2015年云南滄源MS5.5地震序列分布與演化特征*

徐甫坤，劉自鳳，孫　楠，和嘉吉，趙小艷

(云南省地震局，云南 昆明 650224)

2015年云南滄源MS5.5地震序列分布與演化特征*

徐甫坤，劉自鳳，孫楠，和嘉吉，趙小艷

(云南省地震局，云南 昆明 650224)

摘要：利用云南測震臺網波形數據及觀測報告，結合構造背景及歷史地震活動，從序列活動特征及參數、較大地震的震源機制解及序列精定位等方面分析了2015年3月1日云南滄源MS5.5地震序列的發震構造及序列分布演化特征。結合震源機制解結果及震區構造，本次地震的發震構造可能為南汀河斷裂帶(西支)、呈左旋走滑。本次地震的余震活動較弱，序列隨時間衰減較快，具有明顯的階段性；雙差重定位結果反映其主體破裂區為北北東向、近似豎直的帶狀區域，可能為單側破裂，且后期的余震呈向淺部及外圍區域擴散的趨勢。

關鍵詞：云南滄源MS5.5地震；雙差重定位；南汀河斷裂帶(西支)；地震序列；發震構造

0引言

據中國地震臺網中心測定，2015年3月1日18時24分40秒，云南省臨滄市滄源佤族自治縣發生MS5.5地震，微觀震中位于(23.5°N，98.9°E)，震源深度11 km。震后災害調查結果顯示此次地震極震區烈度為VII度，為一次中等強度地震。地震發生后，正確的震后序列趨勢估計及強余震預測尤為重要，不僅有助于盡早開展地震應急救援、抗震救災及災后恢復重建工作，而且對于維護社會生活穩定具有重要意義(趙小艷等，2014)。

本次地震發生于滇西南地區的中緬邊境線附近、南汀河斷裂帶(西支)上(中國地震局地質研究所，2015)*云南省地震局.2015. 2015年3月1日云南滄源5.5級地震災害直接經濟損失評估報告(中國災區)。，根據歷史地震記錄(中國地震局監測預報司，2010)，南汀河斷裂帶(西支)上的歷史地震活動水平較弱，本次地震為此背景下的一次顯著地震事件，對其序列分布及演化特征的分析及總結顯得尤為重要。

地震發生后，云南省地震局現場工作隊在震區布設了由3 套數字地震儀組成的小孔徑流動數字臺網，并于3月2日18時56分開始并入原有的云南測震臺網參與定位，提高了現有臺網分布對震區的小震監測能力，為科學研究提供了豐富的地震數據。本文利用該臺網記錄產出的相關數據，結合震區的構造背景及歷史地震活動情況，從地震序列活動特征、序列參數、震源機制解及序列空間分布等方面分析本次地震的序列分布及演化特征，以期能對震后趨勢判定及強余震預測提供科學依據。

1地震活動概況

從地震所屬的背景構造上看，云南滄源MS5.5地震位于南汀河斷裂帶(西支)附近(中國地震局地質研究所，2015)。微觀震中位于滄源縣芒卡鎮，地表災害調查顯示的極震區烈度為VII度，北東走向，烈度區由芒卡鎮往近北東向延伸至耿馬縣孟定鎮，宏觀震中位于孟定鎮*南省地震局.2015. 2015年3月1日云南滄源5.5級地震災害直接經濟損失評估報告(中國災區)。。震區地質構造較復雜，主要發育NE向、NW向及近NNE向3組斷裂，其中與本次地震空間位置關系密切的主要斷裂是NE向南汀河斷裂帶(圖1中斷裂據鄧起東等(2002)，活動塊體邊界據張培震等(2003))。

南汀河斷裂帶總體走向NE，由東、西兩支斷裂組成*南省地震局.2015. 2015年3月1日云南滄源5.5級地震災害直接經濟損失評估報告(中國災區)。。① 西支斷裂：北東端起自云縣北東的瀾滄江大拐彎附近，往南西經云縣盆地，至勐旨后沿南汀河延展，于孟定西南沿清水河延伸進入緬甸(王晉南等，2006)，走向40°～ 60°，中國境內長約210 km；② 東支斷裂：北東端在云縣盆地北部的路邊田附近交于西支斷裂，向南西經幸福、勐永、勐撒、耿馬東南側延伸，至滄源西南延入緬甸，總體走向30°～ 40°，中國境內長約180 km。

南汀河斷裂帶(西支)距離本次地震較近，在航、衛片上線性影像十分清晰，沿斷裂發育寬達數十至上百米的斷層破碎帶。斷裂沿線斷錯水系、斷錯山脊、斷錯陡坎、洪積扇變形及錯位、古地震遺跡等反映斷裂新活動的地貌十分發育，反映其第四紀以來的活動十分強烈，以左旋水平運動為主，兼有垂直差異活動。位于斷裂南東側的大寨斷裂最大左旋水平錯動幅度達3.6 km，其平均速率達2.7 mm/a*云南省地震局.2015. 2015年3月1日云南滄源5.5級地震災害直接經濟損失評估報告(中國災區)。，該段于1941年曾發生耿馬、大寨7.0級地震。

據古地震考察，發現在南汀河斷裂帶上的云縣朱家村自全新世以來發生過3次古地震，屬破壞性強震，推測震級達7級，其發震時間距今大致5 000～ 1 000 a(毛玉平，張俊昌，1991；楊繼登，王世芹，1999)。Tapponnier 等(2001)認為在紅河斷裂以西，南汀河斷裂帶自瀾滄江斷裂起沿南西方向延伸進入緬甸，尤其西支斷裂由北東向逐漸轉為近東西向，并一直延伸至實皆斷裂附近，為一條規模較大的活動斷裂。在川滇地區的地塊劃分中，南汀河斷裂帶為臨滄地塊及保山地塊兩個Ⅱ級地塊間的邊界斷裂(向宏發等，2000；楊婷等，2014)；而按照張培震等(2003)及張國民等(2004，2005)對中國大陸地區活動塊體劃分，紅河斷裂以西至緬甸弧區域可劃分為滇西塊體及滇南塊體兩個Ⅱ級塊體，南汀河斷裂帶與二者邊界縫合帶(圖 1)呈近似正交展布。這些跡象表明，南汀河斷裂帶可能對附近地區的構造活動起主控作用。

從歷史地震活動情況看(圖 2)，震中所在的南汀河斷裂帶(西支)歷史地震活動水平較弱，但附近地區的其他斷裂上歷史地震活動水平相對較高。

根據中國地震目錄(中國地震局監測預報司，2010)，自有歷史地震記載以來，震中周圍1.0°范圍內共記錄到5級以上地震37次，其中5.0～ 5.9級25次、6.0 ～ 6.9級7次、7.0級以上地震5次，這5次7級地震分別是1923年6月22日緬甸7.3級、1941年5月16日耿馬7.0級、1941年12月26日瀾滄7.0級、1976年5月29日龍陵7.3級及1988年11月6日瀾滄—耿馬7.2級地震。本次地震為南汀河斷裂帶(西支)在較弱活動背景下的一次顯著地震。

2地震序列活動分析

據云南地震臺網測定，截至2015年3月6日24時，滄源MS5.5地震序列共發生ML≥1.0地震132次，其中1.0 ～ 1.9級97次，2.0 ～ 2.9級27次，3.0 ～ 3.9級4次，4.0 ～ 5.0級3次，最大余震為3月3日MS4.5地震，其中ML≥3.0地震序列目錄列于表 1。

表1　滄源地震序列中ML≥3.0地震目錄

由滄源MS5.5地震序列的M-t圖(圖3)可見，余震活動大致可劃分為如下4個時段：(1)主震發生后2小時內為強余震活動時段，共發生5次ML≥3.0地震；(2)其后為余震波動起伏階段，出現2級左右小震的起伏活動；(3)強余震事件，自小震起伏活動后，3月3日發生MS4.5(ML5.0)強余震，該地震后至3月4日之間，存在1、2級的小震集中活躍現象，可能為該強余震后的調整

階段；(4)余震衰減階段，3月4～ 6日的序列以1、2級地震起伏活動為主，總體來說余震強度不斷降低。該序列地震活動整體表現為局部小震強弱交替，而整體強度及頻度均逐漸降低的衰減趨勢。

b值和p值為描述地震序列活動基本性質的兩個基本參數(吳開統等，1990)，其中b值為古登堡-里克特(G-R)關系中的系數，描述不同震級地震的相對比例，p值為大森—宇津公式的系數，可描述序列的衰減速率。使用3月1～6日24時的地震目錄，設定最小計算震級為ML1.2，使用ZMAP軟件包(Wiemer，2001)計算序列參數，用最大似然法計算得到序列b值為0.61(圖 4a)，p值擬合結果為0.82(圖 4b)。李忠華等(2000)使用1965～2000年的震例進行統計，發現云南地區的地震序列的p值及b值空間分布存在區域性，在本次地震附近地區的震例的p值約為0.89，b值約為0.65。相對附近區域的震例，滄源MS5.5地震序列目前小震數量偏少，衰減較快。

總體來看，云南滄源MS5.5地震的余震活動較弱、頻度偏低，序列衰減較快，并存在明顯的地震平靜時段；另外，本次地震序列還存在一個顯著特征，序列中ML≤3.5的小震數量明顯偏少，與G-R關系存在偏離(圖 4a)。由于南汀河斷裂帶(西支)在震中附近歷史地震活動較弱，難以與歷史震例類比，但這種現象值得關注。

3較大地震震源機制解分析

利用云南數字地震臺網記錄到的事件波形數據，中國地震局滇西地震預報實驗場(以下簡稱實驗場)采用CAP方法求解得到了滄源MS5.5地震主震及其3次MS≥3.0余震震源機制結果*金明培，楊軍，陳傳.2015.2015年3月3日云南滄源MS5.5地震震源機制解.(表 2)

(中國地震局地球物理研究所，2015)，其中3次地震為走滑型(P軸俯角和T軸俯角均小于45°定義為走滑型，P軸俯角大于45°定義為正斷型，T軸俯角大于45°定義為逆斷型)，1次地震為正斷兼走滑型(3月1日MS4.0地震)。

該序列余震活動較弱，截至3月9日24時僅發生MS3.0～3.9余震1次、MS4.0 ～ 4.9余震2次，

表2　序列中較大地震的震源機制解

3次余震中有1次地震(3月1日MS4.0)的震源機制為正斷兼走滑型，與主震震源機制解差異較大，可能反映出該地震附近區域的拉張分量有所增強，但3月3日MS4.5余震的震源機制與主震又較為一致，震源機制的變化表明區域應力局部有所調整。

結合主壓應力軸P軸和張應力軸T軸方位角玫瑰圖(圖 5)，序列的壓應力主軸P軸和張應力主軸T軸方位角優勢分布方向整體較為集中，表明整個區域總體來看依然受控于北北東向擠壓、北西西向拉張的區域應力作用。

4雙差重定位結果分析

雙差重定位方法(Waldhauser，Ellsworth，2000，2002)是一種針對叢集地震的相對定位方法，經過重定位后，地震間的相對位置具有較好的空間分布特征，可以更好的反映地震破裂區的幾何形態，描述發震構造的特征，已在地震序列的重定位中得到廣泛應用(黃媛，2008；Fangetal.，2013；房立華等，2015；王未來等，2014；張廣偉等，2014)。本文利用云南數字地震臺網的震相報告，采用雙差重定位方法對滄源MS5.5地震序列進行了重定位，以分析序列的時空演化特征。

考慮到雙差重定位方法是一種相對定位方法，對地震的絕對位置不敏感，定位的結果可能出現整體性的位置偏移(房立華等，2011)，為探討地震序列與背景構造的位置關系，還需要準確的參考地震位置。本文利用云南測震臺網提供的波形數據及觀測報告，利用震中300 km范圍內臺站的震相記錄、在MSDP定位軟件中采用LOC3D(川滇三維速度模型)對滄源MS5.5地震進行了重新定位。然后根據主震重新定位的結果與觀測報告中主震震中位置的差異，對區域地震臺網的所有地震定位結果進行了整體性的平移。重新測定后的主震發震時刻為2015年3月1日16時24分39.22秒，震中為(98.951°E，23.515°N)，深度19.1 km，水平及垂直定位誤差分別為1.0 km和1.4 km。

水平分層速度模型對重定位結果存在較大影響(Waldhauser，Ellsworth，2000)，要對本次地震序列進行重定位，確定合適的速度結構尤為重要。人工地震測深方法(DSS)能給出較精確的速度結構，但由于DSS剖面距震中較遠，本文使用的速度模型參考了胥頤等(2013)的層析成像結果建立，模型共分8層，每層的頂界面深度依次為0、2、7、14、19、25、32和40 km，對應的層速度依次為5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6及7.2 km/s，波速比設定為1.73。

挑選參與計算的事件時按照以下原則：要求參與定位的臺站不少于4個、震中距在200 km內，且每個事件的震相數不少于6個。使用到的臺站包含云南數字地震臺網、流動臺網(包括2014年10月7日景谷6.6級地震、2014年5月24日盈江5.6級、5月30日盈江6.1級地震以及本次地震后布設的流動臺)、洛扎渡水庫臺網以及騰沖火山臺網共26個臺網參與定位(圖 6)，尤其本次地震后架設的L5311、L5312及L5313共3個流動臺有效地改善了臺網對震區的小震監測能力及對震源深度的約束作用。筆者共挑選出2015年3月1日至3月9日的114個事件參與重定位計算(圖 6a左下角圖框所示)，其中包含975條P波及900條S波到時數據(圖 6b)。

重定位后共得到88次地震的重定位結果如圖 7所示，圖中的六角形和圓圈分別表示重定位后的主震和余震序列。水平及深度定位誤差由初始的4.0 km及5.2 km下降至0.27 km及0.35 km，時間誤差由1.4 s降至0.09 s，定位精度有明顯改善。由水平面投影看(圖 7a)，序列優勢分布方向為NEE向，呈帶狀分布。按序列分布的優勢方向，分別選取參考長軸方向AA’和短軸方向BB’，序列沿長軸方向展布約10 km，短軸方向展布寬度約3 km。另外，余震主體分布在MS5.5主震的北東側區域，顯示該地震可能為單側破裂。

從深度剖面看(圖 7b、c)，余震的震源深度具有一定的集中性，主震處于序列分布的中下部位置，尤其較大的余震主要集中在主震震源深度附近；序列呈近似豎直的明顯帶狀分布特征，顯示地震主體破裂區應為北北東向近似豎直的帶狀區域。

為與震源機制解結果對比分析，在重定位后的余震分布圖(圖 7)中還將4次MS≥3.0地震的震源機制解(表 2中實驗場結果)標示出，并在兩個參考方向的深度剖面上做了相應的投影。可見震源機制解的北東東向節面走向與序列優勢分布方向基本相同(圖 7a)，而在深度剖面上投影后亦與序列在深度剖面上的投影相一致(圖 7b，c)，說明震源機制解與序列的空間分布較為一致，結合二者可以推測出與主體破裂區相應的斷層面。圖 7c中標出了參考斷層面在深度上的可能結構，斷層面整體為近似豎直向，但由深部的地震的節面走向反映斷層面在深部具有一定的傾角。

從余震分布的時間演化上看，震后一天的余震分布較為分散，迅速勾勒出主體破裂區域，且在主震的上部及下部均有余震分布，但大體集中在主震附近。后期的余震維持與序列早期相同的格局，但具有明顯的向外圍地區擴散的趨勢：一方面，在東北(A’)區域的小震活動增多，且集中在之前未破裂過的空段上(圖 7)，從AA’深度剖面看，可以發現后期的小震震源深度集中在3月3日MS4.5地震附近，并在空間上與其存在一定的連續性(圖 7b)；另一方面，其震源深度也明顯變淺，主震附近的小震活動變少，3月4日以后的小震震源深度集中在序列的淺部(圖 8)。

綜合雙差重定位結果與震源機制解，雖重定位后的序列分布與初始目錄存在較大差異，但從深度剖面的投影看，結合震源機制解能更好地反映出本次地震的破裂特征；結合序列空間分布及震源機制解節面走向，顯示本次地震的發震構造面可能為北北東向近似豎直的帶狀區域，呈左旋走滑特性。

5討論與結論

本文利用2015年3月1日云南滄源MS5.5地震后至3月9日間的波形數據及震相報告，結合構造背景及歷史地震活動，從序列活動特征及參數、較大地震的震源機制解及序列精定位等方面闡述了本次地震序列跟蹤過程中的相關問題，討論了本次地震的發震構造及序列可能的類型，獲得如下認識：

(1)臺網定位結果誤差較大，這可能與近震臺站分布較少有關，但震后架設的流動臺明顯改善了對余震定位尤其是震源深度的約束，且經過雙差重定位后定位精度有明顯改善。序列的空間分布顯示該地震的主體破裂區可能為北北東向、近似豎直的帶狀區域，且余震集中分布在主震的東北側區域，顯示可能為單側破裂模式。

(2)結合較大地震的震源機制解、序列精定位結果及構造背景，本次地震的發震構造可能為南汀河斷裂帶(西支)，發震構造面為近北北東向，有近似豎直、呈左旋走滑特征。另外，由極震區烈度分布及精定位結果，本次地震可能為向北東方向的單側破裂模式。

(3)余震活動隨時間的演化表現出明顯的階段性，序列參數顯示本地震為主震—余震型的可能性較大。但該序列余震活動強度及頻度均較弱，衰減較快，且序列中ML≤3.5的小震數量明顯偏低，與G-R關系存在明顯偏離。晚期的余震維持與序列早期相同的格局，但具有明顯的向淺部及外圍區域擴散的趨勢。

參考文獻：

鄧起東，張培震，冉勇康，等.2002.中國活動構造基本特征[J].中國科學(D輯)，32(12)：1020-1030.

房立華，吳建平，王未來，等.2015.2014年新疆于田MS7.3級地震序列重定位[J].地球物理學報，58(3)：802-808.

房立華，吳建平，張天中，等.2011.2011年云南盈江MS5.8地震及其余震序列重定位[J].地震學報，33(2)：262-227.

黃媛.2008.結合波形互相關技術的雙差算法在地震定位中的應用探討[J].國際地震動態，(4)：29-34.

李忠華，蘇有錦，蔡明軍，等.2000.云南地區地震序列的P值和b值變化特征[J].地震，20(4)：74-78.

毛玉平，張俊昌.1991.瀾滄—耿馬地震發震構造初步研究[J].地震研究，14(1)：9-15.

王晉南，王洋龍，安曉文，等.2006.南汀河西支斷裂北東段最新活動性分析[J].地震研究，29(3)：264-268.

王未來，吳建平，房立華，等.2014.2014年云南魯甸MS6.5地震序列的雙差重定位[J].地球物理學報，57(9)：2042-3051.

吳開統，焦遠碧，呂培苓，等.1990.地震序列概論[M].北京：北京大學出版社，124-150.

向宏發，虢順民，徐錫偉，等.2000.川滇南部地區活動地塊劃分與現今運動特征初析[J].地震地質，22(3)：253-264.

胥頤，楊曉濤，劉建華.2013.云南地區地殼速度結構的層析成像研究[J].地球物理學報，56(6)：1904-1914.

楊繼登，王世芹.1999.中國震例(1986—1988)：1988年11月6日云南省瀾滄—耿馬7.6、7.2級地震[M].北京：地震出版社，316-343.

楊婷，吳建平，房立華，等.2014.滇西地區地殼速度結構及其構造意義[J].地震地質，36(2)：392-404.

張廣偉，雷建設，梁姍姍，等.2014.2014年8月3日云南魯甸MS6.5級地震序列重定位與震源機制研究[J].地球物理學報，57(9)：3018-3027.

張國民，馬宏生，王輝，等.2004.中國大陸活動地塊與強震活動關系[J].中國科學(D輯)，34(7)：591-599.

張國民，馬宏生，王輝，等.2005.中國大陸活動地塊邊界帶與強震活動[J].地球物理學報，48(3)：602-610.

張培震，鄧起東，馬謹，等.2003，中國大陸的強震活動與活動地塊[J].中國科學(D輯)，33(增刊)：12-20.

趙小艷，韓立波，徐甫坤，等.2014.2014年云南魯甸6.5級地震序列跟蹤分析研究[J].地震研究，37(4)：508-514.

中國地震局地球物理研究所.2015.2015年3月1日云南臨滄滄源佤族自治縣MS5.5地震[EB/OL].(2015-03-01)[2015-03-25].http：//www.cea-igp.ac.cn/tpxw/271472.shtml.

中國地震局地質研究所.2015.云南臨滄滄源佤族自治縣MS5.5地震區域地震構造圖[EB/OL](2015-03-01)[2015-03-25].http：//www.eq-igl.ac.cn/upload/images/2015/3/1204219134.jpg中國地震局監測預報司.2010.中國地震目錄[M].

Fang L.H.，Wu J.P.，Wang W.L.，etal..2013.Relocation of the mainshock and aftershock sequences ofMS7.0 Sichuan Lushan earthquake[J].Chin.Sci.Bull.，58：3451-3459.Tapponnier P.，Xu Z.Q.，Francoise R，etal..2001.Oblique Stepwise Rise and Growth of the Tibet Plateau[J].Science，294：1671-1677.Waldhauser F.，Ellsworth W.L ..2000.A Double-Difference Earthquake Location Algorithm：Method and Application to the Northern Hayward Fault，California[J].Bull.Seism.Soc.Am.，90(6)：1353-1368.

Waldhauser F.，Ellsworth W.L ..2002.Fault structure and mechanics of the Hayward Fault，California，from double-difference earthquake locations[J].J.Geophys.Res.，107，ESE 3-1-3-15.

Wiemer S..2001.A software package to analyze seismicity：ZMAP[J].Seismological Research Letters，72(2)：374-383.

Using waveform data from seismic network of Yunnan province and their corresponding observation report，combined with the tectonic background and historical seismicity，we discussed seismogenic structure and the distribution and temporal evaluation variation of CangyuanMS5.5 earthquake sequence in Yunnan on Mar.1，2015 from the activity characteristics and parameters of the sequence，the focal mechanism solutions of larger events as well as the accurate relocation of the sequence etc..Referring to the focal mechanism solutions and the tectonics in epicenter area，we indicated that the seismogenic structure of Cangyuan earthquake is the west branch of Nantinghe Fault which appearred to be a right-lateral strike-slip faulting.It is showed that the seismicity of aftershock sequences remain low，decayed rapidly with time and appeared the obvious phased.The spatial distribution of the sequences which were relocated by the double-difference relocation algorithm showed that the main rupture area was a zonal area of NNEin approximately vertical direction.It seemed to be a unilateral rupture，furthermore，the distribution of the later aftershocks showed the scatter trend to the shallower and outer region of the epicenter.

Key words：CangyuanMS5.5 earthquake；the double-difference relocation；Nantinghe Fault(west branch)；earthquake sequence；seismogenic structure

*收稿日期：2015-03-25. 基金項目：前震識別技術研究(2014020101)及云南省地震局科技人員傳幫帶項目聯合資助.

中圖分類號：P315.3

文獻標識碼：A

文章編號：1000-0666(2015)03-0333-08

Distribution and Temporal Evaluation Characteristic of CangyuanMS5.5 Earthquake Sequences in Yunnan in 2015

XU Fu-kun，LIU Zi-feng，SUN Nan，HE Jia-ji，ZHAO Xiao-yan

(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)

Abstract