余海琳 万永革 黄少华 崔华伟

摘要：为揭示2021年云南漾濞MS6.4地震的发震背景及其与区域应力场的关系，搜集5月18日14时28分至6月8日5时53分的地震序列，采用P波初动反演震源机制解的方法，计算得到漾濞地震前后85次MS≥2.5地震的震源机制解。根据本次地震序列的震源机制解和近10年内滇西北地区地震的震源机制解，利用网格搜索法反演了该区域的应力场，最后模拟了主震的震源机制与区域应力场的关系。结果表明：该区域主压应力方向为近南北向，主张应力轴方向为近东西向。漾濞主震发生在剪应力最大的区域，且剪应力的滑动角与发震节面的滑动角之差较小，说明此次地震是在构造应力场作用下发生在剪应力最大释放节面上。

关键词：漾濞MS6.4地震;P波初动;震源机制解;应力场;最大剪应力

中图分类号：P315.727   文献标识码：A   文章编号：1000-0666（2021）03-0338-10

0 引言

根据P波初动数据反演震源机制解的方法得出的震源机制解快速精确，是获得震源机制解的一种有效方法。这种方法最初是由Byerly（1938）提出，主要思想是采用球极投影将震源位置以及相关信息投影到圆上，借助几何知识，给出断层面要素的可能解，但这种方式只适用于浅源地震;Hodgon和Storey（1953）在此基础上将震源深度看做是地球的厚度来进行研究，将Byerly的方法从浅源地震推广到任意震源深度的地震;郭增建（1958）在Hodgon和Storey方法的基础上，针对其不能根据地震台网求解震源机制解这一缺陷进一步改进，使之更加适用于一般的情况，并与实际相对应，本文即采用该方法进行计算。

2021年5月21日21时48分34秒，云南省漾濞县（25.67°N，99.87°E）发生MS6.4地震，震前发生了多次前震，震级最大5.6级，震后又发生多次余震，最大余震5.2级。中国地震台网中心、中国地震局地震预测研究所和国外机构等采用不同方法和资料得到主震的多个不同的震源机制解结果，结果显示这次地震属于走滑型地震。为了更进一步研究此次地震的发震构造以及相关动力学机制，需要利用更多云南漾濞地震序列的震源机制解。鉴于此，本文基于中国地震台网中心提供的漾濞地震序列观测报告，读取标有P波初动的地震事件，利用P波初动法计算漾濞地震前震、主震以及余震的震源机制解。

1 方法及数据

本文所采用方法的主要思想为：首先读取观测报告，将观测报告中所有P波初动记录按照一定的数据格式重新排列，根据给定研究区域的速度模型以及台站的位置信息计算台站的方位角与离源角;最后对每个地震事件的P波初动的个数进行限制，只有满足条件的地震事件才进行震源机制解的反演。

根据P波初动数据进行震源机制解反演的可靠性依赖于数据资料的广泛性与可靠性。本文基于中国地震台网中心提供的5月18日14时28分至6月8日5时53分的漾濞地震序列的观测报告，选取5 319条地震记录，其中3.0≤MS<4.0地震82次、4.0≤MS<5.0地震20次、5.0≤MS<6.0地震3次。首先对所选地震记录进行P波初动的读取，然后在给定的区域速度模型下求取云南地区及周边135个能记录到这些地震事件的台站（图1）的方位角和离源角，为网格搜索震源机制解提供数据支持。本文选用的速度模型是由姜金钟（2013）在云南小湾水库地震进行精定位研究时提出的，以柯乃琛和华卫（2016）反演获得的该区域最小一维速度模型为基础，结合crust1.0模型（Laske et al，2015）得到本文使用的更为详细的地壳速度模型，见表1。

2 震源机制解

2.1 震源机制解结果以及对比

本文对所选地震记录进行P波初动读取，共得到2 543个P波初动数据，选择其中最少有8个P波初动的地震事件进行震源机制解求解，最终得到85个MS≥2.5地震的震源机制解（表2）。P波初动的矛盾比是衡量震源机制准确性的重要指标，在表2中，矛盾比为0的震源机制解有26个，占总数的30.6%;矛盾比为0～0.10的震源机制解占总数的32.9%;矛盾比为0.1～0.18的震源机制解数占总数的30.6%;矛盾比大于0.18的震源机制解仅占总数的5.9%。根据Zoback（1992）在世界应力图中给出的震源机制解分类方法，可以判断出漾濞地震序列中正断型14个、走滑型40个、正走滑型1个、逆断型4个、不确定型26个，整个序列以走滑型震源机制解为主。按照其类型并结合地形图舍去距离MS6.4地震较远的6号震源机制解，得到MS≥3.0地震的震源机制解类型图（图2）。从图2可以看出，这些地震分布于走滑断裂维西—乔后断裂（常祖峰等，2016）南西方向，按照北西—南东的方式排列，与断裂带的走向一致。

为了进一步确定本文计算的漾濞MS6.4主震的震源机制解结果的稳定性与可靠性，本文将其与国内外研究机构和个人的计算结果进行比较，计算同一地震的最小空间旋转角（表3），再根据最小空间旋转角判断结果的准确性。由表3可见，本文的震源机制解与其它研究机构和个人的结果相比，最小空间旋转角的范围在20.33°～47.47°。

考虑到我们统计GCMT和USGS測定的大地震震源机制的空间旋转角的差别平均为～30°，本次求解的震源机制解的精度在允许范围之内，说明本文使用P波初动计算的震源机制解是可靠的。

2.2 P轴和T轴走向

将表2所示85个震源机制解的P轴和T轴进行投影，如图3所示。从图中可以看出，漾濞地震序列震源机制解的P轴优势方向为近南北向，T轴优势方向为近东西向。

3 应力场反演

为了揭示震源区的构造应力场特征，本文利用求得的漾濞地震序列震源机制解结合GCMT网站发布的2011年1月1日～2021年6月1日滇西北地区（25.00°～27.00°N，99.00°～101.00°E）发生地震的震源机制解结果（表4），采用网格搜索法（Wan et al，2016）对该区域进行应力场反演。

网格搜索法假设断层面上剪切应力的方向就是断层的滑动方向，将震源区进行网格划分，对每个网格内的应力张量都进行反演，并结合应力比R=（S2-S3）/（S1-S3）（其中S1、S2和S3分别表示张应力、中间应力和压应力的大小）判断这3个主应力的分布。在进行网格搜索法反演时，需要对网格搜索的参数进行设置，本文将走向、倾角、滑动角以及R值的搜索步长分别设置为1°、1°、1°和0.01，置信区间选择为90%，结果如图4所示。

图4a为应力张量反演的等面积投影图，图中蓝色向内的箭头表示“可能断层面”的观测滑动方向;红色向外的箭头表示“可能断层面”上的理论滑动方向，两者在同一个“可能断层面”相距越近，表明理论滑动方向和观测滑动方向（滑动角）越为接近;绿色断层面表示置信水平为90%的应力场的最大剪应力节面;黄色箭头表示该节面的滑动方向;S3、S2和S1周围的闭合曲线分别表示主压应力轴、中间应力轴和主张应力轴90%置信水平下的置信范围。图4b为云南漾濞地区应力张量反演结果的三维表示。图中U和D表示上和下;E、S、W分别为东、南、西向;红色表示主压应力的相对大小和方向;蓝色表示主张应力的相对大小和方向（Wan et al，2016）

使用网格搜索法计算可得主压应力轴走向的不确定范围为180.50°～182.10°，其倾伏角的不确定范围为4.00°～6.00°;中间应力轴走向的不确定范围为0.50°～2.00°，其倾伏角的不确定范围为64.00°～86.00°;主张应力轴走向的不确定范围为90.50°～92.00°，倾伏角的不确定范围为-1.00°～21.00°。应力比R=0.3，根据R值的定义（万永革等，2011）可以分析出，中间应力值更加靠近主压应力值，从选择的震源机制解中的“可能的断层面”来看，其走向的优势分布与地震序列的西北—南东走向分布对应（图4a）。滇西北地区主压应力方向为近南北向，主张应力轴方向为近东西向，与Wan（2010）、Xu等（1992）所给出的中国大陆应力场中该区域的应力场方向基本一致，这进一步说明本文计算的震源机制解的准确性。

4 震源机制与应力场的关系

本文在探究漾濞主震震源机制与应力场关系的过程中，采用万永革（2020）提出的震源机制解与应力体系关系模拟研究的方法，这种方法模拟了3种应力体系状态，给出每种应力状态下可能的震源机制解分布，并探究不同类型震源机制解的数目与R值的关系。采用前文计算的应力场参数：压应力轴走向为181.00°、倾伏角为25.00°、张应力轴走向为91.00°、倾伏角为0.00°，R=0.3，震源机制解选取本文得出的主震震源机制解的其中一个节面，走向309°、倾角61°、滑动角174°，进行应力场与震源机制解的关系模拟，得到如图5所示在该应力体系下的震源机制解以及相对剪应力和相对正应力。

由于模拟时采用的应力大小是相对的，是将震源机制解节面的正应力和剪应力用最大剪应力进行归一化，因此震源機制解会存在误差。但从图5可以看出，云南漾濞地震的主震不论是计算时给出的节面还是与之垂直的节面，都处于剪应力最大的区域，而从正应力图上来看，该地震处于正应力抑制节面。应力张量在节面I（走向308.0°、倾角61.0°）上的相对剪应力和相对正应力分别为0.891和-0.300（最大相对剪应力为1），剪应力的滑动角为-165.4°，与该节面的观测滑动角174.27°仅相差20.13°;在节面Ⅱ（走向40.9°、倾角84.8°）上的相对剪应力和相对正应力分别为0.915和0.375，剪应力的滑动角为4.9°，与节面的观测滑动角30°滑动仅相差25.1°，剪应力的滑动角与震源机制解对应节面的滑动角之间的角度相差不大。综合图5以及计算结果可以得出，漾濞MS6.4地震基本在构造应力场的最优释放节面上发生，且主要在剪应力的作用下发生的，震源机制解表现为走滑型，发震断层也具有走滑性质，这一结果验证了本文使用P波初动计算结果的准确性。

5 结论与讨论

本文根据中国地震台网中心的观测报告中P波初动信息，利用P波初动的方法对满足条件的地震事件进行震源机制解的反演，得到了85个震源机制解，筛选后对漾濞地震序列震源机制解和区域构造应力场进行研究得到以下结论：

（1）漾濞地震序列的85个震源机制解的错动类型以走滑型为主，地震分布于维西—乔后断裂南西方向，按照北西—南东的方式排列，与断裂带的走向一致。

（2）将利用P波初动得到的主震震源机制解与其它研究机构及个人结果进行对比发现，最小空间旋转角的范围在20.33°～47.47°，在允许的范围内，验证了本文结果的准确性。

（3）利用所得出的震源机制解，结合近10年内滇西北地区地震的震源机制解反演区域应力场，可以得出：该区域应力场的主压应力方向为近南北向，主张应力轴方向为近东西向，与前人给出的滇西北地区应力场方向大体一致。

（4）通过对震源机制解和应力场关系的研究，说明了云南漾濞地震主震基本在区域构造应力场的最优释放节面上发生，揭示了漾濞主震是在区域构造应力场的作用下发生的。

虽然本文是在特定的速度模型下得到的震源机制解，研究区有多种速度模型，但速度模型的改变通常不会引起震源机制解数值的较大变化。另外本文采用常规地震观测报告中台站的P波初动极性来求解震源机制解，如能进一步拾取更多的P波初动符号或许所得震源机制解会更为准确。由于缺少波形数据，未采用波形加初动的方法如HASH法（Hardebeck，Shearer，2002）计算震源机制解并与之比较，但本文所得出漾濞地震序列的震源机制解类型以走滑型为主，选取的“可能断层面”的优势取向也与以北西—南东向地震序列大致吻合，根据震源机制解得到的应力场方向也与前人得到的应力场方向一致，这说明本文的震源机制经过多方面的验证，和目前的观测和认识有较好的一致性，结果还是可信的。

中國地震台网中心等多个机构和王卫民和雷兴林2位教授提供漾濞地震主震震源机制解;文中的图件采用MATLAB和Generic Mapping Tools（GMT）（Wessel，Smith，1995）绘制，审稿专家提出的宝贵修改意见，特此致谢。

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Study on Focal Mechanism Solution and Stress Field of the 2021 Yangbi，Yunnan MS6.4 Earthquake Sequence Using P-wave First Motion Data

YU Hailin1，WAN Yongge1，2，HUANG Shaohua1，CUI Huawei3

（1.Institute of Disaster Prevention，Sanhe 065201，Hebei，China）

（2.Hebei Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Sanhe 065201，Hebei，China）

（3.Shandong Earthquake Agency，Jinan 250000，Shandong，China）

Abstract

In order to reveal the seismogenic background of the Yangbi MS6.4 earthquake in Yunnan Province and its relationship with the surrounding stress field，the dataset of the seismic sequence from 14：28 on May 18 to 5：53 on June 8 is collected.The focal mechanism solutions of 85 earthquakes with MS≥2.5 before and after the MS6.4 main shock are calculated by using the method of P-wave initial motion.Then，according to the focal mechanism solution，the stress field in the source region is inverted by using the grid search method.Finally，the focal mechanism of the main shock and the stress field around it are simulated.The results show that the direction of the main compressive stress is near NS direction，and the extensional stress axis is near EW direction.This result is roughly the same as that of the stress field in the mainland of China.Through the simulation of the stress field and focal mechanism，it is found that the main shock basically occurred in the area with the nearly largest shear stress，and the difference between the direction of the shear stress and the slip direction of the mainshock was small，which indicated that by the action of the tectonic stress field，the mainshock occurred on the nodal plane with maximum shear stress releas.

Keywords：the Yangbi MS6.4 earthquake;P-wave initial motion;focal mechanism solution;stress field;maximum shear stress