2018年12月16日兴文5.7级地震序列定位

宫 悦，赵 敏，龙 锋，傅 莺

(四川省地震局，四川 成都 610041)

据中国地震台网(CENC)测定，2018年12月16日12时46分07秒，在四川省宜宾市兴文县发生M5.7地震(简称兴文M5.7地震)，自该地震发生开始，截至12月25日，本次地震序列共记录到ML≥0.0级地震856次，余震序列发育。此次地震的最高烈度为Ⅶ度，等震线长轴呈近NWW走向，长轴50 km，短轴31 km，Ⅶ度区面积为70 km2，Ⅵ度区面积为 1 075 km2，共造成四川省宜宾市兴文县、珙县、长宁县3个县受灾(四川省地震局，2018)。兴文M5.7地震发生在四川东南地区，构造位置上属于川东南陡褶带(罗宇翔等，2012)，历史上属于少震、弱震的人口密集区和工业重镇。但是该区域自2008年5月12日汶川M8.0地震后，出现中强地震频发的态势，或许意味着区域应力水平的改变。本文采用Long et al.(2015)的多阶段定位方法，对本次兴文M5.7序列进行重新定位，以期对本次地震序列的特征获得一些新的认识。

1 台站分布及数据

以104.6°～105.3°E、27.9°～28.5°N为研究区域，从“地震编目系统”网站上下载了自2018年12月16日3.3、5.7级地震发生后至12月25日该区域内所有地震的震相报告，共计ML0级以上地震事件856次，含Pg震相 4 255条，Sg震相4194条。所使用的台站(见图1)主要来自于四川区域地震台网，以及部分云南和贵州的地震台站。布设于宜宾地区的科学实验台阵也在主震发生数小时后并入省网进行观测，拾取了实验台阵所记录的主震的到时资料，合并到省台网资料中进行共同处理。主震发生后的次日，两个流动台也并网成功。科学台阵和流动台的加入，使得兴文地震序列的监测能力和定位精度大为提高。不同省级区域台网对于同一个地震的震相拾取不存在系统偏差(龙锋等，2018)，但临时的科学实验台阵或流动台有可能会由于硬件原因(主要是时间服务)不能和省台网资料融合在一起，为此粗略地用和达曲线对观测数据的稳定性和可靠性进行了检测(见图2)，由于单震相的观测数据一般由较远台站记录到，故被舍弃，另外，结果显示不同来源的资料融合之后在和达曲线上线性特征明显，没有显著的数据弥散，说明这些不同来源的数据是可融合的。为了避免少量离群点对定位精度的影响，选择2倍均方差以内的震相数据进行后续的定位分析。

2 序列重新定位

定位过程中采取了“多阶段定位”的思路(Long et al.，2015)，它可通过校正当地速度模型和到时数据来获得最终可靠的结果。在基于赵珠等(1987)的四川东部模型(SCBB)进行初次的HYPOINVERSE 2000(Klein，1989)绝对定位之后，选择了台站最大方位角间隙在120°以内、震中距150 km以内有6个以上台站记录的地震事件的震相资料来进行当地速度模型反演。特别地，为了反演结果的稳健，加入了2016年以来实验台阵的观测数据。在利用VELEST软件(Kissling，1988；Kissling et al.，1994，1995)进行了200次bootstrap反演之后，获得了兴文地区的一维速度模型(见图3)。由于只用到了Pg震相，因此20 km深度以上的速度值应该是可靠的。注意到该地区速度值总体随深度递增，但在6～8 km处存在低速层。以初步定位结果作为震源的初始值，结合新的一维模型进行双差地震(Waldhauser, 2000)定位计算，最终得到了776次地震的精确定位结果，平均水平误差约440 m，深度误差约630 m，走时残差约0.03 s。其中主震的位置为(104.941°E，28.226°N)，深度4.49 km。重新定位后的震中分布图(见图4)显示此次地震序列发生在兴文县和珙县交界处，余震区长轴呈NNW-SSE向，主震位于余震区的中部偏北段。在余震密集区的北、西侧也有不少小震散落，然而它们并不是此次地震序列的一部分，而是属于长久以来持续存在的宜宾地区小震群中的背景地震。为研究序列在深度上的发展规律，沿余震区的长、短轴分别划分了两个深度剖面AA′和BB′，投影宽度为剖面线两侧各4 km。

图1 地震定位所使用的台站分布图

图2 兴文地震序列的震相和达曲线(虚线为2倍均方差控制线)

图3 兴文当地的一维速度模型(灰线为反演过程中的数值，黑色粗线为平均结果)

图4 重新定位后的震中分布

从AA′剖面可以看出(见图5a)，余震密集区长度约12 km，比利用经验公式(Wells et al.，1995)计算出来的理论破裂长度还要长50%，说明该序列不是由简单的一次性破裂形成的。主震及若干次3级以上余震分布于余震区中部偏北的位置，该段地震相对稀疏。主震以南4 km处有一处余震致密区，有沿长轴方向逐渐变深的迹象：从8 km处的3 km深度到11 km处的7 km深度，说明发震构造较为复杂。从BB’剖面来看(见图5b)，发震构造倾向SW，倾角约64°，主震位于破裂面的浅端，但处于下边界。深度统计结果表明(见图5c)，序列中绝大多数地震分布于3～6 km深度，表明这是一次发生于上地壳浅层的破裂事件。将序列的长轴破裂延展过程按对数时间描绘出来(见图6)，可以看出主震后由于尾波信号的干扰，较长时间没有分辨出其中的余震，粗略量取破裂的速度约为 7.518 2 km/logs。

图5 震源深度剖面及深度统计图

图6 沿长轴方向的破裂时空图像

注：实线为理论地震图，虚线为马边台垂直向观测地震图

采用区域深度震相建模(RDPM)方法(Ma et al.，2011；龙锋等，2014)验证了主震的震源深度，在这一过程中，选择震中距为154 km、方位角296°具有清晰波形记录的马边台，对于四川地区，在这样的震中距大小下，Pn会先于Pg到达台站，并会出现sPn深度震相。尽管在更小的震中距内还可以利用sPL(崇家军等，2010)、sPg(Langston,1987,1994)等深度震相，但研究区沉积盖层较厚(唐鑫，2018)，上地壳横向不均匀性较大，一维速度模型下的理论地震图计算会出现较大偏差，这也正是采用sPn深度震相的原因。接着利用HASH方法(Hardebeek et al.，2002)计算出了主震的震源机制解，其节面Ⅰ的断层面参数为：走向169°，倾角71°，滑动角8°，倾角的大小与从余震剖面中初步测量得到的结果(64°)接近。然后结合研究区一维速度模型(见图3)，利用f-k方法计算了在震中距154 km、震源深度1～20 km时的格林函数和垂直向理论地震图(见图7)，并按初至到时对齐。发现0时刻的Pn震相起跳较缓，振幅较小，1.2～1.4 s时高频且尖锐的Pg震相到达，在Pg震相之后的2～7 s，可以看到sPn表现为明显的随深度增加到时越晚的大振幅震相，依此规律将马边台垂直向记录嵌入其中，可以发现此次地震的震源深度在5～6 km之间。

3 结论

(1)利用Long et al.(2015)的多阶段定位方法对本次兴文M5.7地震序列进行重新定位，主震的位置为(104.941°E，28.226°N)，深度4.49 km。(2)重新定位后的震中分布图显示此次地震序列发生在兴文和珙县交界处，余震区长轴呈NNW-SSE向，主震位于余震区的中部偏北段。余震密集区长度约12 km，说明该序列不是由简单的一次性破裂形成的。另外，余震致密区有沿长轴方向逐渐变深的迹象：从8 km处的3 km深度到11 km处的7 km深度，说明发震构造较为复杂。(3)深度统计结果表明，序列中绝大多数地震分布于3～6 km深度，表明这是一次发生于上地壳浅层的破裂事件。为确保结果的可靠性，同时采用RDPM方法验证了主震的震源深度，并采用HASH方法计算其震源机制解，结果显示由RDPM得出的主震震源深度在5～6 km之间，和精定位结果较为吻合；机制解结果也与从余震剖面中初步测量得到的结果接近。