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云南盐津2个地震序列震源参数测定及发震构造探讨

2024-05-29顾慧冬姜金钟李姣张演杨跃文王光明张帅姚远

地震研究 2024年3期

顾慧冬 姜金钟 李姣 张演 杨跃文 王光明 张帅 姚远

摘要:2021年1月23日云南盐津发生ML5.2地震,在此次地震前后该区域已经发生了多次中小地震。为了更好地评估该地区的地震危险性及识别发震构造,利用云南和四川地震台网的近震波形资料,采用CAP方法和2种速度模型反演了盐津ML≥3.5地震的震源机制解和震源深度,结合sPn深度震相测定了盐津ML5.2地震的震源深度,最后采用双差定位法对盐津地震序列进行重定位。结果表明:①最大震级为ML5.2的“孤立型”地震序列发震断层为逆断层,走向近SN向、倾向东、倾角约50°,是一次沿断层面自下而上破裂较为充分的浅源地震;②最大震级为ML3.9的“震群型”地震序列发震断层为走滑型断层,走向为NNW向、倾向北东、倾角约为80°,该序列内3次ML≥3.5地震的震源机制解略有差异,可能是由于该区域复杂的断层结构和应力环境影响所致;③最大震级为ML3.9的“震群型”地震序列的发震断层可能为盐津—筠连断裂,而最大震级为ML5.2的“孤立型”地震序列的发震断层可能为华蓥山断裂与盐津—筠连断裂共同作用产生的一条未知隐伏断裂。

关键词:盐津地震序列;震源机制解;重定位;sPn震相;发震构造

中图分类号:P315.332文献标识码:A文章编号:1000-0666(2024)03-0391-14

doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2024.0040

0引言

印度板块与欧亚板块碰撞后持续的向北推挤和楔入作用使得青藏高原成为中国大陆岩石圈变形最为剧烈的区域(邓起东等,2002;徐锡伟等,2003),而地处青藏高原东南缘的云南滇东北地区构造变形剧烈、地震活动频发,区域内发生了诸如1974年大关7.4级地震、2014年鲁甸6.5级地震等多次破坏性强震,并造成严重人员伤亡和财产损失(刘正荣等,1977;徐锡伟等,2014),使得该地区成为地震监测预报和国内外学者科学研究的重点区域。

高精度的地震定位结果不仅能够揭示地震的时空迁移活动,更有助于研究发震构造精细形态和地震成核过程,尤其在一些没有地表出露的盲断层和研究程度较低的次级断层相关研究中更能发挥作用(姜金钟等,2021;王光明等,2021;李姣等,2020),此外,基于区域宽频带地震波形反演可提供相对全球台网更加准确可靠的中小地震震源机制解。[HJ2.25mm]考虑到CAP方法(Zhao,Helmberger,1994;Zhu,Helmberger,1996)对ML≥3.5地震可获得准确可靠的结果,但对波形信号以高频为主的ML<3.5小地震反演效果不好等因素,本文基于云南和四川地震台网记录的震相和波形资料,利用CAP方法在2种不同区域速度模型下分别反演研究时段内盐津地区ML≥3.5地震的震源機制解和最佳震源深度,并利用sPn深度震相进一步确认2021年盐津ML5.2地震的震源深度的可靠性,然后利用M&L方法检测研究时段内的微小地震,采用双差地震定位法(Waldhauser,Ellsworth,2000)对这些地震事件进行重定位,最后综合震源区2年多时间尺度的地震空间分布特征、ML≥3.5地震的震源机制解以及区域地质资料等讨论盐津地震序列的潜在发震构造。

1研究数据和方法

1.1地震概况及构造背景

根据云南地震台网提供的地震目录,2019年7月1日至2022年2月28日,云南省昭通市盐津县(28.180°N,104.182°E)共记录到地震476次,其中M0.0~1.9地震451次,M2.0~2.9地震19次,M≥3.0地震6次。其中,2020年9月29日至10月21日,震区内发生4次ML3.0以上地震(表1),随后的2021年1月23日该区域又发生了ML5.2地震,震源深度10 km。

为了研究盐津地区的地震活动性,张演等(2024)利用模板匹配定位法获得了盐津地区2020年1月1日至2021年2月7日期间相对于云南地震台网目录更完备的地震目录,并结合地震重定位结果分析讨论了地震序列类型及其可能的发震构造。其研究结果认为2020年9月29日至10月21日的4次ML>3.0地震及后续事件所构成的地震序列(后文称为ML3.9地震序列)和2021年1月23日的ML5.2地震序列是发生在不同断层上的两种类型的地震序列。但张演等(2024)的研究时段截止时间为ML5.2地震震后15天(2021年2月7日),此时该区域余震活动尚未结束,对序列类型的判定以及发震断层形态等研究仍存在一定的制约作用。因此,本文选取的研究时段为2019年7月至2022年2月,覆盖了ML3.9地震前1年至ML5.2地震后1年。

盐津地震序列发生在川滇块体东侧的凉山次级块体东南缘,属于南北地震带中南段。震源区及附近地区地形地貌复杂、构造运动强烈,地质构造形迹以褶皱和断裂为主。初步定位结果显示研究时段内的地震位于关村断裂、五莲峰断裂、华蓥山断裂带和盐津—筠连断裂的交会处(图1a),其中关村断裂(F1)是马边—盐津断裂带的组成部分,断层走向约300°,运动性质以走滑为主;五莲峰断裂(F2)是以右旋走滑兼逆冲、或以逆冲为主的区域性大断裂(常祖峰等,2014;闻学泽等,2013);盐津—筠连断裂(F3)是由一系列相互错断且规模较小的断裂组成,整体呈近EW向分布,断层延伸长度约20 km,断层附近岩石遭受挤压破碎较为严重(向小龙等,2015);华蓥山断裂(F4)是一条切割基底的深大断裂,总体走向N45°E,倾向南东,倾角30°~70°,在地表表现为断褶带,由一组沿一系列NE向背斜轴部延伸的数条呈羽状排列的压性或压扭性断层组成,出露断续且规模不大,长度多在几千米至几十千米(周荣军等,1997)。

1.2台站分布和数据选取

由于盐津地震序列发生在滇东北地区,云南及四川地震台网的部分台站记录到了震相清晰、信噪比高的地震波形,为后续研究提供了有力的数据支持。本文采用的所有可用台站分布见图1b,这些固定台站方位角分布均匀,形成较好的台站包围,可以最大程度保证震源机制解、震源深度的准确性和可靠性。需要指出的是,针对不同研究方法的基本原理和数据要求,本文选取了不同的台站波形数据组合,如CAP方法反演震源机制解选用250 km范围内的地震波形数据,地震重定位选用150 km范围之内的波形数据,基于深度震相的震源深度测定则选用250~450 km范围内的波形数据。为了更好地分析盐津地区地震活动特征,本文延续张演等(2024)的区域划分方法,将2020年9月29日至10月21日发生的4次ML>3.0地震事件所在区域分为A区,2021年1月23日发生的ML5.2地震所在区域分为B区(图1a及图2)。

1.3研究方法和速度模型

准确可靠的震源位置是研究地震序列发震构造、分析余震活动趋势的重要依据(Hauksson,Shearer,2005;房立华等,2013;付虹等,2011)。地震定位的方法有很多种,近年来应用最为广泛的双差定位法是一种相对定位法,其基本原理是对发生在同一区域的地震事件,选取满足一定条件的地震事件两两组对,利用地震对的P、S震相观测走时差与理论计算值的走时差的残差(即为“双差”)来确定地震事件对的相对位置,得到的地震位置可以很好地刻画发震断层形态(杨智娴等,2003;王未来等,2014;Jiang et al,2019;樊文杰等,2023)。

震源机制解是研究地震发震断层运动学参数和区域构造应力的基础(崔效锋,谢富仁,1999;郑勇等,2009),常用的震源机制解反演方法有P波初动法、振幅比法和全波形反演方法,前两种方法受台站分布以及地壳速度结构的影响较大,对于台站分布相对稀疏或尚无精细区域速度模型的地区适用性较低。目前国内外学者大多采用CAP方法(Zhu,Helmberger,1996)反演中小地震的震源机制解并获得了较为准确的结果(Zhao et al,2021;张建勇等,2022;Tan et al,2006)。CAP方法充分利用区域宽频带地震波形所携带的震源信息,将地震波形分成较短周期的Pnl波和较长周期的S波或面波两部分,分别对其赋予不同的权重,计算理论地震波形与真实观测波形的互相关系数和误差函数,并采用网格搜索法搜索出理论地震波形与观测波形全局差异最小时的地震震源机制解和最佳矩心深度。[KG0.15mm。]

虽然CAP方法允许Pnl波、S波或面波在拟合的时候存在一定量的时间滑移以降低因地壳速度模型精度不够引起的误差,但更加准确的区域速度结构模型在一定程度上可以有效提高反演结果的准确性,也有利于进一步的研究分析(如震源破裂方向性研究)。由于目前盐津地区尚无精细的区域速度模型,本文选用盐津附近区域的2个速度模型(图3)进行反演:一是由易桂喜等(2019)基于“多阶段定位法”(Long et al,2015)获取的长宁地区一维速度模型(模型一);二是吕坚等(2013)反演昭通彝良MS5.7地震震源机制解所用的一维速度模型(模型二),该模型来源于扬子地块地震测深剖面数据(朱介涛等,2005)。

sPn深度震相是测定近距离(Δ<1 000 km)浅源地震震源深度比较实用的震相之一(房明山等,1995;任克新等,2004)。其基本原理是利用sPn震相与Pn震相走时差几乎不随震中距的变化而变化这一特性来确定震源深度。sPn震相与Pn震相在传播路径上的差异主要表现为sPn在震源上方上行S波、下行P波路径以及上地幔顶部很小的距离差,较小的路径差异使得相同台站记录的sPn与Pn震相走时差主要与震源深度有关,与震中距几乎无关(潘睿等,2019)。根据这一特性通过准确拾取Pn和sPn震相,计算二者之间的走时差可以得到较为准确的地震源深度(Saikia et al,2001;Ma,2010;Rajkumar et al,2022;王瑶,万永革,2021)。

针对盐津两个地震序列中4次ML≥3.5地震,本文选择云南和四川地震台网中震中距小于250 km且台站方位分布较均匀(图1a)的宽频带地震波形数据,对其做去均值、去线性趋势、去除仪器响应等波形数据预处理后,将速度记录从南北(N)、东西(E)和垂直(Z)分量旋转到大圆弧路径上,从而获得径向(R)、切向(T)和垂直向(Z)分量的波形记录。基于选定的2种区域速度模型采用频率-波数(F-K)法(Zhu,Rivera,2002),分别计算不同震中距(5~300 km)、不同震源深度(2~20 km)下的格林函数用于CAP反演。

反演过程中,滤波频段的设置是影响震源机制解反演结果的重要因素。首先将Pnl波窗长设为30 s、S波窗长设为70 s,反演权重分别设为1和0.5,然后对Pnl部分以0.05~0.20 Hz、S波部分以0.05~0.10 Hz进行4阶Butterworth带通滤波,所选滤波频段不仅可以过滤掉长周期脉动,还能有效降低地壳结构横向不均匀性所带来的影响,这也是大部分学者在CAP方法波形拟合中所采用的濾波频段(易桂喜等,2019;郑勇等,2009;姜金钟等,2021;洪德全等,2013),最后在断层走向(0°~360°)、倾角(0°~90°)、滑动角(-180°~180°)和震源深度(2~15 km)空间范围内搜索最佳的震源机制解和震源深度。

本文基于16个台站的宽频带地震波形记录,利用CAP方法反演了2种速度模型下盐津ML≥3.5地震的震源机制解和震源深度(表2)。由震源深度拟合误差图(图4)可知,当A区的3次ML≥3.5地震的震源深度在7~8 km时,波形拟合误差最小;当ML5.2地震的震源深度为7 km时,波形拟合误差最小。此外,综合对比4次ML≥3.5地震最佳震源深度上的波形拟合误差值以及不同台站观测波形与理论合成波形的平均互相关系数值,本文认为利用易桂喜等(2019)的速度模型(模型一)反演得到的震源机制解更为可靠,因此本文采用模型一用于后续的双差地震定位研究。

由震源机制解反演结果可知(表2),利用2种速度模型反演得到同一地震的震源机制解基本一致,而利用同一种速度模型反演得到A区的3次ML≥3.5地震与ML5.2地震的震源机制解差异较大:前者均为倾角约70°~80°的走滑型地震,后者则为倾角约40°~50°的逆冲型地震。由此表明发生在A区内3次ML≥3.5地震事件与发生在B区内的ML5.2地震的孕震机理及发震构造不一致,与张演等(2024)基于两个序列的双差重定位结果得到的结论基本一致。

本文反演得到的盐津ML5.2地震是一个逆冲型地震(图5),最佳双力偶解节面Ⅰ:340°/44°/70°;节面Ⅱ:186°/52°/107°,与GCMT利用全球共享台站波形数据反演结果(节面Ⅰ:339°/45°/67°;节面Ⅱ:189°/49°/111°)基本一致。需要说明的是,发生在A区内的3次ML≥3.5地震事件由于震级较小,国内外相关研究机构并未给出相应地震的震源机制解,而本文利用2种速度结构模型反演同一地震的震源机制解较为一致,且80%以上的理论波形与实际波形互相关系数大于0.7,表明本研究的反演结果较为稳定可靠。本文利用CAP方法反演得到的盐津ML5.2地震震源深度为7 km,与云南地震台网正式目录给出的震源深度(10 km)以及GCMT给出的震源深度(12 km)均有一定差别,因此有必要采用其他方法进一步验证盐津ML5.2地震震源深度。

3利用sPn深度震相测定盐津ML5.2地震震源深度

基于射线理论和速度模型一,利用TauP程序(Crotwell et al,1999)计算得到的sPn与Pn震相理论到时表明:对于震源深度为8 km的地震事件,sPn与Pn震相的理论走时随震中距的增加而线性增加,但定时差几乎不随震中距的变化而变化(图6a);而当震源深度逐渐增加时,sPn与Pn震相的到时差近似线性增加(图6b)。

鉴于sPn与Pn震相的走时差对震源深度的变化较为敏感、但几乎不随震中距的变化而变化的特性,利用sPn深度震相不仅可以减小因台站分布稀疏导致的震源深度定位误差,还能有效克服发震时刻与震源深度的折中效应。如果能够准确拾取Pn和sPn震相,通过计算其走时差就可以得到较为准确的震源深度。为避免错误拾取Pn震相到时,由速度模型一计算各震相的理论走时可知,当台站震中距大于220 km时Pn波成为初至震相。因此,本文选取震中距在250~450 km范围内且记录质量较好的宽频带地震波形,通过人工拾取sPn与Pn震相到时来测定盐津ML5.2地震震源深度。

sPn震相是由S波入射到地表反射转换形成的震相,其动力学特征保持横波性质,最终以纵波的形式出现在地震记录中,所以其垂直分量上sPn振幅明显大于Pn振幅(吕俊强,2013;洪德全等,2013)。然而,人工拾取sPn与Pn震相易受波形信噪比、拾取经验、地下介质横向不均匀性等因素影响,通常会造成0.5~1 s的拾取误差,对应的深度测量误差达1.5~3 km(孙茁等,2014)。一般情况下,区域地下介质的横向不均匀性会随震中距的变化而变化,可能会导致sPn震相的拾取误差甚至错误地拾取sPn震相,为此孙茁等(2014)和李姣等(2021)利用相近方位角的地震波形记录准确识别了sPn震相。考虑到盐津及周边地区复杂的速度结构,本文也采取类似的方法:首先对宽频带地震波形数据去除仪器响应并以0.05~1 Hz进行带通滤波,然后人工拾取并对齐每个台站垂直分量的Pn震相到时,最后根据波形数据质量及台站分布情况,选取方位角约为250°的8个台站波形记录(表3),这些台站均较为清晰地记录到Pn和sPn震相(图7)。从图7中可知,当对齐Pn震相(将Pn震相到时设置为0时刻)时,在约3.6 s处出现了一个与震中距大小无关且振幅较Pn更大的震相(虚线),经过对比分析认为该震相为sPn震相。值得注意的是部分台站记录波形的sPn震相到时并不完全一致,这可能是因为地下介质不均匀性所导致的波形差异。经过震相识别可确定sPn与Pn震相的平均走时差约为3.6 s(图7),对照该地区理论走时差线性图(图6b),最终确定盐津ML5.2地震的初始破裂深度约为8.4 km。

4盐津地震序列重定位

针对无法利用CAP方法反演震源机制的微小地震事件,在张演等(2024)研究的基础上,将盐津地区的研究时段扩大为2019年7月至2022年2月,采用M&L方法(Zhang,Wen,2015)檢测云南地震台网目录中未记录的微小地震,并利用双差地震定位方法(Waldhauser,Ellsworth,2000)对这些地震事件进行重定位,进一步分析研究该地区的地震序列类型及发震构造。选取2019年7月至2022年2月期间共476次地震作为模板事件,将模板事件的P、S震相波形与相同台站记录的连续波形进行检测与定位(张演等,2024),最终获得了2 320次地震的震源位置和震级等参数,使用M&L方法检测出的地震数量大约是云南地震台网目录中的5倍。

为了获得更加准确的震源位置,本文在M&L检测得到的地震目录的基础上通过人工复核、手动拾取P、S震相到时,总共得到了13 924条P波和18 534条S波的观测报告走时差数据,同时采用张演等(2024)得到的2 299条P波和5 824条S波互相关走时差数据用于后续的双差重定位。本文在重定位参数选取过程中,考虑到大部分地震事件仅被3个以下台站记录,选取当地震对的震相“链接”条数大于4条时才参与定位,然后利用HypoDD程序对地震丛集分析挑选出来的541个地震事件进行双差定位,定位过程中分别对P、S波数据赋予1.0和0.5的权重,经过2轮共20次迭代反演,最终得到了494次地震事件的震源位置,重定位的地震数量相对张演等(2024)的研究提升了约40%。为了评估双差定位的不确定性,参照张演等(2024)的分析方法得到在95%置信水平下定位误差椭圆的NS向、EW向和垂向误差均值分别约为1.2、2.0、2.3 km,重定位后的震源位置分布特征与张演等(2024)的研究结果基本一致。震源空间分布显示两次地震序列的发震断层具有明显差异的走向和倾角(图8):发生在A区的地震发震断层走向为NNW方向,倾角约为80°(图8c);发生在B区的地震发震断层走向近SN向,倾角约为50°(图8d),此外更长时间尺度的地震目录也表明B区西北方向似乎确实存在一条地震活动更弱的次级断层(图8b)。

5讨论

本文通过地震检测及重定位得到了更长时间尺度且更加精确的地震目录,并利用波形资料反演获得较大地震的震源机制解等参数,重定位后震区内绝大部分地震事件主要沿两条不同走向的地震条带分布:一條走向为NNW向,与附近的盐津—筠连断裂走向一致(A区);另一条走向为近SN向,处在盐津—筠连断裂与华蓥山断裂的交会区域(B区)。研究时段内A区共发生5次ML≥3.0地震(最大震级为ML3.9),其中3次ML≥3.5地震震源机制解反演结果表明这些地震均为左旋走滑地震;B区内最大地震震级为ML5.2(最大余震为ML2.5),其震源机制解反演结果表明该地震为逆冲型地震。需要指出的是A区内3次ML≥3.5地震的震源机制解反演结果又略有差异:ML3.5地震(202009291340)与ML3.5地震(202010211446)走向相差180°,ML3.9地震(202009300249)与ML3.5地震(202010211446)走向相差20°(表2),分析其原因一方面可能是这些地震震级较小且发震断层倾角陡直(约80°),导致CAP方法反演误差存在断层走向相差180°(即断层倾向相反)或约20°的差异,另一方面是该地区可能确实存在较为复杂的断层构造系统,2021年漾濞地震序列也有类似的断层参数差异现象(姜金钟等,2021)。综合地震活动空间分布特征及震源机制解,依据地震序列类型判定标准(蒋海昆等,2015,2023)可以确定,盐津地区自2019年7月至2022年2月发生了2种不同类型的地震序列,即A区地震事件所构成的最大震级为ML3.9的“震群型”地震序列,B区地震事件所构成的最大震级为ML5.2的“孤立型”地震序列,地震序列类型与张演等(2024)的研究结果一致。

利用sPn与Pn震相到时差测定盐津ML5.2地震初始破裂深度,其误差主要来源于震相到时拾取误差和一维速度模型与地下真实速度结构的差异。孙茁等(2014)通过对比人工拾取与采用波形互相关方法拾取Pn震相到时发现人工拾取震相的平均误差约为0.12 s,对应的深度误差约为0.3 km。本文对盐津地区的速度模型添加±5%的误差,利用sPn与Pn震相到时差计算得到的震源深度将会产生约0.65 km的误差(图6b)。综合震相拾取误差与速度模型差异,本文认为利用sPn与Pn震相到时差测定盐津ML5.2地震初始破裂深度误差小于1 km。同时,利用CAP方法反演得到ML5.2地震的矩心深度为7 km,而利用sPn深度震相测定的初始破裂深度为8.4 km,即使考虑基于sPn震相的测定误差,两种方法测定的震源深度也存在一定差异,据此可以推断盐津ML5.2地震可能存在沿断层面自下而上的破裂过程。

大地震通常发生在大型断裂带上且破裂长度及延伸范围较大,余震分布往往呈现出明显的条带状特征,所以比较容易识别其发震断层面(张勇等,2014),但对于发生在次级断裂或盲断层上的中小地震,由于其发震断层容易受区域构造环境的影响,当震源附近的构造背景较为复杂时,很难准确识别出发震断层。此次盐津地震并未产生地表破裂且震区内断裂发育,因此关于盐津地震序列的发震构造需要结合震源机制解、震源深度、地震重定位和区域地质构造等研究结果综合讨论。

对于盐津ML5.2“孤立型”地震序列,余震重定位空间展布显示该地震序列优势分布走向近SN向,倾角相对较缓(约50°),倾向为E向,且震源机制解反演结果与余震重定位空间分布特征相吻合(图8d)。因此,本文认为该序列发震断层为走向近SN向的逆冲型断层。重定位后的震中位置显示,盐津ML5.2“孤立型”地震序列处在华蓥山断裂和盐津—筠连断裂交会形成的楔形区,与华蓥山断裂的走向呈约45°角度斜交。国内外许多震例也具有类似特征,如2014年云南景谷MS6.6地震的余震主要呈NW向分布,与NS向的永平盆地东缘断裂呈约45°斜交(李丹宁等,2017;毛泽斌等,2019)。毛泽斌等(2019)认为景谷MS6.6地震是在区域构造应力的作用下由处在楔形区的NS向和NE向断裂共同作用孕育产生的新破裂,岩石力学实验(杜异军,马瑾,1986;马瑾等,2002)也证实此类构造部位是易于积累应力的区域。综上分析,本文初步推测认为盐津ML5.2“孤立型”地震序列发震断层可能为NE向的华蓥山断裂与近EW向的盐津—筠连断裂共同作用产生的一条走向近SN向、倾角约为50°的逆冲型隐伏断裂。

对于最大震级为ML3.9的“震群型”地震序列,余震重定位空间展布显示该序列的优势走向为NNW向,与盐津—筠连断裂西段弧形构造走向基本一致,呈高倾角形态(约80°)。震源机制解反演结果表明,该序列中ML≥3.5地震均为走滑型地震,断层面解均存在一个节面走向为NNW向、倾角70°~80°,这也与该地震序列空间分布特征相吻合(图8c)。综合地震重定位和震源机制解结果,本文认为该序列的发震断层为NNW走向的高倾角左旋走滑型断层。结合震区现有断裂构造资料,推测其北东侧的盐津—筠连断裂最有可能为此次ML3.9 “震群型”地震序列的发震断层。

需要指出的是,由于地震台站分布不均匀和连续波形记录质量较差等原因,本文获得的地震事件数量和用于重定位的地震数据较少,因此发震断层的几何形态(尤其是B区断层的倾角)较差,后续随着观测数据的积累,我们将参考万永革等(2023)对多个发震断层的地震事件模糊聚类分析方法,进一步聚类两条断裂对应的地震事件,并通过小地震位置拟合断层面形状(万永革,2008),同时收集断裂带附近及震区周边中强地震的震源机制解并反演该区域的构造应力场,为研究盐津地区的断裂活动特性和动力学问题提供依据。

6结论

本文基于云南及四川地震台网的部分宽频带地震波形资料,利用CAP方法和2种不同的速度模型对2019年7月—2022年2月盐津2个地震序列中ML≥3.5地震的震源机制解及震源深度进行反演,并结合sPn震相进一步测定了ML5.2地震的震源深度,然后采用双差定位法对经过模板匹配定位检测得到的地震进行了重定位,最后综合震源机制解、震源深度、地震重定位和区域地质构造等研究结果分析探讨了盐津2个地震序列的潜在发震构造,得出以下主要结论:

(1)盐津ML5.2地震为逆冲型地震,最佳双力偶解节面Ⅰ走向341°,倾角44°,滑动角70°;节面Ⅱ走向186°,倾角52°,滑动角107°,矩震级为MW4.7,与GCMT给出的反演结果基本一致。除ML5.2地震外,该地震序列的余震数量较少且震级均小于2.5级,表明ML5.2主震在破裂过程中能量释放较为充分。最大震级为ML3.9的“震群型”地震序列中3次ML≥3.5地震均为走滑型地震,震源机制解均存在一个走向为NNW方向、倾角约为80°的节面,与余震重定位后的空间分布特征相吻合,但3次ML≥3.5地震的震源机制解又略有差异,分析其原因除了反演误差的因素以外,可能由该区域复杂的断层结构和应力环境影响所致。

(2)CAP方法反演盐津ML5.2地震最佳矩心深度为7 km,3次ML≥3.5地震矩心深度为7~8 km,余震重定位后2个序列的优势分布深度为4~10 km,说明盐津2个地震序列均发生在上地壳浅部。利用sPn深度震相测定盐津ML5.2地震的初始破裂深度为8.4 km,与其矩心深度相差1.4 km,推断盐津ML5.2地震可能存在沿断层面自下向上的破裂过程。

(3)盐津2个地震序列应属于两个性质不同的发震构造,即最大震级为ML3.9的“震群型”地震序列的发震断层可能为盐津—筠连断裂;最大震级为ML5.2的“孤立型”地震序列的发震断层可能为华蓥山断裂与盐津—筠连断裂共同作用产生的一条走向近SN向、倾角约为50°的逆冲型隐伏断裂。

本文图件主要用GMT6软件绘制完成,地震波形数据处理由Seismic Analysis Code(SAC)软件包完成,CAP程序包由美国圣路易斯大学朱露培教授提供,云南地震台数据产品部提供了盐津地震波形数据及震相观测报告,云南省地震局常祖峰研究员提供了盐津地区断层数据,两位审稿人对本文提出了宝贵意见,在此一并表示衷心感谢。

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Focal Parameters and Seismogenic Structure of Two Earthquake  Sequences in Yanjin,Yunnan

GU Huidong1,2,JIANG Jinzhong1,2,3,LI Jiao1,ZHANG Yan1,3,YANG Yuewen1, WANG Guangming1,3,ZHANG Shuai1,3,YAO Yuan1,3

(1.Yunnan Earthquake Agency,Kunming 650224,Yunnan,China)

(2.School of Earth Sciences,Yunnan University,Kunming 650504,Yunnan,China)

(3.Kunming Institute of Prediction,China Earthquake Administration,Kunming 650224,Yunnan,China)

Abstract

Before and after the ML5.2 earthquake in Yanjin,Yunnan Province on 23 January 2021,several medium and small earthquakes occurred in this region.In order to better assess the seismic hazard and identify the seismogenic structures in this region,we use the waveform data of the near earthquakes from the Yunnan Seismic Network and the Sichuan Seismic Network to invert the focal mechanisms and the depths of the ML≥3.5 earthquakes in Yanjin by the cut-and-paste(CAP)method and two different velocity models.Then,we determine the depth of the ML5.2 earthquake using the depth phase sPn.Finally,we employ the double-difference relocation method to relocate the earthquake sequences in Yanjin.We obtain that seismogenic fault of the isolated ML5.2 earthquake sequence belongs to the thrust type.It strikes near the NS direction and dips eastward at 50°.The ML5.2 earthquake has a shallow source,the rupture occurred from the bottom to the top along the fault plane.The seismogenic fault of the swarm-type ML3.9 earthquake sequence belongs to the strike-slip type.It strikes from NNW and dips northeastward at about 80°.The focal mechanisms of the three ML≥3.5 earthquakes in this swarm-type sequence are slightly different,this may be due to the regions complex fault structure and stress environment.Based on this analysis,we believe that the seismogenic fault of the ML3.9 earthquake sequence is the Yanjin-Junlian fault.The seismogenic fault of the ML5.2 earthquake sequence is an unknown hidden fault in the near NS direction and with a dip angle of about 50°,which is generated by the Huayingshan fault and the Yanjin-Junlian fault.

Keywords: the Yanjin earthquake sequence;focal mechanism;relocation;sPn phase;seismogenic structure

收稿日期:2023-09-07.

基金項目:中国地震局地震科技星火计划项目(XH212502Y);云南省地震局科技专项(2021ZX04);云南省地震局传帮带项目(CQ3-2021003);中国地震局地震科技星火计划项目(XH21039Y);云南省地震局“地震机理与孕震环境研究”创新团队.

第一作者简介:顾慧冬(1992-),硕士研究生在读,工程师,主要从事震源机制和破裂方向性等方面研究.E-mail:1574354495@qq.com.

通信作者简介:姜金钟(1987-),副研究员,博士,硕士生导师,主要从事地震学研究.E-mail:jz_jiang@foxmail.com.[HT5"SS]顾慧冬,姜金钟,李姣,等.2024.云南盐津2个地震序列震源参数测定及发震构造探讨[J].地震研究,47(3):391-404,doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2024.0040.

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