利用密集台阵研究滇西北地区地震活动性

陈 佳 张天继 李 雷 金明培

1 中国地震科学实验场大理中心，云南省大理市滨海大道，6710002 云南省地震局，昆明市北辰大道146号，650224

滇西北地区位于欧亚板块的缅甸弧以东，是滇缅泰板块、印支板块和扬子板块的交会处。研究区地质构造复杂，右旋运动的红河断裂纵贯其中，与维西-乔后-巍山断裂、金沙江断裂和德钦-中甸-大具断裂等共同组成川滇菱形块体的西边界[1]。研究区地震活动频繁，1900年以来共发生M≥5.0地震56次。强震多发生在活动断裂附近，如2013年以来，巍山-乔后断裂中段附近共发生8次M≥5.0地震。

通过地震精定位可以研究地下隐伏断裂，获得深部介质结构，能更精准地揭示地震的空间分布特征，刻画断层在地壳深部的展布形态，反映深部地质构造特征。滇西北地区于2018年架设了密集的亚失稳地震台，配合原有的固定台站，使台间距进一步缩小，提高了地震定位精度。本文使用亚失稳项目和原有固定台站共40个地震台站的数据，对滇西北地区的地震进行双差重定位，以揭示研究区地震事件的时空分布特征，加强对断裂的地震活动性研究，对深入认识滇西北地区地震地质背景及构造变形机制具有重要意义。

1 资料选取与定位方法

1.1 资料选取

选取2018-04～2020-09间40个台站记录的滇西北地区(25°～27°N，99°～101°E)中小地震(M≥-1.4)的震相观测报告，从中提取地震事件的初始位置和深度数据，获取相应的P波和S波到时。在选择到时数据时，剔除差错数据，删除震相不清和距离较远的地震资料，保证每个地震至少被5个以上台站记录到。最后得到满足条件的地震共15 816个，满足计算条件的P波到时数据301 272条、S波到时数据252 161条。40个地震台站中，亚失稳台站为30个，固定台站10个，该密集台阵较好地覆盖了整个研究区，震中及台站分布见图1。

F1：澜沧江断裂；F2：兰坪-永平断裂；F3：顺鼻河断裂；F4：北松园断裂；F5：维西-乔后-巍山断裂；F6：龙蟠-乔后断裂；F7：剑川-文化断裂；F8：格白-鹤庆盆地北西缘断裂；F9：鹤庆盆地东缘断裂；F10：鹤庆盆地西缘断裂；F11：鹤庆盆地南东缘-洱源盆地北西缘断裂；F12：西村-三营盆地西缘断裂；F13：红河断裂洱源-弥渡段；F14：苍山前断裂；F15：西洱河断裂；F16：程海-宾川断裂图1 研究区主要断裂、历史地震和地震台站分布Fig.1 Distribution of main faults, history earthquakesand seismic stations in study area

1.2 一维地壳速度模型的选取及数据筛选

地壳速度结构模型对双差地震定位算法影响不大，但选取精细的一维水平层状速度模型对研究区地震的精确定位非常重要。本文选择的一维层状速度模型(图2)主要参考人工地震测深的研究结果[2-4]；波速比主要参考李永华等[5]的接收函数反演结果，设置为1.72。

图2 研究区域速度模型Fig.2 Velocity models used in study area

为了验证观测报告中震相数据的可靠性，图3绘制了研究区所有地震的P波和S波震相走时曲线，根据走时曲线特征将Pg和Sg震相离散性较大的数据删除，剩余的参与重定位的数据可靠性较高。本文选取300 km范围内数据进行地震精定位计算。

图3 地震P波和S波震相走时曲线Fig.3 Time-distance curves of P-wave and S-wave

1.3 地震重新定位方法

首先利用HYPOINVERSE-2000(V1.4)程序对地震事件进行绝对定位，通过计算近场特定模型下的走时反演地震的震中位置和深度，再利用双差定位方法[6-10]给出地震事件的相对位置。

2 精定位结果

2.1 区域地震空间分布特征

由于研究区域不大，对地震事件进行绝对定位时，整个区域可使用同一速度模型。从图4的定位结果误差分布可以看出，定位后的水平误差大多小于1 km，平均为1.07 km；垂直误差大多小于4 km，平均为2.37 km；走时均方根残差大多小于0.3 s，均值为0.18 s。总体上看，绝大多数地震定位结果达到了Ⅰ类精度要求。

横坐标取值范围包含上限值图4 HYPOINVERSE-2000程序定位误差分布Fig.4 Location error distribution ofHYPOINVERSE-2000

使用ph2dt程序中的控制文件，其中震中距范围选择300 km，MINOBS设为6，MAXOBS设为20，共选出34.3万对P波震相、27.8万对S波震相。使用hypoDD程序获得相对准确位置，其中P波权重设为1。由于本文使用地震事件多为近震，S波到时也相对准确，所以S波权重设为0.7，阻尼值设为80。设置2轮迭代，每轮迭代5次，在迭代过程中采用4倍标准差作为截断值。当走时信息量较大时，由于使用SVD法求解的时间成本较高，因此本文使用LSQR共轭梯度法。共有15 816个事件参与hypoDD定位，最终得到14 110个地震定位结果。相比于HYPOINVERSE-2000程序的定位误差，hypoDD程序的水平误差减小为0.17 km，垂直误差减小为0.29 km。

图5为重定位前后的震中分布情况。可以看出，重定位后地震的空间分布更加收敛，线性趋势更加明显，且地震多发生在维西-乔后-巍山断裂(F5)中段、控制鹤庆盆地的格白-鹤庆盆地北西缘断裂(F8)和鹤庆盆地西缘断裂(F10)等一级大断裂及控制盆地的主要断裂上。

重定位结果显示，红河断裂带中段洱源-弥渡断裂(F13)北端、西村-三营盆地西缘断裂(F12)与鹤庆盆地南东缘-洱源盆地北西缘断裂(F11)交会处地震密集。该区域构造复杂，地震分布也相对复杂，是由控制洱源盆地和鹤庆盆地的断裂共同作用形成的。

维西-乔后-巍山断裂(F5)北起雪龙山东麓白济汛一带，经维西、通甸、乔后，止于巍山盆地南端，走向NNW，倾向NE[11]，长约280 km。大致以玉狮场、平坡为界，可将断裂分为北段(第1段)、中段(第2段)和南段(第3段)[12]，图1仅展示了第2段和第3段。本文认为，F5断裂西侧的地震线性展布区域更接近断裂真实的展布范围，断裂第2段区域地震活跃，从地震空间分布来看，其北部呈NW向展布。在漾濞北部平坡附近，即F5断裂第2段和第3段交界处，地震分布存在转向，大约由北偏西30°转为北偏西60°，在漾濞附近又恢复为北偏西30°方向。这一转向可能指示某一地质年代的重大事件，也可能与断层构造特征不同有关，因为F5断裂第2段是右旋走滑型断层，而第3段的运动性质以正断型断层为主[12]。

点苍山西麓地震活跃，而点苍山东麓苍山前断裂(F14)的地震则多发生在北端。1925年大理M7.0地震发生在西洱河断裂与红河断裂带的洱源-弥渡断裂(F13)交会处，该处也是地震多发区域。鹤庆盆地周围的地震多发生在鹤庆盆地西缘断裂附近，且与断裂展布方向一致。

图5(b)中红色线段标识的Fa和Fb是根据地震空间分布推测的隐伏断裂，两者也是强震易发处，可为地震危险性判断提供更多依据。

图5 地震空间分布Fig.5 Earthquakes spatial distribution

2.2 重定位前后震源深度对比分析

对比重定位前后地震震源深度分布情况(图6)可知，重定位前震源深度的优势分布范围为5～11 km，重定位后震源深度的优势分布范围为7～11 km，且更集中并趋向于呈正态分布，指示中上地壳为地震多发区。

图6 重定位前后震源深度分布Fig.6 Source depth distribution before and after relocation

2.3 沿不同剖面的地震空间和深度分布特征

为分析研究区地震活动深部构造特征，图7给出不同经纬度的震源深度剖面，其中图7(a)～7(d)为地震在99.45°E、99.75°E、99.95°E和100.60°E两侧0.2°范围内深度上的展布特征，图7(e)～7(h)为地震在25.50°N、26.00°N、26.25°N和26.50°N两侧0.2°范围内深度上的展布特征。图7(a)～7(d)中的线段为断裂的参考位置，图7(e)～7(h)中断裂的倾向参考了文献[11-15]中的结果，蓝色虚线表示的鹤庆盆地西缘断裂(F10)是根据本文地震数据展布结果推测出的断裂倾向。从图7可以看出，构造复杂和大型断裂深部地区地震的空间展布并未很明显地显示断层的倾向，而次级断裂的深部地震更能显示出断裂在深部的展布形态。

图7 不同经纬度震源深度剖面Fig.7 Source depth profiles for different longitudes and latitudes

红河断裂作为一级板块构造边界，其西北始于洱源，向南东方向经大理、弥渡、元江、红河、河口进入越南[16]，本文只针对红河断裂的洱源-弥渡段(F13)进行分析，该段是一个较为复杂的断裂[13]。从图7(f)和7(g)可以看出，红河断裂洱源-弥渡段(F13)倾向E，地震向斜下方延伸至30 km左右，在26.00°N红河断裂带附近发生的地震明显较深。

从图7(f)可以看出，维西-乔后-巍山断裂(F5)深部地震震中展布显示倾向NE，与前人研究结果[11]一致，地震主要发生在5～15 km深度范围内。图7(c)中鹤庆盆地南东缘-洱源盆地北西缘断裂(F11)、西村-三营盆地西缘断裂(F12)和红河断裂洱源-弥渡段(F13)交会的洱源地区，地震从近地表一直延伸至20 km附近，说明该地区地壳破碎；F12断裂和F13断裂交会的南侧，地震分布存在向南加深的趋势，而F5断裂北侧，地震分布向北逐渐加深，在25.95°N处达到最深，此处是洱源地区，预示着存在发生强震的危险。

图7(e)、7(g)显示，程海-宾川断裂(F16)下方地震呈直立性分布，预示着该断裂是一条高倾角断裂，倾向W。

图7(a)显示，北松园断裂(F4)下方地震为条带状分布，该条带呈高倾角并延伸至15～20 km深度处。图7(h)显示，F4断裂倾向E，与管烨等[15]根据地球物理勘探得出的结果一致。

3 结 语

对2018-04～2020-09滇西北地区密集台阵记录到的15 816个M≥-1.4地震事件进行重定位，得到14 110个地震定位结果，在此基础上对研究区中小地震分布情况展开研究，得出以下结论：

1)重定位后地震空间分布更加收敛，与发震断层之间的空间关系更加明显，线性分布更好。研究区地震活动分布不均，多数地震沿深大断裂呈条带状分布，充分展示了断裂在地表的形态；多条断裂交会的洱源地区小震分布集中，显示其地质构造破碎、地质条件复杂。

2)研究区地震的震源深度多集中在0～20 km，优势深度为7～11 km，说明地震多发生在中上地壳。

3)地震在各个剖面的深度分布特征显示了断裂的深部构造特征。红河断裂、维西-乔后-巍山断裂、北松园断裂、西村-三营盆地西缘断裂和鹤庆盆地西缘断裂的倾向均为E，程海-宾川断裂带为高倾角W倾断裂。

致谢：感谢云南省地震局地震工程研究院提供断裂数据。