P轴方位角356°、仰角22°；T轴方位角86°、仰角1°，其中节面Ⅱ走向133°与前-主-余震的空间展布基本一致。3次M≥5.0地震震源深度较浅，集中在5.0～7.6 km深度范围内，M5.2地震表现为走滑兼正断特征，其余均表现为走滑型地震。

2)重定位后余震呈NW-SE向展布，主震发生在地震序列北端，其南端地震展布呈两个次级条带。地震序列空间展布长为25～30 km，宽约5 km，北部地震分布较集中，震源深部剖面显示发震断层东深西浅，呈高倾角，断裂北部活动以走滑为主，南部为走滑兼正断。漾濞M6.4地震西侧地震较少，主震之后整个地震序列中多数余震均出现在其东南侧，推断破裂形式为向东南的单侧破裂。