2021年云南漾濞6.4級地震序列重定位及震源機制解特征分析

王 瑩 趙 韜* 胡 景 劉 春

1)陜西省地震局，西安 710068 2)長安大學，地質工程與測繪學院，西安 710054

0 引言

漾濞6.4級地震發生后，中國地震局地球物理研究所(CEA-IGP)、 GCMT及USGS等國內外眾多研究機構快速給出了6.4級主震的震源機制結果，結果顯示(圖 1)，此次地震是一次走滑型的事件。 此外，中國地震局地球物理研究所還確定了早期序列的精確位置，并反演了震源破裂過程。 這些研究結果對漾濞地震序列震源機制類型的初步判定具有重要意義。

圖1 漾濞6.4級地震附近區域的活動構造和研究區臺站分布Fig. 1 The distribution of active tectonics in the Yangbi earthquake and surrounding areas，and seismic stations of the research area.藍色三角形為測震臺站，黃色五角星為漾濞6.4級地震震中

漾濞6.4級地震發生前，震中附近前震活動頻繁，最大前震達5.6級； 地震發生后，又發生5.2級強余震以及多次3、 4級余震，地震序列豐富。 地震序列的震源機制解可在一定程度上反映地震的發震構造、 孕震機理及震源區的應力狀態，而經過精定位后的序列空間展布則可提供震源破裂過程的基本信息(呂堅等，2013； 張廣偉等，2014； Xieetal.，2015； 易桂喜等，2015，2016，2017； 李金等，2016； 王瑩等，2019； 李通等，2020)。 為了更好地開展漾濞地震序列及其動力學機制的研究，本文采用近震全波形矩張量反演方法，反演計算了漾濞地震序列中31次MS>3.0地震的震源機制解，并利用雙差定位方法對漾濞地震序列進行了重新定位，討論分析了漾濞地震序列的震源特性、 時空分布等，并結合地質和地球物理場資料進一步探討了漾濞地震序列的發震構造。

1 區域地質構造特征

漾濞6.4級地震發生在川滇菱形塊體西邊界處。 川滇菱形塊體是青藏高原向E擠出的產物，是青藏高原東緣側向擠出作用最強、 最具代表性的活動塊體(鄧起東等，2002； 徐錫偉等，2003； 王閻昭等，2008)。 川滇菱形塊體總體呈NNW走向，E側以小江斷裂、 鮮水河斷裂、 安寧河斷裂、 則木河斷裂為界，W側以紅河斷裂、 維西-喬后-巍山斷裂、 金沙江斷裂帶為界，內部發育麗江-小金河斷裂帶(王琪等，2001)。 塊體東邊界構造清晰，地震頻繁，研究程度較高； 而西邊界結構樣式復雜，地震相對稀少，除紅河斷裂外，針對西邊界構造的研究程度較低(向宏發等，2004，2007； 冉勇康等，2008； 王紹晉等，2010； 熊探宇等，2010； 徐曉雪等，2020)。

距離本次地震震中最近的斷裂為塊體西邊界的維西-喬后-巍山斷裂(圖 1)，該斷裂為晚更新世活動斷裂，歷史強震活動不顯著。 維西-喬后-巍山斷裂走向NNW，長約280km，南與紅河斷裂相連，北與金沙江斷裂相接，新生代以來具有與紅河斷裂和金沙江斷裂相似的運動學特征、 相同的地質演化歷史和構造變形機制，是紅河斷裂向N延伸的部分(常祖峰等，2016)。

2 數據資料和方法

2.1 雙差定位法

雙差定位法(Waldhauseretal.，2000)是一種相對定位方法，其利用臺站相對走時殘差修訂地震初始位置，要求事件對之間的距離遠小于事件到臺站的距離，可有效降低地殼速度模型引起的誤差。 該方法已在國內外大量地震序列的重定位工作中得到廣泛應用(房立華等，2013，2015； 王未來等，2014； 張廣偉等，2016； 徐志國等，2020)。

本研究中，地震重定位使用的震相數據來自中國地震臺網中心的地震編目系統，數據時間范圍為2021年5月18日—25日，包含漾濞序列中的2i809個地震事件。 設定地震對與臺站之間的最大距離為200km，地震對之間的最大距離不超過10km，每個地震對聯系在一起形成 “震群”的最少震相數(即OBSCT值)為6，設P波數據的權重為1、 S波數據的權重為0.5。 在計算過程中采用共軛梯度法求解方程，經過4組共18次迭代后得到阻尼最小二乘法解。 速度模型根據Liu等(2021)基于體波和面波走時成像聯合反演得到的西南地區三維速度模型提取得出。 從臺站分布來看(圖 1)，區域臺網很好地包圍了震源區，對本次地震序列形成了良好的方位覆蓋。

2.2 震源機制計算

本文采用近震全波形矩張量反演方法計算震源機制(Jostetal.，1989； Kawakatsu，1998； Tajimaetal.，2002)，使用MTINV程序進行矩張量反演。 Ichinose等(2003)曾使用此程序計算了美國內華達州西部和加州東部MW≥4.0地震的地震矩張量，結果顯示在方位角分布較為均勻的情況下，最少只需3個臺站的數據就可以得到較好的矩張量解，且P軸和T軸方向的偏差可控制在10°以內，因此計算結果的穩定性有充分保障。 趙韜等(2016)將此方法應用于區域臺網地震矩張量的快速反演，實時反演了陜西及鄰區中強地震的矩張量解。

3 地震序列的重新定位結果

圖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圖Fig. 2 Distribution of the sequence after precise relocation and the focal depth distribution on different cross sections.a 黃色五角星為漾濞6.4級主震震中； b、 c、 d分別為沿AA′剖面、 BB′剖面和CC′剖面的地震序列深度分布

綜合整個序列水平和深度分布可以得出，漾濞地震序列的線性展布特征明顯，總體走向為NW向，傾向SW，南、 北2段的傾角存在差異，且北段相對南段地震序列沿斷層面分布更為集中，但北段在主震斷層面E側可能存在小的分支斷裂。

4 地震序列的震源機制解特征

4.1 主震的震源機制解特征

圖3 漾濞6.4級地震的震源機制反演誤差隨深度的變化圖Fig. 3 Misfit variation with focal depth of the Yangbi MS6.4 earthquake.

圖4 漾濞6.4級地震最佳擬合深度處的矩張量反演結果以及觀測波形與理論波形對比圖Fig. 4 The moment tensor solutions of the Yangbi earthquake at the optimal fitting depth，and the comparison between observed and predicted waveform.黑色實線為觀測波形，紅色虛線為理論計算的波形

將本文反演的漾濞6.4級主震的震源機制與USGS、 GCMT和中國地震局地球物理研究所給出的結果進行比較(表1)，可以看出斷層節面參數和矩震級結果較為一致，矩心深度有所差別。 反演深度出現偏差的原因可能與不同機構使用資料的波長不同有關。 USGS使用的是長周期體波，GCMT使用的是地幔波，而中國地震局地球物理研究所和本研究使用的是區域臺網波形資料。 波長越短，對矩心的分辨率越高(高原等，1997)。 使用區域臺網波形資料反演獲得的震源矩心深度的分辨率要高于USGS和GCMT利用遠震波形給出的矩心深度(易桂喜等，2017； Longetal.，2019)。 此外還可能與反演方法有關，USGS采用W震相反演，中國地震局地球物理研究所采用CAP方法反演，GCMT采用全波形矩張量反演。

表1 本文結果與不同來源震源機制解的比較Table1 Comparison between the result of this paper and the focal mechanisms of different sources

表2 不同機構給出的漾濞6.4級地震震源機制解及得到的中心震源機制解和標準差Table2 Focal mechanisms of Yangbi MS6.4 earthquake from different institutions and the central focal mechanism and its residuals

圖 5 a 漾濞6.4級地震的中心震源機制解； b 空間三維輻射花樣Fig. 5 Central focal mechanism of the Yangbi earthquake(a)，and its 3-D radiation pattern(b).a 黑色弧線表示中心震源機制的2個節面，綠色弧線覆蓋區域為其不確定范圍； 紅色、 藍色和黃色的點表示中心震源機制解的P軸、 T軸和B軸，其周圍對應顏色的封閉曲線表示其不確定性范圍； 綠色、 黑色和藍綠色的點表示各個機構得到的震源機制解 的P軸、 T軸和B軸； 紫色弧線表示各個機構和作者得到的震源機制節面。 b 壓縮區域和膨脹區域分別用藍色和紅色表示

4.2 序列其他地震的震源機制解特征

對漾濞地震序列中其他30次MS>3.0地震事件的震源機制解進行反演，并根據震源機制解3個應力軸傾角的大小，對計算出來的序列震源機制解進行分類(Zoback，1992)，結果見表3(含6.4級主震結果，共31個)。 部分地震的矩心深度與精定位結果差異明顯，這可能是因為2種方法使用數據的采樣間隔不同所致。 雙差定位的走時信息來自中國地震臺網中心，目前測震臺網使用的數據處理軟件的波形數據采樣間隔為0.01s，精度較高； 而本文進行矩張量反演時所使用的格林函數的采樣間隔為0.1s，濾波參數為0.02～0.08Hz。 如果按照P波傳播速度為6km/s計算，其對應波長為75～300km，在進行定位時該波長范圍對于幾km內的深度變化不敏感，因此矩張量反演結果的深度無法作為強而有效的證據，只能作為輔助參考，故本文中對矩張量反演深度不作討論。 震源機制分類結果顯示，漾濞地震序列內30次地震中有24次為走滑型(占8%)，與主震的震源機制相似，其他6次為混合型(占20%)，表明漾濞地震序列以走滑性質為主。 距6.4級主震發生時刻較近的幾次地震的震源機制與主震較為一致。 主震發生之前的9次前震中有7次為走滑型，2次為混合型； 在21次余震中，有17次為走滑型，4次為混合型，主震前后均含有少量混合型。 從空間分布來看(圖 6)，主震前、 后3級地震較為活躍的主體區域有明顯差異。 9次前震分布于主震NE側一個較小的空間范圍內，主震發生在前震活躍區的NW側，而余震活躍主體區域則位于前震活躍區的NE側。 混合型地震主要分布于前震和余震交會區域以及余震區東南末端，反映出這些區域的構造形態較為復雜。

圖6 漾濞地震序列及其震源機制的空間分布Fig. 6 Spatial distribution map of earthquakes and its focal mechanisms of the Yangbi sequence.黃色五角星代表主震，藍色圓圈代表前震，紅色圓圈代表余震； 震源機制中紅色代表走滑型，藍色代表混合型

圖7 漾濞6.4級地震序列震源機制解的節面走向、 滑動角、 傾角與P、 T軸方位角、 傾俯角統計Fig. 7 Statistical analysis of strike，rake，dip，azimuth and plunge of P-axis and T-axis.

5 對發震構造的初步認識

通過對漾濞地震序列精定位結果和震源機制特征進行分析，可以確定發震斷層應為一條NW-SE走向的活動斷裂，在SN向水平擠壓應力場控制下表現為右旋走滑特性。 發震斷裂的性質與震源區附近的維西-喬后-巍山斷裂比較一致。

同時，序列震源機制空間分布似乎揭示出震源區斷層破裂具有分段性。 如果將震源區斷層面進行分段，那么前期(6.4級主震發生前)3級以上的地震活動主要集中在震源區中段附近，主震則發生在北段，主震后發生的3級以上地震主要集中在比前期活動更向SE展布的余震區南段。 根據劉自鳳等(2019)對滇西北地區主要斷裂的b值和震源機制一致性參數的研究分析認為，此次漾濞6.4級主震所在的維西-喬后斷裂南段的b值顯著降低，且震源機制一致性較好，說明該區域應力水平較高。 因此前期中段發生的一系列中等地震活動有可能促使應力長期積累的北段發生了6.4級主震，主震之后，中段可能由于前震活動頻繁，應力釋放較多，余震活動較少，使得余震活動大多集中在南段，斷層破裂呈現分段性。 同時，中、 南段的交會區域混合型震源機制較多，則反映這個區域的破裂方式相對復雜。

進行精定位所獲得的2條垂直于走向的剖面顯示南、 北段斷層的傾向均為SW，但傾角不同，北段較陡、 南段較緩，這反映震源區斷層面可能具有分段性。 同時，北段在主震斷層面附近可能存在小的分支斷裂。

6 認識與結論

本文通過對漾濞6.4級地震序列31次地震事件的震源機制進行反演，初步得到以下幾點認識和結論：

(1)對漾濞6.4級主震進行矩張量反演得到矩震級為MW6.0，矩心深度為10km，最佳雙力偶解節面Ⅰ的走向為135°、 傾角為81°、 滑動角為176°，節面Ⅱ的走向為226°、 傾角為86°、 滑動角為9°，表明其為走滑型地震事件。 結合震源區的斷裂走向和余震分布，推斷NW走向的節面Ⅰ為發震斷層面。

(2)漾濞地震序列的重定位結果表明，序列的線性展布特征明顯，總體走向為NW，傾向SW，沿序列分布走向的深度剖面顯示序列呈水平線性分布，南、 北2段斷層面的傾角不同，地震序列沿斷層面北段的分布相對南段更加集中。

(3)序列中其他30次地震的震源機制結果顯示，序列地震以走滑型為主，也存在少量混合類型。 距6.4級主震發生時刻較近的幾次地震的震源機制與主震較為一致。

(4)漾濞地震序列的優勢走向為NW-SE向，傾角集中在70°～90°，滑動角分布在180°附近，表明漾濞地震序列以走滑性質為主。P軸的優勢方位為SN向，T軸的優勢方位為EW向，兩者的傾俯角均接近水平，表明漾濞地震序列活動主要受區域SN向水平擠壓應力場控制。 序列斷層面和P軸各參數優勢方向單一，反映此次地震震源區存在復雜的斷層活動和大規模應力調整的可能性不大。

(5)綜合矩張量反演、 精定位和區域構造的結果，初步判定漾濞地震的發震斷層可能為維西-喬后-巍山斷裂，其為整體呈NW走向、 傾向SW的右旋走滑活動斷裂，北段傾角近垂直，南段相對北段傾角較緩。 震源區斷層可能存在分段破裂的現象，局部小區域構造形態可能較為復雜。

致謝本研究使用了中國地震臺網中心提供的波形數據、 美國內華達大學Ichinose教授提供的矩張量反演軟件及萬永革教授提供的計算震源機制三維空間旋轉角和震源機制中心解的軟件； 此外參考了美國地質調查局(USGS)、 哈佛大學矩心矩張量研究中心(CMT)、 中國地震局地球物理研究所給出的震源機制解結果和中國地震局地球物理研究所的精定位和震源破裂過程等研究成果； 審稿專家為本文提出了具有建設性的修改意見。 在此一并表示感謝!