云南楚雄M4.7地震震源機(jī)制解分析

楊云存，王華柳，段 毅，孫自剛

（云南省地震局，云南 昆明657100）

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心測(cè)定，2019年6月24日21時(shí)24分21秒在云南省楚雄彝族自治州楚雄市（101.67°E，24.98°N）發(fā)生M4.7地震，震源深度10 km。此次地震發(fā)生在南華—楚雄斷裂附近。歷史資料顯示，1511年至今該斷裂發(fā)生過(guò)9次5級(jí)以上地震，最大地震為1680年9月9日發(fā)生的M6.8地震，最近一次中強(qiáng)地震發(fā)生在2001年，震級(jí)為M s5.3。

震源機(jī)制解被認(rèn)為是確定地震發(fā)震構(gòu)造的關(guān)鍵依據(jù)，能夠描述震源的性質(zhì)及其破裂過(guò)程，并且能為分析孕震機(jī)理以及區(qū)域構(gòu)造動(dòng)力學(xué)環(huán)境提供參考（祁玉萍等，2013）。計(jì)算震源機(jī)制解的方法包括P波初動(dòng)符號(hào)法、CAP方法、Snoke方法以及矩張量反演方法等。CAP波形反演方法（Zhao et al.，1994；Zhu et al.，1996）聯(lián)合使用寬頻帶地震記錄的體波Pnl部分和面波兩部分，并分別對(duì)Pn1波和面波進(jìn)行帶通濾波，計(jì)算理論波形與觀測(cè)波形之間的誤差函數(shù)，然后利用網(wǎng)格搜索獲得給定參數(shù)空間中誤差函數(shù)最小的最優(yōu)解（易桂喜等，2017）。鄭勇等（2009）研究結(jié)果顯示，CAP波形反演方法可獲得相對(duì)準(zhǔn)確的震源深度，基于區(qū)域臺(tái)網(wǎng)波形資料反演獲得的震源深度誤差在2 km內(nèi)。另外，CAP波形反演方法計(jì)算所需的臺(tái)站少、反演結(jié)果對(duì)速度模型依賴(lài)性也較小（鄭勇等，2009；龍鋒等，2010；易桂喜等，2017），能夠保證反演震源機(jī)制解的穩(wěn)定性與可靠性。因此，本研究采用CAP方法計(jì)算此次M4.7地震的震源機(jī)制解。

1 資料選取

本研究使用的地震波形資料來(lái)自云南省地震臺(tái)網(wǎng)的8個(gè)寬頻帶臺(tái)站（見(jiàn)圖1）。臺(tái)站及波形記錄的選取標(biāo)準(zhǔn)如下：1）單臺(tái)波形資料無(wú)限幅，無(wú)失真；2）地震波初動(dòng)方向清晰；3）臺(tái)站信噪比大于1.5；4）臺(tái)站能四方位均勻控制震中。本文基于給定的Crust2.0地殼速度模型進(jìn)行反演。計(jì)算中，體波與面波截取的波形窗長(zhǎng)分別為35 s和80 s。由于此次地震的震級(jí)小于5，故將Pn1波的帶通濾波頻帶設(shè)置為0.05～0.2 Hz，面波的帶通濾波頻帶設(shè)置為0.05～0.1 Hz。震源深度和斷層面參數(shù)的搜索步長(zhǎng)分別設(shè)定為2 km和10°。

2 反演結(jié)果與分析

2.1 反演結(jié)果

反演過(guò)程中，每個(gè)臺(tái)站三方向波形的5個(gè)分量（體波垂向、體波徑向、面波垂向、面波徑向、面波切向）參與反演，得到楚雄地震的矩震級(jí)為MW4.76，震源機(jī)制解結(jié)果為：節(jié)面Ⅰ走向329°、傾角73°、滑動(dòng)角-171°；節(jié)面Ⅱ走向236.3°、傾角81.4°、滑動(dòng)角-17.2°；P軸方位角191.7°、仰角18.2°；T軸方位角283.6°、仰角5.8°；N軸方位角30.6°、仰角70.8°。

圖2給出了選取的8個(gè)臺(tái)站P波初動(dòng)在震源球上的分布情況。在圖2震源球結(jié)果圖中，紅色區(qū)域代表的是壓縮象限，白色區(qū)域代表的是拉張象限；空心圓代表P波初動(dòng)方向向下的臺(tái)站，位于震源球空白區(qū)；黑色實(shí)心圓代表P波初動(dòng)方向向上的臺(tái)站，位于震源球陰影區(qū)。Aki和Richard（1980）基于斷層節(jié)面傾角（δ）和滑動(dòng)角（λ）來(lái)劃分震源機(jī)制解類(lèi)型，將震源機(jī)制解劃分為走滑型（50°＜δ≤90°與0°≤｜λ｜≤30°，150°≤｜ λ｜≤180°）、正斷層（45°＜δ＜90°與-135°≤λ≤-45°）、逆斷層（0°≤δ＜45°，45°≤λ≤135°）和斜滑型。按照此規(guī)則，該次地震震源機(jī)制解反演得到的斷層傾角為73°、滑動(dòng)角為-171°，從而判斷楚雄M4.7地震屬走滑型地震。

圖1 參與反演的臺(tái)站分布

圖2 震源球上P初動(dòng)分布

圖3展示了楚雄M4.7地震震源機(jī)制隨不同震源深度反演誤差的變化。該縱軸為理論模擬波形與實(shí)際觀測(cè)波形的最小二乘擬合殘差。各個(gè)深度反演得到的震源機(jī)制的兩個(gè)節(jié)面參數(shù)大致相同，說(shuō)明反演結(jié)果穩(wěn)定、可靠。震源深度在13.8 km時(shí)擬合殘差達(dá)到極小值，深度誤差為0.1 km，較中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心發(fā)布的震源初始深度（10 km）偏深3.8 km。

圖4為最優(yōu)震源矩心深度處理論波形與觀測(cè)波形擬合曲線(xiàn)。圖中深色實(shí)線(xiàn)是觀測(cè)波形，淺色實(shí)線(xiàn)是理論波形，波形反演擬合誤差為2.611e-003。波形下方第一行為擬合時(shí)各個(gè)部分理論波形與對(duì)應(yīng)觀測(cè)波形移動(dòng)的時(shí)間，第二行為兩者的擬合相關(guān)系數(shù)。波形左側(cè)為臺(tái)站名，其下方為震中距以及該臺(tái)理論P(yáng)波初至?xí)r間與實(shí)際觀測(cè)P波初至?xí)r間的差值。從圖中可以看到，8個(gè)臺(tái)站記錄的40個(gè)震相各個(gè)部分理論波形與觀測(cè)波形的擬合系數(shù)都大于50%，理論波形相對(duì)觀測(cè)波形移動(dòng)的時(shí)間差都小于4 s。

圖3 云南楚雄M4.7地震震源機(jī)制解反演殘差隨震源深度的變化

2.2 發(fā)震斷裂探討

圖4 楚雄M4.7地震波形反演擬合曲線(xiàn)

楚雄M4.7地震發(fā)生在南華—楚雄斷裂帶附近（見(jiàn)圖5）。南華—楚雄斷裂帶處于川滇菱形塊體內(nèi)部的滇中地區(qū)，毗鄰紅河斷裂并與之平行延伸，是一條晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂。其最新時(shí)代為晚更新世晚期乃至全新世，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以右旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，水平滑動(dòng)速率為1.6～2.0 mm/a（常祖楓等，2015）。據(jù)姜朝松等（1983）研究顯示，該斷裂處于川滇菱形塊體向東南滑動(dòng)的前沖部位。斷裂南端經(jīng)楚雄穿過(guò)云龍—子午盆地后延伸到雙柏境內(nèi)，呈NNW向。東盤(pán)為上白堊統(tǒng)，斷層走向?yàn)?05°，傾角大于70°，西盤(pán)上升，為一高角度逆斷層。斷裂的北端由楚雄經(jīng)呂合到南華呈NW向，過(guò)南華后又轉(zhuǎn)成NNW一直向北延伸，走向?yàn)?16°，傾角大于65°，傾向西南。斷層走向呈NW/NWW，全長(zhǎng)約340 km。1615年8月24日，1680年9月9日和1754年6月1日分別發(fā)生過(guò)M5.3、M6.8和M5.0地震，該斷裂帶控制著區(qū)域強(qiáng)震的孕育以及復(fù)雜的區(qū)域構(gòu)造變形。由此次地震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅰ參數(shù)與南華—楚雄斷裂帶產(chǎn)狀相一致的結(jié)果，推測(cè)南華—楚雄斷裂應(yīng)為楚雄M4.7地震的發(fā)震構(gòu)造。

3 結(jié)論

基于CAP震源機(jī)制解反演軟件對(duì)2019年6月24日21時(shí)24分發(fā)生在南華—楚雄斷裂附近的楚雄M4.7地震進(jìn)行了震源機(jī)制解反演，初步分析了本次地震的發(fā)震構(gòu)造，獲得的主要認(rèn)識(shí)與結(jié)論有：楚雄M4.7地震的矩震級(jí)為MW4.76，震源矩心深度為13.8 km，表明地震的主體破裂發(fā)生在上地殼淺部。節(jié)面Ⅰ走向329°、傾角73°、滑動(dòng)角-171°；節(jié)面Ⅱ走向236.3°、傾角81.4°、滑動(dòng)角-17.2°；P軸仰角191.7°，方位18.2°；T軸仰角283.6°，方位5.8°；P、T軸近水平，說(shuō)明此次地震為走滑型地震。由震源機(jī)制解結(jié)果和南華—楚雄斷裂產(chǎn)狀，推測(cè)楚雄M4.7地震的發(fā)震構(gòu)造為南華—楚雄斷裂右旋走滑運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。

圖5 云南楚雄M4.7地震震源機(jī)制解反演結(jié)果