易桂喜 龍 鋒 趙 敏

宮 悅1) 張致偉1) 喬慧珍1)

1)四川省地震局，成都 610041 2)四川賽思特科技有限責(zé)任公司，成都 610041

2014年10月1日越西M5.0地震震源機(jī)制與發(fā)震構(gòu)造分析

易桂喜1，2)龍 鋒1)趙 敏1)

宮 悅1)張致偉1)喬慧珍1)

1)四川省地震局，成都 610041 2)四川賽思特科技有限責(zé)任公司，成都 610041

2014年10月1日越西M5.0(或ML5.2)地震發(fā)生在川滇塊體東邊界歷史地震強(qiáng)度較低的大涼山斷裂帶中段?；谒拇▍^(qū)域地震臺網(wǎng)記錄的波形資料，利用CAP(Cut and Paste)波形反演方法，計(jì)算了越西M5.0地震的震源機(jī)制解與震源矩心深度，初步分析了本次地震的發(fā)震構(gòu)造。同時(shí)，利用波形資料，計(jì)算了該地震的視應(yīng)力值，并與2001年以來附近區(qū)域ML≥4.0地震的視應(yīng)力值進(jìn)行了對比分析。研究結(jié)果表明，越西M5.0地震震源機(jī)制解節(jié)面I走向256°/傾角62°/滑動(dòng)角167°，節(jié)面Ⅱ走向352°/傾角79°/滑動(dòng)角29°；P軸方位121°，仰角11°，近水平；T軸方位217°，仰角28°； 震源矩心深度為11km; 矩震級約為MW5.1。根據(jù)節(jié)面參數(shù)與震中附近的主要構(gòu)造展布，認(rèn)為此次地震的發(fā)震構(gòu)造為大涼山斷裂帶中段分支斷裂——NNW向普雄斷裂，與該斷裂走向相近的節(jié)面Ⅱ?yàn)橥鹌屏衙妗１敬蔚卣馂榧婢咝×磕鏇_分量的左旋走滑型地震，是NNW向大涼山斷裂帶在近水平的NWW-SEE向主壓應(yīng)力作用下左旋走滑活動(dòng)所致。此外，利用波形資料計(jì)算獲得的越西M5.0地震的視應(yīng)力值(0.99MPa)高于汶川8.0級地震后其附近區(qū)域的地震視應(yīng)力，反映了震源區(qū)當(dāng)前的背景應(yīng)力水平相對較高，有利于中、 強(qiáng)地震的發(fā)生，越西地震的視應(yīng)力高值還可能反映了川滇塊體整個(gè)東邊界區(qū)域當(dāng)前的應(yīng)力水平在逐漸升高，因而發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性也在升高。

越西M5.0地震 震源機(jī)制 發(fā)震構(gòu)造 大涼山斷裂帶 視應(yīng)力

0 引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)(CENC)測定，2014年10月1日9時(shí)23分29秒，四川省涼山彝族自治州越西縣發(fā)生M5.0地震，地震震源參數(shù)如表1 所列，包括中國地震臺網(wǎng)中心(CENC)、 美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和美國國家地震信息中心(NEIC)的結(jié)果。截止到2014年10月10日，四川區(qū)域地震臺網(wǎng)共記錄到32次余震，余震主要集中在主震后的1周內(nèi)，最大余震為10月1日20時(shí)31分35秒越西ML2.9； 5.0級主震所釋放的能量占總序列的99.98%，因此越西M5.0地震屬于孤立型事件。

表1 CENC、 USGS與NEIC給出的2014年10月1日越西M5.0地震震源參數(shù)

Table1 Source parameters of the M5.0 Yuexi earthquake on 1 Oct. 2014 from CENC，USGS and NEIC

發(fā)震時(shí)刻震中位置震源深度/km震級來源年-月-日 時(shí)：分：秒λE/(°)φN/(°)2014-10-01 09：23：29102．7328．3810M5．0CENC2014-10-01 09：23：29102．7928．409．3M5．1USGS2014-10-01 09：23：30102．8728．4310MB5．1NEIC

作為川滇菱形塊體東邊界的主要組成部分，左旋走滑的大涼山斷裂帶展布于安寧河-則木河斷裂帶東側(cè)(魏占玉等，2012)，北起石棉北的鮮水河斷裂帶南端，向南經(jīng)越西、 普雄、 昭覺、 布拖至云南巧家匯入小江斷裂帶，全長約280km，是1條新生的活動(dòng)斷裂帶(何宏林等，2008)。其幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體上，NNW走向的大涼山斷裂帶由6條次級斷裂組成(圖1)，北段(石棉—越西斷裂段)由東支竹馬斷裂(F1)和西支公益海斷裂組成(孫浩越等，2015)，構(gòu)造地貌上主要表現(xiàn)為大渡河一級支流和地質(zhì)體的左旋位錯(cuò)； 中段(越西—布拖段)由近于平行的西支越西斷裂(F3)和東支普雄斷裂(F4)組成，越西斷裂(F3)發(fā)育于越西盆地東緣，構(gòu)造地貌發(fā)育特征反映出該斷裂為1條斷裂面傾向E的逆沖斷層，普雄斷裂(F4)沿普雄河發(fā)育，為典型的左旋走滑斷裂； 南段(布拖以南)由布拖斷裂(F5)和交際河斷裂(F6)組成，該段斷層活動(dòng)為左旋走滑。大涼山斷裂帶總體表現(xiàn)出右階雁列展布的特征(何宏林等，2008)。

圖1 大涼山斷裂帶及其附近主要構(gòu)造展布與有記錄以來5級以上地震分布(據(jù)何宏林等，2008改編)Fig. 1 Tectonic setting and M≥5.0 earthquakes within the Daliangshan fault zone and its surroundings(after HE Hong-lin et al.，2008).左下角索引圖中藍(lán)色方框標(biāo)示研究區(qū)域； F1竹馬斷裂，F(xiàn)2公益海斷裂，F(xiàn)3越西斷裂，F(xiàn)4普雄斷裂，F(xiàn)5布拖斷裂，F(xiàn)6交際河斷裂； 紅色圓標(biāo)示2014年越西5.0級地震震中

本文基于四川區(qū)域地震臺網(wǎng)記錄的地震波形資料，采用CAP(Cut and Paste)波形反演方法(Zhaoetal.，1994； Zhuetal.，1996)，求取越西M5.0地震的震源機(jī)制解與震源矩心深度，對本次地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行了初步分析。同時(shí)，利用波形資料，計(jì)算了2001年以來川滇塊體東邊界石棉至巧家段ML≥4.0地震的視應(yīng)力，對該段目前所處應(yīng)力水平進(jìn)行了初步分析，研究結(jié)果可為區(qū)域地震趨勢判定提供參考依據(jù)。

1 越西M5.0地震震源機(jī)制解及發(fā)震構(gòu)造分析

1.1 資料與方法

地震序列空間展布與震源機(jī)制是判定發(fā)震構(gòu)造的常用手段(易桂喜等，2015)。但考慮到本次越西地震可用于精確定位的地震數(shù)量少，且空間上集中在主震震中位置，無法單獨(dú)借助余震空間展布判定發(fā)震構(gòu)造。因此，主震震源位置與震源機(jī)制解是確定本次地震發(fā)震構(gòu)造的主要依據(jù)。我們采用近年來廣泛使用的CAP(Cut and Paste)波形反演方法(Zhaoetal，1994； Zhuetal，1996)，求解越西地震的震源機(jī)制解與震源矩心深度。CAP方法就是把寬頻帶數(shù)字地震波形記錄分為體波Pnl與S波(或面波)2部分，分別對Pnl波和S波(或面波)進(jìn)行帶通濾波，計(jì)算其理論地震波形與觀測波形之間的誤差函數(shù)，然后采用網(wǎng)格搜索法，獲取給定參數(shù)空間中誤差函數(shù)達(dá)到最小的最優(yōu)解。該方法的優(yōu)勢在于反演結(jié)果對速度模型的依賴性相對較小(鄭勇等，2009； 龍鋒等，2010； 易桂喜等，2012； 羅艷等，2015)，保證了計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性。本文計(jì)算時(shí)，Pnl與S波濾波頻率范圍分別設(shè)置為0.05～0.2HZ和0.05～0.1HZ，網(wǎng)格搜索步長5°。

求解震源機(jī)制的地震波形資料來源于四川區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)波形記錄。反演時(shí)，首先挑選出臺站震中距在250km范圍內(nèi)且具有完整清晰地震波形的記錄進(jìn)行擬合計(jì)算，獲得初步結(jié)果，然后剔除波形擬合系數(shù) <60% 的臺站，僅用所有分量波形擬合系數(shù)均 >60% 的臺站資料進(jìn)行修定，給出最終的波形擬合結(jié)果與震源機(jī)制解和震源深度。圖2 黑色圓形區(qū)域內(nèi)綠色三角形標(biāo)示研究所用震中距250km范圍內(nèi)的臺站分布。

圖2 越西5.0級地震震中附近區(qū)域的臺站分布Fig. 2 Distribution of seismic stations around the epicenter of the Yuexi M5.0 earthquake．黑色圓圈內(nèi)的綠色三角形標(biāo)示震中距250km范圍內(nèi)的臺站

1.2 震源機(jī)制解與發(fā)震構(gòu)造分析

圖3 反演所用速度模型Fig. 3 Velocity model used in the inversion.

表2 2014年10月1日越西M5.0地震震源機(jī)制解

Table2 Focal mechanism solution of the M5.0 Yuexi earthquake on 1 Oct. 2014

發(fā)震時(shí)間λE/(°)φN/(°)深度/km節(jié)面Ⅰ節(jié)面ⅡP軸T軸MWM速度模型或結(jié)果來源走 向/(°)傾 角/(°)滑動(dòng)角/(°)走 向/(°)傾 角/(°)滑動(dòng)角/(°)方 位/(°)仰 角/(°)方 位/(°)仰 角/(°)2014-10-0109：23：27102．7328．381125559171350823111916217274．985．0lmse1125662167352792912111217285．06SCBB2014-10-0109：23：32．8102．8728．3124．625466169349802511910214255．25．1ISC

注 lmse： 龍門山帶速度模型(鄭勇等，2009)； SCBB： 四川東部地區(qū)速度模型(趙珠等，1987)； ISC： 國際地震中心。

為了保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，本文分別采用趙珠等(1987)的四川東部速度模型(SCBB)與鄭勇等(2009)的龍門山地區(qū)速度模型(lmse)(圖3)，利用CAP方法反演越西M5.0地震的震源機(jī)制解與震源深度。圖4 展示了修定后參與反演的所有臺站的波形擬合圖； 圖像顯示，利用差異較大的SCBB模型和lmse模型，所獲得的理論波形與實(shí)際波形擬合均較好，震源機(jī)制解也極為相近(表2； 圖4，5)。與lmse模型相比，采用SCBB模型時(shí)具有較好波形擬合的臺站數(shù)更多(圖4)，且反演收斂更快(圖5)，說明SCBB模型更適用于震源區(qū)域。因此，本次地震震源機(jī)制解取SCBB模型反演結(jié)果，即： 節(jié)面I走向256°/傾角62°/滑動(dòng)角167°，節(jié)面Ⅱ走向352°/傾角79°/滑動(dòng)角29°；P軸仰角11°，近水平，方位121°，顯示主壓應(yīng)力呈NWW-SEE向，與NW-SE至NWW-SEE向區(qū)域應(yīng)力場方向(豐成君等，2010； 王曉山等，2015)一致；T軸方位217°，仰角28°； 矩震級約MW5.1； 震源矩心深度11km。本文結(jié)果與國際地震中心(ISC)利用遠(yuǎn)震波形給出的震源機(jī)制結(jié)果一致，均顯示此次地震為具有小量逆沖分量的走滑型地震(表2)，說明本文震源機(jī)制解結(jié)果是可靠的。

越西M5.0地震震中位于NNW向大涼山斷裂帶中段東支——普雄斷裂附近(圖1)。根據(jù)節(jié)面參數(shù)與震中附近的主要構(gòu)造展布，初步認(rèn)為此次地震的發(fā)震構(gòu)造為NNW向普雄斷裂(圖1 中的F4)，與該斷裂走向相近的節(jié)面Ⅱ?yàn)橥鹌屏衙?，斷層面傾向E，本次地震為兼具小量逆沖分量的左旋走滑型地震，是NNW向大涼山斷裂帶在近水平的NWW-SEE向主壓應(yīng)力作用下左旋走滑錯(cuò)動(dòng)的結(jié)果。

圖4 2014年10月1日越西M5.0地震不同速度模型CAP反演部分臺站波形擬合結(jié)果Fig. 4 Comparison between synthetic and observed waveforms of the M5.0 Yuexi earthquake on 1 Oct. 2014 based on different velocity models.a lmse模型，b SCBB模型； 紅線表示理論地震圖，黑線表示觀測地震圖； 波形左側(cè)臺站名上方的數(shù)字為震中距(km)，下部的數(shù)字為方位角(°)； 波形下方的2行數(shù)字分別表示理論地震圖相對觀測地震圖的移動(dòng)時(shí)間(s)及二者的相關(guān)系數(shù)(用百分比表示)

圖5 2014年10月1日越西M5.0地震不同速度模型CAP反演殘差隨深度的變化Fig. 5 Variation of fitting error with depth for the M5.0 Yuexi earthquake on 1 Oct. 2014 based on two different velocity models. a lmse模型； b SCBB模型

2 越西M5.0地震視應(yīng)力

地震視應(yīng)力σapp(Wyssetal.，1968)是表征震源區(qū)應(yīng)力水平的物理量，可作為區(qū)域絕對應(yīng)力水平的下限估計(jì)(Wu，2001； 吳忠良等，2002)，其定義為

(1)

式(1)中：ES為地震波輻射能量；M0為地震矩；μ為震源區(qū)介質(zhì)剪切模量，通常取3.0×104MPa。ES與M0之比表示單位地震矩輻射出的地震波能量。四川地區(qū)地震視應(yīng)力σapp值與震級ML呈正比關(guān)系(李艷娥等，2012)。在震級相當(dāng)時(shí)，σapp值越高，表明震源區(qū)應(yīng)力水平越高，有利于中、 強(qiáng)地震的發(fā)生(易桂喜等，2013)。

圖6 2001年以來研究區(qū)域15次ML≥4.0地震震中與視應(yīng)力值(單位： MPa)分布Fig. 6 Epicenter distribution of 15 ML≥4.0 earthquakes since 2001 and apparent stress values(in unit: MPa).

圖7 2001年以來川滇塊體東邊界石棉—巧家段15次ML4.0以上地震的視應(yīng)力分布Fig. 7 Distribution of apparent stress values for 15 ML≥4.0 earthquakes on the Shimian-Qiaojia segment on the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan block since 2001.

利用地震波形資料，根據(jù)式(1)計(jì)算出越西M5.0(ML5.2)地震的視應(yīng)力為0.99MPa。同時(shí)，為了評價(jià)本次地震視應(yīng)力值的高低和震源區(qū)應(yīng)力水平，我們還計(jì)算了2001年以來發(fā)生在川滇塊體東邊界石棉至巧家段(區(qū)域范圍同圖1)14次ML≥4.0地震的視應(yīng)力值，所用地震震中分布及相應(yīng)地震的震級和視應(yīng)力值見圖6。圖7 給出了研究區(qū)包括越西地震在內(nèi)的15次ML≥4.0地震的視應(yīng)力值隨震級的分布，分別用綠色和藍(lán)色區(qū)分汶川地震前、 后的地震。可以看出，總體上，汶川地震前研究區(qū)域內(nèi)的地震視應(yīng)力高于汶川地震后，汶川地震前在石棉—冕寧段相繼出現(xiàn)了2002年3月3日冕寧ML4.4和2006年4月21日石棉ML4.2地震的視應(yīng)力高值，上述高視應(yīng)力地震均發(fā)生在低b值、 高應(yīng)力區(qū)域(易桂喜等，2008)； 汶川地震后，研究區(qū)域內(nèi)的地震視應(yīng)力值多數(shù)低于擬合線(圖7 中的黑色直線)、 普遍偏低； 我們認(rèn)為，汶川地震之后研究區(qū)地震視應(yīng)力普遍偏低可能與汶川地震的應(yīng)變釋放具有一定的關(guān)聯(lián)性，而本次越西地震偏高的視應(yīng)力不僅反映了震源區(qū)當(dāng)前的背景應(yīng)力水平相對較高，還可能反映了因汶川地震的發(fā)生而有所降低的研究區(qū)應(yīng)力水平在逐漸升高，因而，其發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性也在不斷升高。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)四川區(qū)域地震臺網(wǎng)記錄的地震資料，利用CAP波形反演方法計(jì)算了2014年10月1日越西M5.0地震的震源機(jī)制解與震源矩心深度，結(jié)合震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，初步分析了本次地震的發(fā)震構(gòu)造。同時(shí)，計(jì)算了本次地震的視應(yīng)力，并與其附近區(qū)域的地震進(jìn)行了對比分析。獲得的主要認(rèn)識與結(jié)論如下：

圖8 川滇塊體東邊界不同震級(6級、 5級、 3級)空區(qū)嵌套Fig. 8 Seismic gaps for earthquakes of M≥6.0，M≥5.0，ML≥3.0，respectively，on the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan block.

(1)根據(jù)主震占序列所釋放能量的比例，2014年10月1日發(fā)生在川滇塊體東邊界大涼山斷裂帶中段的越西M5.0地震屬于孤立型地震事件。

(2)利用CAP波形反演方法獲得的越西M5.0地震震源矩心深度為11km，矩震級約MW5.1。其震源機(jī)制解節(jié)面I走向256°/傾角62°/滑動(dòng)角167°，節(jié)面Ⅱ走向352°/傾角79°/滑動(dòng)角29°，與NNW向大涼山斷裂帶走向一致的節(jié)面Ⅱ?yàn)橥鹌屏衙?；P軸仰角11°，近水平，方位121°，與NW至NWW向區(qū)域應(yīng)力場方向一致。

(3)越西5.0級地震的發(fā)震構(gòu)造為大涼山斷裂帶中段分支斷裂——普雄斷裂。該地震為具有小量逆沖分量的走滑型地震，為NNW向大涼山斷裂帶在近水平的NWW-SEE向主壓應(yīng)力作用下發(fā)生左旋走滑運(yùn)動(dòng)所致。

(4)本次越西5.0級地震的視應(yīng)力值(0.99MPa)高于2008年汶川8.0級地震以來其附近區(qū)域的地震視應(yīng)力，反映了震源區(qū)當(dāng)前的背景應(yīng)力水平相對較高，有利于中、 強(qiáng)地震的發(fā)生。同時(shí)，還可能反映了因汶川地震的發(fā)生應(yīng)力水平有所降低的川滇塊體整個(gè)東邊界區(qū)域當(dāng)前的應(yīng)力水平在逐漸升高。

本次越西M5.0地震的發(fā)生不僅打破了大涼山斷裂帶自1944年6月以來持續(xù)70a的5級地震平靜，也打破了自1970年以來川滇菱形塊體東邊界石棉至巧家段持續(xù)44a的5級地震平靜； 同時(shí)，該地震還發(fā)生在自1975年1月15日九龍M6.2地震后在東邊界道孚南至巧家段形成的長達(dá)39a的6級地震空段內(nèi)，以及自2013年10月14日昭覺M4.3(ML4.6)和15日昭覺ML4.0地震后持續(xù)近1a的3級地震空區(qū)內(nèi)部(圖8)。同時(shí)打破3級與5級地震空區(qū)平靜的越西M5.0地震的發(fā)生顯示川滇塊體東邊界地震活動(dòng)不斷增強(qiáng)，而越西地震偏高的視應(yīng)力不僅反映了震源區(qū)應(yīng)力水平相對偏高，可能也反映了因汶川地震應(yīng)力釋放而有所降低的東邊界應(yīng)力水平有逐漸升高的趨勢，因而發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性也在不斷增高。

致謝 本文審稿專家給出了建設(shè)性的修改意見，特此致謝。

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FOCAL MECHANISM AND SEISMOGENIC STRUCTURE OF THEM5.0 YUEXI EARTHQUAKE ON 1 OCT. 2014，SOUTHWESTERN CHINA

YI Gui-xi1，2)LONG Feng1)ZHAO Min1)GONG Yue1)ZHANG Zhi-wei1)QIAO Hui-zhen1)

1)SichuanEarthquakeAdministration，Chengdu610041，China2)SichuanSeistechCorporationLtd.,Chengdu610041,China

The Oct. 1，2014M5.0 Yuexi earthquake occurred on the Daliang Shan fault zone where only several historical moderate earthquakes were recorded. Based on the waveform data from Sichuan regional seismic network，we calculated the focal mechanism solution and centroid depth of theM5.0 Yuexi earthquake by CAP(Cut and Paste)waveform inversion method，and preliminarily analyzed the seismogenic structure. We also calculated the apparent stress values of theM5.0 earthquake and other 14ML≥4.0 events along the Shimian-Qiaojia fault segment of the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan block. The result indicates that the parameters of the focal mechanism solution are with a strike of 256°，dip of 62°，and slip of 167° for the nodal plane Ⅰ，and strike of 352°，dip of 79°，and slip of 29° for the nodal plane Ⅱ. The azimuth of thePaxis is 121° with dip angle of 11°，the azimuth ofTaxis is 217° with dip angle of 28°，and the centroid depth is about 11km，and moment magnitude isMW5.1. According to the focal mechanism solution and the fault geometry near the epicenter，we infer that the seismogenic fault is a branch fault，i.e.，the Puxiong Fault，along the central segment of the Daliang Shan fault zone. Thus，the nodal plane Ⅱ was interpreted as the coseismic rupture plane. TheM5.0 Yuexi earthquake is a strike-slip faulting event with an oblique component. The above findings reveal theM5.0 Yuexi earthquake resulted from the left-lateral strike-slip faulting of the NNW Dalang Shan fault zone under the nearly horizontal principal compressive stress regime in an NWW-SEE direction. The apparent stress value of the Yuexi earthquake is 0.99MPa，higher than those of theML≥4.0 earthquakes along the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan block since 2008 WenchuanM8.0 earthquake，implying a relatively high stress level on the seismogenic area and greater potential for the moderate and strong earthquake occurrence. It may also reflect the current increasing stress level of the entire area along the eastern boundary，and therefore，posing the risk of strong earthquakes there．

M5.0 Yuexi earthquake，focal mechanism，seismogenic structure，Daliang Shan fault zone，apparent stress

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.025

2015-11-24收稿，2016-04-20改回。

國家自然科學(xué)基金(41574047)與 四川賽思特科技有限責(zé)任公司西部大開發(fā)優(yōu)惠政策節(jié)稅資金投資項(xiàng)目(XDK2015001)共同資助。

P315.2

A

0253-4967(2016)04-1124-13

易桂喜，女，1964年生，2009年于成都理工大學(xué)獲地球探測與信息技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位，研究員, 現(xiàn)主要研究方向?yàn)榈卣痤A(yù)報(bào)方法及殼幔速度結(jié)構(gòu)反演等，電話： 13689060085； E-mail： yigx64@163.com。