四川西昌MS5.1地震构造研究

魏娅玲,蔡一川,罗 松,周文英

(四川省地震局,四川 成都 610041)

本研究收集整理了四川地震台网的地震波形资料、地震目录和目录震相数据；选用3种不同速度模型和CAP(Cut And Paste)方法，反演了西昌Ms5.1地震震源机制解、搜索其矩心震源深度，选取最佳结果；对余震空间分布进行初步分析。在此基础上，结合余震序列空间展布、震源机制、地震烈度等震线分布和附近断裂构造特征，研究此次地震的构造成因，以期为进一步讨论序列类型和震情趋势提供一定依据。

1 区域断裂构造和地震活动背景

2018年10月31日四川西昌MS5.1地震发生在西昌市南西的安宁河河谷西侧，地处我国南北地震构造带的中南段，区域内断裂构造发育，震区附近主要活动大断裂有则木河断裂带、安宁河断裂带、磨盘山—昔格达断裂带和金河—箐河断裂带。安宁河断裂带是青藏高原东南缘的一条活动性深大断裂带，北起石棉县，与北西向的鲜水河断裂和北东向的龙门山断裂相交，形成“Y”字型，向南穿过会理县、越过金沙江，进入云南省，全长近150 km，宽约20 km,由6～7条较为规则的南北向断裂组成，展布于安宁河谷两侧，为高角度的冲断层，以倾东为主，局部倾西，倾角约为40°～60°，是一条以左旋水平走滑为主，具有强烈挤压特征的最新活动断裂带(唐荣昌等，1989；冉勇康等，2008)。则木河断裂带总体走向330°，断层面倾向北东，倾角为50°～70°，个别断层面近乎直立，其北端于西宁附近与南北向安宁河断裂反接相连，向南东经西昌邛海西岸、大箐梁子、普格、松新、宁南、过金沙江后，延入巧家盆地，在巧家附近与小江断裂连成一体，全长约140 km，具有左旋走滑兼拉张的运动特征(徐锡伟等，2005；张培震，2008；魏文薪等，2012)。磨盘山—昔格达断裂带位于安宁河断裂带以西，平行于安宁河断裂带，呈南北向延伸，断裂北端始于冕宁里庄以北，向南经磨盘山、得力铺、普威、昔格达至鱼鲊，南延达云南元谋附近，全长约300 km，东西宽12～20 km，为一条向西陡倾的压性断裂(四川省地震局，1986)。金河—箐河断裂带是一条区域性大断裂带，北起冕宁，向南经金河后，逐渐向西偏转经箐河进入云南省内与永胜—宾川断裂相接，长约200 km，其总体走向近南北，略呈向东凸出的弧形，西倾，倾角为50°～70°，具有挤压性质特征(四川省地震局，1986)。

闻学泽等(2008)通过分析川西安宁河—则木河断裂附近区域地震活动图像随时间的演变、沿断裂展布的历史强震背景以及小震时—空分布特征，得知：安宁河断裂自1536年后、则木河断裂自1850年后均未发生过大于7级的地震，两断裂带都具有发生中—长期大地震的潜势；1977年1月至2006年12月安宁河断裂附近ML≥4.0地震一直持续处于平静期，具有第一类地震空区的背景，并伴有第二类地震空区的形成与演化(见图1)；空区内沿安宁河断裂又存在2个小震空段，估计出安宁河断裂2个闭锁断裂段潜在地震的最大可能震级均为7.4级。而此次西昌MS5.1地震就发生在安宁河断裂1977年1月至2001年12月形成的收缩地震空区内(见图1a，西昌市南西的空心圆表示此次地震震中位置)，且位于1977年1月至2006年12月形成的地震空区的边缘(见图1b)，应该引起关注。因此，对该次地震的构造成因进行研究, 无论是在地震预测还是在防震减灾工作的需求上都值得探索与研究。

图1 安宁河—则木河断裂附近区域2个时段内ML≥4.0地震空区图像(闻学泽等，2008)

2 数据和模型

2.1 台站和资料的选取

四川省西昌市Ms5.1地震发生前, 震中区域附近300 km内的宽频带地震台站有33个，为震源机制解反演提供了丰富资料。基于四川、云南2省地震台网宽频带地震波形资料和CAP方法，选用了 80 km≤震中距≤ 300 km、信噪比相对较高的14个地震台站进行波形反演。震中与参加反演的台站分布如图2a所示，其中YAJ、ZAT、DOC、HUP、YOS 5个台属于云南地震台网共享台站，其他台站均属于四川地震台网固定台站。从图2a可以看出，反演台站对地震震中具有很好的控震能力。

据四川地震台网地震目录结果统计，自2018年10月31日Ms5.1主震发生至11月31日，四川地震台网共记录到余震151次，其中，ML1.0～1.9余震23次，ML2.0～2.9余震4次，ML3.0～3.9余震1次,最大余震为11月20日的ML3.9地震。从震区余震序列分布图(图2b)可以看出，余震序列成簇状分布在两个局部区域，绝大多数余震成簇状分布在主震震源区，少数余震成簇状分布在距主震震中以北约26 km的地方，两簇余震均展布在磨盘山—昔格达断裂带的得力铺断裂附近，无明显长、短轴分布现象。

2.2 方法和速度模型

本研究采用国际上地震学者建立的CAP方法(Zhao et al，1994；Zhu et al，1996；Tan et al，2006)，该方法将地震波形分解为体波(Pn1)和面波两部分，分别计算合成波形和实际波形的拟合误差函数，搜索最佳震源深度和震源机制解，同时计算出地震矩震级。国内有许多地震工作者使用该方法作过不少研究(赵凌云等，2000；吕坚，2011；罗钧等，2014；魏娅玲等，2016；易桂喜等，2017)，其研究成果也充分验证了该方法的稳定性和可靠性。

图3 参加反演的3个速度模型

为了提高研究结果的可靠性，综合研究区域地壳速度模型的研究成果，这里选用了图3中的A、B、C 三个模型用于西昌市MS5.1地震反演。其中模型A表示林向东等(林向东等，2013)的模型，是根据川西地区人工地震测深剖面和波形拟合结果，并做过适当调整，地壳分层相对较为精细；模型B表示Crust2.0模型(SJÖBERG et al,2011),虽然空间分辨率不高，但结果还是比较可靠的，还给出了各速度层的密度分布；模型C是地震行业科技专项研发的四川区域一维速度模型(朱元清等，2017)，V上地壳P=6.0 km/s,V下地壳P=6.7 km/s,Vpn=8.1 km/s,H上地壳=33 km,H下地壳=21 km，该模型将四川地区地壳分为上、下两层, 速度结构分层较为简单。

图4 由模型A反演得到的波形拟合图

3 机制解结果及对比分析

3.1 震源机制解

通过上述3个速度模型反演得到的波形拟合都比较理想，结果稳定、可靠， 3个机制解结果应该都是可用的。由图4、图5和图6波形拟合图可以看出，模型A反演计算出的各台站波形拟合互相关系数均大于62%，rms(拟合误差)为5.53e-003；模型B反演计算出的各台波形拟合互相关系数均大于49%，rms值为7.303e-003；模型C反演计算出的各台波形拟合互相关系数均大于53%，rms值为6.247e-003；通过对比分析得知，分层较为精细的模型A的互相关系数相对最大，且拟合误差值又最小，模型B的拟合误差值最大；说明模型A的反演结果应该比模型B和模型C的结果更加准确，故选择模型A的反演结果作为最佳结果，见表1。此次地震最佳的震源机制解及震源矩心深度为：节面I走向为183°、倾角为65°、滑动角为-6°，节面II走向为275°、倾角为85°、滑动角为-155°，压应力P轴方位角为142°、仰角为21°，张应力T轴方位角为46°、仰角为14°，矩震级为MW为4.87，震源矩心深度为 10.4 km。地震矩震级较中国地震台网中心测定的面波震级偏小0.23，震源矩心深度较中国地震台网中心测定的震源初始深度偏浅近9 km。

表1是采用不同速度模型获得的西昌MS5.1地震震源机制及震源深度结果，从表中可以看出，3个机制解结果比较接近，节面都有近南北和近东西两个优势方向，震源主压应力方位角都具有北西—南东、仰角在20°左右的P轴，张应力方位角都具有北东—南西、仰角均小于20°的T轴，力轴均与断层面较小角度地斜交，说明水平滑动分量明显大于垂向分量，说明断层运动是以左旋走滑运动为主，兼有一定的正倾滑分量。

表1 不同模型反演西昌MS5.1地震震源机制解结果

3.2 震源深度

图7是根据上述3个速度模型反演得到的深度拟合图，从左到右分布是模型A、模型B、模型C反演得到的震源机制解深度值。从深度拟合图中可以看出，0～26 km深度范围内的机制解结果都比较稳定，且在最佳震源矩心深度附近，拟合误差最小。3个最佳震源矩心深度值分别为10.4 km、8.4 km和 8.8 km，均比中国地震台网中心测定的震源初始深度偏浅，分别偏浅8.6 km、10.6 km和10.2 km。由于模型A的波形拟合互相关系数大，且拟合误差值又相对较小，故最终采用模型A反演的矩心深度值作为最佳震源矩心深度值，约为10 km，说明西昌MS5.1地震是一次发生在脆性上地壳的地震。

图5 由模型B反演得到的波形拟合图

图6 由模型C反演得到的波形拟合图

图7 3个速度模型反演得到的深度拟合图

3.3 发震构造研究

根据上述分析可知：西昌MS5.1地震及其余震震中均分布在磨盘山—昔格达断裂带的得力铺断裂附近，主震地震烈度等震线长轴呈近南北向展布，且主震震源机制解节面I走向也为近南北，与得力铺断裂走向一致；故推断主震的发震断层应为节面I，断层走向为近南北，属于高倾角左旋走滑断层，向西倾，震源区应力受近S38°E向挤压，N46°E向拉张作用，与王金泽等(2018)得到的川滇菱形块体中部区域应力方向比较接近；说明此次地震构造成因应是在青藏高原物质东流和华南块体阻挡作用下，川滇块体近南东向水平运动的结果。

4 结论

基于四川、云南2省14个固定地震台站宽频带数字地震波形资料和CAP方法，采用3个不同速度模型反演得到2018年10月30日四川省西昌市MS5.1地震的震源机制解和最佳震源深度。综上所述，得出以下几点结论：1)分层较为精细的模型A的波形拟合互相关系数最大，且rms值也相对较小，其反演结果更可靠，更准确。2)反演得到此次地震的矩震级MW为4.87；机制解结果节面I走向为183°、倾角为65°、滑动角为-6°，节面II走向为275°、倾角为85°、滑动角为-155°，压应力P轴方位角为142°、倾角为21°，张应力T轴方位角为46°、倾角为14°，属于高倾角左旋走滑断层，兼有一定的正倾滑分量。最佳震源深度约为10 km，深度较浅，是一次发生在脆性上地壳的地震。3)结合主震震中、余震分布和震区主要断裂构造展布，初步认为，近南北走向的得力铺断裂应为西昌MS5.1地震的发震构造，与该断裂带走向一致的节面I为同震断裂面，其成因是川滇块体南向东水平运动的结果。