高錦瑞，王曉山，益西拉姆，王行舟

（1.西藏自治區(qū)地震局，西藏 拉薩 850000；2.河北省地震局，河北 石家莊 050021；3.安徽省地震局，安徽 合肥 230000）

2017年11月18日西藏自治區(qū)林芝市米林縣發(fā)生了6.9級(jí)地震，地震震中位于印度板塊向歐亞板塊插入的東北犄角，是喜馬拉雅造山帶地殼縮短和構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變形最為強(qiáng)烈的部位。震中附近歷史地震活動(dòng)較為強(qiáng)烈，數(shù)條斷裂交匯，構(gòu)造背景非常復(fù)雜。地震發(fā)生后，有很多專家對(duì)本次地震的余震時(shí)空分布特征（尹昕忠等，2018）、b值時(shí)空分布特征（韓佳東等，2019b）、震源區(qū)速度結(jié)構(gòu)（王偉平等，2019）和地震震害特征（李宗超等，2018）進(jìn)行了分析研究。本文通過雙差定位方法（Waldhauser et al，2000）對(duì)地震進(jìn)行重新定位，再利用CAP方法（Zhao et al，1994；Zhu et al，1996）計(jì)算ML3.5以上余震的震源機(jī)制解，最后采用定性和定量斷層資料的應(yīng)力張量反演方法（萬永革，2015）對(duì)研究區(qū)的應(yīng)力場進(jìn)行解算，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)此次地震的發(fā)震斷層和發(fā)震機(jī)制，揭示該區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場演化特征，了解區(qū)域強(qiáng)震的孕震過程，為研究該區(qū)域中強(qiáng)地震發(fā)震構(gòu)造條件和未來強(qiáng)震危險(xiǎn)性評(píng)估提供重要參考資料。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

米林6.9級(jí)地震震中附近強(qiáng)震活動(dòng)較為頻繁，根據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)全國M5.0地震目錄，在震中300 km范圍內(nèi)，有歷史地震記錄以來共發(fā)生M≥5.0地震146次（如圖1），其中5.0～5.9級(jí)地震111次，6.0～6.9級(jí)地震30次，7.0～7.9級(jí)地震4次，8.0～8.9級(jí)地震1次，最大地震為1950年8月15日西藏察隅8.6級(jí)地震。在米林6.9級(jí)地震發(fā)生前，中小地震活動(dòng)的位置比較接近，距米林6.9級(jí)地震震中100 km范圍內(nèi)曾發(fā)生過1845年西藏林芝附近級(jí)地震、1938年波密西6.0級(jí)地震、1950年波密西6.0級(jí)地震和1950年墨脫附近級(jí)等顯著地震。

圖1 米林6.9級(jí)地震震中及鄰區(qū)歷史地震分布

西藏地區(qū)地震臺(tái)站分布稀疏，該區(qū)域地震監(jiān)測(cè)能力薄弱，距離本次地震300 km范圍內(nèi)只有6個(gè)固定測(cè)震臺(tái)站，在米林地震發(fā)生后，中國地震局地球物理研究所實(shí)時(shí)地震學(xué)課題組在南迦巴瓦峰附近架設(shè)了5個(gè)臨時(shí)臺(tái)站，臺(tái)站數(shù)據(jù)及時(shí)共享到了西藏地震臺(tái)網(wǎng)，這有效地提高了地震定位精度，確保米林地震余震序列是在同一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)時(shí)段內(nèi)獲得的。米林6.9級(jí)地震震中及其附近臺(tái)站分布如圖2，周邊斷裂的情況如表1。本文搜集和整理了西藏區(qū)域臺(tái)網(wǎng)2017年11月18日至2019年4月30日米林6.9級(jí)地震可定位余震序列目錄、觀測(cè)報(bào)告及其原始記錄波形，開展雙差重定位、震源機(jī)制和應(yīng)力場反演，研究米林6.9級(jí)地震的發(fā)震機(jī)制。

圖2 米林6.9級(jí)地震震中及其附近臺(tái)站分布

表1 區(qū)域主要斷裂及活動(dòng)性

2 地震重定位

對(duì)整合后的米林地震序列震相觀測(cè)報(bào)告進(jìn)行篩選，按照每個(gè)地震事件的記錄臺(tái)站不少于3個(gè)、震相數(shù)不少于6個(gè)的原則最終選取1 329個(gè)地震事件。其中ML0.0～0.9地震8個(gè)，ML1.0～1.9地震459個(gè)，ML2.0～2.9地震718個(gè)，ML3.0～3.9地震135個(gè)，ML4.0～4.9地震6個(gè)，ML5.0以上地震3個(gè)。本文采用雙差定位法（Waldhauser和Ellsworth，2000）對(duì)余震序列進(jìn)行地震重定位，并對(duì)定位前后地震的分布特征進(jìn)行分析。

2.1 速度模型

為了監(jiān)測(cè)喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)核心地區(qū)地震活動(dòng)以及開展該區(qū)域構(gòu)造研究，中國地震局地球物理研究所實(shí)時(shí)地震學(xué)課題組于2016年12月圍繞南迦巴瓦峰地區(qū)布設(shè)了5個(gè)寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)站，并將震源區(qū)附近的固定臺(tái)站林芝臺(tái)與波密臺(tái)并入臺(tái)網(wǎng)中，形成了南迦巴瓦測(cè)震臺(tái)網(wǎng)。米林地震時(shí)，南迦巴瓦臺(tái)網(wǎng)的臺(tái)站距離震中較近，臺(tái)網(wǎng)正好包圍了米林地震的震源區(qū)，完整地記錄了地震發(fā)生的全過程，為研究該地震及鄰區(qū)的速度結(jié)構(gòu)提供了寶貴的近臺(tái)連續(xù)波形觀測(cè)資料。文章直接采用韓佳東等（2019b）使用VELEST方法反演得到的最小一維速度模型（如表2）對(duì)地震進(jìn)行重定位。

2.2 重新定位結(jié)果分析

重定位前后的震中平面分布如圖3，從圖中可以看出在進(jìn)行重定位前，米林地震的余震序列主要分布在主震的東北側(cè)。經(jīng)過雙差重定位后共得到980個(gè)震源位置，重定位后的余震沿著主震的NW和SE方向往兩側(cè)擴(kuò)展分布，余震顯著集中在一個(gè)NW向的長約40 km，寬約10 km的狹窄條帶之內(nèi)，地震序列橫穿雅魯藏布江斷裂的北部斷裂，整個(gè)余震序列分布在南迦巴瓦峰和加拉白壘峰連線的東北部，靠近帕隆—旁辛斷裂，分布趨勢(shì)幾乎與帕隆—旁辛斷裂平行。米林地震序列雙差重定位后的地震分布見圖4a，沿地震條帶優(yōu)勢(shì)方向做剖面AB（圖4b）和垂直方向做剖面CD（圖4c）進(jìn)行震源深度剖面分析，重定位后米林地震序列震源深度主要集中在2～12 km，從短軸剖面上的地震分布推斷此次米林地震的發(fā)震斷層傾角約為45°。在重定位前震源深度主要集中在5～8 km（圖5a），重新定位后地震震源深度比重定位前的震源深度的分布更加離散（圖5b）。造成如此分布的原因可能是因?yàn)槭褂昧瞬煌乃俣饶Ｐ停ɑ蛘呤蔷幠咳藛T設(shè)定了震源初始深度），本文雙差定位使用的速度模型如表2，原始地震定位采用的速度模型如表3，可能在該區(qū)域不同的速度模型對(duì)震源深度的定位影響較大。

圖3 雙差重定位前后的震中分布

圖5 米林地震序列重定位前（a）、后（b）的震源深度-頻次圖

表2 林芝地區(qū)P波速度結(jié)構(gòu)

表3 原始地震定位采用的速度模型

圖4 米林地震序列雙差重定位后的震源深度剖面

3 震源機(jī)制解反演

由于受到臺(tái)站數(shù)量和分布的限制，本文只對(duì)ML3.5以上的余震采用中國地震局預(yù)測(cè)研究所基于CAP方法（Zhao et al，1994；Zhu et al，1996）研制的CAP軟件（崔仁勝等，2017）進(jìn)行了波形擬合震源機(jī)制反演。米林地震的震中與1950年察隅8.6級(jí)大地震的震中相距約220 km，兩次地震均處于喜馬拉雅造山帶東構(gòu)造結(jié)，均受到來自印度板塊北東向推力發(fā)生逆沖或走滑運(yùn)動(dòng)，所處的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)環(huán)境較為相似。前人對(duì)察隅地震的震源錯(cuò)動(dòng)類型有走滑型和逆沖型兩種解釋，之后該區(qū)相繼發(fā)生了兩次右旋走滑型地震。米林6.9級(jí)地震主震的震源機(jī)制解采用Global CMT（http：//www.globalcmt.org/CMTsearch.html）的結(jié)果，另外還搜集了中國科學(xué)院青藏高原研究所、中國地震臺(tái)網(wǎng)中心和美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）等機(jī)構(gòu)給出的震源機(jī)制解作比較（見表4），說明本文選用的震源機(jī)制解結(jié)果是可靠的。對(duì)ML3.5以上的余震，本文采用CAP方法進(jìn)行了波形擬合震源機(jī)制反演（表5）。根據(jù)Zoback（1992）判斷震源機(jī)制應(yīng)力類型的方法將地震序列震源機(jī)制解分類，由圖6可以看出：震源錯(cuò)動(dòng)類型以逆沖和走滑為主。此次米林地震序列的震源機(jī)制也比較符合該區(qū)的構(gòu)造動(dòng)力環(huán)境。

圖6 米林M L3.5以上地震震源機(jī)制反演結(jié)果

表4 米林6.9級(jí)地震震源機(jī)制解

表5 米林M L3.5以上余震震源機(jī)制反演結(jié)果

4 構(gòu)造應(yīng)力場反演

隨著對(duì)應(yīng)力場研究的不斷深入，根據(jù)斷層滑動(dòng)資料、震源機(jī)制等反演應(yīng)力場的方法有很多種，Gephart和Forsyth（1984）采用非線性的網(wǎng)格搜索法來求取應(yīng)力場的方向和相對(duì)大小，但該方法網(wǎng)格搜索步長選取太大（最細(xì)的搜索網(wǎng)格為5°），不滿足精度要求。Michael（1987）進(jìn)行歸一化求解應(yīng)力場，可能導(dǎo)致結(jié)果的不準(zhǔn)確，并且無法考慮所用數(shù)據(jù)的精度。許忠淮（1985）提供的滑動(dòng)方向擬合法也取得廣泛的應(yīng)用，但是所采用的以投影到每個(gè)斷層面滑動(dòng)方向的剪切應(yīng)力之和最大為準(zhǔn)則的方法并不適用于有斷層薄弱面存在的情況，并且該方法根據(jù)震源機(jī)制求解時(shí)計(jì)算量太大，且沒有給出所得結(jié)果的置信區(qū)間。針對(duì)上述問題，萬永革（2015）給出一種能夠采用不等精度的震源機(jī)制數(shù)據(jù)、采用更細(xì)的應(yīng)力場參數(shù)網(wǎng)格（1°×1°×1°×0.01）搜索應(yīng)力張量最優(yōu)解的方法，并且給出應(yīng)力張量估計(jì)參數(shù)的一定置信度下的置信范圍。

本研究使用收集到的活動(dòng)斷裂資料與研究區(qū)域內(nèi)中小地震的震源機(jī)制數(shù)據(jù)，采用更細(xì)的應(yīng)力場參數(shù)網(wǎng)格搜索方法（萬永革，2015）來搜索應(yīng)力場參數(shù)的最優(yōu)解，反演計(jì)算得到研究區(qū)域的應(yīng)力結(jié)果如表6，將反演結(jié)果圖像化表示如圖7。圖7a為研究區(qū)應(yīng)力場示意圖，其中黑弧線為所選節(jié)面的等面積投影表示，紅色大箭頭為S1軸（主壓應(yīng)力軸）的最優(yōu)方向，紅色小箭頭為斷層理論滑動(dòng)方向，藍(lán)色大箭頭為S3軸（主張應(yīng)力軸）的最優(yōu)方向，藍(lán)色小箭頭為斷層觀測(cè)滑動(dòng)方向，綠色弧線為得到的95%置信度應(yīng)力場的最大剪應(yīng)力節(jié)面，黃色小箭頭為該節(jié)面的最大剪應(yīng)力方向。S1、S2、S3周圍的封閉曲線代表95%置信度下應(yīng)力場S1、S2、S3軸的范圍；圖7b為研究區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)立體表示圖，紅色表示S1軸，藍(lán)色表示S3軸；U、D分別代表上、下。由圖7與表5的反演結(jié)果可以看出，在置信度95%下，米林地震序列主壓應(yīng)力軸（S1軸）方向分布置信范圍為-2°～33°，主張應(yīng)力軸（S3軸）方向分布置信范圍為115°～150°；R=0.5，對(duì)應(yīng)于應(yīng)力張量的本征值呈等差排列，也就是說這三個(gè)軸在數(shù)值上為等間距的，即該區(qū)的最大主壓應(yīng)力軸方位NNE，應(yīng)力狀態(tài)為逆沖兼走滑類型。

圖7 研究區(qū)域應(yīng)力場反演結(jié)果示意圖

表6 應(yīng)力場反演計(jì)算結(jié)果

表6中S2軸和S3軸傾角不確定度較高的原因主要有兩方面：一方面，米林6.9級(jí)地震周邊的活動(dòng)斷裂走向和活動(dòng)性質(zhì)復(fù)雜，而且前人對(duì)該區(qū)的活動(dòng)斷裂研究程度不高，限制了我們?cè)谑褂眠^程中的精度；另一方面，該區(qū)的臺(tái)網(wǎng)分布在不使用臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)的情況下對(duì)震源機(jī)制解的波形反演約束較差。

5 結(jié)論和討論

根據(jù)西藏地震臺(tái)網(wǎng)記錄的米林6.9級(jí)地震及其余震序列目錄、觀測(cè)報(bào)告和地震波形等資料，通過雙差重定位、震源機(jī)制和應(yīng)力場反演，得到了以下結(jié)論：（1）2017年米林6.9級(jí)地震為主震余震型，利用雙差方法重定位后的余震主要沿著主震的北西和南東方向往兩側(cè)擴(kuò)展分布，并且顯著集中在一個(gè)NW向的長約40 km，寬度約10 km的狹窄條帶之內(nèi)，整個(gè)余震序列的空間分布在南迦巴瓦峰和加拉白壘峰連線的東北部，靠近帕隆—旁辛斷裂。重定位后的地震震源深度比重定位前的震源深度分布更加離散，這可能是由于定位使用了不同的速度模型，具體原因我們將在以后的工作中進(jìn)一步研究。（2）對(duì)ML3.5以上的地震采用CAP方法進(jìn)行了波形擬合震源機(jī)制反演，結(jié)果顯示米林地震的主震震源錯(cuò)動(dòng)類型為逆沖型，余震序列以逆沖和走滑類型為主，比較符合該區(qū)域的構(gòu)造動(dòng)力環(huán)境。（3）本次地震的構(gòu)造應(yīng)力場反演結(jié)果是主壓應(yīng)力軸（S1軸）方向?yàn)镹-NNE向，反映的應(yīng)力狀態(tài)為NNE向逆沖，但S2軸和S3軸傾角的不確定度較高，這可能和該區(qū)活動(dòng)斷裂構(gòu)造復(fù)雜、震源機(jī)制解的數(shù)量較少和質(zhì)量不高都有一定的關(guān)系。（4）帕隆—旁辛斷裂位于雅魯藏布江大峽谷北前鋒，總體為NW走向，兩端與雅魯藏布江斷裂和墨脫斷裂連接，具逆沖運(yùn)動(dòng)特征。米林地震余震序列與帕隆—旁辛斷裂距離最近，且余震的長軸方向也為北西向，余震震源機(jī)制顯示出震源錯(cuò)動(dòng)類型以逆沖和走滑為主，也與該斷裂特征較為吻合，因此推測(cè)米林6.9級(jí)地震的發(fā)震斷裂為帕隆—旁辛斷裂。米林地震周邊斷裂非常發(fā)育，有多條斷裂交匯于該區(qū)域附近，斷裂交匯地帶是應(yīng)力調(diào)整的關(guān)鍵地區(qū)，更易觸發(fā)較大地震，因此未來需加強(qiáng)該區(qū)域的地震監(jiān)測(cè)和研究。

致謝：米林6.9級(jí)地震發(fā)生后，中國地震局地球物理研究所立刻把在震中附近架設(shè)的5個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)并入西藏地震臺(tái)網(wǎng)，大大提高了該區(qū)域的監(jiān)測(cè)能力，為本文提供了寶貴的近臺(tái)連續(xù)波形觀測(cè)資料和震相到時(shí)數(shù)據(jù)，審稿專家和編輯為本文提供了建設(shè)性修改意見，在此一并表示感謝！