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        2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震序列地震矩張量及發(fā)震構(gòu)造

        2021-12-13 13:10:10劉俊清甘衛(wèi)軍王光明王忠禮張宇蔡宏雷李仲巍
        地球物理學(xué)報 2021年12期
        關(guān)鍵詞:余震模型

        劉俊清, 甘衛(wèi)軍, 王光明, 王忠禮, 張宇, 蔡宏雷, 李仲巍,6*

        1 吉林建筑大學(xué) 測繪與勘查工程學(xué)院, 長春 130118 2 吉林建筑大學(xué) 松遼流域水環(huán)境教育部重點實驗室, 長春 130118 3 中國地震局地質(zhì)研究所 地震動力學(xué)國家重點實驗室, 北京 100029 4 云南省地震局, 昆明 650224 5 吉林省地震局, 長春 130117 6 吉林省地震局 龍崗火山監(jiān)測站, 吉林撫松 134528

        0 引言

        據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心(CENC)測定,北京時間2021年5月21日21時48分在云南省大理州漾濞縣(東經(jīng)99.87°,北緯25.67°)發(fā)生了MS6.4地震,震源深度8 km.宏觀震中位于漾濞縣蒼山西鎮(zhèn)、漾江鎮(zhèn)、太平鄉(xiāng)一帶,極震區(qū)地震烈度達(dá)到VIII度(潘章容等,2021),地震現(xiàn)場科考沒有發(fā)現(xiàn)明顯的地表破裂現(xiàn)象(李傳友等,2021).

        漾濞6.4級地震發(fā)生后,許多學(xué)者從地震的構(gòu)造背景、構(gòu)造機(jī)制和發(fā)震斷裂等方面進(jìn)行了研究.在發(fā)震構(gòu)造方面:Yang等(2021)認(rèn)為漾濞6.4級地震活動的發(fā)震構(gòu)造為一條北西走向的斷裂,該斷裂一直少有學(xué)者關(guān)注;王光明等(2021)認(rèn)為是早期逆左旋走滑的“草坪斷裂”;李傳友等(2021)認(rèn)為是較新的擴(kuò)張斷裂“楊克場—沙河斷裂”;蘇金波等(2021)認(rèn)為余震區(qū)有多級雁列式結(jié)構(gòu);基于GPS和InSAR的同震形變場研究顯示,發(fā)震斷層以右旋走滑兼拉張的方式破裂(張克亮等,2021;于書媛等,2021;朱俊文等,2021).在地震構(gòu)造機(jī)制研究方面,葉濤等(2021)利用大地電磁資料反演了震中區(qū)三維電性結(jié)構(gòu),認(rèn)為在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用下,“高-低阻”電性過渡區(qū)的高阻體被切割導(dǎo)致地震的發(fā)生.上述研究結(jié)果的發(fā)表使我們對漾濞地震活動的發(fā)震構(gòu)造、發(fā)震機(jī)制等有了初步的了解.然而最新的研究(雷興林等,2021;蘇金波等,2021)顯示:震中區(qū)存在北東向斷裂的破裂現(xiàn)象,MS5.6前震便是北東向斷裂破裂所致;震中區(qū)地?zé)崃黧w活動顯著,MS5.6地震矩張量中有顯著的非雙力偶分量,故漾濞地震活動有可能是深部高壓流體驅(qū)動導(dǎo)致的,并非完全由區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的作用而發(fā)生.由此可見,漾濞地震破裂過程復(fù)雜,發(fā)震斷裂及構(gòu)造機(jī)制也存在爭議.特別是漾濞6.4級地震發(fā)生在川滇塊體西南邊界帶附近,該區(qū)域一直是倍受關(guān)注的強(qiáng)震危險區(qū)(毛玉平等,2003).因此,有必要進(jìn)行充分的地震“解剖”,研究地震的構(gòu)造機(jī)制、斷層破裂特點、斷裂活動性和孕震環(huán)境等以評估未來區(qū)域強(qiáng)震危險性.

        本研究擬對漾濞6.4級地震序列進(jìn)行相對地震定位,獲得高精度余震空間分布圖像,采用多點源迭代去卷積地震矩張量反演方法對序列中3次5級以上地震進(jìn)行地震矩張量反演,研究地震子事件的組成.綜合分析地震的起始破裂點與地震矩心的關(guān)系及發(fā)震構(gòu)造等,對未來區(qū)域強(qiáng)震危險性進(jìn)行研判.

        1 地震序列特征和區(qū)域地震地質(zhì)背景

        2021年5月18日以來,云南漾濞地區(qū)4級以上地震活躍,5月18、19日發(fā)生了4.2級、4.4級地震;5月21日發(fā)生4.2級地震后,地震活動持續(xù)增強(qiáng),當(dāng)天21時21分發(fā)生5.6級前震,27 min后發(fā)生了6.4級主震,余震較為豐富(圖1a);5月27日開始,在主斷裂的北東方向,距離主震8 km左右的位置發(fā)生一叢地震活動,最大地震為4.1級.根據(jù)蔣海昆等(2006)地震類型判定標(biāo)準(zhǔn),本次漾濞地震活動為典型的“前震-主震-余震”型地震序列.

        漾濞MS6.4地震震中區(qū)位于川滇塊體西南邊界外緣,該區(qū)域是特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域東南部弧形構(gòu)造轉(zhuǎn)折處,處于青藏高原物質(zhì)向東南擠出的通道上,地殼圍繞喜馬拉雅東構(gòu)造節(jié)做順時針旋轉(zhuǎn)運動(Gan et al.,2021),GPS測得的地表旋轉(zhuǎn)速度為~10.0 mm·a-1(Wang and Shen,2020).活動斷裂有北東向和北西向兩大構(gòu)造體系,震中區(qū)附近已知的活動斷裂有維西—喬后斷裂、紅河斷裂(圖1b),均為北西走向,以右旋走滑為主,兼有正斷分量(虢順民等,2001;任俊杰等,2007;常祖峰等,2016a,b).震中區(qū)附近區(qū)域在地質(zhì)演化歷史上主要受紅河斷裂影響(張建國等,2009).

        有記錄以來漾濞MS6.4地震附近區(qū)域(圖1a所示的區(qū)域范圍,直徑約50 km)中強(qiáng)地震活動較弱(圖1a),5級以上地震僅有4次記錄,最大地震為2017年3月27日漾濞MS5.1地震(潘睿等,2019;李姣等,2020).本研究的地震目錄主要來自中國地震臺網(wǎng)中心(CENC,https:∥news.ceic.ac.cn/index.html),其中,1975年9月4日5.0級地震和1977年3月17日5.2級地震的震中位置在各文獻(xiàn)中相差較大,本文采用ISC(International Seismological Centre)目錄定位結(jié)果(Storchak et al.,2020).

        2 數(shù)據(jù)資料

        漾濞MS6.4地震活動發(fā)生在滇西大理地區(qū),云南地震臺網(wǎng)在該區(qū)域的固定測震臺站分布較多,平均臺站間距約50 km左右,在震中距100 km范圍內(nèi)有9個寬頻帶測震臺.地震計大部分安置在山洞內(nèi),臺基類型以灰?guī)r和砂巖為主,配置寬頻帶或者超寬頻帶地震計,型號有BBVS-60、GL-S60、KS-2000M、JS-120, 配置EDAS-24GN型6通道數(shù)據(jù)采集器,采樣率為100 Hz(曹舸斌等,2019).在漾濞MS6.4地震活動中,云南地震臺網(wǎng)記錄到地震序列完整、高質(zhì)量的數(shù)字地震波形(鄭秀芬等,2009),為地震學(xué)研究提供可靠的數(shù)據(jù)資料.

        本研究需要對地震序列中4次地震進(jìn)行絕對定位,分別為5.6級前震、6.4級主震和5.2級余震,以及北東方向的一叢地震中最大的4.1級地震(圖1a),并且對3次5級以上地震進(jìn)行地震矩張量反演研究,以及對余震序列進(jìn)行重新定位,觀測報告時間段為:2021年5月18日至2021年6月5日.

        圖1 漾濞MS6.4地震序列震中分布圖(a)插入圖(b)中的黑色矩形區(qū)域的放大圖,彩色圓點為2021年漾濞MS6.4地震序列(時間段:2021年5月18日—6月5日),圓點直徑與震級成正比,主震MS6.4地震發(fā)生的5月21日為第0天,五角星表示本研究的地震震中,發(fā)震時刻見表2,沙灘球表示對應(yīng)地震的震源機(jī)制解.黑色圓點為歷史地震,橢圓表示ISC目錄地震定位的誤差橢圓,紅色線表示活動斷裂;(b)云南省版圖,黑色矩形區(qū)域為本文研究區(qū),黑色三角形表示地震臺站,紅色三角形為本文地震矩張量反演使用的臺站,紅線表示斷裂(鄧起東,2007).F1:紅河斷裂,F(xiàn)2:永勝—賓川斷裂,F(xiàn)3:維西—喬后斷裂,F(xiàn)4:怒江斷裂.Fig.1 The epicentral distribution of the Yangbi MS6.4 earthquake sequence(a) The region is the zoom-in of the black area in the sub-map (b).The colored dots indicate the 2021 Yangbi MS6.4 earthquake sequence(time period:May 18—June 5,2021),the diameter of the dots is proportional to the magnitude,and the MS 6.4 mainshock occurred on May 21 as the 0th day.The stars represent the epicenter of earthquakes in this study,whose origin times are shown in Table 2, and the beachballs are the focal mechanism solutions.The black dots are historical earthquakes,and the ellipses indicate the error ellipse of location from ISC.The red lines indicate the active fault;(b) The map of Yunnan Province.The black area is the study area of this paper,the black triangles indicate the seismic station,the red triangles indicate the station used in the seismic moment tensor inversion of this paper,and the red lines indicate the fault (Deng,2007).F1:Honghe Fault,F(xiàn)2:Yongsheng-Binchuan Fault,F(xiàn)3:Weixi-Qiaohou Fault,F(xiàn)4:Nujiang Fault.

        地震定位和地震矩張量反演均需要臺網(wǎng)覆蓋區(qū)準(zhǔn)確的地殼速度模型,本研究采用吳建平等(2004)使用的速度模型(表1),該模型參考了云南地區(qū)人工地震探測的結(jié)果,在2017年漾濞5.1級地震的研究中取得了很好的效果(潘睿等,2019).

        表1 研究區(qū)地殼速度模型Table 1 Crust velocity model of the study area

        3 方法、結(jié)果和討論

        3.1 地震絕對定位

        地震雙差相對定位方法需要序列中較大地震有可靠的絕對定位結(jié)果,以約束整個序列的空間位置(房立華等,2013).研究地震矩張量矩心的相對位置也需要可靠的地震起始破裂點作為參考.因此,本研究對序列中4次較大地震進(jìn)行絕對定位,采用經(jīng)典地震定位方法HYPOINVERSE-2000(Klein,2002)及表1中的速度模型,重新拾取臺站Pg和Sg震相到時.為保證震相的準(zhǔn)確性及很好的臺站方位角覆蓋,選擇震中距110 km范圍內(nèi)的12個臺站參與定位,最大方位角間隙為56°.定位結(jié)果見表2,平面誤差橢圓的置信度為68.3%,該結(jié)果將用于后續(xù)的多點源地震矩張量反演和雙差法地震序列相對定位中.

        表2 4次地震定位信息Table 2 Location information of the 4 earthquakes

        3.2 地震矩張量反演

        本研究采用ISOLA(ISOLated Asperities)方法(Sokos and Zahradník,2013;Zahradník and Sokos,2014)獲得地震的矩心矩張量解.ISOLA方法屬于時間域全波形矩張量反演方法,是在迭代反卷積矩張量反演方法(Kikuchi and Kanamori,1991)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,采用網(wǎng)格搜索與最小二乘法獲得地震的最佳矩心矩張量解.該方法可將震源看作單點源或者多點源來處理,可以在4維空間中(二維平面,深度,時間)搜索矩心位置.使用頻率波數(shù)法(Bouchon,1981)計算格林函數(shù).用約化方差VR(Variance Reduction)和條件數(shù)CN(Condition Number)判斷反演結(jié)果的可靠性.VR表示觀測波形與合成波形的擬合程度,CN是一個綜合的指標(biāo),是格林函數(shù)矩陣最大特征值和最小特征值的比值,CN值越小,表示矩張量解的穩(wěn)定性越高,各參數(shù)介紹詳見文獻(xiàn)Sokos和Zahradník(2013)、劉俊清等(2017).

        在地震破裂尺度較大或者破裂過程復(fù)雜的情況中,常用的單點源模型反演結(jié)果不能獲得合理的地震矩心矩張量解.本研究首先進(jìn)行地震的單點源模型反演,考察結(jié)果的合理性,對結(jié)果不合理的地震進(jìn)行多點源模型反演.

        3.2.1 單點源模型

        使用單點源模型反演MS5.6前震,MS6.4主震,MS5.2余震的地震矩張量解,選擇“偏矩張量”(Deviatoric-MT)反演模式.固定震中(表2),在震中下方搜索地震矩心,步長1 km,矩心時間在發(fā)震時刻前后一定范圍內(nèi)搜索,步長0.2 s,濾波頻段選擇0.02~0.09 Hz,反演結(jié)果見表3.MS5.6、MS6.4地震矩心深度均為地表下方6 km,MS5.2地震矩心深度較深,約為地表下方10 km(圖2).3次地震均屬于以走滑為主的地震類型,與雷興林等(2021)、龍鋒等(2021)、萬永革等(https:∥mp.weixin.qq.com/s/yS0037y13 inojT4hIghLvA)給出的結(jié)果相似.

        反演結(jié)果顯示前震和主震的VR值較低(表3),這是由于合成理論地震波形與觀測地震波形的擬合程度較差造成的,主要原因有臺網(wǎng)覆蓋區(qū)地殼速度模型不準(zhǔn)確,或者矩心位置不準(zhǔn)確,或者地震破裂較為復(fù)雜等.但MS5.2地震具有較高的VR值為84.0%,表明地殼速度模型不是主要影響因素.分析認(rèn)為MS6.4 地震斷層破裂尺度較大,矩心(斷層破裂區(qū)釋放能量的重心)安置在震中下方不合理,或者地震的破裂過程比較復(fù)雜,含有多個地震子事件.MS5.6地震的DC(Double Couple,雙力偶)分量僅為18.4%(圖2,表3),具有顯著的非DC分量.雷興林等(2021)也發(fā)現(xiàn)了MS5.6前震有一定的非DC分量,表明地震破裂過程較復(fù)雜,可能含有多個子事件(Hallo et al.,2019;Liu and Zahradník,2020),需要用多點源模型模擬震源.可見,采用單點源模型、固定地震矩心平面位置的方案不能獲得MS5.6、MS6.4地震可靠的矩心矩張量解.

        表3 單點源地震矩張量反演結(jié)果Table 3 Results of seismic moment tensor inversion from single point source model

        3.2.2 多點源模型

        較大地震的破裂過程,通常由多個地震子事件組成,用多點源模型模擬地震子事件可獲得合理的矩心矩張量解.將斷層破裂區(qū)用試驗源組成的網(wǎng)格模型表示,格點表示地震子事件的矩心可能出現(xiàn)的位置,在網(wǎng)格上搜索釋放地震矩有效的子事件,稱為多點源地震矩張量反演(Zahradník and Sokos,2014).

        為更好的約束矩心,根據(jù)單點源反演結(jié)果,在深度6 km處沿斷層走向設(shè)置水平線狀點源,對MS5.6前震和MS6.4主震進(jìn)行多點源地震矩張量反演.MS5.2余震的多點源模型反演與單點源結(jié)果相似,本研究采用其單點源結(jié)果,在此不再列出該地震的多點源模型反演過程.

        (1)MS5.6前震多點源模型

        在深度6 km處,沿斷層走向在破裂區(qū)設(shè)置9個點組成的水平線狀點源,點間隔1 km,震中設(shè)在3號點,地震破裂過程用8個子事件模擬,進(jìn)行迭代去卷積地震矩張量反演,濾波頻段為0.04~0.09 Hz.結(jié)果顯示3號和5號點共有3個子事件,釋放標(biāo)量地震矩為總地震矩的90%,矩心時間為+3.81 s和+34.53 s(圖3a).4號、8號點探測到的5個子事件,由于能量釋放太小,可以忽略不計.增加濾波上限頻率到0.15 Hz,得到相似的結(jié)果,可見,MS5.6地震可用2點源模型很好的模擬.重新設(shè)置2點源模型進(jìn)行地震矩張量反演,結(jié)果見表4.VR值較單點源反演有顯著的提高,為78.0%,波形擬合見圖4.DC分量為90.8%,屬于典型的構(gòu)造地震.

        圖3 多點源地震矩張量反演(a) MS5.6地震; (b) MS6.4地震.每個試驗源上的圓圈直徑與地震矩成正比,沙灘球上數(shù)字表示矩心時間,單位s,發(fā)震時刻為0 s. Fig.3 Seismic moment tensor inversion from multi-point source model(a) MS5.6 earthquake; (b) MS6.4 earthquake.The diameter of the circles on each test source is proportional to the seismic moment,the number on the beachballs indicate the centroid time,in second,and the origin time is 0 seconds.

        表4 多點源地震矩張量反演結(jié)果Table 4 Results of the seismic moment tensor inversion using multi-point source model

        圖4 MS5.6地震2點源模型矩張量反演波形擬合圖黑色曲線為觀測波形,紅色曲線為合成波形,灰色曲線波形在反演中不使用,右側(cè)字母表示臺站名稱.Fig.4 Waveforms fitting plot of moment tensor inversion using two-point source model for MS5.6 earthquakeThe black curves indicate observation waveforms,the red curves indicate synthetic waveforms,and the gray curve waveform is not used in inversion.The characters on the right are station names.

        為進(jìn)一步驗證MS5.6地震的2點源模型的合理性,我們設(shè)計了兩種斷層面網(wǎng)格模型,進(jìn)一步測試矩心的位置、時間和地震矩.一種是在地下6 km處設(shè)置水平面格網(wǎng),另一種是參照斷層面產(chǎn)狀制作格網(wǎng)模型模擬真實斷層面.2點源模型反演結(jié)果顯示MS5.6地震的2點源模型的矩心位置、矩心時間和地震矩與線狀測試源相同(圖5).在第二種測試結(jié)果中(圖5b),第一個點源矩心時間為+3.33 s,而線狀測試源的反演結(jié)果是+3.81 s,差異原因是格點的空間位置有細(xì)微差別.

        圖5 MS5.6地震2點源模型矩心矩張量反演(a)地下6 km處設(shè)置水平9×9格網(wǎng),紅色菱形符號表示格點位置,點間距為1 km,綠色五角星表示震中.沙灘球表示震源機(jī)制解,直徑與標(biāo)量地震矩成正比,矩震級分別為MW5.25和MW5.06.沙灘球上數(shù)字表示矩心時間,單位s,參考時間為地震的發(fā)震時刻;(b)平面9×12網(wǎng)格,走向、傾角與斷層面一致,點間距為1 km,綠色五角星表示震中.2點源矩心所在格點深度為6 km,矩震級分別為MW5.24和MW5.05.Fig.5 The centroid moment tensor inversion using two-point source model for the MS5.6 earthquake(a) A horizontal 9×9 grid is set up at 6 km below ground.Red diamond symbols indicate the location of the grid points with spacing of 1 km.The green star indicates the epicenter,and the beachball,the solution of the source mechanism with the diameter proportional to the scalar seismic moment. The moment magnitudes are MW5.25 and MW5.06,respectively.The number on the beachball indicates the centroid time, in seconds, and the reference time is the origin time of the earthquake;(b) A oblique plane 9×12 grid with the same strike and dip as the fault plane and the grid spacing of 1 km.The green star indicates the hypocenter. The centroid of two-point source are located at a depth of 6 km and the moment magnitudes are MW5.24 and MW5.05,respectively.

        (2)MS6.4地震多點源模型

        在深度6 km處,沿斷層破裂區(qū)走向設(shè)置20個點組成的水平線狀點源,點間隔1 km,震中設(shè)在3號點(圖3b),地震破裂過程用8個子事件模擬,進(jìn)行迭代去卷積地震矩張量反演.結(jié)果顯示8號點共有4個子事件,矩心時間為+5.7 s,釋放標(biāo)量地震矩為總地震矩的96%,探測到的其他4個子事件能量太小,忽略不計.增加濾波上限頻率到0.15 Hz,得到相似的結(jié)果,可見,MS6.4地震可用單點源模型來模擬,矩心位置距離震中5 km.重新設(shè)置單點源模型進(jìn)行反演,結(jié)果見表4.VR值和DC分量分別提高到85.0%和94.2%.

        3.3 震中區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場反演

        地震活動通常是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的作用下,先存斷裂發(fā)生破裂釋放應(yīng)變能而發(fā)生的,斷層的破裂滿足庫侖破裂準(zhǔn)則(Scholz,2019).本研究利用漾濞MS6.4地震序列中較大地震的震源機(jī)制解反演余震區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場,考察地震活動與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的關(guān)系.

        以王光明等(2021)漾濞MS6.4地震序列中32個3級以上地震的斷層面解作為研究對象,對個別P、T軸參數(shù)離散性較大的地震,拾取地震波垂直分量的初動符號,基于表1中的地殼速度模型,采用FOCMEC方法(Snoke,2003)重新反演地震的震源機(jī)制解.在Hudson震源類型圖(Hudson et al.,1989)中(圖6a),大部分地震位于走滑地震區(qū)域(SS),屬于走滑地震,個別地震位于正斷層類型區(qū)域(NF),整體位于圖的左側(cè)區(qū)域,表明有一定的拉張分量.

        圖6 震源機(jī)制解類型與構(gòu)造應(yīng)力場(a) Hudson震源類型圖,“+”表示地震,SS:走滑型地震,TF:逆沖型地震,NF:正斷型地震;(b)摩爾圓圖,τc:臨界剪切應(yīng)力,C:黏聚力,μ:斷層摩擦系數(shù),σ:正應(yīng)力; (c) 應(yīng)力形比值分布直方圖,R=(σ1-σ2)/(σ1-σ3); (d) 主應(yīng)力軸空間分布,置信度為95%. Fig.6 Focal mechanism solution types and tectonic stress fields(a) Hudson source type plot,“+”indicates earthquake,SS:earthquake with Strike-Slip solution,TF:earthquake with Trust-Fault solution,NF:earthquake with Normal-Fault solution; (b) Mohr circle diagram,τc:critical shear stress,C:cohesion,μ:fault friction coefficient,σ:normal stress; (c) Stress shape ratio,R=(σ1-σ2)/(σ1-σ3); (d) The distribution of the principal stress axes with 95% confidence.

        3.4 余震重定位結(jié)果與發(fā)震構(gòu)造特征

        研究地震的起始破裂點與矩心的空間位置關(guān)系,可以揭示斷層破裂的傳播過程和地震的構(gòu)造特征,同時也可以在震后迅速獲得破裂傳播方向,判斷極震區(qū)位置,為震后應(yīng)急救援提供科學(xué)依據(jù).

        首先利用震中距200 km范圍內(nèi)臺站記錄的Pg、Sg震相到時信息,采用HypoDD方法(Waldhauser and Ellsworth,2000)將余震序列進(jìn)行重新定位,使用表1中的地殼速度模型,在重新定位中固定本研究的4次地震的絕對定位震中(表2),選擇震相數(shù)≥6、同時記錄臺站數(shù)量≥4的余震,最終有4385次地震得到重新定位.定位后余震區(qū)長約25 km,呈北西-南東方向展布(圖7a),主破裂斷層與龍鋒等(2021)、蘇金波等(2021)獲得的結(jié)果相同.其中F5斷裂與MS6.4地震斷層面解的一個節(jié)面走向(方位角138°)相同,屬于本次地震活動的主破裂斷層.余震空間分布特征顯示余震區(qū)多條斷裂發(fā)生了地震.在F5斷裂的北西向延伸部分,1975年和1977年發(fā)生了兩次5級地震,根據(jù)地震定位誤差橢圓(圖1a)推測,這兩次地震很可能發(fā)生在F5斷裂上.兩次地震與漾濞6.4級地震北西破裂端相距約20 km,屬于該斷裂上的未破裂段,未來還會有中強(qiáng)地震發(fā)生的可能.

        在余震區(qū)做如圖6a所示的剖面,將地震起始破裂點和矩心投影到剖面上.AA′剖面(圖7b)顯示地震矩心均位于斷層面上余震稀疏的區(qū)域,表明該區(qū)域破裂較為充分,也說明多點源地震矩張量反演獲得的矩心位置比較可靠.?dāng)鄬悠屏阎饕汕罢鸷椭髡鹜瓿?,呈“撤退式”破裂方式,即在破裂區(qū)分兩階段完成,兩階段的破裂傳播方向一致,但第一階段與第二階段的矩心位置排列與破裂傳播方向相反(圖7f),應(yīng)該是一種典型的“前震-主震”型地震序列的斷層破裂方式.這種破裂方式不同于“級聯(lián)式”破裂方式(Mignan,2014),其特點是第一階段破裂會減弱斷層面上的抗剪強(qiáng)度,從而使第二階段破裂更容易發(fā)生,總破裂區(qū)由兩次破裂共同完成,這種方式減小了斷層面的單次破裂規(guī)模,不容易發(fā)生強(qiáng)震,但容易發(fā)生過滑動現(xiàn)象.而“級聯(lián)式”破裂是一次地震造成的應(yīng)力變化觸發(fā)了后續(xù)的地震.

        MS5.2余震的矩心與起始破裂點重合,在較深的位置,發(fā)震斷層方位角有所增加,達(dá)到145°(表3).F6斷裂的走向約為146°,因此,5.2級地震也有可能發(fā)生在南西側(cè)的F6斷裂上.因為在地震絕對定位和矩張量反演中,使用了一維地殼速度模型,沒有考慮地殼介質(zhì)的橫向不均勻性,這就會使地震定位和矩心偏離其真實的位置.

        剖面DD′(圖7e)顯示余震區(qū)有3條斷裂存在,與走滑斷層伴生的花狀構(gòu)造系統(tǒng)相似(Harding and Lwell,1979).在張扭型構(gòu)造應(yīng)力場控制下的斷裂具有離散型走滑運動的特征,離散型走滑斷層會伴生負(fù)花狀構(gòu)造系統(tǒng),在其內(nèi)部會發(fā)育一組凹面向上走滑兼正斷的斷裂(圖7e插入圖).漾濞MS6.4地震序列中大部分地震的震源機(jī)制解有正斷兼走滑特征(圖6a),符合負(fù)花狀構(gòu)造系統(tǒng)的斷層運動特征.可能F5、F6與F7均為更大規(guī)模的維西—喬后斷裂的伴生負(fù)花狀構(gòu)造系統(tǒng)的內(nèi)部斷裂,在深部交匯于同一個斷層面(李傳友等,2021).該區(qū)域可能最終會演化為拉分盆地,如同滇西北存在大量的走滑斷裂的伴生盆地(向宏發(fā)等,1986).

        圖7 地震序列重定位及發(fā)震構(gòu)造(a) 重新定位后的地震分布圖,①前震MS5.6,②主震MS6.4,③余震MS5.2,④余震MS4.1.發(fā)震時刻見表2.F5:主破裂斷裂,F(xiàn)6、F7、F8:推測斷裂; (b) AA′剖面,沙灘球表示震源機(jī)制; (c) BB′剖面; (d) CC′剖面; (e) DD′剖面,插入圖表示負(fù)花狀系統(tǒng)構(gòu)造示意圖; (f) 斷層的“撤退式”破裂示意圖.Fig.7 Seismic sequence relocation and seismogenic structure(a) Earthquake distribution after relocation,① Foreshock MS5.6,② Mainshock MS6.4,③ Aftershock MS5.2,④ Aftershock MS4.1.The origin times of earthquakes are shown in Table 2.F5:Main rupture fault,F(xiàn)6,F(xiàn)7 and F8:Presumed faults; (b) AA′cross section.The beachballs represent the focal mechanisms; (c) BB′cross section; (d) CC′cross section; (e) DD′cross section.The inserted plot is the schematic diagram of the negative flower structure; (f) Schematic diagram shows the “retreating” rupture of the fault.

        4 結(jié)論

        本研究對漾濞6.4級地震序列中的4次地震進(jìn)行絕對定位、余震序列進(jìn)行重新定位,應(yīng)用多點源地震矩張量反演方法研究3次5級以上地震的震源模型,反演余震區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場.結(jié)果顯示余震區(qū)應(yīng)力場和區(qū)域應(yīng)力場完全一致,且漾濞6.4級地震序列中3級以上地震的發(fā)生完全是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用下觸發(fā)的.研究中用水平線源、水平面源、斷層面格網(wǎng)模型均顯示MS5.6前震矩心矩張量解可用2點源模型很好的模擬.MS6.4主震和MS5.2余震均可用單點源模型很好的模擬.高精度的余震空間分布圖像顯示斷層破裂以 “撤退式”的方式進(jìn)行,前震的發(fā)生降低了斷層抗剪強(qiáng)度,有利于主震的發(fā)生,這是一種典型的“前震-主震”破裂機(jī)制,值得深入研究.余震序列的空間分布圖像顯示余震區(qū)有多條斷裂發(fā)生了地震活動,根據(jù)震源機(jī)制解特征、斷裂分布形態(tài)、區(qū)域張扭型構(gòu)造應(yīng)力場特征等推斷認(rèn)為余震區(qū)存在走滑斷裂伴生的負(fù)花狀構(gòu)造系統(tǒng),正如滇西地區(qū)大量的走滑斷裂伴生的拉分盆地,同樣存在于張扭型構(gòu)造環(huán)境中.

        致謝捷克查理大學(xué)Jiri教授在本研究的地震矩張量反演過程中非常熱心地提供了指導(dǎo);三位審稿專家提出了寶貴的修改意見;中國地震局地球物理研究所“國家測震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心”為本研究提供地震波形數(shù)據(jù),在此一并表示感謝.

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