2014年云南盈江MS 6.1地震前后序列分布差異研究*

徐甫坤，張彥琪，蘇有錦

(云南省地震局，云南昆明650224)

0 引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心測定，2014年5月24日4時49分21秒，云南省德宏傣族景頗族自治州盈江縣發(fā)生MS5.6地震 (以下簡稱MS5.6地震)，震中 (25.0°N，97.8°E)，震源深度12 km;2014年5月30日9時20分50秒，該地區(qū)再次發(fā)生MS6.1地震 (以下簡稱 MS6.1地震)，震中 (25.0°N，97.8°E)，震源深度12 km。這兩次地震構成震群序列，5月30日的MS5.6地震序列可能對MS6.1地震的孕育發(fā)生具有重要的指示意義;云南測震臺網(wǎng)的定位結果顯示，MS6.1地震前后的序列分布具有明顯差異，且存在一定相關性，進一步分析其時空分布特征可為地震序列后期可能的強震活動預判提供依據(jù)。

盈江地處騰沖—龍陵地震帶和緬甸弧地震帶之間的過渡地帶，夾于岡底斯—念青唐古拉褶皺系 (Ⅰ級)、伯舒拉嶺—高黎貢山褶皺帶 (Ⅱ級)、銅壁關褶皺束 (Ⅲ級)、與瀘水—隴川褶皺束 (Ⅲ級)及古永—盞西褶皺束 (Ⅲ級)間。由于處在特提斯—喜馬拉雅構造域東南段構造線明顯轉折的部位，自晚元古代以來古大洋向其北部和東部地臺的長期擠壓和俯沖，加之各時期主應力方向的不斷變化，使該地區(qū)構造極其復雜，區(qū)內(nèi)眾多大斷裂縱橫交錯，地質(zhì)構造十分復雜 (張智等，2006)。西側緬甸境內(nèi)有右旋走滑的近北南向實皆斷裂，北部有喜馬拉雅東構造結，東部有龍陵—瀾滄新生斷裂，南部有一系列北東向斷裂 (如大盈江斷裂)等全新世活動斷裂。

震區(qū)內(nèi)新構造運動強烈而復雜，主要發(fā)育有NE向、NS向和NNE向3組斷裂構造，代表性斷裂為大盈江斷裂、蘇典—盈江斷裂和卡場—大竹寨斷裂 (張彥琪等，2014)。該區(qū)自2008年以來中強地震活躍，相繼發(fā)生了2008年3月21日MS5.0地震 (大盈江斷裂)、2008年8月20日MS5.0地震、8月21日MS5.9地震 (蘇典—盈江斷裂)和2011年3月10日MS5.8地震 (大盈江斷裂)。從構造的角度看，自2008年以來該區(qū)“群震”現(xiàn)象可能與其所處的特殊構造位置有關，但本次MS5.6、MS6.1地震距大盈江斷裂約43 km、距蘇典—盈江斷裂約16 km，且附近地形地貌較為復雜，震區(qū)具體構造特征尚不明確，需進一步研究。

高精度的定位能更加準確顯示地震序列的空間分布，使我們能更好地分析地震活動的三維空間分布特征、地震分布與震區(qū)構造的關系，進而為確定發(fā)震斷層和分析地震的發(fā)震機理定提供重要參考 (房立華等，2013;Balfour et al.，2012)。本文利用“川滇地區(qū)三維走時表”和“三維速度模型”對地震進行了重定位，然后利用2014年10月7～31日云南省測震臺網(wǎng)波形數(shù)據(jù)及震相觀測報告，采用雙差重定位方法對盈江地震及其余震序列進行重新定位，探討本次地震序列的時空分布特征。

1 研究方法與數(shù)據(jù)

1.1 雙差重定位方法

雙差重定位方法 (Waldhauser，Ellsworth，2000，2002)是一種針對叢集地震精定位的相對定位方法，經(jīng)過重定位后的地震的相對位置具有較好的空間分布特征。尤其該方法被它用于地震序列的重定位中，可以更好地反映地震破裂區(qū)的幾何形態(tài)，描述發(fā)震斷層的特征，已在大量震例中得到廣泛應用。余震序列的雙差定位結果，已被證明能夠較好地反映斷層破裂的延展范圍 (黃媛，2008;房立華等，2011，2013;Lei et al.，2012，2014;王未來等，2014;張廣偉等，2014;徐甫坤等，2014)。雙差重定位方法通過將一定空間范圍內(nèi)的地震事件兩兩組對，對某組對事件 (i，j)在臺站k上的某個震相，定義其雙重殘差為兩個事件的走時殘差)之差 (Waldhauserand，Ellsworth，2000，2002)為

當組對事件中兩個事件間的距離遠小于事件到臺站間的距離或速度非均勻性尺度時，兩個事件具有相近的傳播路徑，傳播路徑上速度結構的誤差對定位的影響可以忽略，雙重殘差只受其相對位置影響，于是式 (1)可近似表示為事件震源參數(shù)偏移量的線性方程組:

其中，Δm=(Δx，Δy，Δz，Δτ)為 4 維震源參數(shù)偏移量。于是地震定位問題變?yōu)?以觀測走時為初始條件，求解偏移量Δmi及Δmj，使雙重殘差最小，獲得的解即為最優(yōu)解。該方法使用相對走時殘差來修正地震位置，能夠有效抵消傳輸路徑對定位結果的影響，獲得更高精度的地震相對位置。

1.2 速度模型

速度模型在地震定位中尤其是地震深度的確定中具有重要作用，雙差重定位方法采用相對走時差數(shù)據(jù)，很好的克服了傳輸路徑中速度橫向不均勻性的影響 (呂鵬等，2011)，但震區(qū)的水平分層速度模型仍對重定位結果存在較大影響(Waldhauser，Ellsworth，2000)，為對本次地震序列進行重定位，確定合適的速度結構尤為重要。人工測深方法能給出較精確的速度結構，中國地震局和其他協(xié)作單位先后于1982及1987年在云南及鄰區(qū)實施了滇深82工程、滇深86-87工程等野外人工地震測深 (DSS)工作，獲得了遮放—賓川(胡鴻翔等，1986;白志明，王椿鏞，2004;張中杰等，2005)、洱源—江川 (胡鴻翔等，1986;張智等，2007)和孟連—馬龍 (白志明，王椿鏞，2004)、麗江—者海 (熊紹柏等，1993)和思茅—中甸 (胡鴻翔，1993;林中洋等，1993;張智等，2006)5條地震測深剖面的速度結構 (蘇有錦等，1999;白志明等，2003;熊小松等，2009)。這些測線呈網(wǎng)狀相互交叉，穿越云南地區(qū)一系列的重要斷裂和主要構造單元 (白志明，王椿鏞，2003)，提供了寶貴的參考數(shù)據(jù)，對確定水平分層速度模型起著關鍵作用。

盈江地震位于波密—騰沖褶皺系 (早加里東褶皺帶)內(nèi)，現(xiàn)有的關于盈江地區(qū)的分層速度模型研究結果并不多，大多數(shù)研究主要集中于與其相鄰的騰沖地區(qū)，且兩個地區(qū)的速度結構可能存在較大差異 (趙小艷等，2013)。DSS中的遮放—賓川測線大致沿龍陵斷裂分布，其西南端位于波密—騰沖褶皺系 (早加里東褶皺帶)與三江褶皺系的交界地帶 (陳炳蔚等，1987;白志明，王椿鏞，2004)，與盈江地區(qū)屬于同一構造單元，且與本次地震空間上最為接近。2011年盈江MS5.8地震發(fā)生后，房立華等 (2011)參考DSS結果建立了該區(qū)域分層速度結構模型，對地震序列進行了快速精定位;對該地震的后續(xù)研究 (趙小艷等，2013;黃浩，付虹，2014)亦采用了該模型，并獲得了較準確的重定位結果。本次地震位于2011年盈江MS5.8地震震中西北約40 km，兩次地震震中距離相近，故使用該結構模型對本次地震進行重定位，模型共分7層，每層的頂界面深度分別是0、1、14、18、30、38和60 km，對應的層速度分別為5.0、6.1、6.4、6.6、7.2、8.0和8.1 km/s，波速比設定為1.76(圖1)。

圖1 本文研究使用的速度結構Fig.1 The velocity structure used in this paper

圖2 2014年5月24日0時至6月30日24時盈江M L≥2.5地震序列M-t圖Fig.2 M-t diagram of the Yingjiang M L≥2.5 earthquake sequence from 0 a.m.on May.24 to 24 p.m.on Jun.30，2014

1.3 數(shù)據(jù)選擇

根據(jù)云南地震速報目錄，2014年5月24日0時至6月30日24時，震區(qū) (97°～99°E，24°～26°N)共記錄到ML≥1.0地震5 834次，其中3.0～3.9級223次，4.0～4.9級14次，5.0級以上地震3次，這3次5.0級以上地震分別為5月24日4時49分21秒MS5.6地震、5月30日9時20分13秒MS6.1地震以及5月30日9時20分50秒MS5.1地震。本地震序列可分為兩個階段 (圖2)，第一個階段為MS5.6地震至MS6.1地震之前時段，第二階段為MS6.1地震之后的時段。由云南測震臺網(wǎng)定位結果，第一個階段的余震分布以北東向分布為主，第二個階段以近北南向分布為主，兩個階段的余震分布存在明顯差異。為方便討論，將第一個階段內(nèi)的地震簡稱為“MS5.6地震序列”，第二個階段稱為“MS6.1地震序列”。

2014年5月24日盈江MS5.6地震前，震中附近200 km范圍內(nèi)共有11個正常運行的臺站參與定位，其中包括云南數(shù)字測震臺網(wǎng)7個臺、騰沖火山臺網(wǎng)3個臺及緬甸密支那 (MYI)臺。其中箐口臺(QKT)距離震中最近，震中距為57 km，近震臺站較少;臺站主要分布有震中東側，震中西側僅有MYI臺一個臺站 (圖3a)，其中斷層數(shù)據(jù)采用鄧起東等 (2002，2003)研究結果，方位角覆蓋較弱。MS5.6地震發(fā)生后，云南省地震局在震中附近架設了卡場 (KAC)、勐弄 (MNO)及惜馬(XIM)3個短周期流動測震儀，于5月26日10時48分開始參與地震定位，其中KAC及MNO兩個臺均位于余震區(qū)內(nèi);2014年5月30日盈江MS6.1地震發(fā)生后，再次其設了盞西 (ZHX)及新城(XIC)兩個流動短周期測震儀，并于5月31日22時41分開始參與地震定位。至此震區(qū)50 km范圍內(nèi)共有5個測震儀參與定位，明顯改善了臺網(wǎng)對震區(qū)的監(jiān)測能力。

使用的震相數(shù)據(jù)為云南省測震臺網(wǎng)編目提供的震相報告，為確保震相的可靠性，對震相報告進行了篩選，按照以下原則篩選出符合要求的地震事件:對每次地震事件，要求參與定位的臺站不少于4個、震中距在200 km內(nèi)，且震相數(shù)不少于6個。共篩選出4 594次ML≥1.5地震參與重定位計算 (圖3a中左下角)，獲得P波到時36 618條、S波到時32 742條，由其走時曲線 (圖3b)可見，震相走時的離散度小，原始震相觀測報告具有較高的可靠性。

2 地震重定位

由于雙差重定位方法是一種相對定位方法，對地震的絕對位置不敏感，定位的結果可能出現(xiàn)整體性的位置偏移 (房立華等，2011，2013)，為探討地震序列與斷層的位置關系，還需要準確的參考地震的位置。筆者利用云南省測震臺網(wǎng)中心的波形數(shù)據(jù)，對5月30日MS6.1地震進行重新定位，使用的軟件為MSDP軟件，速度模型為地震行業(yè)科技專項“川滇地區(qū)地震走時表編制”的研究成果“川滇地區(qū)三維速度模型”(LOC3D)。

圖4 采用LOC3D重定位使用的臺站分布及重定位后的震中位置Fig.4 Distribation of stations used to relocation by LOC3D and the location of the epicenter of mainshock after relocation

利用由云南省測震臺網(wǎng)中心提供的波形數(shù)據(jù)，選擇信噪比高、震相清楚、方位覆蓋較好的臺站波形進行震相檢查及標注，對地震的震相進行了分析。參與定位的臺站分布如圖4所示，共有37個臺站的63條震相參與定位，其中Pg震相25條、Pn震相24條、Sg震相14條。在MSDP軟件上使用LOC3D速度模型對地震進行重新定位，重新測定后的地震發(fā)震時刻為2014年5月30日9時20分13.321秒，震中位于 (24.994°N，97.853°E)，震源深度17.597 km，經(jīng)度、緯度和深度方向的定位誤差分別為0.9 km、0.7 km和0.9 km。與震相報告中的地震位置 (25.038°N，97.799°E)、震源深度12 km水平位置接近，但深度增加約5.6 km。

圖5 重定位后地震序列震源深度分布圖Fig.5 The focal depth distribution of the earthquake sequences after relocation

圖6 重定位后的地震序列在水平面上的分布 (a)，沿AA’剖面 (b)和沿BB’剖面 (c)的投影Fig.6 Distributions of the sequences after relocation on horizontal plane(a)，and the projection of focal depth along AA’and(b)and BB’(c)profiles

3 重定位結果

進行序列重定位前，以主震重定位后的位置為參考位置，根據(jù)采用LOC3D模型確定的地震位置 (圖)與震相報告中的地震位置的差異，對所有地震的初始位置進行了整體性平移，并作為重定位的初始位置 (房立華等，2011)。

設定組成事件對的最大距離為10 km、最小震相對為8對，經(jīng)過事件組對后，共挑選出4 284次地震，組成56 354對事件對，共有331 326對P波及281 726對S波震相參與重定位計算。初始數(shù)據(jù)沿經(jīng)度、緯度和深度方向的定位殘差分別為0.6、0.7及0.8 km，走時殘差為240 ms。

經(jīng)過雙差重定位后共得到4 163次地震的震源位置參數(shù)，沿緯度方向、經(jīng)度方向和深度方向的定位殘差分別為0.16 km、0.16 km和0.21 km，走時殘差為65 ms。與初始定位結果相比，重定位計算明顯提高了震源相對位置的定位精度，且重定位后的震中分布形態(tài)具有明顯的集中性。

重定位后，MS6.1地震震中位置(24.974°N，97.881°E)，震源深度為17.5 km，與重定位前基本一致;而MS5.6地震的震源深度為23.6 km，相比重定位前增加了6.6 km，這可能是由該地震發(fā)生前震中附近臺站較少、臺網(wǎng)定位精度較低所致。按窗長3 km統(tǒng)計震源深度的分布，發(fā)現(xiàn)MS6.1地震前后的震源深度分布存在明顯差異 (圖5):MS5.6地震序列的震源深度分布集中在13～17 km內(nèi)，峰值出現(xiàn)在15 km左右;而MS6.1地震序列的震源深度分布集中在11～15 km內(nèi)，峰值出現(xiàn)在13 km左右。表明MS6.1地震后的余震分布相對MS5.6地震序列有所變淺。

圖7 M S6.1地震序列中M L≥2.0地震的水平分布及其深度剖面 (深度剖面中黑線為余震集中分布顯示的可能的破裂面)Fig.7 The horizontal distribution and depth profile of M L≥2.0 earthquakes of M S6.1 sequences(the black lines in the depth profile are the possible rupture planes implied by the centralized distribution of aftershocks)

從重定位結果可以看出，重定位后的序列分布與云南省測震臺網(wǎng)的初定位結果 (圖3a)基本一致，但具有較為集中的分布特征，而且MS6.1地震前后的余震分布具有明顯差異 (圖6a)，故以MS6.1地震為參考時間點，將其分為5月24日 ～30日 (MS5.6地震序列)和5月30日 ～6月30日 (MS6.1地震序列)兩個時段討論。

MS5.6地震序列的優(yōu)勢分布方向為北東向 (圖6a)，參考余震分布選取北東向的A-A’剖面及北西向的B-B’剖面:在水平面上，A-A’剖面為優(yōu)勢分布方向，分布區(qū)域長約8 km，寬約3 km;由深度剖面可見 (圖6b)，余震的震源深度分布主要集中在8～20 km，MS5.6地震位于整個余震區(qū)底部，其震源深度顯著深于其他地震，在深度剖面上呈近豎直分布;另外，該序列還存在一個北西方向的分支 (B-B’剖面)(圖6c)，該分支位于MS5.6地震附近，與優(yōu)勢分布正交，其余震數(shù)量較少，但深度集中在13～18 km，明顯低于A-A’剖面上的地震;值得一提的是，5月31日MS6.1地震發(fā)生于該分支的底部。

MS6.1地震序列的優(yōu)勢分布方向為近南北向(圖7)，與 MS5.6地震序列存在明顯差異 (圖6a)，余震分布在南端為北北西向，至北端轉為北北東向，整體呈弧狀分布 (圖7a)，其南北向長度約12 km，東西向寬度約6 km。由余震分布在北北東方向 (圖7b、c)及北西西方向 (圖7d、e、f)上的投影，可見余震集中分布在H1-H1’、H2-H2’及C-C’三個細長區(qū)域內(nèi)，這三個區(qū)域的走向及余震深度分布均存在明顯差異:(1)東南角的C-C’區(qū)域呈北東走向，區(qū)域內(nèi)地震的震源深度集中在8～14 km，明顯淺于其他區(qū)域 (圖7f);(2)H1-H1’區(qū)域呈北北東走向，長約7 km，沿北北東向的剖面 (圖7b)顯示其南端的余震的震源深度集中在11～15 km，至北端則增加至20 km左右，整體呈南淺北深、略向西傾的幾何形狀;(3)H2-H2’區(qū)域呈北北東走向，與H1-H1’平行，水平間隔約1.5 km，但其余震的深度分布與H1-H1’相反，在南端集中在10～18 km，至北端集中在10～15 km(圖7c)，整體呈南深北淺、略向西傾的幾何形狀。

圖8 M S5.6及M S6.1地震序列分布 (M L≥3.0)Fig.8 Distributions of M S5.6 and M S6.1 earthquake sequences(M L≥3.0)

另外，由北西西方向的剖面 (7d、e、f)可以看出:(1)H1-H1’、H2-H2’及C-C’三個細長區(qū)域上的余震剖面均略往西傾，MS6.1地震位于H1-H1’及H2-H2’兩個北北東向在深部的交匯部位;(2)三個區(qū)域的余震深度分布存在明顯差異，東南端北東走向的C-C’區(qū)域的深度最淺，H1-H1’及H2-H2’區(qū)域的深度分布大體相近，但在不同段落具有差異:H2-H2’為南深北淺的分布，而H1-H1’為南淺北深的分布。由以上余震空間分布的特征，推測MS6.1地震的主要破裂區(qū)域可能為北北東向的H1-H1’及H2-H2’破裂面，而北東向的C-C’區(qū)域為H2-H2’破裂面衍生的小型破裂。

由圖6、7可見，MS6.1地震序列與MS5.6地震序列的空間分布具有明顯差異，但從ML≥3.0余震的整體分布看 (圖8)，二者又相互補充:MS5.6地震序列位于整個序列的中部，MS6.1地震序列的展布與其存在重疊，且分布范圍更廣，二者共同表現(xiàn)為南北向的優(yōu)勢分布;MS6.1地震序列的深度剖面存在余震稀疏的區(qū)域，其位置與MS5.6地震序列吻合，這與2011年盈江MS5.8地震相似(趙小艷等，2013)，說明這些區(qū)域可能已充分破裂。這種分布可能反映MS6.1地震序列為在MS5.6地震序列基礎上產(chǎn)生的新破裂，形成新的空間分布，為破裂的進一步發(fā)展和升級。

由震源深度隨時間的演化特征 (圖 9)，MS5.6地震序列中ML≥3.0地震的空間分布隨時間的演化具有階段性:早期 (5月24日 ～25日)的余震分布較為分散，形成北東向優(yōu)勢分布，在9～23 km深度均有分布，其中大部分地震集中在14～18 km內(nèi);5月25～27日的余震集中在中南段，且深度較淺，以13～15 km為主;5月27～30日MS6.1地震前的余震則表現(xiàn)出一定的趨勢性，其在水平面上分布于北東向優(yōu)勢分布的西北側區(qū)域，即未來震中附近，在深度上則逐漸加大，在5月27日深度分布在13～15 km，至5月30日已逐漸加深到15～17 km范圍。由圖6亦可看到，在序列后期，小震活動以MS6.1地震附近區(qū)域為主，存在向MS6.1地震震中集中的趨勢。這種集中趨勢可能意味著未來強震附近的破裂開始發(fā)生，對MS6.1地震具有重要的指示意義。

圖9 M S5.6地震序列在深度 (M L≥2.0)(a)、水平面上 (M L≥3.0)(b)隨時間的演化分布Fig.9 The evolution distribution of M S5.6 earthquake sequences with time in depth(M L≥2.0)(a)and on horizontal plane(M L≥3.0)(b)

4 討論與結論

重新測定后的地震發(fā)震時刻為2014年5月30日9時20分13.321秒，震中位于 (97.853°E，24.994°N)，震源深度17.597 km。與臺網(wǎng)定位結果相比，水平位置接近，但深度增加約5.6 km，這可能主要由采用的速度模型的差異造成。經(jīng)過雙差重定位后，定位誤差明顯減小，序列分布具有以下特征:

在水平方向上，余震優(yōu)勢分布為近南北向的條狀區(qū)域，南北長約12 km，東西寬約6 km;對余震分布在不同方向的投影進一步劃分，反映出破裂區(qū)更為精細的幾何結構，余震主要分布在一個北東向、兩個北北東向的3個細長區(qū)域內(nèi)，其深度分布具有明顯差異。由于震區(qū)附近的主要斷裂為大盈江斷裂、次級的蘇典—盈江斷裂及措勤—嘉梨斷裂 (安曉文等，2009;張彥琪等，2014)等走滑型斷裂，但與本次地震均有一定距離，而目前對震區(qū)的詳細構造尚缺乏詳細研究，故本次地震序列的余震分布表現(xiàn)出的幾何結構與構造的關系不得而知，但這種幾何結構可能反映震區(qū)的構造形態(tài)為走滑型斷裂背景下的花狀構造。

將本次地震序列按MS6.1地震劃分為兩個時段，地震之前的地震歸為MS5.6地震序列，之后的地震歸為MS6.1地震序列，則兩個序列的余震空間分布具有明顯差異:在水平方向上，MS5.6地震序列的優(yōu)勢分布為北東向，而MS6.1地震序列呈近南北向的弧狀分布，由3個細長區(qū)域共同構成;在深度上，MS6.1地震序列的震源深度略淺于MS5.6地震序列;另外，余震分布的深度剖面顯示，MS6.1地震序列分布范圍較廣，且與MS5.6地震序列存在較大差異。這種分布特征可能表明，這兩個地震屬于震群型地震。

另一方面，MS5.6地震序列為北東向優(yōu)勢分布，并存在一個稍小的北西向分支，MS6.1地震并未發(fā)生在MS5.6地震序列的余震主體集中區(qū)域，而是位于其北西向分支底部，余震區(qū)的邊緣地帶。本次地震東南約40 km的大盈江斷裂上曾于2011年發(fā)生MS5.8地震，其前震非常豐富 (付虹等，2011)，MS5.8主震亦位于前震分布的邊緣，斷裂的尖端地區(qū) (趙小艷等，2013;黃浩，付虹，2014;陳佳等，2014)，與本次地震相似。

從余震分布隨時間的演化看，MS5.6地震序列中后期的余震存在震源深度逐漸變深、并逐漸向MS6.1地震震中集中的趨勢，這種分布及演化趨勢可能為MS6.1地震將要發(fā)生的一種跡象。

對該地震的相關性質(zhì)尚需結合其他手段做進一步討論和分析，但本文的初步研究顯示:本次地震序列的空間分布具有較為精細的幾何結構，MS5.6地震序列可能為MS6.1地震的前震序列;并發(fā)現(xiàn)MS5.6地震序列后期的余震存在向MS6.1地震的震源處逐漸集中的演化規(guī)律，這種演化可能對未來強震的發(fā)生具有一定的指示意義。筆者亦期望本文的結果能對進一步的分析研究有所幫助，粗淺認識可為未來的序列趨勢跟蹤、尤其是在對未來強震/強余震的預判中提供一定的依據(jù)。

本文所用波形及震相數(shù)據(jù)來自云南測震臺網(wǎng)中心，圖件采用GMT軟件包及AI繪制。審稿專家對本文提供了建設性的修改意見;云南省地震局李靜在地震重定位過程中提供了指導。作者謹向以上單位和個人表示由衷的感謝。

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