張會(huì)苑， 徐　彥

(1. 云南省地震局，昆明　650224； 2. 云南大學(xué)，昆明　650091)

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滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震震源機(jī)制

張會(huì)苑1， 徐彥2

(1. 云南省地震局，昆明650224； 2. 云南大學(xué)，昆明650091)

選取云南省數(shù)字地震臺網(wǎng)記錄的滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震波形資料，運(yùn)用全波形模擬的方法，計(jì)算得到震源機(jī)制解，對其進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明： ①地震破裂面走向分布具有多樣性，節(jié)面的傾角較高，滑動(dòng)方式主要以走滑為主，斜滑和傾滑較少；②主壓應(yīng)力場方向?yàn)镹NW-SSE，主張應(yīng)力場方向?yàn)镹EE-SWW，中等應(yīng)力軸近于垂直；③該區(qū)域大部分地震的震源參數(shù)基本相同，但少部分地震的震源機(jī)制解也存在一定的差異。

震源機(jī)制解；全波形模擬；滇東北地區(qū)

0　引言

滇東北地區(qū)位于云貴高原的北緣，山勢陡峭、地形復(fù)雜，地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺滇東臺褶帶上[1]。區(qū)內(nèi)有NE向、NW向及近EW向的多組區(qū)域褶皺、斷裂發(fā)育[2]，且該區(qū)地震頻度較高、強(qiáng)度較大，破壞嚴(yán)重。歷史上ML≥4.7地震共發(fā)生74次，其中7級以上地震3次，6.0～6.9級地震3次[3]，2012年9月7日，彝良MS5.7、MS5.6地震也位于該區(qū)域內(nèi)(圖1)。由于該區(qū)域絕大部分地區(qū)山勢陡峭、溝谷深邃，再加上地殼、河流的劇烈作用，使得山坡坡面巖體基本處于或接近于極限平衡狀態(tài)，在地震作用下，發(fā)生崩塌、滑坡和滾石等災(zāi)害的可能性更高，給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)和生產(chǎn)生活帶來的損失和災(zāi)難更為巨大。因此，研究該區(qū)域地震震源機(jī)制，對于分析該區(qū)域未來的發(fā)震趨勢及危險(xiǎn)性，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要作用。

圖1　滇東北地區(qū)歷史強(qiáng)震(ML≥4.7)分布圖

震源機(jī)制解直觀地反映了地震破裂的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和幾何特征，是研究區(qū)域地震構(gòu)造和地震活動(dòng)性的基礎(chǔ)。梁尚鴻等[4]在1984年提出利用區(qū)域地震臺網(wǎng)Pg、Sg波最大振幅測定小震震源參數(shù)；劉杰等[5]也提出利用P波和S波的初動(dòng)和振幅比計(jì)算中小地震的震源機(jī)制解。對于云南地區(qū)震源機(jī)制解的研究也有很多，吳建平等[6]利用云南臺網(wǎng)記錄的地震波形數(shù)據(jù)，得到云南地區(qū)中小地震的震源機(jī)制解；錢曉東等[7]收集了云南及周邊地區(qū)的中強(qiáng)地震震源機(jī)制解資料，并進(jìn)行了系統(tǒng)分析。但由于中小地震的震級小、能量弱，可觀測到清晰記錄的臺站少，故僅依靠P波初動(dòng)資料和振幅比的傳統(tǒng)方法，是很難得到可靠的震源機(jī)制解的[8]。全波形矩張量反演方法對地殼結(jié)構(gòu)橫向變化和速度模型的依賴性相對較小，并且本方法不同于其他方法之處在于模擬的是速度值和相對高頻的信息，對于求解區(qū)域中小地震的震源機(jī)制解，該方法的可靠性、準(zhǔn)確性較高。本文利用全波形模擬的方法，計(jì)算滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5級地震的震源機(jī)制解，并且進(jìn)行分析討論，為提高人們對該地區(qū)的地震構(gòu)造、發(fā)震機(jī)理乃至地震的監(jiān)測預(yù)報(bào)的認(rèn)識提供參考。

1　方法

Zhao等[9]和Zhu等[10]采用的CAP方法在反演中只利用了部分的波形信息，且模擬的是位移波形。本文所用方法充分利用波形信息，對全波形進(jìn)行模擬[11-12]，且模擬的是速度波形，模擬速度波形而不是位移波形是為了降低低頻記錄儀噪音的干擾。

先將觀測記錄所得到的數(shù)據(jù)波形濾波并轉(zhuǎn)換為所需的速度值，再把速度波形旋轉(zhuǎn)到徑向、切向和垂向3個(gè)分量，并進(jìn)行波形模擬。為了消除速度結(jié)構(gòu)橫向變化影響，波形通過0.02～0.10 Hz的濾波器壓制噪音。通過頻率-波數(shù)(F-K)法計(jì)算格林函數(shù)，進(jìn)而合成理論地震圖，對理論波形所采用的分解、濾波規(guī)則與觀測波形相同。采用對走向、傾角、滑動(dòng)角以及震源深度4個(gè)方面組成的網(wǎng)格格點(diǎn)搜索確定震源參數(shù)，對理論波形和實(shí)際觀測波形做互相關(guān)，得到不同震源深度上的擬合系數(shù)和震源機(jī)制解。當(dāng)擬合系數(shù)值最大時(shí)，對應(yīng)所得的震源機(jī)制解即為最佳震源機(jī)制解，所對應(yīng)的深度為最佳震源深度。

2　數(shù)據(jù)

2.1數(shù)據(jù)收集及處理

根據(jù)全國地震編目系統(tǒng)提供的正式目錄，共收集整理滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震共23個(gè)(表1)，利用云南省數(shù)字測震臺網(wǎng)提供的事件波形數(shù)據(jù)，計(jì)算得到滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震的震源機(jī)制解。

表1　滇東北地區(qū)2008-2012年ML≥3.5地震

2.2速度模型

云南地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地殼厚度呈現(xiàn)不均勻變化，速度結(jié)構(gòu)橫向差異較大。為了減小速度結(jié)構(gòu)對反演結(jié)果的影響，采用云南地區(qū)的平均速度結(jié)構(gòu)(crust 2.0),表2為模型計(jì)算格林函數(shù)。

表2　云南平均速度結(jié)構(gòu)模型

3　震源機(jī)制解及深度反演

3.1震源機(jī)制解

表3為計(jì)算所得到的滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震的震源機(jī)制解，圖2為所得震源機(jī)制解結(jié)果及空間分布，并以2011年02月12日云南巧家MS4.5地震為例，給出地震部分臺站的觀測波形與理論波形的擬合對比圖(圖3)和波形擬合系數(shù)隨深度的變化(圖4)。所得結(jié)果采用刁桂苓等[13-14]提出的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，即從0°起，以10°為間隔劃分角域，將23個(gè)地震的震源參數(shù)放在360°角域內(nèi)，進(jìn)行歸一頻數(shù)劃分(圖5)。

表3　滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5震源機(jī)制解　(°)

圖2　震源機(jī)制解及空間分布

圖4　波形擬合系數(shù)隨深度變化圖

注：圖中的2.5、5、10等數(shù)字表示各震源參數(shù)出現(xiàn)在各角域的頻數(shù)圖5　震源機(jī)制解各參數(shù)歸一頻數(shù)分布

注：圖中紅色線為實(shí)際觀測波形，藍(lán)色線為理論波形；每個(gè)波形左邊的數(shù)字分別表示實(shí)際與理論波形的最大幅值，右邊的數(shù)字表示理論波形與實(shí)際波形的時(shí)間偏移(正值表示理論波形比實(shí)際波形快，負(fù)值表示理論波形比實(shí)際波形慢)。圖3　2011年02月12日云南巧家MS4.5地震部分臺站波形擬合圖

3.1.1節(jié)面走向、傾角、滑動(dòng)角分析

節(jié)面走向：由計(jì)算結(jié)果顯示，節(jié)面較集中分布于350°～10°、50°～95°之間，所占的比例為52%，在其他角域節(jié)面分布較少或基本沒有，表明地震破裂面取向較為集中， NNW-SSE向與NEE-SWW向這2組占優(yōu)勢。

節(jié)面傾角：沒有近于水平(0°～30°)的節(jié)面；傾斜(30°～60°)的節(jié)面有9個(gè)，占總數(shù)的19.6%；接近直立(60°～90°)的節(jié)面有37個(gè)，占節(jié)面總數(shù)的80.4%，所占比例最大。說明節(jié)面傾角的優(yōu)勢取向近于垂直。

節(jié)面滑動(dòng)角：若取滑動(dòng)角在-30°～30°、150°～180°、-150°～-180°角域內(nèi)的斷層為走滑，在60°～120°、-60°～-120°的斷層為傾滑，除此之外為斜滑，那么可得，走滑的節(jié)面為36個(gè)，占總數(shù)的78.3%，占絕對優(yōu)勢；傾滑的節(jié)面和斜滑的節(jié)面所占比例相差不大，分別為4個(gè)、6個(gè)，占總數(shù)的8.7%和13.0%。

3.1.2P軸分析

P軸方位分布：分布在角域250°～330°內(nèi)的P軸有13個(gè)，占總數(shù)的56.5%，所以320°附近為P軸的優(yōu)勢取向，即P軸方位的優(yōu)勢取向?yàn)镹NW-SSE向。

P軸傾角分布：在60°～90°之間，沒有P軸的分布；在30°～60°之間，P軸的分布個(gè)數(shù)為1，占總數(shù)的4.3%；在接近水平的0°～30°之間的P軸個(gè)數(shù)為22，占總數(shù)的95.6%。表明接近水平的P軸占絕對優(yōu)勢，沒有接近直立的P軸。

3.1.3T軸分析

T軸方位分布：集中分布在200°～260°角域內(nèi)的T軸有14個(gè)，占總數(shù)的60.7%，其余零散分布在其他角域，如果取245°為其角度分布的優(yōu)勢方向，則T軸優(yōu)勢取向?yàn)镹EE-WWS向。

傾角分布：T軸在近于垂直的60°～90°和呈傾斜的30°～60°之間分布的個(gè)數(shù)都為4，所占比例為17.4%；在接近水平的0°～30°之間，有15個(gè)T軸分布，所占比例為65.2%。表明T軸的優(yōu)勢分布為接近水平方向，在接近直立和呈傾斜的T軸分布很少，T軸與P軸相比，P軸更接近水平。

3.1.4B軸傾角分布

在近于水平的0°～40°只有4個(gè)B軸，占總數(shù)的17.4%；其余分布于稍傾斜的40°～80°角域范圍內(nèi)，有19個(gè)B軸，占B軸總數(shù)的82.6%。表明地震的傾向滑動(dòng)是客觀存在的。

綜上所述，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震震源機(jī)制解得到：NNW-SSE向?yàn)橹鲏簯?yīng)力軸優(yōu)勢空間分布取向，近水平的NEE-SWW向?yàn)橹鲝垜?yīng)力軸優(yōu)勢空間分布取向，與其現(xiàn)今區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場主壓應(yīng)力方向(NNW向)一致，而中等應(yīng)力軸的取向近于垂直；破裂面走向的分布具有多樣性，但節(jié)面的傾角較高，滑動(dòng)方式以走滑為主，占有絕對優(yōu)勢，斜滑和傾滑較少。

表4中給出了2次MS≥5地震(云南彝良2012年9月7日11時(shí)19分41秒MS5.7和2012年9月7日12時(shí)16分30秒MS5.6)的美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的矩張量解、哈佛大學(xué)的矩心矩張量解和云南省地震局滇西預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場的震源參數(shù)。由表4可以看出，2個(gè)地震的3個(gè)結(jié)果都比較相似，而美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的矩張量解與本文的結(jié)果更為接近。

表4　彝良5.7級和5.6級地震的震源機(jī)制解

3.2深度反演

圖6給出了2012年9月7日11時(shí)19分41秒云南彝良MS5.7地震觀測波形與理論波形擬合系數(shù)隨深度的分布，擬合系數(shù)達(dá)到極大時(shí)對應(yīng)的震源深度17 km即為最佳震源深度，而美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS) 矩張量反演和哈佛大學(xué)的矩心矩張量反演結(jié)果分別為8 km和12 km。圖7給出了2012年9月7日12時(shí)16分30秒云南彝良MS5.6地震觀測波形與理論波形擬合系數(shù)隨深度的分布，在擬合系數(shù)達(dá)到極大時(shí)對應(yīng)的震源深度14 km即最佳震源深度，美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和滇西預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場矩張量反演的結(jié)果分別為12 km、6 km。3種方法所得結(jié)果存在一定差別，可能與速度結(jié)構(gòu)的選取有關(guān)，但在最佳震源深度附近，震源機(jī)制解并沒有明顯的變化，在一定程度上說明震源機(jī)制解在反演過程中較為穩(wěn)定。

圖6　2012年9月7日11時(shí)19分41秒彝良MS5.7地震矩張量反演中波形擬合系數(shù)隨深度的變化

圖7　2012年9月7日12時(shí)16分30秒彝良MS5.6地震矩張量反演中波形擬合系數(shù)隨深度的變化

4　討論與結(jié)論

1)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震震源機(jī)制解得到：NNW-SSE向?yàn)橹鲏簯?yīng)力軸優(yōu)勢空間分布取向，近水平的NEE-SWW向?yàn)橹鲝垜?yīng)力軸優(yōu)勢空間分布取向， 中等應(yīng)力軸近于垂直；破裂面走向呈多樣性分布，但以NNW-SSE向與NEE-SWW向?yàn)橹?，可能與區(qū)內(nèi)發(fā)育NE向、NW向及近EW向3組區(qū)域褶皺、斷裂有關(guān)。另外，該地區(qū)有多條走向NE和NW的壓扭性構(gòu)造活動(dòng)斷裂對地震的破裂方向也有影響。節(jié)面的傾角較高，滑動(dòng)方式斜滑和傾滑較少，走滑占絕對優(yōu)勢。錢曉東等[7]對云南地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場的研究，得出小江斷裂帶受到川滇菱形塊體 SE、SSE 方向應(yīng)力場作用，同時(shí)還受到來自華南地塊的 NW、NWW 向應(yīng)力場作用，使其做左旋運(yùn)動(dòng)； 昭通至馬邊地區(qū)主要受 SE 向壓應(yīng)力場控制，滇東北地區(qū)的地震以走滑為主，兼有少量正斷型，傾角偏陡等皆與本文所得結(jié)果一致。

2)該區(qū)域大部分地震的震源錯(cuò)動(dòng)類型相同，但少部分地震的震源機(jī)制解也存在一定的差異，表明該區(qū)域地震的孕育和發(fā)生受區(qū)域應(yīng)力場的控制，且云南位于青藏高原的東南邊緣,由滇緬、印支、華南等大陸塊體拼貼而成，自西向東分別被怒江斷裂、哀牢山—紅河斷裂和小江斷裂等一系列斷裂帶分隔，在印度大陸與歐亞大陸的碰撞擠壓下形成了構(gòu)造復(fù)雜的高原造山帶[15]，如此復(fù)雜的地殼結(jié)構(gòu)對震源機(jī)制解也具有一定的影響。

3)2次MS5.0以上地震震源機(jī)制反演結(jié)果與美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS) 矩張量反演和哈佛大學(xué)的矩心矩張量反演結(jié)果都較為一致，但深度反演存在一定的差別，可能與滇東北地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度結(jié)構(gòu)橫向差異較大，以及本文只利用云南地區(qū)的一維速度模型進(jìn)行反演有關(guān)。在該地區(qū)建立準(zhǔn)確的三維速度結(jié)構(gòu)模型，使用三維數(shù)值方法后，得到的震源機(jī)制解將更準(zhǔn)確[16]。

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Focal Mechanism ofML≥3.5 Earthquake in Northeast Yunnan from 2008 to 2012

ZHANG Hui-yuan1, XU Yan2

(1.Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China;2. Yunnan University, Kunming 650091, China)

Based on data recorded by the Yunnan Digital Seismic Network, we calculate and analyzes the focal mechanism ofML≥3.5 earthquakes in northeastern Yunnan from 2008 to 2012 using the method of full waveform simulation. The result shows: (1) the strike of earthquake rupture surfaces show diversity distribution, but most of the nodal plane has high dip angle, the focal mechanisms are mainly of strike-slip type. (2) The principal compressive stress axis is in the NNW-SSE direction, the principal extension axis is in the NEE-SWW direction, the secondary stress axis is to the vertical. (3) Most of the seismic source parameters are basically the same except that of some small earthquakes.

focal mechanism solution; full waveform simulation; northeastern Yunnan

2016-05-25

震源參數(shù)測定常態(tài)化試點(diǎn)(600622)

張會(huì)苑(1988—)，女，云南昆明人，助理工程師，主要從事地震監(jiān)測工作．E-mail：hyzhang@126.com

P315.33

A

1003-1375(2016)03-0020-08

10.3969/j.issn.1003-1375.2016.03.004

張會(huì)苑，徐彥．滇東北地區(qū)2008—2012年ML≥3.5地震震源機(jī)制 [J]．華北地震科學(xué)，2016，34(3):20-27.