2021年6月10日云南双柏地震序列发震构造分析_樊文杰.pdf

第 卷 第期 年月地球物理学报 ，樊文杰，左可桢，赵翠萍等 年月 日云南双柏地震序列发震构造分析地球物理学报，（）：，：，.（），（）：，：年月 日云南双柏地震序列发震构造分析樊文杰，左可桢，赵翠萍，王光明云南省地震局，昆明 中国地震局地震预测研究所，北京 摘要本文基于云南地震台网数据，对 年月 日云南双柏地震序列进行重新定位，并对序列中次 地震的震源机制解和震源区构造应力场进行了反演，研究了双柏地震序列时空分布特征和发震构造地震重定位结果显示，双柏地震序列空间上呈 向优势分布，发震断层较为陡立，震源深度集中分布于 范围内，震源深度表现为南浅北深的特征 地震后余震序列在时空上呈现出不对称的双侧发展模式，地震前后余震沿 向存在往返迁移现象反演得到的序列震源机制解类型均为走滑型，都具有与序列优势分布一致的 走向、高倾角 倾向节面 构造应力场反演表明震源区受到 向水平挤压和 向水平拉张的构造应力作用 结合重定位结果和序列震源机制分析认为，双柏地震序列与附近的楚雄建水断裂等无关，其发震构造为一条 走向、倾向的高倾角左旋走滑断裂，构造形成受控于川滇菱形块体 向整体运动产生的 向挤压构造应力作用关键词双柏地震序列；重定位；震源机制；构造应力场；发震构造 ：中图分类号 收稿日期 ，收修定稿基金项目应急管理部国家自然灾害防治研究院基本科研业务专项（）和地震预测开放基金项目（）共同资助第一作者简介樊文杰，男，年生，硕士，主要从事震源机制和构造应力场等方面研究 ：通讯作者赵翠萍，女，年生，研究员，主要从事地震学和诱发地震研究 ：，地 球 物 理 学 报（）卷 ，；引言据中国地震台网中心测定，年月 日 时 分 秒（北京时间）云南省楚雄彝族自治州双柏县发生 地震，震中位于东经 ，北纬 ，震源深度（：）月 日又发生了 地震，震源深度，与 级地震构成震群型地震 此次双柏地震是继 年月 日云南漾濞 地震和 年月 日青海玛多 地震后一个月内，中国大陆发生的又一次级以上中强地震双柏地震的震中位于川滇菱形块体西南端，区内地质构造十分复杂 震中周边主要发育有组全新世活动断裂（安晓文和常祖峰，），分别为楚雄建水断裂、曲江断裂和小江断裂带 楚雄建水断裂带处于川滇菱形块体内部的滇中地区，总体走向 ，倾向 或 第四纪以来，楚雄建水断裂与红河断裂运动学特征类似，表现为明显的右旋走滑运动，断裂北部历史上曾发生过大姚、姚安等多次级以上地震（常祖峰等，）曲江断裂位于楚雄建水断裂北侧，新生代以来主要表现出以右旋走滑为主、兼挤压逆冲的运动特征（，；刘祖荫等，），现代右旋水平滑动剪切变形总速率约为（闻学泽等，）小江断裂带作为川滇菱形块体的东南边界，由于川滇菱块的 向整体滑移运动和顺时针转动（，；张培震等，），呈现以西盘为主动盘的强烈左旋走滑运动，该断裂带中北段左旋滑动速率（宋方敏等，），南段全新世左旋走滑速率较北段大幅减小（何宏林等，）震中附近历史地震显示，年以来震中 范围内共发生过 组（次）地震（图），其中 地震 次，地震次，历 史 最 大 地 震 为 年 月 日 的 通 海 地震，时间最近地震为 年月 和 日的通海 双震 根据云南省地震局速报目录，在 年月 日至与 日期间，双柏地震序列大致经历了个阶段，月 日 地震发生后余震震级水平快速衰减，在月 日发生了 最大余震，之后级地震持续平静，在 日又发生了 地震，后期序列衰减正常趋于平稳（图）云南数字地震台网给出的初始定位结果表明，地震序列主要呈 向分布，而震中附近先存地质构造未见有 向断裂，此次双柏地震的发震断层是邻近楚雄建水断裂的分支断裂还是一条未知的隐伏断裂有待进一步确定 本次地震的发生与川滇菱形块体西边界的断裂是否有关，后期地震活动趋势如何，都是值得深入研究的问题 为详细了解双柏地震具体发震构造和孕震机制，本文首先通过双差相对定位法（，）对地震序列进行重新定位，分析地震序列的时空分布特征；然 后 利 用 方 法（，；，）反演了序列 以上地震震源机制解，并结合震源区历史地震资料采用线性应力张量反演法（，）求解震源区及周边构造应力场；最后综合上述研究结果，探讨双柏地震序列的发震构造特征和孕震力学机制等数据和方法双柏地震周围台站分布均匀，地震发生后，云南期樊文杰等：年月 日云南双柏地震序列发震构造分析图震源区及邻区主要断裂和历史地震分布图：红河断裂；：楚雄建水断裂；：曲江断裂；：小江断裂带；：普渡河断裂；：汤郎易门断裂；：元谋绿汁江断裂 ：；：；：；：；：；：；：图 年月日至月 日双柏地震序列图 ，地 球 物 理 学 报（）卷省地震局又在震中附近增设了个临时台站（图）本文采用 年月 日至月 日期间云南台网正式观测报告中的震相到时资料 由于震中附近台站较多、包围性较好，我们选取震中距在 以内，至少有个震相记录的地震事件参与重定位（图），共筛选出符合条件的地震事件 次 利用震中 以内（地震取 范围）、高信噪比宽频带固定台站的波形数据反演序列震源机制解，波形资料来源于云南地震台速报与图双柏地震周边台站分布 预警部 综合王椿镛等（）研究成果和胡鸿翔等（）人工探测结果构建了双柏地区的一维速度模型（图），波速比采用李永华等（）利用接收函数反演的结果为 双差定位法（，）是目前被广泛使用的一种相对定位方法（黄媛等，；王未来等，），其利用相邻事件构建地震对，使用两个地震的走时差的观测值与理论计算值的残差来确定震源相对位置，可以有效减少由于地壳结构不精细而带来的误差（杨智娴等，）本研究利用 方法（，；，）反演计算双柏地震序列 地震的震源机制解 该方法将地震波形记录分成体波和面波两部分，分别进行滑动拟合，对体波和面波赋予不同的权重 格林函数采用方法（，；，）进行计算 反演时，体波和面波的截取窗长各自设置为 和，分别对体波和面波选取 和 频段进行带通滤波，深度搜索步长为 构造应力场反演采用的是 （，）提出的线性反演算法，该方法建立在断层滑动矢量平行于施加在断层面上的平均剪应力方向的假设上，反演时随机选取两个节面中的一个进行计算，采用 重采样方法对数据进行多次采样计算，可以给出一定的置信区间来评估解的不确定度并获得最优解图震相观测走时曲线和一维速度模型 期樊文杰等：年月 日云南双柏地震序列发震构造分析计算结果和分析 地震序列重定位利用 程序中的最小二乘 分解算法（）对挑选出来的 个序列地震进行重定位，经过 次迭代最终获得了 个事件的精定位结果，重定位后的走时残差与原始观测报告中给出的初始定位残差相比显著降低，由 下降至 ，震源相对位置的定位精度明显提高图给出了重定位前后双柏地震序列的平面展布和地震随深度剖面分布情况 为了评价重定位结果的准确性，我们采用 重采样方法（，；，）来衡量计算得到的地震位置误差 先对震相走时差数据进行随机采样 次，再对重采样后的数据进行重新定位，最后将重采样资料计算的地震位置的标准差作为重定位误差（图）利用 方法得到的 向、向和垂向三个方向的误差分别为 、和 和重定位前结果相比（图），重定位后地震分布在 方向朝内收缩，条带特征更加明显，地震序列整体呈现 向优势展布，北端部分地震向 方向延伸，长度约为 ，宽度约（图）重定位后地震事件深度剖面结果（图、）显示，地震主要分布在 深度范围内，优势范围在 之间，序列次 地震都发生在此范围内 从长轴 剖面可以看出，地震深度由北向南逐渐变浅 从 剖面来看，余震集中分布在较窄的条带内，表明发震断层面较陡，接近直立 月 日的 地震发生在月 日 地震震中位置的西南方位，震源深度较之更浅为了进一步分析双柏次主震的关系，分别绘制了月 日 地震发生前后双柏地震序列的空间分布情况（图）月 日 地震发生后 至月 日 地震前，地震序列平面分布图重定位前后地震空间分布、深度剖面和序列震源机制解重定位前双柏地震序列的平面分布（）、深度剖面（）和 深度剖面（）；重定位后双柏地震序列的平面分布（）、深度剖面（）和 深度剖面（），（），（）（）；（），（）（）地 球 物 理 学 报（）卷图利用 重采样后得到的向（）、向（）和垂向（）三个方向的误差均方差分布直方图 （），（）（）主体呈 向，除早期余震在北侧朝 方向部分延伸外，余震主要沿 方向拓展（图）；而 地震后余震则主要朝 方向扩展（图）从深度剖面 （图、）上地震分布来看，在 地震前，地震深度范围在 之间，以 地震为中心向两侧延伸；地震后余震主要发生在震中位置以上区域 剖面投影结果（图、）显示，双柏次主震的余震序列分布在近直立状的条带内，主体略向 倾斜，地震后此特征更为明显 双柏地震序列和周边历史地震震源机制解为了更好地了解双柏地震序列发震构造，我们利用 方法反演计算了本次地震序列中包括次主震在内的次 地震的震源机制解（表和图）以 主震为例，从反演得到的波形拟合程度和最佳深度拟合结果来看（图），各台站观测到的实际波形和理论波形拟合程度较好，绝大部分相关系数在 以上，表明震源机制解计算结果可靠，其余次地震的拟合计算结果也较好 双柏 地震节面的走向、倾角和滑动角分别为 、和，节面的走向、倾角和滑动角分别为 、和 ，震 源 最佳拟合深度为 方法反演的质心深度和双差定位结果存在一定差异，其差异原因可能是两种方法所反映的震源深度概念不同，双差定位法是相对定位方法，反映了地震之间的相对位置，其使用、波初至震相反映的是震源初始破裂点，而震源机制反演得到的深度是破裂面的质心深度（张广伟等，）表双柏地震序列 地震和周边历史地震震源机制解 序号发震时间震中位置年月日时 分 秒经度（）纬度（）深度（）震级节面节面轴轴轴走向（）倾角（）滑动角（）走向（）倾角（）滑动角（）方位（）倾伏角（）方位（）倾伏角（）方位（）倾伏角（）期樊文杰等：年月 日云南双柏地震序列发震构造分析续表序号发震时间震中位置年月日时分秒经度（）纬度（）深度（）震级节面节面轴轴轴走向（）倾角（）滑动角（）走向（）倾角（）滑动角（）方位（）倾伏角（）方位（）倾伏角（）方位（）倾伏角（）首先参照世界应力图的划分标准，依据、三轴的倾伏角大小将震源机制解分为类，包括正断型（）、正走滑型（）、走滑型（）、逆走滑型（）、逆断型（）和不确定型（）（，）根据上述分类准则显示，双柏地震序列次 地震的震源机制解类型均表现为走滑型，表明双柏地震断层破裂方式主要以水平错动为主 这些地震的节面走向也基本相同，大致分为 向和 向，节面倾角较大，在 之间 向节面和序列地震优势展布方向相一致，其剖面投影表明节面倾向为 向（图），这与重定位结果揭示的发震断层形态相吻合为了满足后续区域构造应力场反演的需要，我们搜集整理了震源区及周边（震中 范围内）年以来 历史地震震源机制资料，合计有 个（表和图），这些资料分别来源于全球矩心矩张量目录（），徐彦和李丹宁（）、王光明等（）的研究成果，以及中国地震科学实验场大理中心利用云南区域台网数据计算的结果 同样按照世界应力图的划分标准，对这些震源机制解数据进行分类统计 为了便于统计，我们将正断型和正走滑型统称为正断型，将逆断型和逆走滑型统称为逆断型 统计结果显示，历史地震震源机制解绝大多数为走滑型，有 个 逆断型震源机制解有个，正断型震源机制解有个，不确定型震源机制解有个本次双柏地震序列震源机制解类型与震源区及周边历史地震主要震源机制解类型一致，均为走滑型地震 区域应力场双柏地震震源区的应力状态如何？地震的发生是否在区域构造应力场的控制之下？为了回答上述问题，本文采用 （，）提出的线性反演算法，利用本研究计算的次序列地震和搜集到的 次历史地震震源机制解共 个震源机制数据，反演求解双柏地震震源区及周边构造应力场 区域应力场反演结果显示，最大主应力轴方位为 ，倾伏角为，中间主应力轴方位为 ，倾伏角为 ，最小主应力轴方位为 ，倾伏角为 ，应力形因子为 （）（）构造应力场应力形因子接近，反映出三个主应力轴大致呈等差数列，表明三个应力轴均比较稳定（万永革等，；崔华伟等，），三个主应力的 置信区间也基本集中在各主应力轴附近（图）应力场反演结果表明震源区及周边地区具有 向水平挤压和 向水平拉张的应力场地 球 物 理 学 报（）卷