呂苗苗 丁志峰, 徐小明 李大虎葉慶東 鄭 晨

1) 中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地震觀測(cè)與地球物理成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2) 中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所 中國(guó)成都610041四川省地震局 中國(guó)天津300180中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心

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2012年彝良MS5.7和MS5.6地震序列重定位和震源機(jī)制解特征*

1) 中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地震觀測(cè)與地球物理成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2) 中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所 中國(guó)成都610041四川省地震局 中國(guó)天津300180中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心

利用地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣在云南、 貴州地區(qū)的17個(gè)流動(dòng)臺(tái)站的地震記錄， 采用雙差定位法對(duì)2012年9月7日云南彝良MS5.7和MS5.6地震及其余震序列(ML≥1.0)進(jìn)行重定位． 在獲得精確的震源位置后， 采用CAP法反演了MS≥4.0地震的震源機(jī)制解． 結(jié)果顯示, 彝良MS5.7主震位于(27.509°N， 103.971°E)， 震源深度為9.7 km， 震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ走向251°、 傾角66°、 滑動(dòng)角150°， 節(jié)面Ⅱ走向354°、 傾角63°、 滑動(dòng)角27°; 彝良MS5.6主震位于(27.563°N， 104.034°E)， 震源深度為10.0 km， 震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ走向235°、 傾角39°、 滑動(dòng)角147°， 節(jié)面Ⅱ走向352°、 傾角70°、 滑動(dòng)角56°． 反演結(jié)果顯示斷層的幾何形態(tài)、 余震分布特征、 震源機(jī)制解特征及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)等均有很好的一致性． 綜合斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、 地震活動(dòng)規(guī)律和地質(zhì)構(gòu)造背景， 推測(cè)彝良地震的發(fā)震斷裂為昭通斷裂帶的前緣斷裂， 即NE走向的石門(mén)斷裂． 導(dǎo)致震區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重的主要原因是由于彝良地震震源深度較淺， 能量釋放多發(fā)生在地殼淺部所致．

彝良MS5.7和MS5.6地震 雙差定位法 CAP法 震源機(jī)制解

引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定， 2012年9月7日11時(shí)19分， 云南省昭通市彝良縣與貴州省畢節(jié)地區(qū)交界處發(fā)生MS5.7地震， 震源深度為14 km； 12時(shí)16分， 彝良縣又發(fā)生MS5.6地震， 震源深度為10 km(中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心， 2012a)． 據(jù)報(bào)道， 兩次地震造成至少80人死亡， 795人不同程度受傷(網(wǎng)易新聞， 2012). 彝良MS5.7和MS5.6地震發(fā)生在昭通斷裂帶北東端， 近年來(lái)， 該斷裂帶及其附近區(qū)域的中強(qiáng)地震活動(dòng)性明顯增強(qiáng)． 例如， 2003年魯?shù)镸S5.0和MS5.1地震， 2004年魯?shù)镸S5.6地震， 2006年鹽津MS5.1地震， 2012年彝良MS5.7和MS5.6地震， 以及2014年魯?shù)镸S6.5地震等， 這些地震的發(fā)生使得昭通斷裂帶及其附近區(qū)域的地震活動(dòng)性引起了地震學(xué)界的密切關(guān)注． 震后， 研究人員就上述地震開(kāi)展了多方面的研究， 包括震源破裂過(guò)程的特征分析和震源深度的確定(呂堅(jiān)等， 2013a)、 震源機(jī)制解和發(fā)震構(gòu)造的研究(韓立波， 蔣長(zhǎng)勝， 2012； 徐錫偉， 于貴華， 2012； 中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心， 2012b)等． 但現(xiàn)有的研究結(jié)果仍存在一些差異， 需要進(jìn)一步對(duì)比和驗(yàn)證． 為此， 本文將增加彝良MS5.7，MS5.6主震及余震相對(duì)位置的更加準(zhǔn)確的空間分布結(jié)果； 在此基礎(chǔ)上， 結(jié)合震源參數(shù)和前人的研究成果， 重點(diǎn)討論彝良MS5.7和MS5.6地震序列的震源深度分布和震源機(jī)制解特征， 為判定可能的發(fā)震構(gòu)造提供科學(xué)依據(jù)．

雙差定位法已被國(guó)內(nèi)外地震學(xué)家廣泛應(yīng)用于區(qū)域地震活動(dòng)性特征、 活動(dòng)斷層空間展布及其精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究中(Waldhauser， Ellsworth， 2000； 朱艾斕等， 2005)． 已有研究結(jié)果表明， 雙差定位法不依賴于主事件且能有效減小地殼速度結(jié)構(gòu)的影響， 是了解震區(qū)地震活動(dòng)的時(shí)空分布規(guī)律及斷層構(gòu)造行之有效的方法． 而震源機(jī)制解能夠直觀地反映震源破裂的幾何特征和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征(鄭勇等， 2009)． 對(duì)于中強(qiáng)地震， CAP(cut and paste)法是獲取震源機(jī)制解的可靠方法之一, 且得到了廣泛應(yīng)用(韋生吉等， 2009； 謝祖軍等， 2012； 呂堅(jiān)等， 2013b)． 震源機(jī)制解為識(shí)別發(fā)震斷裂、 了解區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)等提供了重要依據(jù)．

精確的震源機(jī)制解對(duì)于確定斷層面形態(tài)、 判定相應(yīng)的發(fā)震構(gòu)造非常重要． 而余震序列的空間分布特征則是研究該地區(qū)地震活動(dòng)性、 探明斷層分布方式的有力證據(jù). 綜合這兩方面信息， 可以對(duì)震區(qū)孕震構(gòu)造環(huán)境及地震活動(dòng)特征有一全面認(rèn)識(shí)(朱艾斕等， 2008； Zhaoetal， 2012； 趙博等， 2013)．

本文以2012年9月7日彝良MS5.7和MS5.6地震為例， 采用雙差定位法對(duì)該序列中ML≥1.0的745次地震進(jìn)行重定位， 反演了MS≥4.0地震(共4次)的震源機(jī)制解和矩心深度. 彝良地震序列的震中空間分布特征、 震源深度優(yōu)勢(shì)分布層位及震源機(jī)制解特征， 為進(jìn)一步研究該地區(qū)地震活動(dòng)性和判定發(fā)震構(gòu)造提供重要的地震學(xué)基礎(chǔ)資料， 對(duì)于分析該地區(qū)未來(lái)可能的發(fā)震趨勢(shì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義．

1 研究區(qū)域構(gòu)造背景

從四川西部到云南與貴州交界區(qū)域， 均受到青藏高原自西向東的推擠作用. 彝良地震震區(qū)西側(cè)是構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的川滇菱形地塊， 東側(cè)是相對(duì)穩(wěn)定的華南地塊． 青藏高原東緣地區(qū)地殼物質(zhì)向E以及SE方向逃逸， 使得川滇地塊整體向SE向滑移， 圍繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)作順時(shí)針運(yùn)動(dòng)(徐錫偉等， 2003)． 第四紀(jì)以來(lái)， 川滇地塊及周邊區(qū)域以水平剪切變形為主， 并伴有強(qiáng)烈的隆升運(yùn)動(dòng)． 在復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境下， 該地區(qū)發(fā)育了一系列活動(dòng)斷裂， 其中昭通斷裂帶屬于大涼山次級(jí)地塊東南緣邊界斷裂帶． 根據(jù)活動(dòng)地塊劃分方案(張培震等， 2003)， 昭通斷裂帶位于川滇地塊與華南地塊邊界帶上(圖1)， 其現(xiàn)今運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為具有顯著逆沖分量的右旋走滑性質(zhì)(聞學(xué)澤等， 2013)． 從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看， 其活動(dòng)變形的動(dòng)力直接來(lái)源于大涼山次級(jí)地塊的NE向運(yùn)動(dòng)， 間接來(lái)源于川滇地塊的SSE向運(yùn)動(dòng)(張培震等， 2003； 張培震， 2008)．

圖1 彝良MS5.7和MS5.6地震震中及其鄰區(qū)構(gòu)造圖(引自聞學(xué)澤等， 2013) 黑色框所示范圍為昭通斷裂帶. F1：昭通—魯?shù)閿嗔?；F2： 石門(mén)斷裂； F3： 龍樹(shù)斷裂；F4： 會(huì)澤—彝良斷裂 Fig.1 Epicenters of Yiliang MS5.7 and MS5.6 earthquakes and the surrounding regional tectonic settings (after Wen et al， 2013) The black rectangle delineates the Zhaotong fault zone. F1 ： Zhaotong-Ludian fault； F2 ： Shimen fault； F3： Longshu fault； F4： Huize-Yiliang fault

野外地質(zhì)調(diào)查和衛(wèi)星影像分析結(jié)果表明， NE向的昭通斷裂帶控制著昭通盆地和魯?shù)榕璧氐陌l(fā)育， 并對(duì)地層發(fā)育及區(qū)域構(gòu)造變形也有著明顯的控制作用． 在衛(wèi)星影像上其線性影像十分清晰， 斷錯(cuò)一系列山脊， 形成斷層埡口、 斷層槽谷等地貌， 邀集塊—青崗嶺一帶斷層地貌尤為明顯． 昭通斷裂帶是由一系列大規(guī)模、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的逆沖斷裂系組成. 其N(xiāo)E起自鹽津東南， 向SW經(jīng)彝良、 昭通、 魯?shù)椤?會(huì)澤， 終止于巧家以南的小江斷裂帶東側(cè). 該斷裂帶總長(zhǎng)約150 km， 總體走向?yàn)?5°—45°， 傾向NW， 朝SE向推覆， 自西向東包括龍樹(shù)斷裂、 昭通斷裂帶主斷裂即昭通—魯?shù)閿嗔选?會(huì)澤—彝良斷裂和石門(mén)斷裂(聞學(xué)澤等， 2013)． 2012年彝良MS5.7和MS5.6地震就發(fā)生在昭通—魯?shù)閿嗔雅c石門(mén)斷裂之間． 石門(mén)斷裂是昭通斷裂帶的前緣斷裂， 屬于區(qū)域次級(jí)走滑兼逆沖型斷裂. 其走向?yàn)镹E， 傾向?yàn)镹W， 在15—20 km深處與基底滑脫帶相連． 根據(jù)近年來(lái)橫跨昭通斷裂帶的GPS速度場(chǎng)和變形特征分析結(jié)果， 認(rèn)為昭通斷裂帶魯?shù)椤土级伍]鎖作用加劇， 應(yīng)變積累增強(qiáng)， 具備發(fā)生中強(qiáng)地震或大地震的規(guī)模(聞學(xué)澤等， 2013)． 2014年8月3日魯?shù)镸S6.5地震的發(fā)生， 再次印證了這一觀點(diǎn)．

2 數(shù)據(jù)和地殼參考模型

本文所用數(shù)據(jù)源自“中國(guó)地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣----南北地震帶南段”項(xiàng)目的17個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站于2011年8月—2013年8月記錄的地震波形資料． 臺(tái)站及所用地震震中分布如圖2所示. 可以看出, 這17個(gè)臺(tái)站能夠較好地包圍震源區(qū)． 采用雙差定位法對(duì)彝良MS5.7和MS5.6地震及其余震序列(ML≥1.0)的745次地震進(jìn)行重定位， 在獲得精確的震源位置后反演MS≥4.0地震的震源機(jī)制解和矩心深度． 為避免震中距增大時(shí)速度結(jié)構(gòu)的橫向不均勻性增強(qiáng)對(duì)波形產(chǎn)生的影響， 反演震源機(jī)制解時(shí)選擇了200 km范圍內(nèi)的臺(tái)站記錄(鄭勇等， 2009； 謝祖軍等， 2012)．

圖2 彝良MS5.7和MS5.6地震震中及臺(tái)站分布

地殼厚度/kmvP/(km·s-1)vS/(km·s-1)ρ/(g·cm-3)0—55．6803．1142．6455—105．8893．3872．82910—206．0083．3952．83220—326．3443．5902．90632—366．4083．6252．92036—406．3453．5902．90640—456．8003．8633．000>457．9004．3503．310

綜合現(xiàn)有的華南地區(qū)上揚(yáng)子地塊西南緣三維結(jié)構(gòu)模型(速度和密度)的研究結(jié)果(王椿鏞等， 2002； 朱介壽等， 2005)， 在進(jìn)行雙差定位時(shí)我們采用表1中給出的地殼速度結(jié)構(gòu)模型， 計(jì)算理論地震圖時(shí)使用表1中的密度模型．

3 方法

3.1 雙差定位法

雙差定位法是相對(duì)定位方法， 要求兩震源間的距離遠(yuǎn)小于震源與臺(tái)站間的距離和波傳播路徑上速度不均勻性的尺度． 在該條件成立情況下， 相鄰兩地震射線的傳播路徑幾乎完全相同， 走時(shí)差僅由兩震源間的相對(duì)位置和速度結(jié)構(gòu)決定(Waldhauser， Ellsworth， 2000； 楊智嫻等， 2003)． 在一定搜索半徑內(nèi)， 兩個(gè)相鄰地震事件i和j到臺(tái)站k走時(shí)差的觀測(cè)值與理論計(jì)算值之差構(gòu)成一個(gè)觀測(cè)方程， 即

(1)

因兩震源間的距離與震中距和速度非均勻性尺度相比足夠小， 故式(1)可表示為

(2)

式中， Δm(Δx, Δy, Δz, Δτ)為待求震源參數(shù)的偏移量． 式(2)還可寫(xiě)為

(3)

將滿足條件的地震事件兩兩組對(duì)， 可得到如下矩陣方程：

(4)

式中： 假設(shè)地震事件數(shù)為N， 雙差觀測(cè)資料數(shù)為M， 則G為M×4N矩陣； m為待求震源參數(shù)的偏移量； d為由雙差觀測(cè)資料組成的M維矢量； W為加權(quán)對(duì)角矩陣．

在實(shí)際計(jì)算中， 首先采用LSQR法求解式(1)， 得到阻尼最小二乘解； 然后對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)采用奇異值分解法計(jì)算最小二乘誤差來(lái)衡量定位精度(楊智嫻， 陳運(yùn)泰， 2004)．

3.2 CAP法反演震源機(jī)制解

CAP法反演震源機(jī)制解的基本思想是將地震波形分為廣義體波和面波分別進(jìn)行擬合(Zhao， Helmberger， 1994； Zhu， Helmberger， 1996). 首先采用頻率-波數(shù)法計(jì)算理論地震圖(Zhu， Rivera， 2002; Tanetal， 2006)， 然后將雙力偶源的理論合成位移g(t)與扣除儀器響應(yīng)后的觀測(cè)波形f(t)作互相關(guān)， 即

(5)

當(dāng)C(t)取正的最大值時(shí)， 認(rèn)為理論地震波形g(t)與觀測(cè)波形f(t)擬合得最好， 所對(duì)應(yīng)的t表示g(t)相對(duì)于f(t)的時(shí)間偏移量． 反演過(guò)程的判斷標(biāo)準(zhǔn)為g(t) =f(t)， 定義下式來(lái)衡量g(t)與f(t)的差異， 直接采用網(wǎng)格搜索法得到最佳震源機(jī)制解：

(6)

式中：r為震中距；r0為選定的參考震中距； 為避免反演受近臺(tái)記錄的影響， 在擬合差函數(shù)中引入距離影響因子p， 以減小距離產(chǎn)生的衰變對(duì)波形的影響， 一般體波p=1， 面波p=0.5． 擬合差定義中同時(shí)采用L1范數(shù)和L2范數(shù)準(zhǔn)則，L1范數(shù)強(qiáng)調(diào)高頻體波部分，L2范數(shù)則強(qiáng)調(diào)低頻面波部分． 對(duì)于某一臺(tái)站， 各分量擬合差定義相同， 該臺(tái)站的擬合差為5個(gè)分量擬合差的平均值， 事件的擬合差為所有臺(tái)站及各分量擬合差的平均值， 因此最后的擬合差包含了體波和面波各分量的信息．

CAP法綜合利用了近震體波振幅與面波振幅比， 反演時(shí)賦予體波和面波不同的權(quán)重， 在避免面波起主導(dǎo)作用的同時(shí)又較為全面而可靠地反映了震源信息， 尤其對(duì)震源深度有著很好的約束． 另外在擬合差定義中使用了絕對(duì)振幅， 有效避免了因振幅歸一化所帶來(lái)的局部極小值解， 從而便于節(jié)面的識(shí)別．

4 結(jié)果

本文挑選出具有4個(gè)以上臺(tái)站記錄的ML≥1.0地震， 共計(jì)745次， 采用雙差定位法對(duì)這些地震的震源位置進(jìn)行重新定位． 一般而言， Pg波到時(shí)拾取相對(duì)于Sg波要精確些， 故反演中賦予P波1.0、 S波0.5的權(quán)重， 最后得到了575次地震的震源參數(shù)． 結(jié)果顯示， 彝良MS5.7主震位于(27.509°N， 103.971°E)， 震源深度為9.7 km； 彝良MS5.6主震位于(27.563°N， 104.034°E)， 震源深度為10.0 km． 平均走時(shí)殘差由重定位前的0.65 s下降到0.065 s， 震源位置2倍標(biāo)準(zhǔn)差在EW方向上為0.23 km， NS方向上為0.23 km， UD方向上為0.40 km．

圖3a， b分別為彝良MS5.7和MS5.6地震序列重定位前、 后的震中分布圖． 可以看出: 重定位后震中分布更加集中， 條帶狀分布特征更加明顯(圖3b); 余震震中分布平行于活動(dòng)斷裂， 沿NE向延展近20 km， 與石門(mén)斷裂走向基本一致， 說(shuō)明余震活動(dòng)與構(gòu)造密切相關(guān)． 圖3b還給出了4次地震的震源機(jī)制解沙灘球， 分別為彝良MS5.7和MS5.6主震和兩次MS4.4余震． 圖4a， b分別為彝良MS5.7和MS5.6地震序列沿走向剖面和垂直于走向剖面的震源深度分布圖． 圖4a為沿震中分布長(zhǎng)軸方向AA′剖面的震源深度分布圖， 震源深度分布優(yōu)勢(shì)區(qū)間為3—15 km， 震源深度較淺， 說(shuō)明地震大多發(fā)生在脆性上地殼中． 而B(niǎo)B′剖面(圖4b)反映出沿?cái)鄬觾A向的震源深度分布特征， 呈現(xiàn)出NW向較深， 向SE向逐漸變淺的特點(diǎn)． 這一特征較為清晰地勾勒出可能的斷層形態(tài)， 且傾角在深部較緩， 淺部略陡．

圖3 彝良MS5.7和MS5.6地震序列重定位前(a)、 后(b)的震中分布

圖4 彝良MS5.7和MS5.6地震序列沿AA′(a)和BB′(b)剖面的震源深度分布

在獲得精確的震源位置后， 為進(jìn)一步分析主震和余震的震源參數(shù)特征， 我們選擇P波初動(dòng)明顯、 信噪比較高的波形記錄反演了彝良MS5.7和MS5.6地震序列中MS≥4.0地震(共4次)的震源機(jī)制解和震源矩心深度． 首先從原始速度記錄中扣除儀器響應(yīng)， 然后積分轉(zhuǎn)換到位移記錄， 重采樣后從ZNE分量旋轉(zhuǎn)為ZRT分量， 并分為體波和面波兩部分， 分別對(duì)體波和面波作帶通濾波， 體波部分濾波頻段為0.05—0.20 Hz， 面波部分為0.05—0.10 Hz， 濾掉長(zhǎng)周期地脈動(dòng)和由積分造成的漂移． 由擬合差目標(biāo)函數(shù)最小求得彝良MS5.7和MS5.6地震序列中4次MS≥4.0地震的震源機(jī)制解和最佳矩心深度， 如表2所示．

表2 彝良MS5.7和MS5.6地震序列中4次MS≥4.0地震的震源機(jī)制解

圖5和圖6分別給出了彝良MS5.7和MS5.6地震的擬合差和震源機(jī)制解隨矩心深度的變化． 可以看出: 彝良MS5.7地震在7 km深度處擬合差最小， 這與雙差定位得到的震源深度9.7 km比較接近; 彝良MS5.6地震的最佳矩心深度為9 km， 與定位得到的震源深度10 km相差亦不大． 圖中最佳矩心深度所對(duì)應(yīng)的震源機(jī)制解即為最佳雙力偶解．

圖5 彝良MS5.7地震的擬合差和震源機(jī)制解(下半球投影)隨矩心深度的變化

圖6 彝良MS5.6地震的擬合差和震源機(jī)制解(下半球投影)隨矩心深度的變化

圖7為彝良MS5.7地震的波形擬合結(jié)果， 其最佳雙力偶解節(jié)面Ⅰ走向251°、 傾角66°、 滑動(dòng)角150°， 節(jié)面Ⅱ走向354°、 傾角63°、 滑動(dòng)角27°， 矩震級(jí)MW=5.36， 擬合差為0.8206． 在所選用的9個(gè)臺(tái)站記錄中， 理論波形與觀測(cè)波形擬合相關(guān)系數(shù)大于0.8的占76%． 圖8為彝良MS5.6地震的波形擬合結(jié)果， 其最佳雙力偶解節(jié)面Ⅰ走向235°、 傾角39°、 滑動(dòng)角147°， 節(jié)面Ⅱ走向352°、 傾角70°、 滑動(dòng)角56°， 矩震級(jí)MW=5.25， 擬合差為0.3769． 在所選用的8個(gè)臺(tái)站記錄中， 理論波形與觀測(cè)波形擬合相關(guān)系數(shù)大于0.8的占82.5%．

圖7 彝良MS5.7地震的理論地震波形(紅色)與觀測(cè)波形(黑色)對(duì)比波形下方第一行數(shù)字為理論波形相對(duì)于觀測(cè)波形的時(shí)移(單位： s)， 正值為理論波超前；第二行數(shù)字為兩波形的相關(guān)系數(shù)； 波形左側(cè)數(shù)字為臺(tái)站名及其震中距(單位： km)

圖8 彝良MS5.6地震的理論地震波形(紅色)與觀測(cè)波形(黑色)對(duì)比(圖注同圖7)

5 討論與結(jié)論

彝良MS5.7和MS5.6地震發(fā)生至今， 已有很多關(guān)于震源機(jī)制解參數(shù)的研究成果， 其具體的震源機(jī)制解雖略有差別， 震源矩心深度也有所不同， 但兩次地震的震源機(jī)制均為右旋走滑型并伴有逆沖特征． 表3列出了本文與不同文獻(xiàn)給出的震源機(jī)制解結(jié)果的對(duì)比． 可以看出, 本文結(jié)果與韓立波和蔣長(zhǎng)勝(2012)研究結(jié)果相比， 走向、 傾角和滑動(dòng)角均較為一致, 彝良MS5.7地震矩心深度差異略大， 但與呂堅(jiān)等(2013a)矩心深度較接近. 呂堅(jiān)等(2013a)在矩心深度的確定中使用遠(yuǎn)震體波深度震相， 對(duì)深度的約束相對(duì)更準(zhǔn)確， 從而說(shuō)明本文所得的彝良MS5.7地震矩心深度也是可靠的. 本文結(jié)果與Global CMT (2012)結(jié)果相比， 整體相差較大， 可能是由于反演時(shí)所采用的數(shù)據(jù)來(lái)源和速度結(jié)構(gòu)模型不同所致， 其數(shù)據(jù)來(lái)自全球遠(yuǎn)震波形擬合結(jié)果， 而本文數(shù)據(jù)來(lái)自近震波形擬合結(jié)果. 其它斷層面解的偏差可能是由于反演時(shí)所采用的速度和密度模型不同、 選取的臺(tái)站差異以及網(wǎng)格搜索步長(zhǎng)不同等因素所致. 雖然各文獻(xiàn)采用的數(shù)據(jù)資料和方法有所不同， 但結(jié)果仍在誤差允許范圍內(nèi)保持一致， 并能相互佐證； 同時(shí)也說(shuō)明CAP法對(duì)速度模型依賴程度較低， 適合在彝良地區(qū)開(kāi)展震源機(jī)制解的研究工作.

本文選取的745次地震事件的震源深度主要分布在0—30 km范圍內(nèi)， 重定位后震源深度向淺部偏移且分布范圍更加集中， 平均震源深度為8.32 km. 彝良兩次中強(qiáng)地震造成的重大傷亡和財(cái)產(chǎn)損失， 其主要原因是主震震源深度較淺， 能量釋放主要發(fā)生在上地殼；另一方面， 從地震序列來(lái)看， 這兩次地震屬于地震學(xué)中的“雙震”現(xiàn)象， 發(fā)震時(shí)刻僅隔1小時(shí)， 震中相距10 km且震級(jí)大小非常接近， 僅這兩次主震就釋放掉90%以上的能量， 且第二次地震距縣城僅5 km， 因此破壞程度非常嚴(yán)重.

表3 本文結(jié)果與不同文獻(xiàn)給出的震源機(jī)制解結(jié)果對(duì)比

注： 數(shù)據(jù)為同一節(jié)面的走向、 傾角和滑動(dòng)角. “/”前、 后分別為彝良MS5.7和MS5.6地震的震源機(jī)制解結(jié)果.

地震震源深度是研究發(fā)震構(gòu)造和動(dòng)力學(xué)特征的重要參數(shù)(張國(guó)民等， 2002)， 而矩心深度表征著地震能量的釋放深度， 因此深度特征在一定程度上反映了震源區(qū)的孕震環(huán)境和對(duì)地表的破壞情況. 本文得到的彝良MS5.7地震的震源深度為9.7 km， 最佳矩心深度為7 km； 彝良MS5.6地震的震源深度為10.0 km， 最佳矩心深度為9 km. 初始破裂深度與震源矩心深度接近， 說(shuō)明主震破裂過(guò)程自初始點(diǎn)開(kāi)始沿?cái)鄬觾蓚?cè)擴(kuò)展， 且NE側(cè)破裂長(zhǎng)度稍長(zhǎng)于SW側(cè)， 滑動(dòng)量主要集中在破裂點(diǎn)附近. 趙國(guó)澤等(2008)對(duì)青藏高原東邊緣及其附近區(qū)域的大地電磁測(cè)深研究發(fā)現(xiàn)， 川滇地塊在15 km左右深度處存在低阻層; 李冉等(2014)在云南南部布設(shè)的孟連—羅平大地電磁測(cè)深剖面經(jīng)過(guò)該震區(qū)南側(cè)， 同樣發(fā)現(xiàn)殼內(nèi)存在低阻體. 15 km以上的高阻地殼是脆性上地殼， 容易發(fā)生脆性斷裂， 是地震頻發(fā)地段; 而低阻的中下地殼由于具有一定塑性， 緩解了地殼應(yīng)力的不均勻性， 從而降低了地震發(fā)生概率. 上述研究結(jié)果表明本文通過(guò)雙差定位法得到的震源深度分布集中在3—15 km是合理的.

由圖3b中沿彝良MS5.7和MS5.6地震序列震中分布長(zhǎng)軸方向的AA′ 剖面可以看出， 余震震中基本呈NE向條帶狀叢集分布， 與石門(mén)斷裂走向一致， 延展20 km左右. 該結(jié)果與云南省地震局發(fā)布的云南彝良MS5.7和MS5.6地震烈度圖上極震區(qū)等震線呈橢圓形， 長(zhǎng)軸走向近NE45°結(jié)果一致(周桂華等， 2013). 此外， 張璇等(2013)對(duì)中國(guó)靜止氣象衛(wèi)星亮溫變化資料研究發(fā)現(xiàn)， 彝良MS5.7地震前震中區(qū)紅外熱異常沿NE向和SW向大范圍延伸， 這可能與該方向上構(gòu)造應(yīng)力的集中和調(diào)整有關(guān). 從震源機(jī)制解結(jié)果來(lái)看， 彝良兩次主震有一組相近的節(jié)面， 其平均走向?yàn)?43°， 平均傾角約為52°， 平均滑動(dòng)角約為149°. 該節(jié)面走向與彝良兩次地震震中分布的優(yōu)勢(shì)走向比較吻合. 由此可見(jiàn)， 本文重定位后的震中分布結(jié)果與震源機(jī)制解結(jié)果有著較好的一致性.

從彝良MS5.7和MS5.6地震序列震中分布長(zhǎng)軸方向的幾何特征來(lái)看， 余震沿NE方向呈條帶狀展布， 推測(cè)該地震的發(fā)震斷裂為一條NE走向斷裂. 而沿其傾向的深度剖面圖所揭示出的斷層傾向特征表明： 彝良地震震源深度分布在NW側(cè)較深， 向SE側(cè)逐漸變淺， 說(shuō)明斷層傾向?yàn)镹W向； 斷層上盤(pán)為NW盤(pán)， 下盤(pán)為SE盤(pán)， 結(jié)合震源機(jī)制解類型， 推測(cè)發(fā)震斷裂具有右旋走滑兼逆沖的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征. 川滇交界東段昭通斷裂帶的地震危險(xiǎn)性背景分析資料(聞學(xué)澤等， 2013)表明， 位于震區(qū)西側(cè)的昭通—魯?shù)閿嗔押驼饏^(qū)東側(cè)的石門(mén)斷裂均滿足走向NE， 傾向NW， 右旋走滑兼逆沖的特征. 由震源機(jī)制解結(jié)果可知， 斷層的平均傾角為52°， 并非特別陡峭， 所以余震震中分布與發(fā)震斷裂在空間位置上應(yīng)有一定距離. 從圖3余震震中分布與地表可見(jiàn)斷裂的空間位置關(guān)系可知， 余震震中分布于石門(mén)斷裂西側(cè)、 昭通—魯?shù)閿嗔褨|側(cè). 若發(fā)震斷裂為昭通—魯?shù)閿嗔眩?則余震震中應(yīng)分布于該斷裂西側(cè)， 這與圖3中實(shí)際余震震中分布相矛盾， 因此可排除昭通—魯?shù)閿嗔褳榘l(fā)震斷裂的可能性. 考慮石門(mén)斷裂走向NE， 傾向NW， 與發(fā)震斷裂的幾何特征相符， 又具有右旋走滑兼逆沖的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征； 該斷層走向與重定位后余震震中的空間分布特征一致， 與震源機(jī)制解所反映的斷層類型相吻合， 其幾何學(xué)、 運(yùn)動(dòng)學(xué)特征以及地震活動(dòng)性等方面均滿足發(fā)震斷裂的可能性， 又能夠合理地解釋地震震中的分布情況， 故本文認(rèn)為石門(mén)斷裂為此次地震的發(fā)震斷裂. 該結(jié)果與前人研究結(jié)果(徐錫偉， 于貴華， 2012； 呂堅(jiān)等， 2013a)一致.

P軸、B軸和T軸反映的是地震前后震源區(qū)應(yīng)力狀況的變化， 并非構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)本身. 如果對(duì)同一地區(qū)大量地震的P軸和T軸方向作統(tǒng)計(jì)平均， 可獲得該地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力方向*陳運(yùn)泰, 顧浩鼎. 2007. 震源理論基礎(chǔ). 中國(guó)科學(xué)院研究生院教材: 39--42.. 由于本文中MS≥4.0地震事件偏少， 無(wú)法作統(tǒng)計(jì)平均， 但所得的P軸和T軸方位角和傾角可作為與現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)比較的一個(gè)參考值. 根據(jù)現(xiàn)今中國(guó)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)資料可知， 彝良及其附近區(qū)域P軸方位約為N58°W--N35°W(許忠淮等， 1989)， 主壓應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方位呈近SE--ESE向(謝富仁等， 2004； 鐘繼茂， 程萬(wàn)正， 2006； Wan， 2010)， 且以水平作用為主. 彝良MS5.7地震的P軸方位角為303°(N57°W)， 傾角為2°； 彝良MS5.6地震的P軸方位角為106°， 傾角為18°， 與呂堅(jiān)等(2013a)研究結(jié)果基本一致. 彝良MS5.6地震的P軸方位角偏大， 可能與震源區(qū)應(yīng)力調(diào)整有關(guān). 總體來(lái)看， 本文求得的震源機(jī)制解P軸方位角能夠反映SE--ESE向的擠壓作用， 傾角較緩說(shuō)明力的作用近水平向， 與現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用表現(xiàn)一致. 由綜合SKS分裂快波方向(常利軍等， 2008)和GPS觀測(cè)資料(Ganetal， 2007)可知， 在青藏高原東緣地殼物質(zhì)的東向逃逸作用下， 震區(qū)西側(cè)的川滇菱形地塊向SE方向滑動(dòng)， 遇到其東側(cè)穩(wěn)定的華南地塊的阻擋， 使得附近斷裂帶受到右旋走滑和逆沖作用. 在這種動(dòng)力作用下， 石門(mén)斷裂附近應(yīng)力不斷積累， 最終導(dǎo)致失穩(wěn)破裂， 觸發(fā)了此次彝良MS5.7和MS5.6地震.

中國(guó)地震局地球物理研究所“地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣數(shù)據(jù)中心”為本研究提供了地震波形數(shù)據(jù); Felix Waldhauser博士提供了hypoDD定位程序以及朱露培教授提供了CAP反演程序； 審稿專家對(duì)本文提出了寶貴修改意見(jiàn)和建議. 作者在此一并表示感謝！

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Relocations and focal mechanism solutions characteristics of 2012 YiliangMS5.7 andMS5.6 earthquake sequence

1)SeismicObservationandGeophysicalImagingLaboratory，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100081，China2)InstituteofGeophysics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100081，China3)EarthquakeAdministrationofSichuanProvince，Chengdu610041，China4)FirstCrustMonitoringandApplicationCenter，ChinaEarthquakeAdministration，Tianjin300180，China

Based on the recordings of 17 portable seismographs of ChinArray deployed in Yunnan-Guizhou region， the YiliangMS5.7 andMS5.6 earthquakes happened on September 7， 2012 and the aftershocks withML≥1.0 were relocated by double-difference hypocenter location algorithm (hypoDD)， and then the focal mechanism solutions of earthquakes (MS≥4.0) were determined by CAP (cut and paste) method. Our results show that the YiliangMS5.7 mainshock is located at (27.509°N， 103.971°E) with initial rupture depth of 9.7 km. The best double-couple solutions for the YiliangMS5.7 earthquake have one nodal plane with strike 251°， dip 66°， rake 150°， and another plane with strike 354°， dip 63° and rake 27°. The YiliangMS5.6 mainshock is relocated at (27.563°N， 104.034°E) with initial rupture depth of 10.0 km， and the mechanism solutions of two nodal planes are 235°， 39°， 147° and 352°， 70°， 56°， respectively. The fault geometry， aftershock distribution characteristics， focal mechanism solutions and the tectonic stress field are in good consistency. Combining with the characteristic of fault kinematic， seismicity and the geological structure， we infer that YiliangMS5.7 andMS5.6 earthquakes occurred on the NE-striking Shimen fault which is the leading edge of Zhaotong fracture. The shallow focal depth of Yiliang earthquake and the energy release occurred in shallow crust are the major reasons for serious damage in the hypocentral region.

YiliangMS5.7 andMS5.6 earthquakes; double difference location method; CAP method; focal mechanism solution

10.11939/jass.2015.06.001.

國(guó)家公益性地震行業(yè)科研專項(xiàng)(201308011， 201008001)資助.

2015-03-10收到初稿， 2015-05-20決定采用修改稿.

e-mail: zhfding@vip.sina.com

10.11939/jass.2015.06.001

P315.3+1

A

呂苗苗, 丁志峰, 徐小明, 李大虎, 葉慶東, 鄭晨. 2015. 2012年彝良MS5.7和MS5.6地震序列重定位和震源機(jī)制解特征. 地震學(xué)報(bào), 37(6): 885--898.

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