王月, 胡少乾, 何驍慧, 郭凱, 解孟雨, 鄧世廣, 馬亞偉
1 中國地震臺網(wǎng)中心, 北京 100045 2 中國地質(zhì)大學(武漢), 地球物理與空間信息學院, 地球內(nèi)部多尺度成像湖北省重點實驗室, 武漢 430074 3 中山大學地球科學與工程學院, 廣東省地球動力作用與地質(zhì)災害重點實驗室, 廣州 510275 4 南方海洋科學與工程廣東省實驗室(珠海), 珠海 519082
據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定,北京時間2021年5月21日21時21分25秒,云南省大理州漾濞縣發(fā)生MS5.6地震,震中位置為(25.63°N,99.92°E),震源深度10 km,隨后21時48分34秒震中附近再次發(fā)生MS6.4地震,震中位置為(25.67°N,99.87°E),震源深度8 km.漾濞地震的發(fā)生給大理州漾濞縣及其周邊地區(qū)造成了較為嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失,截至5月22日22時,已造成大理州傷亡35人,其中死亡3人,受傷32人.此次漾濞地震序列自2021年5月18日開始活躍,根據(jù)云南地震臺網(wǎng),截止至2021年5月25日24時,震源區(qū)共記錄到ML0.0以上地震2812次,其中ML6.0~6.9地震1次,ML5.0~5.9地震4次,ML4.0~4.9地震17次,ML3.0~3.9地震71次,ML2.0~2.9地震363次,ML1.0~1.9地震1385次,ML0.0~0.9地震972次(圖1).主震發(fā)生前,共有10次MS3.0以上地震,其中MS4.0以上地震4次,最大為主震前27 min發(fā)生的MS5.6地震.主震發(fā)生后,目前記錄到的最大余震為5月21日22時31分MS5.2(ML5.6)地震.
云南漾濞MS6.4地震的震源區(qū)位于滇西地區(qū),處在川滇菱形塊體西南邊緣,北接金沙江斷裂,南接紅河斷裂北段,區(qū)域構(gòu)造復雜,歷史強震頻發(fā)(圖1).1900年以來漾濞MS6.4地震震中200 km范圍內(nèi)共發(fā)生過32次6級以上地震,其中7級以上4次,分別為1925年3月16日大理7.0級、1976年5月29日龍陵7.3和7.4級與1996年2月3日麗江7.0級地震.除1925年大理7.0級地震未找到震源機制解資料外,根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的資料,1976年龍陵兩次地震的震源機制解為走滑型,1996年麗江地震震源機制解為正斷型(圖1).
圖1 漾濞6.4級地震附近歷史地震、區(qū)域構(gòu)造、臺站分布、主要斷裂及(a,b)序列ML≥0.0地震震中分布(c)圖灰色圓點和藍色圓點分別代表1900年以來震中附近MS6.0以上和MS7.0以上地震,紅色五角星代表5月21日漾濞MS6.4地震,紅色空心圓和藍色空心圓分別代表震中200 km和500 km范圍,綠色三角形代表所用臺站,紅色圓點代表漾濞序列ML≥0.0地震.BHB:巴顏喀拉塊體,QTB:羌塘塊體,SYRB:川滇菱形塊體,SCB:華南塊體,WYB:滇西地塊,SYB:滇南地塊.主要斷裂:F1 瀾滄江斷裂,F(xiàn)2 蘭坪—云龍斷裂,F(xiàn)3 永平斷裂,F(xiàn)4 紅河斷裂帶北段,F(xiàn)5 維西—喬后—巍山斷裂,F(xiàn)6 金沙江斷裂帶.Fig.1 The distribution of historical earthquakes with MS≥6.0 since 1900, regional tectonic settings, stations, main faults (a,b) and the events with ML≥0.0 of the sequence (c)The gray dots and the blue dots represent the epicenters of MS≥6.0 and MS≥7.0 historical earthquakes, respectively. The red star marks the MS6.4 main earthquake. The red circle and the blue circle represent the region with epicentral distances smaller than 200 km and 500 km, respectively. The green triangles represent stations. The red dots represent events with ML≥0.0 in the sequence. BHB:Bayan Har Block, QTB:Qiangtang Block, SYRB:Sichuan-Yunnan Rhombus Block, SCB:South China Block, WYB:West Yunnan Block, SYB:South Yunnan Block. Main Fault:F1 Lancangjiang Fault, F2 Lanping-Yunlong Fault, F3 Yongping Fault, F4 Northern segment of Honghe Fault, F5 Weixi-Qiaohou-Weishan Fault, F6 Jinshajiang Fault.
地震序列的空間分布特征和震源機制解是確定序列發(fā)震構(gòu)造、判斷序列后續(xù)發(fā)展趨勢的重要依據(jù)(Waldhauser and Ellsworth,2000;Chu and Helmberger,2013;房立華等,2014;易桂喜等,2019;Long et al.,2019).此次漾濞MS6.4地震序列發(fā)育,自5月18日震源區(qū)開始活動,接連發(fā)生多次MS4.0以上地震,MS6.4主震發(fā)生前最大地震為5月21日21時21分MS5.6地震,主震發(fā)生后最大余震為21日22時31分MS5.2地震,主震和次大地震震級差為0.8,是典型的前震-主震-余震活動類型(蔣海昆等,2006).同時,b值是判斷地震序列類型的重要參數(shù)之一,已有研究顯示云南地區(qū)平均b值約為0.7(張廣偉,2016),滇西地區(qū)的平均b值約為0.9(王光明等,2020).利用5月18日18時至21日MS6.4地震發(fā)生前序列的386次ML0.0以上地震,采用最小二乘法計算b值,選取線性擬合最佳的區(qū)間,起始震級為ML1.2,截止震級為ML3.0,參與計算的地震數(shù)目為173個,得到b值為0.52(圖2a).利用MS6.4地震發(fā)生后至5月25日序列的2426次ML0.0以上地震,采用上述相同方法計算b值,起始震級為ML1.2,截止震級為ML4.1,參與計算的地震數(shù)目為1247個,得到b值為0.68(圖2b).該結(jié)果符合通常認為的前震b值明顯偏低的特征(Papadopouloset et al.,2020).余震序列的b值與滇西地區(qū)平均b值存在差異可能與震源區(qū)附近的地質(zhì)構(gòu)造有關(王光明等,2020).
圖2 漾濞MS6.4地震的前震(a)和余震(b)序列b值以及序列ML≥0.0地震的M-t圖(c)(2021-05-18—2021-05-25)M1為起始震級,M2為截止震級.Fig.2 The b value of foreshock sequence (a) and aftershock sequence (b), and the M-t diagram of events with ML≥0.0 in the MS6.4 Yangbi earthquake sequence from May 18 to May 25, 2021 (c)M1:completeness magnitude, M2:cutoff magnitude.
本文首先利用云南省區(qū)域地震臺網(wǎng)記錄的快報觀測報告,采用雙差定位方法(Waldhauser and Ellsworth,2000)對云南漾濞MS6.4地震序列進行重定位,分析序列的空間展布.接下來,利用云南省及周邊省市固定臺網(wǎng)記錄的三分量寬頻帶地震波形資料,獲取了此次漾濞地震序列中包括主震在內(nèi)的31次3級以上地震的震源機制解.最后,結(jié)合本區(qū)域附近的歷史地震以及速度結(jié)構(gòu),初步分析了此次漾濞地震的發(fā)震機制.
雙差定位(hypoDD)方法使用地震對中兩個事件相對于同一個觀測臺站的觀測走時差與理論走時差之差反演震源之間的相對位置,可以在一定程度上消除震源和臺站之間因為速度模型不準確所引起的誤差,能產(chǎn)出分辨率較高的相對定位結(jié)果.因此,雙差定位方法近年來在地震重定位研究中得到廣泛應用(韋偉等,2018;翟亮等,2019;郭志等,2020;Wang et al.,2021).本文在全國編目網(wǎng)下載自2021年5月18日至5月25日研究范圍內(nèi)(25°N—26°N,99.4°E—100.4°E)ML0.0以上地震的震相報告用于漾濞地震序列的重定位.盡管雙差定位方法對震源區(qū)到臺站的速度模型要求不高,但對震源區(qū)附近的速度結(jié)構(gòu)比較敏感,因此,本文從Yang等(2020)獲得的川滇地區(qū)速度結(jié)構(gòu)中提取了精細度較高的滇西地區(qū)平均一維速度模型(圖3),P波和S波速度比為1.732.
圖3 滇西地區(qū)平均一維速度模型Fig.3 1D velocity model of West Yunnan area
首先對震相數(shù)據(jù)進行如下處理:①選取震中500 km范圍內(nèi)的臺站記錄,共72個(圖1);②最小連接數(shù)(MINLINK)和最小觀測數(shù)(MINOBS)均為8,震源距小于30 km,事件對到臺站的距離小于500 km.篩選后獲得的2233個地震的震相資料,組成事件對46794個,其中P波震相對232412個,S波震相對157899個.圖4a顯示了篩選后P波和S波觀測震相的時距圖,其中藍色圓點和紅色圓點分別代表Pg波和Sg波觀測到時.重定位反演時P波和S波的權(quán)重分別為1.0和0.5.通過2組、8次迭代反演,獲得2159次ML0.0以上地震的信息.圖4b和圖4c分別展示了重定位前后漾濞地震序列震源深度的分布,重定位前震源深度在5~6 km、8~9 km、10~11 km范圍內(nèi)占比較多,重定位后震源深度集中在0~15 km,其中4 ~10 km占比最多.利用Bootstrapping重采樣方法(Efron,1982;Billings,1994;Shearer,1997),對走時差數(shù)據(jù)進行有放回的隨機采樣,每次隨機采集數(shù)據(jù)的90%,然后利用hypoDD對重采樣得到的數(shù)據(jù)進行重新定位.重復上述采樣并定位的流程100次,最終獲得重定位后的地震在三個方向的誤差標準差分布直方圖(圖5).其中,三個方向的誤差中值分別為0.12 km、0.15 km和0.39 km,誤差分布形態(tài)基本可靠.由于地震波為地面觀測,對深度約束有限導致誤差在垂直方向上比在水平方向上大.
圖4 P波(藍色圓點)和S波(紅色圓點)觀測走時曲線(a)以及重定位前(b)后(c)震源深度分布Fig.4 The observed travel time curves for the P-waves (blue dots) and S-waves (red dots) (a), and the histogram of focal depths for the earthquakes before (b) and after (c) relocation
圖5 Bootstrapping重采樣得到的E-W向(a)、N-S向(b)和U-D垂向(c)三個方向定位誤差標準差分布直方圖Fig.5 Distribution histograms of standard deviation errors of E-W (a), N-S (b) and U-D (c) by the bootstrapping method
5月18日18時至MS6.4主震發(fā)生前的序列(以下稱為前震序列)震中分布如圖6所示.可以看出,前震序列的震中位置具有明顯的時空遷移特征.AA′剖面顯示,5月18日21時39分漾濞MS4.2地震重定位后震源深度為11.5 km,隨后小地震在該地震附近活動(圖6中藍色圓點).5月19日20時05分MS4.4地震發(fā)生在MS4.2地震附近,震源深度為8.8 km,隨后小震在北西方向活躍(圖6中綠色圓點).圖6e顯示5月21日08時之后出現(xiàn)弱活動現(xiàn)象,直到20時56分和21時21分分別發(fā)生MS4.2和MS5.6地震,兩次地震均位于18日MS4.2地震附近,震源深度分別為12.3 km和13.6 km.這一階段地震集中在震源區(qū)的東南側(cè),向A′方向展布約6 km(圖6中黃色圓點).隨后,21時48分在序列主體活動區(qū)的西北側(cè)發(fā)生MS6.4主震,震源深度8.9 km,22時31分在序列的東南側(cè)發(fā)生最大余震MS5.2地震,震源深度13.3 km(圖7).重定位結(jié)果顯示前震序列首先在中間破裂,然后向北西端發(fā)展,隨后由初始破裂位置向東南端發(fā)展,空間展布長軸約15 km.BB′剖面和CC′剖面均顯示斷層傾向為SW向,傾角約80°.
MS6.4主震發(fā)生后,余震豐富,從平面圖上看,重定位后的余震序列位于維西—喬后—巍山斷裂西南側(cè),呈NW-SE向展布,長軸約25 km.主震位于序列的西北端,大量余震沿SE方向展布,余震區(qū)寬度約5~10 km,在西北端分布較窄,東南端分布較寬,震源深度集中在0~15 km(圖7,為更清晰展示分布特征,僅顯示ML≥1.0地震).圖7中DD′、EE′、FF′、GG′和HH′剖面為測線兩側(cè)2 km范圍內(nèi)的余震投影,均顯示序列整體向SW傾,傾角在70°~80°之間.值得注意的是,MS6.4地震發(fā)生后,在主震的NE方向也有少量余震發(fā)生,圖7c中DD′剖面顯示NE方向的地震集中區(qū)距離主震約4~5 km,推測漾濞MS6.4地震可能為共軛破裂,但是NE向的破裂與SE向相比,能量釋放并不充分.序列的東南端余震分布較為復雜,圖7中GG′剖面余震寬度明顯比DD′、EE′和FF′剖面的余震寬度較大,結(jié)合圖7a地震平面分布圖認為,在GG′剖面附近余震向近正南向展布,推測附近存在一條近NS向的未命名斷裂.圖7a顯示HH′測線附近余震分為兩支,展布方向均與主斷層方向一致,向東南延伸,可能附近存在走向一致、近乎平行的兩條斷裂分支,圖7g顯示兩條斷裂的傾角基本一致.圖7a顯示5月21日22時31分發(fā)生的最大余震MS5.2地震震中即位于東南端兩條平行斷層之間.進一步,根據(jù)圖7g中HH′剖面,我們認為,MS5.2地震發(fā)生在斷層L1的深部.另外,余震序列也具有一定的時空變化特征,比如,主震發(fā)生后24h內(nèi)余震數(shù)量(圖7中藍色圓點)顯著高于后續(xù)3天內(nèi)的余震數(shù)量(圖7中綠色、黃色和紅色圓點),震源深度在最大余震MS5.2地震發(fā)生后逐漸變淺(圖7b).
圖7 余震序列中ML≥1.0地震震中分布圖(a)和沿AA′、DD′、EE′、FF′、GG′、HH′測線的地震剖面圖(b—g)五角星表示MS6.4主震、最大余震MS5.2和次大余震MS5.0,灰線表示推測的斷層,L1和L2分別表示HH′剖面中推測的兩條斷層.Fig.7 Distribution of Yangbi earthquake aftershocks with ML≥1.0 (a), and events along the cross-section AA′, DD′, EE′, FF′, GG′, and HH′ (b—g)The stars represent the main shock of MS6.4, the largest aftershock MS5.2 and the second largest aftershocks MS5.0. Gray lines are the inferred faults. L1 and L2 are the inferred faults in HH′ profile.
為了更深入了解云南漾濞地震的發(fā)震機制,我們采用Cut And Paste(CAP)方法(Zhu and Helmberger,1996)反演截止至5月25日漾濞序列中MS3.0以上地震的震源機制解.首先,收集震中距300 km內(nèi)的三分量波形記錄,剔除波形不完整或信噪比低的記錄,進行去儀器響應、去均值、去線性趨勢、旋轉(zhuǎn)至大圓路徑等預處理.選用與上述重定位相同的滇西地區(qū)平均一維速度模型(圖3),利用頻率波數(shù)方法(F-K)(Zhu and Rivera,2002)計算格林函數(shù),與實際觀測數(shù)據(jù)進行擬合.在CAP反演中,Pnl波的窗長為40s(為避免與面波部分重疊,200 km內(nèi)的臺站窗長根據(jù)震中距縮短),濾波頻段0.05~0.2 Hz,特別地,對MS4.0以下地震,我們選用了更低的頻段(0.05~0.1 Hz)以壓制噪聲的影響;面波窗長為60 s,濾波頻段0.05~0.1 Hz.圖8a展示了漾濞MS6.4主震反演誤差隨深度的變化,誤差最小的最佳擬合矩心深度為6 km,矩震級6.02,震源機制以走滑為主,兩個雙力偶節(jié)面分別為138°/75°/-168°和44°/78°/-15°.圖8b給出了最小誤差擬合深度處部分臺站的理論波形與實際波形擬合圖,所有分量擬合相關系數(shù)大于75%,顯示理論波形與實際波形具有較好的擬合關系.
圖8 漾濞MS6.4地震震源機制解反演殘差隨深度分布圖(a)以及震源機制解最佳擬合深度的理論波形和觀測波形擬合圖(b)紅線表示理論地震圖,黑線為觀測地震圖,波形左側(cè)臺站名右側(cè)的數(shù)字為震中距(單位:km),波形下方的數(shù)字代表理論波形和觀測波形的相關系數(shù)(用百分比表示).Fig.8 Variation of fitting error with depth during the focal mechanism inversion (a) and comparison between the observed and synthetic waveforms at the best fitting depth (b) for the MS6.4 Yangbi earthquakeThe red and black lines are the synthetic and observed waveforms, respectively. The station names and epicentral distance (in km) are labeled on the left of waveforms. The numbers below the waveforms are the cross-correlation coefficients (in percentage).
為探討速度模型對震源深度和震源機制反演結(jié)果的影響,對主震,分別以滇西平均速度模型和crust1.0模型(Laske et al.,2013)為參考模型計算格林函數(shù)并進行CAP反演.利用滇西平均速度模型,反演得到的最佳矩心深度6 km,震源機制解的兩個節(jié)面分別為138°/75°/-168°和44°/78°/-15°.利用crust1.0模型,反演得到的最佳深度5 km,震源機制解的兩個節(jié)面分別為137°/75°/-169°和44°/79°/-15°.兩組模型下得到的震源深度與機制解均非常接近,表明不同速度模型對反演結(jié)果影響較小,CAP反演結(jié)果具有較好的穩(wěn)定性.此外,采用滇西平均速度模型時,波形擬合誤差相較于crust1.0降低了27%,表明該模型能更好地反映震源區(qū)的速度結(jié)構(gòu).為了進一步驗證震源機制反演的正確性,我們還對主震利用遠震體波(震中距30°~90°)和CAPtel方法反演了機制解.結(jié)果顯示,震源深度7 km,震源機制解的兩個節(jié)面分別為132°/80°/-171°和41°/82°/-10°,計算該結(jié)果與利用區(qū)域地震波形得到的機制解之間的最小三維旋轉(zhuǎn)角(Kagan,1991)為7.8°,小于統(tǒng)計給出的淺震震源機制反演誤差(15°)(Helffrich,1997).
本文利用漾濞序列中42個MS≥3.0地震的事件波形計算震源機制解,其中11個事件反演效果不穩(wěn)定或波形重疊,比如5月21日21時55分28秒發(fā)生的MS5.0地震和21時56分37秒發(fā)生的MS4.9地震由于發(fā)震時刻接近致使面波波形有重疊,又因受主震(21時48分34秒)尾波影響,Pnl部分信噪比低,在CAP反演中,僅有3~4個臺站可用,波形擬合程度也較差,因此所得到的震源機制解可靠性低.最終獲得31個較為可靠的震源矩心深度與機制解供本文分析(表1).作為比較,表1同時給出了美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)關于主震的結(jié)果,除震源深度存在差異外,機制解與本文結(jié)果基本相一致.31個地震的震源機制解整體以走滑破裂為主,個別前震和余震具體較大的正斷分量.圖9展示了5月21日21時21分發(fā)生的最大前震MS5.6和5月21日22時31分發(fā)生的最大余震MS5.2波形記錄與理論計算波形的擬合圖.同時,表1還列出了上文中利用雙差定位方法獲得的序列中MS≥3.0地震的重定位深度.利用CAP反演獲得的31個MS≥3.0地震的震源矩心深度分布范圍為4~11 km,平均深度為6.5 km,與雙差定位方法獲得的整個序列平均震源深度(7.5 km)接近.表1中9個前震的震源矩心深度相對集中(5~7 km),平均深度為5.7 km,21個余震的震源矩心深度相對分散(4~11 km),平均深度為6.8 km.除表1中第41和42個地震在雙差定位中未獲得重定位結(jié)果外,其中9個前震的重定位平均深度為10.8 km,19個余震的重定位平均深度為9.3 km.MS6.4主震的重定位深度為8.9 km,而CAP反演的震源矩心深度為6 km.整體來看,重定位結(jié)果比波形反演的矩心震源深度偏深(約2~5 km),這主要是由于雙差定位獲得的深度反映的是地震初始破裂時的深度,由CAP方法得到的深度反映的是地震破裂過程中平均能量深度.
圖9b 漾濞序列最大余震MS5.2的震源機制解以及波形記錄與理論計算波形的擬合圖(說明同圖9a)Fig.9b Focal mechanism solutions and comparison between observed and synthetic waveforms of the MS5.2 earthquake. The others are same as Fig.9a.
表1 2021年5月21日漾濞地震序列(2021-05-18—2021-05-25)MS≥3.0地震震源機制解Table 1 Focal mechanism solutions of the MS≥3.0 events in the Yangbi earthquake sequence (from May 18 to May 25, 2021)
續(xù)表1
漾濞地震序列是典型的前震-主震-余震類型.時間上,5月18日MS4.2地震發(fā)生后伴隨一系列密集小震活動,隨后逐漸減弱,19日MS4.4地震發(fā)生后伴隨大量小震密集活動,隨后逐漸稀疏,臨震前發(fā)生MS4.2和MS5.6顯著地震,前震序列呈現(xiàn)出由密集到減弱再密集至稀疏、臨震活躍的現(xiàn)象(圖6e);深度上,18日MS4.2地震震源深度為11.5 km,19日MS4.4地震為8.8 km,21日MS4.2和MS5.6地震分別為12.3 km和13.6 km,除19日MS4.4地震外,整體呈逐漸變深趨勢(圖6b).精定位結(jié)果顯示前震序列屬于雙側(cè)破裂,首先由起始破裂點逐漸向北西方向破裂,隨后向東南方向破裂,5月21日MS5.6地震發(fā)生在起始破裂點附近,而主震發(fā)生在起始破裂點北西方向的端部(圖6a).主震發(fā)生后,地震活躍程度明顯增強,震源深度剖面顯示余震集中在0 ~15 km,并且其深度呈現(xiàn)初期逐漸變深隨后變淺的趨勢(圖7).沿NW-SE向的AA′剖面顯示序列空間展布長約25 km,DD′、EE′、FF′、GG′和HH′剖面顯示序列寬約5~12 km,整體向SW傾.值得注意的是,序列在GG′附近向正南方向拓展(圖7f),可能與存在的未命名斷層有關.另外,HH′剖面顯示,在序列東南端存在兩條平行的NW走向斷裂,傾角與主斷裂基本相同(圖7g).本文重定位結(jié)果與龍鋒等(2021)采用2021年5月18日至5月26日云南區(qū)域臺網(wǎng)數(shù)據(jù),利用多階段定位方法獲得的序列重定位結(jié)果基本一致.
漾濞MS6.4地震序列發(fā)生在滇西地區(qū)紅河斷裂帶北端南側(cè),地質(zhì)圖上顯示距離最近的斷裂為NW向的維西—喬后—巍山斷裂(圖1).該斷裂位于川滇塊體西部邊緣,長約280 km,走向NW,南與紅河斷裂相連,北與金沙江斷裂相接,是連接川滇塊體西緣南、北兩條活動斷裂的樞紐(常祖峰等,2016a).新構(gòu)造運動期,該斷裂的北段和中段主要表現(xiàn)為右旋走滑運動,走向NW,傾向NE或SW,傾角50°~70°,晚更新世以來平均右旋水平滑動速率1.8~2.4 mm·a-1,垂直滑動速率0.30~0.35 mm·a-1(臧陽,2014);南段(巍山盆地段)表現(xiàn)為正斷層運動性質(zhì),走向NNW,傾向NE,長約40 km,晚更新世以來垂直滑動速度約為0.18~0.32 mm·a-1(常祖峰等,2016b).此次漾濞MS6.4地震發(fā)生在維西—喬后—巍山斷裂的中段,圖10展示了漾濞序列中MS3.0以上地震震中分布及其震源機制解,震源機制解大都為右旋走滑破裂,與維西—喬后—巍山斷裂中段右旋運動特征相符.然而,地震序列位置分布及震源機制解反演顯示,漾濞主震的震源矩心深度較淺(~6 km)、發(fā)震斷層傾角較陡(~80°),由此推斷的發(fā)震構(gòu)造地表出露位置與維西—喬后—巍山斷裂有一定距離.此外,地震序列的延伸方向與該斷裂走向也有15°~20°的夾角.因此,推測漾濞地震的發(fā)震斷層為維西—喬后—巍山斷裂附近的次級斷裂.另外,5月21日20時56分MS4.2、21時21分MS5.6前震和22日0時53分MS3.2和22日0時56分MS3.2余震具有較大正斷分量,與主斷裂走滑特征存在差異,結(jié)合序列精定位結(jié)果推測GG′附近存在向南延伸的未命名斷層.蘇金波等(2021)收集了漾濞震源區(qū)附近的云南固定臺站、賓川氣槍震源觀測臺網(wǎng)和1個亞失穩(wěn)臺站的數(shù)據(jù),利用深度學習的震相拾取算法構(gòu)建了漾濞序列10天包含4574個地震的高分辨率目錄.豐富的地震目錄勾勒了清晰的孕震斷層結(jié)構(gòu)和序列時空遷移過程,漾濞序列的多級雁列式結(jié)構(gòu)、震源深度分布、多條共軛斷層貫穿主斷層等結(jié)論與本文的研究結(jié)果大體一致.
圖10 漾濞序列中MS3.0以上地震震中分布及其震源機制解(2021-05-18—2021-05-25)綠色:前震;紅色:主震;黑色:余震.Fig.10 Distribution of epicenters and focal mechanism solutions of the events with MS≥3.0 in the Yangbi earthquake sequence from May 18 to May 25, 2021The green dots represent the foreshocks. The red dot represents the mainshock. The black dots represents the aftershocks.
利用31個MS≥3.0地震的震源機制解,采用阻尼應力反演方法(SATSI算法)(Hardebeck and Michael,2006),反演得到了研究區(qū)的應力場分布,網(wǎng)格劃分為0.05°×0.05°.首先,假定阻尼因子在0~50范圍內(nèi)反演應力場,根據(jù)L-curve分布選取最佳阻尼因子為0.05.然后,選擇該阻尼因子并進行1000次Bootstrapping反演,最終得到置信區(qū)間95%的區(qū)域應力場分布(圖11).結(jié)果顯示,漾濞地震震源區(qū)最大水平主應力方向為NNW向,最小水平主應力方向為SWW向,與目前已知的該區(qū)域構(gòu)造應力場(吳建平等,2004;Zhao et al.,2013;孫業(yè)君等,2017)方向基本一致,反映該區(qū)域構(gòu)造活動主要受區(qū)域構(gòu)造應力場控制,斷層錯動類型為走滑型.而位于余震區(qū)東南端的最大水平主應力方向為NW-SE向或近E-W向,斷層錯動方式為走滑略帶正斷分量,揭示震源區(qū)構(gòu)造應力場存在差異性.
圖11 研究區(qū)應力場反演結(jié)果紅線和藍線分別表示最大主應力和最小主應力在水平方向的投影,方框內(nèi)數(shù)字表示參與反演的震源機制解個數(shù).Fig.11 Inverted regional stress field based on the focal mechanism solutions in the study regionThe red and blue lines represent the horizontal components of the maximum and minimum principal stresses, respectively. Numbers in box represents the number of focal mechanism solutions involved in inversion.
從大尺度區(qū)域構(gòu)造特征看,漾濞地震序列發(fā)生于青藏高原東南緣.前人研究認為,青藏高原東南緣中下地殼(20~40 km深度)存在兩條南北向的連續(xù)軟弱帶,作為青藏高原物質(zhì)大規(guī)模擠出的通道(Royden et al.,1997;Clark and Royden,2000;Shen et al.,2001;Bao et al.,2015;徐小明等,2015;王蘇等,2015;陳浩朋等,2018;Yang et al.,2020),而漾濞地震序列發(fā)震區(qū)域正處在由川滇菱形塊體北部穿過金沙江—紅河斷裂帶直至滇西塊體附近的軟弱帶上.地震重定位結(jié)果顯示,序列大都發(fā)生在15 km深度以上,而不是在更深的地方,可能與更深處軟弱帶的存在有關.另外,本文的震源機制解顯示,這些地震主要具有走滑分量,與本區(qū)域主要斷層的性質(zhì)一致;值得一提的是有些地震具有明顯的正斷分量,而附近的1996年麗江7.0級地震也是一個正斷型地震.這些地震的正斷分量可能指示了該區(qū)域的區(qū)域應力具有拉伸特征.利用GPS觀測數(shù)據(jù)可見紅河斷裂帶附近表現(xiàn)為拉張的運動特征(伍吉倉等,2018;徐文等,2019),Huang等(2018)綜合分析了較大區(qū)域的地震波速度模型、地震各向異性和GPS結(jié)果,推測青藏高原東南緣由于上地殼下沉到深部地殼,并驅(qū)動韌性的深部物質(zhì)入侵到相鄰區(qū)域,擠壓的地殼被困在深部,并被周圍堅固塊體阻擋,而被困的地殼物質(zhì)可能上升,造成地表顯著抬升,呈現(xiàn)拉張現(xiàn)象.此次漾濞地震序列的正斷分量可能受其影響.
本文利用云南地震臺網(wǎng)提供的震相報告,采用雙差定位方法對漾濞MS6.4地震早期序列(2021年5月18日至25日)進行重定位;同時利用區(qū)域地震臺網(wǎng)的波形資料和CAP方法,獲得了序列中截止至5月25日31次MS≥3.0地震的震源機制解和震源矩心深度,進而初步分析了本次地震序列的發(fā)震構(gòu)造特征.主要認識與結(jié)論如下:
(1)重定位后的漾濞MS6.4地震序列早期的2159次ML≥0.0地震震中呈NW-SE向展布,長軸約25 km,寬約5~12 km,震源深度大都在15 km以上,集中在4~10 km,并且序列隨時間變化具有較為明顯的空間遷移特征.前震序列呈雙側(cè)破裂,且4次MS≥4.0前震中有3次震源深度隨時間演化逐漸變深.漾濞MS6.4地震位于余震區(qū)的西北端,最大余震MS5.2地震位于余震區(qū)的東南端.主震發(fā)生后24小時內(nèi)的余震明顯比后續(xù)3天內(nèi)發(fā)生的余震數(shù)量多.
(2)利用CAP獲得的31次MS≥3.0地震的震源矩心深度在4~11 km,平均深度約6.5 km,與重定位結(jié)果(平均深度約7.5 km)基本一致.震源機制反演結(jié)果顯示大都為走滑型地震,節(jié)面走向優(yōu)勢方位NNW-SSE,與區(qū)域內(nèi)維西—喬后—巍山斷裂中段走向基本一致.但是,漾濞主震震源矩心深度較淺,發(fā)震斷層傾角較陡,推斷的發(fā)震構(gòu)造地表出露位置與維西—喬后—巍山斷裂有一定距離.此外,地震序列延伸方向與該斷裂走向也有15°~20°夾角.因此,推測漾濞地震的發(fā)震斷層為維西—喬后—巍山斷裂附近的次級斷裂.
(3)利用31次MS≥3.0地震的震源機制解反演的區(qū)域應力場分布顯示,漾濞地區(qū)最大主壓應力方向為NNW向,與大區(qū)域的構(gòu)造應力方向基本一致,說明區(qū)域內(nèi)構(gòu)造活動主要受控于區(qū)域構(gòu)造應力場.余震區(qū)東南端最大主壓應力為NW-SE向或近E-W向,說明震源區(qū)附近構(gòu)造應力場存在差異性.
致謝本文感謝兩位審稿專家提出的寶貴意見,以及美國維斯康星麥迪遜分校郭浩博士和中國地震臺網(wǎng)中心臧陽博士的有益討論.中國地震臺網(wǎng)中心國家地震科學數(shù)據(jù)中心(http:∥data.earthquake.cn)提供數(shù)據(jù)支撐.文中部分圖件使用GMT軟件繪制.