2018年12月16日興文5.7級地震序列定位

宮 悅，趙 敏，龍 鋒，傅 鶯

(四川省地震局，四川 成都 610041)

據中國地震臺網(CENC)測定，2018年12月16日12時46分07秒，在四川省宜賓市興文縣發生M5.7地震(簡稱興文M5.7地震)，自該地震發生開始，截至12月25日，本次地震序列共記錄到ML≥0.0級地震856次，余震序列發育。此次地震的最高烈度為Ⅶ度，等震線長軸呈近NWW走向，長軸50 km，短軸31 km，Ⅶ度區面積為70 km2，Ⅵ度區面積為 1 075 km2，共造成四川省宜賓市興文縣、珙縣、長寧縣3個縣受災(四川省地震局，2018)。興文M5.7地震發生在四川東南地區，構造位置上屬于川東南陡褶帶(羅宇翔等，2012)，歷史上屬于少震、弱震的人口密集區和工業重鎮。但是該區域自2008年5月12日汶川M8.0地震后，出現中強地震頻發的態勢，或許意味著區域應力水平的改變。本文采用Long et al.(2015)的多階段定位方法，對本次興文M5.7序列進行重新定位，以期對本次地震序列的特征獲得一些新的認識。

1 臺站分布及數據

以104.6°～105.3°E、27.9°～28.5°N為研究區域，從“地震編目系統”網站上下載了自2018年12月16日3.3、5.7級地震發生后至12月25日該區域內所有地震的震相報告，共計ML0級以上地震事件856次，含Pg震相 4 255條，Sg震相4194條。所使用的臺站(見圖1)主要來自于四川區域地震臺網，以及部分云南和貴州的地震臺站。布設于宜賓地區的科學實驗臺陣也在主震發生數小時后并入省網進行觀測，拾取了實驗臺陣所記錄的主震的到時資料，合并到省臺網資料中進行共同處理。主震發生后的次日，兩個流動臺也并網成功。科學臺陣和流動臺的加入，使得興文地震序列的監測能力和定位精度大為提高。不同省級區域臺網對于同一個地震的震相拾取不存在系統偏差(龍鋒等，2018)，但臨時的科學實驗臺陣或流動臺有可能會由于硬件原因(主要是時間服務)不能和省臺網資料融合在一起，為此粗略地用和達曲線對觀測數據的穩定性和可靠性進行了檢測(見圖2)，由于單震相的觀測數據一般由較遠臺站記錄到，故被舍棄，另外，結果顯示不同來源的資料融合之后在和達曲線上線性特征明顯，沒有顯著的數據彌散，說明這些不同來源的數據是可融合的。為了避免少量離群點對定位精度的影響，選擇2倍均方差以內的震相數據進行后續的定位分析。

2 序列重新定位

定位過程中采取了“多階段定位”的思路(Long et al.，2015)，它可通過校正當地速度模型和到時數據來獲得最終可靠的結果。在基于趙珠等(1987)的四川東部模型(SCBB)進行初次的HYPOINVERSE 2000(Klein，1989)絕對定位之后，選擇了臺站最大方位角間隙在120°以內、震中距150 km以內有6個以上臺站記錄的地震事件的震相資料來進行當地速度模型反演。特別地，為了反演結果的穩健，加入了2016年以來實驗臺陣的觀測數據。在利用VELEST軟件(Kissling，1988；Kissling et al.，1994，1995)進行了200次bootstrap反演之后，獲得了興文地區的一維速度模型(見圖3)。由于只用到了Pg震相，因此20 km深度以上的速度值應該是可靠的。注意到該地區速度值總體隨深度遞增，但在6～8 km處存在低速層。以初步定位結果作為震源的初始值，結合新的一維模型進行雙差地震(Waldhauser, 2000)定位計算，最終得到了776次地震的精確定位結果，平均水平誤差約440 m，深度誤差約630 m，走時殘差約0.03 s。其中主震的位置為(104.941°E，28.226°N)，深度4.49 km。重新定位后的震中分布圖(見圖4)顯示此次地震序列發生在興文縣和珙縣交界處，余震區長軸呈NNW-SSE向，主震位于余震區的中部偏北段。在余震密集區的北、西側也有不少小震散落，然而它們并不是此次地震序列的一部分，而是屬于長久以來持續存在的宜賓地區小震群中的背景地震。為研究序列在深度上的發展規律，沿余震區的長、短軸分別劃分了兩個深度剖面AA′和BB′，投影寬度為剖面線兩側各4 km。

圖1 地震定位所使用的臺站分布圖

圖2 興文地震序列的震相和達曲線(虛線為2倍均方差控制線)

圖3 興文當地的一維速度模型(灰線為反演過程中的數值，黑色粗線為平均結果)

圖4 重新定位后的震中分布

從AA′剖面可以看出(見圖5a)，余震密集區長度約12 km，比利用經驗公式(Wells et al.，1995)計算出來的理論破裂長度還要長50%，說明該序列不是由簡單的一次性破裂形成的。主震及若干次3級以上余震分布于余震區中部偏北的位置，該段地震相對稀疏。主震以南4 km處有一處余震致密區，有沿長軸方向逐漸變深的跡象：從8 km處的3 km深度到11 km處的7 km深度，說明發震構造較為復雜。從BB’剖面來看(見圖5b)，發震構造傾向SW，傾角約64°，主震位于破裂面的淺端，但處于下邊界。深度統計結果表明(見圖5c)，序列中絕大多數地震分布于3～6 km深度，表明這是一次發生于上地殼淺層的破裂事件。將序列的長軸破裂延展過程按對數時間描繪出來(見圖6)，可以看出主震后由于尾波信號的干擾，較長時間沒有分辨出其中的余震，粗略量取破裂的速度約為 7.518 2 km/logs。

圖5 震源深度剖面及深度統計圖

圖6 沿長軸方向的破裂時空圖像

注：實線為理論地震圖，虛線為馬邊臺垂直向觀測地震圖

采用區域深度震相建模(RDPM)方法(Ma et al.，2011；龍鋒等，2014)驗證了主震的震源深度，在這一過程中，選擇震中距為154 km、方位角296°具有清晰波形記錄的馬邊臺，對于四川地區，在這樣的震中距大小下，Pn會先于Pg到達臺站，并會出現sPn深度震相。盡管在更小的震中距內還可以利用sPL(崇家軍等，2010)、sPg(Langston,1987,1994)等深度震相，但研究區沉積蓋層較厚(唐鑫，2018)，上地殼橫向不均勻性較大，一維速度模型下的理論地震圖計算會出現較大偏差，這也正是采用sPn深度震相的原因。接著利用HASH方法(Hardebeek et al.，2002)計算出了主震的震源機制解，其節面Ⅰ的斷層面參數為：走向169°，傾角71°，滑動角8°，傾角的大小與從余震剖面中初步測量得到的結果(64°)接近。然后結合研究區一維速度模型(見圖3)，利用f-k方法計算了在震中距154 km、震源深度1～20 km時的格林函數和垂直向理論地震圖(見圖7)，并按初至到時對齊。發現0時刻的Pn震相起跳較緩，振幅較小，1.2～1.4 s時高頻且尖銳的Pg震相到達，在Pg震相之后的2～7 s，可以看到sPn表現為明顯的隨深度增加到時越晚的大振幅震相，依此規律將馬邊臺垂直向記錄嵌入其中，可以發現此次地震的震源深度在5～6 km之間。

3 結論

(1)利用Long et al.(2015)的多階段定位方法對本次興文M5.7地震序列進行重新定位，主震的位置為(104.941°E，28.226°N)，深度4.49 km。(2)重新定位后的震中分布圖顯示此次地震序列發生在興文和珙縣交界處，余震區長軸呈NNW-SSE向，主震位于余震區的中部偏北段。余震密集區長度約12 km，說明該序列不是由簡單的一次性破裂形成的。另外，余震致密區有沿長軸方向逐漸變深的跡象：從8 km處的3 km深度到11 km處的7 km深度，說明發震構造較為復雜。(3)深度統計結果表明，序列中絕大多數地震分布于3～6 km深度，表明這是一次發生于上地殼淺層的破裂事件。為確保結果的可靠性，同時采用RDPM方法驗證了主震的震源深度，并采用HASH方法計算其震源機制解，結果顯示由RDPM得出的主震震源深度在5～6 km之間，和精定位結果較為吻合；機制解結果也與從余震剖面中初步測量得到的結果接近。