吳微微,龍鋒,楊建思,梁明劍,蘇金蓉,魏婭玲,吳朋,盧婷
1 四川省地震局,成都 610000
2 中國(guó)地震局地球物理研究所,北京 100081
2013年8月28日04時(shí)44分,在四川甘孜藏族自治州得榮縣、云南迪慶藏族自治州德欽縣、香格里拉縣交界地區(qū)發(fā)生MS5.2地震,截至8月30日共發(fā)生46次M≥1.5余震,其中4.0<MS<5.0地震1次;8月31日08分,云南香格里拉縣、德欽縣、四川得榮縣交界地區(qū)再次發(fā)生MS5.9地震,截至12月31日共發(fā)生543次M≥1.5余震,其中4.0<MS<5.0地震7次.兩次MS>5.0主震連同其后續(xù)余震,共同構(gòu)成香格里拉—得榮震群序列.
圖1 研究區(qū)及其周緣地區(qū)的活動(dòng)斷裂、地震臺(tái)站和歷史震中分布圖三角形代表參與香格里拉—得榮地震序列定位的區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)寬頻帶固定臺(tái)站,其中黑色三角形代表10個(gè)參加地震矩張量反演的地震臺(tái)站;綠色圓代表1933年1月1日—2013年8月27日,MS≥6.0地震的震中;紅色實(shí)線代表主要斷裂:F1金沙江斷裂帶,F(xiàn)2安寧河斷裂帶,F(xiàn)3則木河斷裂帶,F(xiàn)4大涼山斷裂帶,F(xiàn)5德欽—中甸—大具斷裂,F(xiàn)6麗江—小金河斷裂;左下角為區(qū)域索引圖;斷層數(shù)據(jù)引自聞學(xué)澤等(聞學(xué)澤和易桂喜,2003;聞學(xué)澤等2013)的研究結(jié)果;地震目錄來源:《四川地震全記錄》(2010).Fig.1 Distribution of active faults,seismic stations and historical earthquakes in Shangrila-Dêrong seismical region and its neighboring areas Triangles are broadband seismic stations used for the relocation,black triangles represent seismic stations which participate in moment inversion;Green circles represent MS≥6.0earthquake epicenters from January 1,1933to August 27,2013;Red dotted lines represent the major faults:F1Jinshajiang fault,F(xiàn)2Anning River fault,F(xiàn)3Zemuhe fault,F(xiàn)4Daliangshan fault,F(xiàn)5Dêqên-Zhongdian-Daju fault,F(xiàn)6Lijiang-Xiaojinhe fault;Index map is shown on the down-left side.Fault data from research results of Wen et al.(2003,2013);Earthquake catalogs from Earthquake Records of Sichuan Province(2010).
香格里拉—得榮震群發(fā)生在青藏高原東南隅橫斷山脈的三江褶皺系地區(qū),地處中國(guó)大陸最主要的強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)之一——川滇菱形塊體的西邊界(圖1).香格里拉—得榮震區(qū)附近存在NW向的德欽—中甸—大具斷裂,它屬于川滇塊體西邊界活動(dòng)構(gòu)造帶中部的主活動(dòng)斷裂,以右旋走滑為主,截切了震區(qū)以北的近南北向金沙江斷裂和震區(qū)以南的近南北向麗江—大具斷裂,以及屬于紅河斷裂系統(tǒng)的其他斷裂(聞學(xué)澤和易桂喜,2003).這些主干和次級(jí)活動(dòng)斷裂局部交叉、錯(cuò)切,形成較復(fù)雜的活動(dòng)斷裂系統(tǒng),導(dǎo)致該地區(qū)無論歷史與現(xiàn)今都有頻繁的地震活動(dòng).根據(jù)可查資料記載:在香格里拉—得榮震區(qū)附近,僅近代就發(fā)生過1933年6月7日的云南香格里拉MS61/4地震和1961年6月27日香格里拉MS6.0地震,以及1996年2月3日距離震區(qū)南東約140km的云南麗江MS7.0地震(圖1).
根據(jù)四川、云南、西藏三?。▍^(qū))區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定,2013年8月香格里拉—得榮震群序列的兩次MS>5.0主震及其余震,集中分布在28.15°N—28.30°N、99.30°E—99.55°E的狹小區(qū)域內(nèi)(圖1).該序列兩次主震及其余震的三維空間展布特征及其與震區(qū)主要活動(dòng)斷裂的關(guān)系、發(fā)震構(gòu)造以及該震群發(fā)生反映的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)環(huán)境等是本文研究的主要興趣.
為此,我們收集整理了四川、云南、西藏三省(區(qū))區(qū)域數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)的波形數(shù)據(jù)和中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一編目系統(tǒng)的震相數(shù)據(jù),使用Loc3D(川滇走時(shí)表定位軟件)重新測(cè)定香格里拉—得榮震群序列中10次MS>4.0地震的位置,利用雙差方法(Waldhauser and Ellsworth,2000)對(duì)該序列中的其他地震進(jìn)行重新定位,以得到序列較準(zhǔn)確的地震分布圖像;采用Dreger等(Dregeer and Helmberger,1993;Dreger and Savage,1999;Dreger,2002,2003)在時(shí)間域反演地震矩張量的方法,擬合觀測(cè)的地震波形,反演10次MS>4.0地震的矩震級(jí)以及震源機(jī)制解.進(jìn)而通過分析該序列重新定位后的震源空間分布、震源機(jī)制解特征及其與震區(qū)地表活動(dòng)斷裂的關(guān)系,以期獲得對(duì)此次中強(qiáng)震群序列的發(fā)震構(gòu)造以及孕震動(dòng)力學(xué)環(huán)境的認(rèn)識(shí).
表1 臺(tái)站信息表Table 1 Relevant information of the regional stations used in this study
選擇21.4°N—33.6°N,97.0°E—107.8°E之間四川、云南、西藏三?。▍^(qū))區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)的112個(gè)三分向數(shù)字地震臺(tái)站參與事件定位(表1).其中四川臺(tái)網(wǎng)的DRO地震臺(tái)、云南臺(tái)網(wǎng)的BZL、DQT地震臺(tái)是震后架設(shè)的流動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站(圖1),這些臺(tái)站主要位于余震區(qū)60km內(nèi),其觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回四川省、云南省地震局,與固定地震臺(tái)站并網(wǎng)觀測(cè),由區(qū)域臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一處理觀測(cè)資料.固定臺(tái)站和流動(dòng)臺(tái)站構(gòu)成的地震觀測(cè)網(wǎng)對(duì)余震區(qū)形成了較好的方位覆蓋,保證了地震定位結(jié)果的可靠性.觀測(cè)數(shù)據(jù)方面,本研究使用的震相數(shù)據(jù)和初始定位結(jié)果主要來自四川省地震監(jiān)測(cè)中心的觀測(cè)報(bào)告,并經(jīng)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一檢查和匯總.為了檢查觀測(cè)報(bào)告中震相數(shù)據(jù)的可靠性,我們繪制了P波和S波震相走時(shí)曲線,從圖2中可以非常清楚地區(qū)別Pn、Pg、Sn、Sg震相的走時(shí)曲線,并且震相走時(shí)的離散度較小,因此認(rèn)為原始震相報(bào)告較為可靠.
我們收集了相關(guān)的寬頻帶數(shù)字波形資料,去除噪聲干擾較大和記錄不好的波形記錄,反演震區(qū)中強(qiáng)地震序列震源機(jī)制解;進(jìn)一步挑選初次反演結(jié)果,兼顧反演質(zhì)量和臺(tái)站分布,去除理論波形與觀測(cè)波形擬合程度的方差減小值(variance reduction)小于69%的臺(tái)站記錄,選擇10個(gè)擬合效果較好的臺(tái)站波形進(jìn)行再次反演(表1),最終確定震源機(jī)制解.
地殼速度和波速比是介質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合體現(xiàn),橫向不均勻的結(jié)構(gòu)圖像能夠提供有關(guān)震源及震源介質(zhì)的重要信息.一方面,雙差定位算法雖然能夠有效消除震源至臺(tái)站間共同傳播路徑效應(yīng),但對(duì)震源所在地區(qū)的速度模型有一定的依賴性.另一方面,在計(jì)算震源機(jī)制解時(shí),如果地球介質(zhì)模型偏離當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,會(huì)影響理論Green函數(shù)的計(jì)算,造成反演計(jì)算的系統(tǒng)誤差.
香格里拉—得榮震區(qū)位于川滇塊體的西邊界,受印度板塊與歐亞板塊碰撞的影響,地質(zhì)構(gòu)造與地殼結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜.根據(jù)初至波和殼內(nèi)反射波走時(shí)層析成像獲得的縱波速度結(jié)構(gòu)(熊紹柏等,1993;張智等,2006),以及利用面波層析成像方法和寬頻帶遠(yuǎn)震接收函數(shù)反演方法得到的該區(qū)域中上地殼橫波速度結(jié)構(gòu)(吳建平等,2001;何正勤等,2004)等信息,可以得知:川滇塊體地殼的厚度變化劇烈,中甸、麗江等地區(qū)地殼厚達(dá)62km左右;但川滇塊體內(nèi)部28~36km深度處的速度明顯低于周邊地區(qū),低速異常區(qū)形態(tài)與該塊體的形態(tài)趨向一致.此外,參與中強(qiáng)地震序列矩張量反演的、擬合效果較好的臺(tái)站大都位于青藏高原東南緣的川西高原地區(qū),根據(jù)人工深地震探測(cè)結(jié)果,川西高原在上地殼下部或中地殼(王椿鏞等,2003;林向東等,2011,2013)普遍存在厚度變化在5~15km的低速層,同時(shí)上地殼還存在低阻層,因此與川滇菱形塊體的地殼結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別.
圖2 震相走時(shí)曲線Fig.2 Travel-time curves of Pn,Pg,Sn,Sg phases
參考上述文獻(xiàn)的結(jié)果,通過對(duì)幾個(gè)有Harvard大學(xué)GCMT(Global Centroid Moment Tensor,全球矩心矩張量目錄)結(jié)果和個(gè)別有韓立波等CAP結(jié)果(中國(guó)地震局地球物理研究所,2013)的地震進(jìn)行試錯(cuò)對(duì)比,確定了本研究計(jì)算震源機(jī)制解所使用的分區(qū)速度模型(表1,圖3),其中位于川滇菱形塊體的地震臺(tái)站使用模型A,位于川西高原的地震臺(tái)站使用模型B.
2013年8月28日—2013年12月31日期間,根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一編目的查詢結(jié)果,27.5°N—29.0°N、97.5°E—100.0°E范圍內(nèi)共發(fā)生M≥1.5、震源深度>2km的余震589次(圖4a),觀測(cè)報(bào)告來自四川省地震局、云南省地震局,經(jīng)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一檢查和匯總.四川省地震局、云南省地震局在地震初始定位時(shí)采用的方法有Loc3D、LocSAT和HypoSAT等,不同的定位方法其速度模型和系統(tǒng)參數(shù)也不盡相同,因此它們給出的定位結(jié)果可能存在系統(tǒng)差別.基于這些原因,我們首先使用Loc3D重新測(cè)定10次MS>4.0地震的位置,然后利用雙差方法對(duì)地震序列進(jìn)行相對(duì)定位,以期獲得較為精確的震群序列分布圖像.
圖3 分區(qū)速度模型A和BFig.3 The velocity models A and B used for the moment tensor solution
利用四川省地震監(jiān)測(cè)中心的波形數(shù)據(jù),使用地震行業(yè)科技專項(xiàng)“川滇地區(qū)地震走時(shí)表編制”研發(fā)的定位軟件Loc3D對(duì)中強(qiáng)地震重新定位.Loc3D基于三維速度間斷面和三維速度模型,考慮了地球扁率、地形起伏和臺(tái)站高程等因素的影響(吳建平等,2009;房立華等,2013),是目前四川省地震監(jiān)測(cè)中心使用的主要定位方法.選擇信噪比高、震相清楚、方位覆蓋較好的臺(tái)站進(jìn)行震相標(biāo)注,重新測(cè)定的香格里拉—得榮震群序列中MS>4.0地震的基本參數(shù)如表2所示.
選用雙差定位方法(Waldhauser and Ellsworth,2000)對(duì)香格里拉—得榮震群序列中MS≤4.0地震重新定位.該方法使用多個(gè)地震間走時(shí)差的觀測(cè)值和理論計(jì)算值的殘差來反演一叢地震中每個(gè)地震與叢集質(zhì)心的相對(duì)位置,目前已被國(guó)內(nèi)外地震學(xué)家廣泛應(yīng)用于實(shí)際地震定位中(楊智嫻等,2003;黃媛等,2008;鄭勇等,2009).定位過程中,地震叢組合的控制參數(shù)取為:震源間距<10km、距觀測(cè)臺(tái)站≤200km;賦予P波震相數(shù)據(jù)權(quán)值1.0、S波震相數(shù)據(jù)權(quán)值0.5,這是考慮到震區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造會(huì)影響S波到時(shí)的拾取精度.雙差法重定位過程中,經(jīng)過控制參數(shù)的多次篩選,地震走時(shí)兩兩相互組合,最后組成21284組地震叢;使用112個(gè)臺(tái)站的5304條P波走時(shí)數(shù)據(jù)和5291條S波走時(shí)數(shù)據(jù),共獲得560次地震的震源定位參數(shù)(圖4b),平均定位殘差0.035s.
表2 本研究重新測(cè)定的香格里拉—得榮震群序列中MS>4.0地震的基本參數(shù)Table 2 Redetermination of MS>4.0earthquake parameters of Shangrila-Dêrong earthquake sequence
圖4a和圖4b分別是重新定位前、后香格里拉—得榮震群序列的震中分布.對(duì)比可看出:該序列在區(qū)域臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告中較為分散的震中平面分布(圖4a),經(jīng)過本研究重新定位后已趨于集中,尤其是MS>4.0的中強(qiáng)地震分布更加集中(圖4b);同時(shí),重新定位后的地震序列震中密集分布于NW向德欽—中甸—大具斷裂帶(F5)中段(F5-2)的北東側(cè)和《青藏高原及鄰區(qū)地質(zhì)圖》上一條不知名的次級(jí)斷裂(F7)(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,2007)所圍限的區(qū)域,整個(gè)破裂區(qū)向南東終止于一條不知名NE向次級(jí)斷裂F8附近,序列震中的優(yōu)勢(shì)分布為NW-SE向,與該序列的地震等烈度線長(zhǎng)軸方向(中國(guó)地震局,2013)基本吻合.震源區(qū)SE段的地震比NW段的更密集,中強(qiáng)地震多數(shù)位于震源區(qū)的中部附近.
利用重新定位后的序列目錄繪制分別平行和垂直于余震區(qū)走向的震源深度剖面(圖4c和4d),剖面位置如圖4b所示.綜合分析圖4b、4c和4d顯示:整個(gè)序列的震源區(qū)長(zhǎng)度約17km,橫向?qū)挾燃s為7km,平面上呈NW走向的近橢圓形態(tài);90%的震源分布在7~15km的深度,淺部地震較少,同時(shí)也極少有深度>17km的地震.5~7km的深度明顯缺震,且上、下的地震密度差別很大,反映這一深度可能是當(dāng)?shù)氐幕着c蓋層之間的分界(圖4c、4d).在整個(gè)序列震源分布的走向方向上,東南側(cè)的震源深度較北西側(cè)更深.本震群序列包含兩次MS>5.0的主事件及其子序列.我們重新定位后的震源分布顯示,8月28日的MS5.2主事件及其子序列的破裂長(zhǎng)度約6km,震源深度分布在3~17km,較為離散(圖4c、4d中的黃色震源);而8月31日MS5.9主事件及其子序列的破裂長(zhǎng)度為17km左右,震源深度相對(duì)集中,主要分布在7~15km(圖4c、4d中的紅色震源).
根據(jù)重新定位的震源分布,結(jié)合已知的地質(zhì)資料(中國(guó)地震局地質(zhì)研究所,2013;中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,2007)和本文后面反演得到的震源機(jī)制解,我們分析并推測(cè)了香格里拉—得榮震群序列發(fā)震構(gòu)造的可能深部延伸形態(tài).從圖4d中C—D剖面的震源深度空間排列特征,結(jié)合圖4b中震中與斷裂的平面關(guān)系來看,整個(gè)序列的震源分布呈現(xiàn)出受到一個(gè)橫向?qū)挾葹?~10km的負(fù)花狀構(gòu)造的控制.負(fù)花狀構(gòu)造是走滑斷裂帶的一種常見的剖面結(jié)構(gòu),這種構(gòu)造的斷裂運(yùn)動(dòng)應(yīng)兼有走滑與正傾滑分量(Harding,1985).由4.2節(jié)可知,序列中所有MS>4.0地震的震源機(jī)制解顯示以正斷層作用為主(圖4d,并參見本文第4節(jié)的圖6),而且大部分MS>4.0地震震源位于余震區(qū)的偏SW側(cè),即更靠近德欽—中甸—大具斷裂中段主斷裂(F5-2);兩次MS>5.0主事件的震源均位于該斷裂上,那里,解釋或推測(cè)的主斷層傾角約60°左右,與震源機(jī)制解中相應(yīng)節(jié)面的傾角很接近(表4).我們由此判斷兩次MS>5.0主事件的發(fā)震斷層可能是走向NW、傾向NE的斷層F5-2,即德欽—中甸—大具斷裂帶(F5)中段的主干活動(dòng)斷裂.這兩次主事件的發(fā)生,
圖4 香格里拉—得榮震群序列的震中分布、震源深度剖面和震源機(jī)制解剖面(a)初始震中分布圖,數(shù)據(jù)來自中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一編目系統(tǒng),圓表示余震,紅邊圓圈代表10次MS>4.0中強(qiáng)地震,不同圓的顏色隨震源深度增加由綠變褐;(b)重新定位后的震中分布圖;(c)A—B剖面的震源深度分布,剖面位置如(b)圖所示,原點(diǎn)對(duì)應(yīng)(b)圖中的A點(diǎn),圓表示余震,黃色圓代表8月28日MS5.2主事件及其子序列,紅色圓代表8月31日MS5.9主事件及其子序列;(d)C—D剖面的震源深度分布,原點(diǎn)對(duì)應(yīng)(b)圖中的C點(diǎn),圖例同(c);震源機(jī)制解為剖面投影,由本文反演獲得,參數(shù)見表3.圖(a)、(b)中黑色實(shí)線代表斷裂:F1金沙江斷裂;F5-1德欽—中甸—大具斷裂西北段;F5-2德欽—中甸—大具斷裂中段;F5-3德欽—中甸—大具斷裂東南段;F7、F8《青藏高原及鄰區(qū)地質(zhì)圖》(2007)上兩條不知名斷裂.圖(d)中綠色實(shí)線代表解釋的斷層,綠色虛線代表推測(cè)斷層,問號(hào)表示對(duì)斷層的延伸、連接的不確定.Fig.4 Earthquake epicenters,depth distribution profiles and cross-sections of focal mechanisms of Shangrila-Dêrong earthquake sequence(a)Original epicenter distribution,data from China Earthquake Network Center,circles represent earthquakes,red circles represent MS>4.0earthquakes,circle color varies with the depth increases from green to brown;(b)Epicenter distribution after relocation;(c)Focal depth of A—B profile distribution,profile as shown in Fig.(b),origin point correspond to point A of Fig.(b),circles represent earthquakes,yellow circles represent the MS5.2main events and its sequence,red circles represent the MS5.9main events and its sequence;(d)Focal depth of C—D profile distribution,profile as shown in Fig.(b),origin point correspond to point C of Fig.(b),the legend same as Fig.(c);focal mechanism solution is profile projection,obtained by our study,parameters are shown in Table 3.In Figs.(a)and(b)solid black lines represent faults:F1Jinshajiang fault,F(xiàn)5-1northwest of Dêqên-Zhongdian-Daju fault,F(xiàn)5-2middle of Dêqên-Zhongdian-Daju fault,F(xiàn)5-3southeast of Dêqên-Zhongdian-Daju fault,F(xiàn)7and F8are unknown faults in Geological Map of the Qinghai-Tibet Plateau and Its Adjacent Region(2007).In Fig.(d)green solid lines represent faults we interpreted,green dotted lines represent faults we speculated,the question marks indicate uncertain extension of the faults or their connections.
可能分別觸發(fā)了主斷裂F5-2上盤其他的次級(jí)斷裂,特別是8月31日的MS5.9主事件幾乎觸發(fā)了整個(gè)負(fù)花狀構(gòu)造寬度上的余震活動(dòng).這些余震的深度分布較清楚指示了NW走向的F7斷裂是傾向SW、控制該負(fù)花狀構(gòu)造北東側(cè)邊界的斷裂之一.
本研究使用Dreger等提出的利用區(qū)域長(zhǎng)周期體波三分量波形在時(shí)間域反演地震矩張量的程序TDMT_INVC(Time-Domain Moment Tensor INVerse Code),方法原理詳見文獻(xiàn)(趙翠萍等,2008;王勤彩等,2009;唐蘭蘭等,2012;吳微微等,2014).該方法目前在美國(guó)南加州地震臺(tái)網(wǎng)及其他多個(gè)國(guó)家臺(tái)網(wǎng)中運(yùn)行,以提供近實(shí)時(shí)的地震矩張量解.在反演計(jì)算前,需要對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理:首先對(duì)觀測(cè)波形進(jìn)行去均值、去傾斜分量,同時(shí)反褶積儀器傳遞函數(shù);然后對(duì)記錄積分,并將波形分別旋轉(zhuǎn)到切向、徑向和垂向;最后使用Butterworth帶通濾波器將觀測(cè)資料濾波到需要的長(zhǎng)周期頻段,從而抑制噪聲.需要注意的是,濾波頻段與震級(jí)有關(guān):M<4.0的地震,濾波頻帶0.02~0.1Hz;4.0≤M<5.0的地震,濾波頻帶0.02~0.05Hz;5.0≤M<7.5的地震,濾波頻帶0.01~0.05Hz;M≥7.5的地震,濾波頻帶為0.005~0.02Hz(Zoback,1992;Pasyanos et al.,1996;Fukuyama et al.,2003).對(duì)不同震級(jí)地震選擇不同濾波頻帶的原因是:既要濾掉長(zhǎng)周期地脈動(dòng)和由速度積分到位移造成的長(zhǎng)周期漂移,也要盡量避免介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,從而使得到的地震矩能夠較充分地反映不同能量地震波攜帶的震源信息.
根據(jù)以上方法與資料預(yù)處理,我們得到香格里拉—得榮震群序列10次MS>4.0中強(qiáng)地震的矩張量解(表3)、主應(yīng)力軸(表4)以及由最佳雙力偶分量得到的斷層面解(表5).圖5是2013年8月31日08時(shí)04分發(fā)生的MS5.9地震矩張量解的反演實(shí)例,圖6是10次MS>4.0中強(qiáng)地震的矩張量解.
經(jīng)過對(duì)比,本研究由最佳雙力偶分量得到的香格里拉—得榮震群序列的斷層面解與Harvard大學(xué)GCMT結(jié)果以及韓立波等CAP結(jié)果(中國(guó)地震局地球物理研究所,2013)較為一致.
我們根據(jù)震源機(jī)制應(yīng)力軸的仰角參數(shù)來劃分和判定斷層性質(zhì).根據(jù)本研究的計(jì)算結(jié)果(表4),10次MS>4.0中強(qiáng)地震中有8次地震的P軸仰角>60°、并且T軸仰角<16°,而9月1日07時(shí)17分MS4.2地震的P軸仰角是45.98°、T軸仰角40.17°,11月29日20時(shí)13分MS4.6地震的P軸仰角44.03°、T軸仰角12.20°.根據(jù)修改自Zoback(1992)的震源機(jī)制解分類標(biāo)準(zhǔn)(表6):P軸仰角≥52°并且T軸仰角≤35°劃分為正斷層類型,P軸仰角在40°~52°之間并且T軸仰角≤20°劃分為帶走滑分量的正斷層類型(Zoback,1992;陳翰林等,2009).因此,位于震區(qū)中心以及NW段的8次中強(qiáng)地震的震源機(jī)制解均呈現(xiàn)正斷層作用的性質(zhì).這些機(jī)制解的兩個(gè)節(jié)面解分別是優(yōu)勢(shì)走向集中在292°左右、優(yōu)勢(shì)傾角分布在41°~61°的節(jié)面Ⅰ和優(yōu)勢(shì)走向集中在115°左右、優(yōu)勢(shì)傾角分布在29°~53°的節(jié)面Ⅱ(圖6).位于震區(qū)SE端的其余兩次地震——9月1日MS4.2地震和11月29日MS4.6地震,它們的震源機(jī)制解略有不同;前者在Zoback分類標(biāo)準(zhǔn)中沒有定義(Zoback,1992;陳翰林等,2009),后者呈帶走滑分量的正斷層性質(zhì).總體上,我們反演的絕大多數(shù)中強(qiáng)地震的斷層面解,其中的節(jié)面Ⅰ走向與重新定位的該序列震中分布的長(zhǎng)軸取向一致(圖6).而根據(jù)這些震源機(jī)制的剖面投影(圖4d)可以明顯看出其中一個(gè)節(jié)面的傾向和傾角與德欽—中甸—大具斷裂中段(F5-2)趨于一致,而另一個(gè)節(jié)面的傾向和傾角則很大程度上反映出在F5-2斷裂的上盤存在反傾的正斷層.因此,我們反演得到的震源機(jī)制解,不僅支持F5-2斷裂傾向NE、很可能是香格里拉—得榮震群序列兩次主震事件的發(fā)震斷層,而且證明本次震群序列主要是在近S-N向—NNE-SSW向水平拉張作用下的正斷層作用的結(jié)果.從而,震中區(qū)的負(fù)花狀構(gòu)造(圖4d)在此次中強(qiáng)震群序列發(fā)生的過程中,表現(xiàn)出以正斷層作用為主.
表3 香格里拉—得榮震群序列中MS>4.0地震的矩張量解(單位:1016 N·m)Table 3 The moment tensor solutions of MS>4.0earthquakes in Shangrila-Dêrong earthquake sequence(unit:1016 N·m)
表4 香格里拉—得榮震群序列中MS>4.0地震的主應(yīng)力軸Table 4 The principal stress of MS>4.0earthquakes in Shangrila-Dêrong earthquake sequence
表5 香格里拉—得榮震群序列中MS>4.0地震的斷層面解Table 5 The fault plane solutions of MS>4.0earthquakes in Shangrila-Dêrong earthquake sequence
表6 震源機(jī)制解分類標(biāo)準(zhǔn)(修改自Zoback,1992)Table 6 The classification criterion of the focal mechanism solution(adapted after Zoback,1992)
本文以上的研究,初步確定了2013年香格里拉—得榮中強(qiáng)震群序列是發(fā)生在川滇菱形塊體西北邊界的NW向德欽—中甸—大具斷裂上.這里地處川滇塊體與緬甸亞板塊的邊界附近,同時(shí)距印度—?dú)W亞板塊邊界(阿薩姆頂角)很近(圖1).地表的地震地質(zhì)調(diào)查研究表明:沿德欽—中甸—大具斷裂存在多處錯(cuò)斷晚更新世及全新世地層的證據(jù),它屬于活動(dòng)斷裂,具有明顯的右旋走滑兼正斷性質(zhì),水平滑動(dòng)速率1.7~2.0mm·a-1,垂直滑動(dòng)速率0.6~0.7mm·a-1(常祖峰等,2014).因此,地質(zhì)證據(jù)反映上德欽—中甸—大具斷裂應(yīng)屬于以右旋走滑為主、正斷傾滑為輔的活動(dòng)斷裂.
本研究的重新定位結(jié)果顯示香格里拉—得榮震群序列的絕大部分地震發(fā)生在德欽—中甸—大具斷裂中段7~15km深度的基底層,整個(gè)序列的震源分布在剖面上呈負(fù)花狀構(gòu)造的斷裂帶內(nèi);其中,德欽—中甸—大具斷裂帶中段的主干活動(dòng)斷裂F5-2傾向NE,其北東側(cè)的次級(jí)斷裂F7傾向SW,它們分別控制負(fù)花狀構(gòu)造的南西側(cè)與北東側(cè)邊界(圖4b、4d).構(gòu)造成因上,在走滑斷裂帶的負(fù)花狀構(gòu)造部位,斷裂運(yùn)動(dòng)應(yīng)兼有走滑分量與正傾滑分量(Harding,1985).然而,本研究反演得到的該序列所有MS>4.0地震的震源機(jī)制解均顯示是以在近S-N向—NNE-SSW向拉張作用下的正斷層作用為主,右旋走滑錯(cuò)動(dòng)分量并不明顯(圖4d和圖6).這與該斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)的地質(zhì)地貌特征,以及與走滑斷裂帶負(fù)花狀構(gòu)造部分?jǐn)鄬拥闹饕\(yùn)動(dòng)形式(Harding,1985)并不吻合.
圖5 2013年8月31日8時(shí)4分云南香格里拉MS5.9地震矩張量解實(shí)線是觀測(cè)波形,虛線是理論波形.Fig.5 Moment tensor solution for the Shangrila County MS5.9earthquake that occurred at BJ time 08∶04,August 31,2013 Solid lines represent the observed waveforms and dash lines represent the theoretical waveforms.
圖6 香格里拉—得榮震群序列中MS>4.0地震震源機(jī)制解的矩張量反演結(jié)果與對(duì)比紅色、綠色、藍(lán)色沙灘球分別代表本研究的結(jié)果、Harvard大學(xué)GCMT結(jié)果和韓立波等CAP;沙灘球的序號(hào)對(duì)應(yīng)表2中的地震序號(hào);其他圖例同圖4b.Fig.6 Moment inversion of MS>4.0earthquakes in Shangrila-Dêrong earthquake sequence and comparisons Focal mechanism ball:the results of our study(red),GCMT(green),CAP(blue);Ball numbers consistent with the earthquakes numbers in Table 2;other legends same as Fig.4b.
由此引出的一個(gè)問題是:2013年香格里拉—得榮震群序列發(fā)生時(shí),NW向德欽—中甸—大具斷裂帶中段為何表現(xiàn)出與其晚第四紀(jì)地質(zhì)特征不一致的運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)?該序列的震源機(jī)制解特征是否反映近年來在川滇塊體與緬甸亞板塊邊界的西北角附近正受到加強(qiáng)了的近S-N向—NNE-SSW向近水平拉張作用?這些問題的研究,有助于進(jìn)一步了解青藏亞板塊東南隅與緬甸亞板塊以及印度板塊交界地區(qū)的現(xiàn)今構(gòu)造動(dòng)力學(xué)特征,進(jìn)而有助于這里的地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究.本文的研究結(jié)果,可能為進(jìn)一步研究這些問題提供了線索.
我們利用中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一編目系統(tǒng)提供的震相數(shù)據(jù)和四川、云南、西藏三?。▍^(qū))區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)的三分向?qū)掝l帶數(shù)字波形資料,對(duì)2013年8月28日—12月31日間云南香格里拉—四川得榮交界地區(qū)發(fā)生的香格里拉—得榮震群序列進(jìn)行重新定位,并反演了其中MS>4.0中強(qiáng)地震的矩震級(jí)以及震源機(jī)制.結(jié)果顯示:該序列發(fā)生在NW向德欽—中甸—大具斷裂帶中段,MS5.2和MS5.9兩個(gè)主事件的發(fā)震斷裂可能均為這里的主活動(dòng)斷裂F5-2,其傾向NE.重新定位的序列震中與震源主要分布在主活動(dòng)斷裂F5-2及其北東側(cè)、在剖面上呈現(xiàn)負(fù)花狀構(gòu)造的斷裂帶上.矩張量反演結(jié)果顯示,絕大部分中強(qiáng)地震呈現(xiàn)正斷層作用的性質(zhì),其中節(jié)面Ⅰ的優(yōu)勢(shì)走向集中在292°左右、優(yōu)勢(shì)傾角分布在41°~61°.
我們反演的震源機(jī)制解顯示香格里拉—得榮震群序列所在的NW向德欽—中甸—大具斷裂帶中段目前表現(xiàn)為在近S-N向—NNE-SSW向水平拉張作用下的正斷層作用,右旋走滑錯(cuò)動(dòng)并不明顯.這與該斷裂的晚第四紀(jì)活動(dòng)特征—右旋走滑為主—并不一致,也與走滑斷裂帶負(fù)花狀構(gòu)造部分的斷層運(yùn)動(dòng)形式不吻合.這種不一致性或許暗示了在川滇塊體與緬甸亞板塊邊界的西北角附近現(xiàn)今正受到加強(qiáng)的近水平拉張作用?!我們揭示的這種不一致性,可能為進(jìn)一步研究青藏亞板塊東南隅與緬甸亞板塊以及印度板塊交界地區(qū)的現(xiàn)今構(gòu)造動(dòng)力學(xué)特征提出問題與線索.致謝 文章承蒙聞學(xué)澤研究員精心指導(dǎo);趙仲和研究員修改了本文的英文摘要;中國(guó)地震局預(yù)測(cè)研究所趙翠萍研究員、王勤彩研究員提供了Dreger教授的TDMT_INVC反演程序,并指導(dǎo)相關(guān)的反演計(jì)算;中國(guó)地震局地球物理研究所房立華博士提供了雙差定位的計(jì)算程序;研究得到四川省地震局陳天長(zhǎng)研究員、浙江省地震局李俊博士的大力支持與幫助;云南省地震局李丹寧提供了相關(guān)震相數(shù)據(jù);兩位匿名審稿人提出的修改意見,使本文臻于完善;作者在此一并表示衷心的感謝.
Chang Z F,Zhang Y F,Li J L,et al.2014.The geological and geomorphic characteristic of late quaternary activity of the Deqin-Zhongdian-Daju fault.Journal of Seismological Research (in Chinese),37(1):46-52.
Chen H L,Zhao C P,Xiu J G,et al.2009.Study on the characteristics of focal mechanisms of reservoir induced earthquakes and stress field in the LongTan reservoir area.Seismology and Geology (in Chinese),31(4):686-698.
Chengdu Center,China Geological Survey.2007.Geological Map of the Qinghai-Tibet Plateau and its Adjacent Regions(in Chinese).Beijing:Geological Publishing House.
China Earthquake Administration.2013.The seismic intensity map of Shangrila-Derong Ms5.9earthquake in the Yunnan-Sichuan border region.http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/124/196/20130906092904774116859/index.html,[2013-9-6].
Dreger D S,Helmberger D V.1993.Determination of source parameters at regional distances with three-component sparse network data.Journal of Geophysical Research:Solid Earth,98(B5):8107-8125,doi:10.1029/93jb00023.
Dreger D S,Savage B.1999.Aftershocks of the 1952Kern County,California,earthquake sequence.Bull.Seismol.Soc.Am.,89(4):1094-1108.
Dreger D S.2002.Time-Domain Moment Tensor INVerse Code(TDMT_INVC)Version 1.1.
Dreger D S.2003.TDMT_INV:Time domain seismic moment tensor INVersion.International Geophysics,81(8):1627.
Fang L H,Wu J P,Wang W L,et al.2013.Relocation of the mainshock and aftershock sequences of MS7.0Sichuan Lushan earthquake.Chinese Science Bulletin (in Chinese),58(28-29):3451-3459,doi:10.1007/s11434-013-6000-2.
Fukuyama E,Dreger D S.Performance test of an automated moment tensor determination system for the future “tokai”earthquake.Earth Planet Space,2000,52:383-392.
Harding T P.1985.Seismic characteristics and identification of negative flower structures,positive flower structures,and positive structural inversion.AmericanAssociationofPetroleum GeologistsBulletin,69(4):582-600.
He Z Q,Ye T L,Su W.2004.S wave velocity structure of the middle and upper crust in the Yunnan region.Chinese Journal of Geophysics(in Chinese),47(5):838-844,doi:10.3321/j.issn.2004.05.015.
Huang Y,Wu J P,Zhang T Z,et al.2008.Relocation of the Ms8.0Wenchuan earthquake and its aftershock sequence.Science in China (Series D:Earth Sciences)(in Chinese),51(12):1703-1711.
Institute of Geophysics,China Earthquake Administration.2013.http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/267579.shtml,[2013-8-31].
Institute of Geology,China Earthquake Administration.2013.http://www.eq-igl.ac.cn/admin/upload/files/2013年8月31日5_9級(jí)地震構(gòu)造圖.pdf,[2013-8-31].
Lin X D,Xu P,Ge H K,et al.2011.Possible crustal stress change in middle section of Xiaojiang fault and its adjacent area.Acta Seismologica Sinica (in Chinese),33(6):755-762.
Lin X D,Ge H K,Xu P,et al.2013.Near field full waveform inversion:Lushan magnitude 7.0earthquake and its aftershock moment tensor.Chinese Journal of Geophysics (in Chinese),56(12):4037-4047,doi:10.6038/cjg20131209.
Pasyanos M E,Dreger D S,Romanowicz B.Towards real-time determination of regional moment tensors.Bull.Seismol.Soc.Am.,1996,86:1255-1269.
Tang L L,Zhao C P,Wang H T.2012.Study on the source characteristics of the 2008 MS6.8Wuqia,Xinjiang earthquake sequence and the stress field on the northeastern boundary of Pamir.Chinese Journal of Geophysics (in Chinese),55(4):1228-1239,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.018.
Waldhauser F,Ellsworth W L.2000.A double-difference earthquake location algorithm:Method and application to the Northern Hayward Fault,California.The Seismological Society of America,90(6):1353-1368.
Wang C Y,Wu J P,Lou H,et al.2003.P-wave crustal velocity structure in Western Sichuan and eastern Tibetan region.Science in China (Series D:Earth Sciences)(in Chinese),46(2):254-265.
Wang Q C,Chen Z L,Zheng S H.2009.Spatial segmentation characteristic of focal mechanism of aftershock sequence of Wenchuan earthquake.Chinese Science Bulletin (in Chinese),54(13):2263-2270,doi:10.1007/s11434-009-0367-0.
Wen X Z,Yi G X.2003.Re-zoning of statistic units of seismicity in Sichuan-Yunnan region.Journal of Seismological Research (in Chinese),26(Z1):1-9.
Wen X Z,Du F,Yi G X,et al.2013.Earthquake potential of the Zhaotong and Lianfeng fault zones of the eastern Sichuan-Yunnan border region.Chinese Journal of Geophysics(in Chinese),56(10):3361-3372,doi:10.6038/cjg20131012.
Wu J P,Ming Y H,Wang C Y.2001.The S wave velocity structure beneath digital seismic stations of Yunnan province inferred from teleseismic receiver function modelling.Chinese Journal of Geophysics(in Chinese),44(2):228-237,doi:10.3321/j.issn:0001-5733.2001.02.010.
Wu J P,Huang Y,Zhang T Z,et al.2009.Aftershock distribution of the MS8.0Wenchuan earthquake and three dimensional P-wave velocity structure in and around source region.Chinese Journal of Geophysics(in Chinese),52(2):320-328.
Wu W W,Yang J S,Su J R,et al.2014.Moment inversion of moderate earthquakes and seismogenic environment in Qianguo-Qian′an source region,2013,Jilin Province.Chinese Journal of Geophysics(in Chinese),57(8):2541-2554,doi:10.6038/cjg20140815.
Xiong S B,Zheng Y,Yin Z X,et al.1993.The 2-D structure and it's tectonic implications of the crust in the Lijiang-Panzhihua-Zhehai region.Chinese Journal of Geophysics(in Chinese),36(4):434-444.
Yang Z X,Chen Y T,Zheng Y J,et al.2003.Accurate relocation of earthquakes in central western China using the double difference-earthquake location algorithm.Science in China(Series D:Earth Sciences)(in Chinese),46(2):181-188.
Zhang C M,et al.2010.Earthquake Records of Sichuan Province(in Chinese).Chengdu:Sichuan People′s Publishing House.
Zhang Z,Zhao B,Zhang X,et al.2006.Crustal structure beneath the wide-angle seismic profile between Simao and Zhongdian in Yunnan.Chinese Journal of Geophysics (in Chinese),2006,49(5):1377-1384,doi:10.3321/j.issn:0001-5733.2006.05.017.
Zhao C P,Chen Z L,Zheng S H,et al.2008.Moment inversion of moderate earthquakes and the locally perturbed stress field in the Jiashi source region.Chinese Journal of Geophysics (in Chinese),51(3):782-792,doi:10.3321/j.issn:0001-5733.2008.03.019.
Zheng Y,Ma H S,LüJ,et al.2009.Focal mechanism solution of MS≥5.6aftershock of the Wenchuan earthquake and their relation with seismogenic structure.Science in China (Series D:Earth Sciences)(in Chinese),(4):413-426.
Zoback M L.1992.First-and second-order patterns of stress in the lithosphere:The world stress map project.Journal of Geophysical Research,97(B8):11703-11728.
附中文參考文獻(xiàn)
常祖峰,張艷鳳,李鑒林等.2014.德欽—中甸—大具斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)的地質(zhì)與地貌表現(xiàn).地震研究,37(1):46-52.
陳翰林,趙翠萍,修濟(jì)剛等.2009.龍灘庫(kù)區(qū)水庫(kù)地震震源機(jī)制及應(yīng)力場(chǎng)特征.地震地質(zhì),31(4):686-698.
房立華,吳建平,王未來等.2013.四川蘆山MS7.0級(jí)地震及其余震序列重定位.科學(xué)通報(bào),58(20):1901-1909.
何正勤,葉太蘭,蘇偉.2004.云南地區(qū)地殼中上部橫波速度結(jié)構(gòu)研究.地球物理學(xué)報(bào),47(5):838-844,doi:10.3321/j.issn.2004.05.015.
黃媛,吳建平,張?zhí)熘械?2008.汶川8.0級(jí)大地震及其余震序列重定位研究.中國(guó)科學(xué):D輯:地球科學(xué),38(10):1242-1249.
林向東,徐平,葛洪魁等.2011.小江斷裂中段及其鄰近地區(qū)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)間變化分析.地震學(xué)報(bào),33(6):755-762.
林向東,葛洪魁,徐平等.2013.近場(chǎng)全波形反演:蘆山7.0級(jí)地震及余震矩張量解.地球物理學(xué)報(bào),56(12):4037-4047,doi:10.6038/cjg20131209.
唐蘭蘭,趙翠萍,王海濤.2012.2008年新疆烏恰6.8級(jí)地震序列震源特征及帕米爾東北緣應(yīng)力場(chǎng)研究.地球物理學(xué)報(bào),55(4):1228-1239,doi:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.04.018.
王椿鏞,吳建平,樓海等.2003.川西藏東地區(qū)的地殼P波速度結(jié)構(gòu).中國(guó)科學(xué) D輯:地球科學(xué),33(Z1):181-189.
王勤彩,陳章立,鄭斯華.2009.汶川大地震余震序列震源機(jī)制的空間分段特征.科學(xué)通報(bào),54(16):2348-2354,doi:10.1007/s11434-009-0367-0.
聞學(xué)澤,易桂喜.2003.川滇地區(qū)地震活動(dòng)統(tǒng)計(jì)單元的新劃分.地震研究,26(Z1):1-9.
聞學(xué)澤,杜方,易桂喜等.2013.川滇交界東段昭通、蓮峰斷裂帶的地震危險(xiǎn)背景.地球物理學(xué)報(bào),56(10):3361-3372,doi:10.6038/cjg20131012.
吳建平,明躍紅,王椿鏞.2001.云南數(shù)字地震臺(tái)站下方的S波速度結(jié)構(gòu)研究.地球物理學(xué)報(bào),44(2):228-237,doi:10.3321/j.issn:0001-5733.2001.02.010.
吳建平,黃媛,張?zhí)熘械?2009.汶川MS8.0級(jí)地震余震分布及周邊區(qū)域P波三維速度結(jié)構(gòu)研究.地球物理學(xué)報(bào),52(2):320-328.
吳微微,楊建思,蘇金蓉等.2014.2013年吉林前郭-乾安震源區(qū)中強(qiáng)地震矩張量反演與區(qū)域孕震環(huán)境研究.地球物理學(xué)報(bào),57(8):2541-2554,doi:10.6038/cjg20140815.
熊紹柏,鄭曄,尹周勛等.1993.麗江—攀枝花—者海地帶二維地殼結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造意義.地球物理學(xué)報(bào),36(4):434-444.
楊智嫻,陳運(yùn)泰,鄭月軍等.2003.雙差地震定位法在我國(guó)中西部地區(qū)地震精確定位中的應(yīng)用.中國(guó)科學(xué):D輯,33(Z1):129-134.
張成民等.2010.四川地震全記錄.成都:四川人民出版社.
張智,趙兵,張晰等.2006.云南思茅—中甸地震剖面的地殼結(jié)構(gòu).地球物理學(xué)報(bào),49(5):1377-1384,doi:10.3321/j.issn:0001-5733.2006.05.017.
趙翠萍,陳章立,鄭斯華等.2008.伽師震源區(qū)中等強(qiáng)度地震矩張量反演及其應(yīng)力場(chǎng)特征.地球物理學(xué)報(bào),51(3):782-792,doi:10.3321/j.issn:0001-5733.2008.03.019.
鄭勇,馬宏生,呂堅(jiān)等.2009.汶川地震強(qiáng)余震(MS≥5.6)的震源機(jī)制解及其與發(fā)震構(gòu)造的關(guān)系.中國(guó)科學(xué):D輯:地球科學(xué),39(4):413-426.
中國(guó)地震局.2013.中國(guó)地震局發(fā)布云南香格里拉、德欽—四川得榮交界5.9級(jí)地震烈度圖.http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/124/196/20130906092904774116859/index.html,[2013-9-6].
中國(guó)地震局地球物理研究所.2013.2013年8月31日云南香格里拉、德欽、四川得榮交界5.9級(jí)地震 (II).http://www.ceaigp.ac.cn/tpxw/267579.shtml,[2013-8-31].
中國(guó)地震局地質(zhì)研究所.2013.http://www.eq-igl.ac.cn/admin/upload/files/2013年8月31日5_9級(jí)地震構(gòu)造圖.pdf,[2013-8-31].
中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.2007.青藏高原及鄰區(qū)地質(zhì)圖.北京:地質(zhì)出版社.