云南2020年巧家MS5.0地震序列發(fā)震構(gòu)造及其與2014年魯?shù)镸S6.5地震的關(guān)系

宋倩， 梁姍姍， 于湘?zhèn)?， 章文波， 李春來(lái)

1 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院， 北京 100049 2 中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心， 北京 100045 3 中國(guó)地震局地球物理研究所， 北京 100081

0 引言

在印度板塊向歐亞板塊碰撞擠壓的動(dòng)力學(xué)背景下，青藏高原縮短和隆升導(dǎo)致物質(zhì)向東運(yùn)移，在受到華南塊體阻擋后轉(zhuǎn)而向南，呈現(xiàn)出順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的形式，造成川滇塊體東部邊緣與華南塊體西部邊緣的過(guò)渡地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜，發(fā)育有眾多以左旋走滑和逆沖性質(zhì)為主的斷裂(鄧起東等，2002，2014；徐錫偉等，2014；伍吉倉(cāng)等，2018；李姜一等，2020)(圖1).其中從SN向轉(zhuǎn)到NNW向再轉(zhuǎn)到近SN向的安寧河—?jiǎng)t木河—小江斷裂與其東側(cè)近SN向的大涼山斷裂構(gòu)成了青藏高原東緣最新構(gòu)造變形帶.在北部，由于大涼山斷裂分解了部分青藏高原東緣近SN向的左旋走滑分量，使得安寧河—?jiǎng)t木河斷裂的左旋走滑運(yùn)動(dòng)速率小于南側(cè)與其交匯的小江斷裂(徐錫偉等，2014).這些斷裂切割了大涼山斷裂東南側(cè)NE向以逆沖性質(zhì)為主的蓮峰和昭通斷裂，而這兩斷裂作為華南塊體西北側(cè)與川滇塊體之間的邊界構(gòu)造帶，相關(guān)研究表明其存在不同程度的閉鎖和應(yīng)變積累，具有較高的中長(zhǎng)期地震危險(xiǎn)性(聞學(xué)澤等，2013；李大虎等，2019).2020年云南巧家MS5.0地震和2014年云南魯?shù)镸S6.5地震即發(fā)生在蓮峰和昭通斷裂之間(圖1b).

由于青藏高原東緣周邊發(fā)育有眾多上述活動(dòng)斷裂，其地震活動(dòng)性一直較為強(qiáng)烈，近十年來(lái)MS≥5.0的地震發(fā)生了8次(圖1a)，主要發(fā)生在邊界構(gòu)造帶的北側(cè)，其中震級(jí)最大的一次為2014年8月3日的云南魯?shù)镸S6.5地震(簡(jiǎn)稱2014年魯?shù)榈卣?.已有的研究結(jié)果表明2014年魯?shù)榈卣馂橐淮胃邇A角的左旋走滑型地震事件，其余震重定位后在震中呈現(xiàn)不對(duì)稱的共軛分布形態(tài)，結(jié)合地震烈度的優(yōu)勢(shì)方向以及破裂過(guò)程反演結(jié)果，推斷其發(fā)震斷層為NW-SE向的包谷垴—小河斷裂(圖1b)(房立華等，2014；金明培等，2014；徐錫偉等，2014；張廣偉等，2014；張勇等，2014).北京時(shí)間2020年5月18日21時(shí)48分，云南省巧家縣發(fā)生MS5.0地震(簡(jiǎn)稱2020年巧家地震)，震中位置27.20°N，103.16°E，震源深度8 km(圖1).該地震發(fā)生在小江斷裂北段的東北部，位于蓮峰斷裂和昭通斷裂之間，毗鄰包谷垴—小河斷裂，由于未造成明顯的地表破裂，因此未能判定該地震與周圍斷裂之間的關(guān)系.此次2020年巧家地震的震中距2014年魯?shù)榈卣鸬恼鹬袃H18.53 km(據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心正式地震目錄)，兩個(gè)地震的發(fā)生是同一動(dòng)力學(xué)背景下的兩次觸發(fā)地震，還是魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)生對(duì)巧家地震的發(fā)生有觸發(fā)作用？這些問(wèn)題的深入研究和探討均依賴于精確的震源位置，因此本文著重于利用2020年巧家地震序列的地震精定位結(jié)果對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入分析.

圖1 巧家MS5.0地震震中位置、鄰區(qū)活動(dòng)斷裂分布及近十年該地區(qū)MS≥5.0的地震事件分布圖(b)為(a)中藍(lán)色虛線框區(qū)域的放大圖，近十年地震事件震源參數(shù)來(lái)自中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心正式地震目錄(http:∥data.earthquake.cn/gcywfl/index.html)，圖中斷裂數(shù)據(jù)來(lái)自鄧起東等(2002).

目前，利用早期余震序列和野外實(shí)地調(diào)查對(duì)2020年巧家地震的發(fā)震構(gòu)造已有部分研究結(jié)果.根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心記錄到的巧家主震發(fā)震后24 h內(nèi)的余震序列結(jié)果，結(jié)合地震烈度分析認(rèn)為巧家余震序列呈近SN向分布，推測(cè)其發(fā)震斷層為距離最近的包谷垴—小河斷裂的南側(cè)近SN向分支(李文濤等，2020)，通過(guò)目視解譯震前震后的衛(wèi)星影像和實(shí)地考察巧家地震造成的滑坡分布結(jié)果支持了這一結(jié)論(He et al.，2021).但是，F(xiàn)u等(2021)認(rèn)為中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心的固定臺(tái)站分布較為稀疏并且距震源區(qū)的震中距離較大，可能并不能更好地反映余震序列的分布情況，因此Fu等(2021)利用距離震源區(qū)較近的區(qū)域巧家臺(tái)陣和昭通臺(tái)陣記錄到的主震發(fā)震后72 h內(nèi)的余震序列進(jìn)行重定位分析，結(jié)果表明巧家余震序列呈現(xiàn)近EW向優(yōu)勢(shì)分布，而非之前認(rèn)為的近SN向分布，這就無(wú)法將巧家地震的發(fā)震斷層歸因于包谷垴—小河斷裂的分支.此外，在利用青藏高原東部螺髻山溫泉?dú)馀葜袣錃鉂舛葋?lái)研究地震前兆異常結(jié)果中，認(rèn)為2020年巧家地震是由于水庫(kù)蓄水造成一次人為誘發(fā)地震(Zhou et al., 2021).這些均表明2020年巧家地震的發(fā)震機(jī)制還存在較大爭(zhēng)議，因此需要更深入的研究和分析.

本文將利用中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心在2020年巧家MS5.0地震震區(qū)記錄到的主震震后一個(gè)月(2020年5月18日—6月19日)的震相觀測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱震相數(shù)據(jù))及地震事件波形數(shù)據(jù)，并聯(lián)合中國(guó)地震局地球物理研究所在巧家地區(qū)布設(shè)的局部密集巧家臺(tái)陣所記錄到的震相數(shù)據(jù)，采用絕對(duì)定位和相對(duì)定位結(jié)合的方法，對(duì)主震及其余震序列進(jìn)行重定位，以此來(lái)探討巧家地震序列的分布特征及孕震背景，并進(jìn)一步分析其與2014年魯?shù)榈卣鹬g的聯(lián)系，對(duì)研究該地區(qū)未來(lái)地震危險(xiǎn)性有著重要意義.

1 最優(yōu)一維P波速度模型反演

地震定位的精度受到諸多因素的影響，如地震臺(tái)網(wǎng)分布、震相數(shù)量、震相到時(shí)的拾取精度以及用于定位的地殼速度模型等.在已有的地震數(shù)據(jù)條件下，地殼速度模型對(duì)地震定位結(jié)果有著重要作用，特別是對(duì)于地震的絕對(duì)定位，不同的速度模型會(huì)得到不同的地震分布形態(tài)(宋倩等，2020)，因此在數(shù)據(jù)量有限的情況下，選擇最適合研究區(qū)域的速度模型在地震重定位研究中至關(guān)重要.

為選取巧家地震震源區(qū)的最優(yōu)速度模型，在進(jìn)行重定位前本文先利用Kissling等(1994)提出的方法，反演適合該地區(qū)的走時(shí)均方根(Root Mean Square，縮寫為RMS)殘差最小所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)一維P波速度模型.為保證反演的準(zhǔn)確性和合理性，本文選取巧家震區(qū)2020年5月18日—6月30日ML≥1.0的地震事件，并補(bǔ)充增加震區(qū)附近固定臺(tái)站覆蓋范圍內(nèi)2018年1月1日—2019年10月31日ML≥2.0的地震事件，要求每個(gè)地震事件至少有6條清晰的Pg震相記錄(本次反演只采用38個(gè)固定臺(tái)站的Pg震相記錄，流動(dòng)臺(tái)站的震相記錄未參與反演).最終篩選出721個(gè)地震事件用于最優(yōu)一維P波速度模型的反演，射線數(shù)共為7998條，分布如圖2所示.

圖2 用于一維速度模型反演的地震臺(tái)、地震震中及平面射線分布圖

反演最優(yōu)一維速度模型是對(duì)震源到臺(tái)站的射線路徑進(jìn)行追蹤，再對(duì)穿過(guò)某一層厚的所有射線路徑上的速度值進(jìn)行平均，由于是對(duì)各層速度值之間相互權(quán)衡的過(guò)程，所反映的是反演區(qū)域地下速度結(jié)構(gòu)的一個(gè)平均效應(yīng)，因此在重定位過(guò)程中會(huì)比僅使用單個(gè)測(cè)點(diǎn)或單條測(cè)線上的速度結(jié)構(gòu)更具合理性.鑒于在反演中無(wú)法對(duì)速度模型的層厚進(jìn)行調(diào)整，因此在反演速度模型的第一階段，本文首先參考以往的研究結(jié)果，選取多個(gè)不同層厚的P波速度模型，并在試驗(yàn)中引入附加層作為反演的初始速度模型：“模型一”采用王未來(lái)等(2014)在2014年云南魯?shù)榈卣鹦蛄须p差定位中所使用的一維速度模型，該模型為經(jīng)過(guò)攀枝花的東西方向人工地震測(cè)深剖面結(jié)果(熊紹柏等, 1993)與震區(qū)鄰近固定臺(tái)站昭通臺(tái)下方的地殼厚度的結(jié)合(Wang et al., 2014)；“模型二”采用Wang等(2007)在川滇地區(qū)竹巴龍—資中剖面進(jìn)行人工地震測(cè)深獲得的川西高原部分的地殼速度模型；“模型三”為房立華等(2014)用于2014年云南魯?shù)镸S6.5地震余震重定位的P波速度模型，該模型參考了熊紹柏等(1993)的殼內(nèi)速度模型和徐濤等(2014)的淺部地殼速度結(jié)構(gòu)；“模型四”為魏強(qiáng)等(2017)根據(jù)王椿鏞等(2002)在中國(guó)西南地區(qū)地殼和上地幔建立的三維速度結(jié)構(gòu)所提取的魯?shù)榈貐^(qū)的水平分層速度結(jié)構(gòu)；“模型五”采用趙小艷和孫楠(2014)結(jié)合在云南實(shí)施的人工地震測(cè)深研究結(jié)果所選定的用于魯?shù)榈貐^(qū)速度結(jié)構(gòu)成像研究的初始一維速度模型；“模型六”選用麗江—攀枝花—者海剖面(熊紹柏等，1993)的者海測(cè)點(diǎn)的速度模型結(jié)果(徐甫坤等，2014)；“模型七”選擇何驍慧等(2015)在云南魯?shù)镸S6.5地震破裂方向性研究中所采用的利用CRUST2.0得到的云南魯?shù)榈貐^(qū)速度結(jié)構(gòu)模型；“模型八”為本文結(jié)合麗江—攀枝花—清鎮(zhèn)(徐濤等，2014)和麗江—攀枝花—者海(熊紹柏等，1993)兩條人工地震測(cè)深剖面的研究結(jié)果得到的；“模型九”為本文結(jié)合“模型一”和“模型三”的結(jié)果，在去掉模型中的低速層后插值得到的(圖3a).在反演計(jì)算中，選取震源參數(shù)、速度參數(shù)及臺(tái)站校正的阻尼參數(shù)分別為0.01，1.00及0.10，反演迭代過(guò)程中走時(shí)RMS殘差隨迭代次數(shù)的增加而減小，當(dāng)臺(tái)站校正值、速度模型以及RMS變化均小于截?cái)嚅撝禃r(shí)即停止迭代(王小娜等，2015)(圖3b)，最終所有的模型均收斂到初始模型分布條帶區(qū)域內(nèi)的一個(gè)窄帶范圍內(nèi)(圖3c).

為了避免一維速度模型陷于局部的走時(shí)RMS殘差最小，本文利用反演第一階段中走時(shí)RMS殘差較小的兩個(gè)模型(模型四和模型九)，在距離初始速度模型±1.00 km·s-1的速度范圍內(nèi)，以±0.05 km·s-1的擾動(dòng)步長(zhǎng)，對(duì)兩個(gè)速度模型進(jìn)行滑動(dòng)擾動(dòng)(圖3d)，共獲得80個(gè)速度擾動(dòng)模型，以此來(lái)盡量涵蓋整個(gè)模型空間，再利用與第一階段相同的反演規(guī)則進(jìn)行第二階段的速度模型反演.在反演中所有模型的走時(shí)RMS殘差值均隨著迭代次數(shù)的增加而減小(圖3e)，并且反演得到的速度模型收斂范圍進(jìn)一步縮小，尤其在0～25 km深度范圍內(nèi)，收斂到比第一階段反演更窄的范圍內(nèi)(圖3f)，最終選取在停止迭代后所有模型中走時(shí)RMS殘差最小的模型為反演得到的該地區(qū)最優(yōu)一維P波速度模型(圖3f，表1).本文反演得到的最優(yōu)一維P波速度模型在各層之間的速度值階躍較小，更接近于連續(xù)變化的一維速度模型，減小了在重定位過(guò)程中由于各層之間的速度階躍而導(dǎo)致的震源深度的不確定性.

圖3 (a)(d)反演初始一維速度模型，(b)(e)不同速度模型隨著迭代次數(shù)增加對(duì)應(yīng)的地震走時(shí)RMS殘差的變化，(c)(f)反演得到的一維速度模型

表1 最優(yōu)一維P波速度模型

2 巧家地震序列重定位方法與數(shù)據(jù)處理

地震定位一直是地震學(xué)中的經(jīng)典問(wèn)題，至今已發(fā)展了多種地震定位方法，不同的地震定位方法各有其優(yōu)勢(shì)和局限性，因此利用不同的定位方法得到的地震定位結(jié)果往往也會(huì)存在差異.目前普遍采用的眾多地震定位方法總體可分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位兩大類.絕對(duì)定位方法主要是在給定速度模型的基礎(chǔ)上，不斷調(diào)整震源的位置使得理論震相走時(shí)與臺(tái)站觀測(cè)震相走時(shí)之間差異最小，從而得到修正后地震的絕對(duì)位置，但是這種方法對(duì)速度模型的依賴性較高，同時(shí)地震數(shù)據(jù)的各種隨機(jī)誤差對(duì)定位結(jié)果影響也較大；而相對(duì)定位是利用地震對(duì)之間的走時(shí)差對(duì)兩個(gè)地震之間的位置進(jìn)行調(diào)整，從而改善地震之間的相對(duì)位置，對(duì)地震對(duì)的走時(shí)作差，一方面消掉了兩個(gè)地震事件到同一臺(tái)站的相同射線路徑上速度模型不確定性的影響，減小了速度模型不確定性對(duì)定位結(jié)果的影響，另一方面也極大地減小了兩個(gè)地震事件的震相數(shù)據(jù)共同的人工誤差和系統(tǒng)誤差，提高了地震定位的精度，但由于該方法是在地震絕對(duì)位置上進(jìn)行微調(diào)，所以對(duì)地震的絕對(duì)位置有著較強(qiáng)的依賴性.為了同時(shí)得到高精度的地震絕對(duì)定位和相對(duì)定位結(jié)果，本文采用絕對(duì)定位與相對(duì)定位結(jié)合的方法對(duì)巧家MS5.0地震序列進(jìn)行重定位研究：首先利用HYPOINVERSE(Klein, 2002)對(duì)該震區(qū)地震事件進(jìn)行絕對(duì)定位，再利用雙差定位法(Waldhauser and Ellsworth, 2000)對(duì)這一震群中的地震事件之間的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，最終獲得巧家MS5.0地震序列的重定位結(jié)果.重定位中所使用的速度模型為上文中反演的最優(yōu)一維P波速度模型，波速比采用Wang等(2014)利用接收函數(shù)H-κ掃描方法獲得的昭通地震臺(tái)下方的波速比1.73.

基于中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心提供的震源參數(shù)和震相數(shù)據(jù)，以及巧家臺(tái)陣記錄到的震相數(shù)據(jù)，本文首先將這兩個(gè)數(shù)據(jù)源記錄到的相同地震的震相數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，然后選取巧家地震震區(qū)(27.10°N—27.30°N，103.05°E—103.25°E)在2020年5月18日—6月19日發(fā)生的ML≥0.5的地震事件(圖4b)作為重定位研究的初始數(shù)據(jù).為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性,在剔除異常走時(shí)震相數(shù)據(jù)后，要求每個(gè)地震至少有4條震相記錄，且震中距在250 km范圍內(nèi)，最終挑選出103個(gè)地震臺(tái)站(圖4a)記錄的783個(gè)地震事件的10143條Pg震相記錄和10056條Sg震相記錄(圖4c).初始震源深度分布范圍為0～25 km，優(yōu)勢(shì)分布在5～11 km范圍內(nèi)(圖4d).

圖4 (a)重定位所使用的臺(tái)站分布圖，(b) 2020年5月18日云南巧家MS5.0地震主震及其余震初始位置分布，(c) Pg和Sg震相觀測(cè)走時(shí)-震中距圖，(d)初始震源深度分布直方圖

在以往與本文研究區(qū)域相關(guān)的地震重定位研究中，大多只采用震相數(shù)據(jù)用于重定位計(jì)算，但是震相報(bào)告中拾取的震相到時(shí)數(shù)據(jù)伴隨的讀數(shù)誤差較大，這些誤差最終會(huì)影響地震定位的精度.而基于“兩個(gè)相距較近的發(fā)震機(jī)理相同的地震事件到同一臺(tái)站的地震波形具有相似性”的原理，通過(guò)對(duì)兩個(gè)相似波形進(jìn)行波形互相關(guān)分析，可以得到精確度為采樣點(diǎn)間隔的波形互相關(guān)走時(shí)差數(shù)據(jù)，其精度通常會(huì)比震相報(bào)告中的走時(shí)差數(shù)據(jù)高一個(gè)數(shù)量級(jí).當(dāng)在相對(duì)定位中聯(lián)合震相數(shù)據(jù)和波形互相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，可以有效地減小震相數(shù)據(jù)所帶來(lái)的讀數(shù)誤差，從而提高地震定位的精度.因此，本文對(duì)于巧家地震序列的重定位研究，在使用震相數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對(duì)定位和相對(duì)定位的基礎(chǔ)上，增加地震事件波形互相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)定位.在對(duì)2020年5月18日—6月19日該研究區(qū)固定臺(tái)站記錄的連續(xù)波形進(jìn)行時(shí)區(qū)校正、去均值、去線性趨勢(shì)等波形預(yù)處理工作后，在連續(xù)地震波形上截取絕對(duì)定位后得到的所有ML≥1.0的地震事件.選取事件波形的Z分量濾波后標(biāo)記P波初動(dòng)到時(shí)，考慮到P、S波在地震儀不同分量上具有不同的能量?jī)?yōu)勢(shì)，為了得到更純粹的SH波初動(dòng)到時(shí)，本文將事件波形的N-S和E-W分量沿著大圓弧路徑旋轉(zhuǎn)到R、T分量上，在T分量上濾波后標(biāo)記SH波初動(dòng)到時(shí).在互相關(guān)分析過(guò)程中為了減小過(guò)長(zhǎng)波形上噪聲的影響，對(duì)Z、T分量進(jìn)行時(shí)間窗截取，對(duì)P波到達(dá)前0.3 s和到達(dá)后1.0 s的Z分量波形進(jìn)行截取，對(duì)SH波到達(dá)前0.5 s和到達(dá)后1.5 s的T分量波形進(jìn)行截取，分別對(duì)Z分量和T分量進(jìn)行互相關(guān)分析，最終得到兩個(gè)地震到同一個(gè)臺(tái)站的P、SH波的走時(shí)差以及互相關(guān)系數(shù).從圖5中可以看出，同一個(gè)地震臺(tái)站記錄到的兩個(gè)相距較近的地震事件的波形具有相似性(圖5a，5d)，將這兩個(gè)地震事件到同一個(gè)臺(tái)站的走時(shí)差消除后，兩個(gè)地震事件的波形應(yīng)具有較高的相關(guān)性.但在消除根據(jù)震相數(shù)據(jù)得到的兩地震事件的走時(shí)差后，兩個(gè)波形之間的相關(guān)性并未達(dá)到最高(圖5b，5e).與之形成鮮明對(duì)比的是，在消除利用波形互相關(guān)分析得到的走時(shí)差后，兩個(gè)波形之間的相關(guān)性則達(dá)到了最高(圖5c，5f)，因此波形互相關(guān)分析有效地減小了震相數(shù)據(jù)所帶來(lái)的誤差，提高了走時(shí)差數(shù)據(jù)的精度.為保證波形互相關(guān)數(shù)據(jù)的精度，本文僅選取互相關(guān)系數(shù)CC≥0.7的波形互相關(guān)走時(shí)差數(shù)據(jù)加入相對(duì)定位中，最終挑選出P波互相關(guān)走時(shí)差20598對(duì)，SH波互相關(guān)走時(shí)差3747對(duì).

圖5 地震事件對(duì)在SCSMK臺(tái)站(左列)Z分量和YNQIJ臺(tái)站(右列)T分量的波形互相關(guān)示意圖

3 巧家地震序列重定位結(jié)果

3.1 地震序列分布特征

在利用上述方法和數(shù)據(jù)進(jìn)行重新定位計(jì)算的過(guò)程中，每一步均進(jìn)行充分的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，并通過(guò)反復(fù)試算甄選計(jì)算參數(shù)，最終獲得了654個(gè)地震事件的重定位結(jié)果.為方便對(duì)比重定位前后震源位置分布情況，圖6給出了得到重定位結(jié)果的654個(gè)地震事件的初始震源位置與重定位后的震源位置.重定位后地震震源位置無(wú)論從震中分布(圖6a)還是深度分布上(圖6b，6c)均比初始位置更加聚集.對(duì)于巧家地震序列MS5.0主震來(lái)說(shuō)，重定位后的主震位于27.19°N，103.17°E，震源深度為11.9 km，相比于初始震源位置，主震在震中上向SE方向偏移約1.5 km，震源深度由初始的8 km變?yōu)榧s11.9 km.對(duì)于余震序列來(lái)說(shuō)，在震中分布上(圖6a)，重定位后的余震序列相對(duì)于初始余震序列更集中在東南側(cè)，且呈現(xiàn)為長(zhǎng)軸方向?yàn)榻麰W向、短軸方向?yàn)榻黃N向的扁橢球狀，其中，EW方向展布約5 km，SN方向展布約3 km.在余震震源深度分布上(圖6b，6c)，重定位后的余震深度分布改變了初始余震分布的棋盤格狀形態(tài)，呈現(xiàn)更加有規(guī)律的分布形態(tài)，但在不同方向上的投影形態(tài)卻不相同，在沿緯度方向的投影上(圖6c，紅色圓圈)整個(gè)震群呈現(xiàn)月牙狀分布形態(tài)，而在沿經(jīng)度方向的投影上(圖6b，紅色圓圈)呈現(xiàn)為較為垂直的集群.重定位后余震震源深度均在15 km深度范圍內(nèi)，優(yōu)勢(shì)分布范圍為5～10 km，與初始震源深度分布相比，6～9 km深度范圍內(nèi)的震源數(shù)量明顯增多(圖6d).初始的巧家地震序列主震在震中上位于余震序列的東北側(cè)，在重定位后這一特點(diǎn)依然存在，但是重定位后的主震在深度上分布較深，并且未與余震震群緊密靠攏分布，而是位于距離余震震群約1 km左右的更深處，這一現(xiàn)象在2017年九寨溝MS7.0地震序列中也存在(房立華等，2018；梁姍姍等，2018).有研究表明，巧家主震釋放的能量占地震序列總能量的99.64%，屬于主余型地震序列(盧顯等，2020).因此造成余震震群與主震位置有一定距離的原因可能是主震的發(fā)生對(duì)主震周圍的應(yīng)力釋放較為徹底，所以在緊鄰主震周圍的區(qū)域余震發(fā)生較少，而是在距主震有一定距離的區(qū)域余震發(fā)生的頻率較高，由此呈現(xiàn)出余震成群分布的特點(diǎn).

圖6 巧家地震序列重定位前后震中分布(a)、震源沿經(jīng)度方向(b)和緯度方向(c)的投影及震源深度對(duì)比圖(d)

根據(jù)余震序列在水平面上呈現(xiàn)明顯的近EW向分布的情況，利用最小二乘法擬合余震序列的優(yōu)勢(shì)分布方向，得到余震序列的優(yōu)勢(shì)分布方向約為方位角85°和265°(以正北方向?yàn)?°，以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，因此分別作平行于余震序列優(yōu)勢(shì)分布方向的AA′剖面和垂直于余震序列優(yōu)勢(shì)分布方向的BB′剖面(圖7).早期余震發(fā)生的頻率較高，主震發(fā)生后72 h內(nèi)發(fā)生的余震數(shù)量約占震后一個(gè)月余震數(shù)量的51%，而主震發(fā)生后12 h內(nèi)發(fā)生的余震數(shù)量又約占72 h內(nèi)發(fā)生余震數(shù)量的56%，因此本文將分時(shí)間段來(lái)分析余震的分布情況(圖7)，為了對(duì)比某一時(shí)間段與之前發(fā)生的地震事件的關(guān)系，將此時(shí)間段之前發(fā)生的所有地震事件以灰色圓的形式呈現(xiàn)在新的時(shí)間段中.

圖7 不同時(shí)間段內(nèi)余震在震中以及AA′和BB′剖面上的分布情況

在主震發(fā)生后的0～12 h內(nèi)，余震在震中上更偏向于BB′剖面的東側(cè)分布(圖7a1)，并且震級(jí)較大的余震發(fā)生在主震周圍，余震在AA′和BB′縱剖面上的延展分布寬度基本相同(圖7a2，7a3)，在5～10 km深度范圍內(nèi)的分布較為平均，此時(shí)在BB′縱剖面上可以大致地識(shí)別到余震分布呈現(xiàn)兩個(gè)分支(圖7a3，黑色虛線圈)，北側(cè)淺部分支的地震數(shù)量明顯少于南側(cè)深部分支.在震后12～72 h內(nèi)，余震在震中上的分布由靠近BB′剖面的東側(cè)逐漸向西側(cè)偏移(圖7b1)，但是震級(jí)較大的余震依然發(fā)生在主震周圍，余震在AA′縱剖面的延展分布寬度開(kāi)始出現(xiàn)比BB′縱剖面寬的特點(diǎn)(圖7b2，7b3)，并且在BB′縱剖面上余震分布呈現(xiàn)的兩個(gè)分支逐漸明顯且相互獨(dú)立(圖7b3，黑色虛線圈)，南側(cè)深部分支比北側(cè)淺部分支更為垂直，余震更集中分布在7～10 km范圍內(nèi).相比而言，較淺部的余震震級(jí)比較深部的余震震級(jí)小，且隨著時(shí)間的增加，兩個(gè)分支的余震均向深部偏移.在主震發(fā)生后的3～15 d內(nèi)，余震在震中上的分布開(kāi)始更集中于BB′剖面的西側(cè)，較大震級(jí)的余震也均靠近BB′剖面的西側(cè)分布(圖7c1)，余震在AA′縱剖面的分布寬度相較于BB′縱剖面進(jìn)一步變寬(圖7c2，7c3)，在BB′縱剖面上余震的分布依然呈現(xiàn)明顯的兩支，在這一時(shí)間段內(nèi)余震在6～10 km深度范圍內(nèi)分布較為平均.震后15～32 d內(nèi)的余震數(shù)量明顯減少，且多集中在BB′剖面的西側(cè)深部(圖7d1—7d3)，淺部余震分布已非常稀疏.此時(shí)段BB′縱剖面上北側(cè)淺部分支基本無(wú)余震發(fā)生，表明此段破裂在震后15 d內(nèi)基本停止，而南側(cè)深部分支則仍有余震發(fā)生，且主要集中在10 km深度范圍內(nèi)(圖7d3，黑色虛線圈).綜合上述分析可以得出，余震在震中分布上，隨著時(shí)間推移，由東向西余震數(shù)量逐漸增多(圖7a1—7d1)，因此也使得在AA′縱剖面上余震的延展寬度由東向西逐步變寬(圖7a2—7d2).與之相反，BB′縱剖面上余震在南北向的延展寬度則逐步變窄，并且從南北兩側(cè)深淺不同的兩支分布逐漸變?yōu)橹挥心蟼?cè)深部的一支分布(圖7a3—7d3)，表明南側(cè)深部分支余震發(fā)生的持續(xù)時(shí)間比北側(cè)淺部分支更長(zhǎng).整體上較大震級(jí)的余震多分布在8～10 km深度范圍內(nèi)，而5～6 km分布的則均為1級(jí)左右的微震.重定位獲得的所有地震事件均在15 km深度范圍內(nèi)，并且在近地表處無(wú)余震分布，表明此次地震沒(méi)有造成地表破裂，這與野外實(shí)地調(diào)查結(jié)果相吻合，因此巧家地震序列為一次發(fā)生在上地殼內(nèi)的地震活動(dòng).

3.2 重定位結(jié)果誤差分析

重定位后得到的所有地震的震相對(duì)數(shù)據(jù)的走時(shí)RMS殘差由初始的0.18 s降低到0.10 s，而波形對(duì)數(shù)據(jù)的走時(shí)RMS殘差則由初始的0.15 s降低到0.03 s，重定位精度得到了較大提升.由于雙差定位法在計(jì)算中使用的共軛梯度法可能會(huì)低估定位結(jié)果的不確定性，為避免上述情況，需要利用其他方法測(cè)試定位結(jié)果的魯棒性(robustness)(Waldhauser and Ellsworth, 2000；Hardebeck, 2013).因此，本文采用自助法(bootstrap)(Hardebeck, 2013；姜金鐘等，2016)評(píng)估巧家MS5.0地震序列重定位結(jié)果的不確定度.將最終獲得的重定位地震事件作為“理論地震”，將每個(gè)“理論地震”的走時(shí)記錄作為該事件的理論走時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)絕對(duì)定位后P、S震相走時(shí)殘差的分布情況，在P、S震相理論走時(shí)數(shù)據(jù)中分別添加±0.15 s、±0.24 s以內(nèi)的隨機(jī)誤差，然后選取相同的定位參數(shù)進(jìn)行相對(duì)定位.如此重復(fù)400次，每個(gè)地震事件可得到400個(gè)不等的重定位結(jié)果.計(jì)算這些重定位結(jié)果與“理論地震”位置之間的N-S、E-W和U-D三個(gè)方向的偏差，每個(gè)地震在這三個(gè)方向上的偏差都近乎正態(tài)分布(圖8a—8c).根據(jù)采樣點(diǎn)在水平和豎直方向上的誤差分布(圖8d—8f)，得到包含95%采樣點(diǎn)的誤差橢圓.可以看出，誤差橢圓的長(zhǎng)半軸基本不大于2.5 km，震源深度方向的誤差(圖8e，8f)大于水平方向的誤差(圖8d)，但這兩者的差距相對(duì)于發(fā)生在云南其他震源區(qū)(房立華等，2014；李姣等，2020)得到的水平和深度方向的誤差差距結(jié)果較小.研究表明震中距在1.4倍震源深度范圍內(nèi)有臺(tái)站，且有準(zhǔn)確的S波到時(shí)記錄，將對(duì)震源深度有較好的約束(Gomberg et al., 1990；房立華等，2018).在本文所使用的用于重定位的臺(tái)站中，距離主震最近的巧家臺(tái)陣中的臺(tái)站震中距約為7.8 km，在主震發(fā)生后布設(shè)的流動(dòng)臺(tái)站中，距離主震最近的流動(dòng)臺(tái)站震中距約為4.1 km，并且這些臺(tái)站都有著較好的P波和S波到時(shí)記錄，巧家臺(tái)陣對(duì)主震及早期余震均有著較好的約束，而之后布設(shè)的流動(dòng)臺(tái)站有著較好的方位覆蓋，又增加了對(duì)中后期余震的約束，因此本文所使用的臺(tái)站記錄對(duì)整個(gè)地震序列的震源深度均有較好的約束，使得震源深度方向的誤差與水平方向的誤差差距較小.水平方向上的誤差橢圓長(zhǎng)軸方向?yàn)镹EE-SWW向，其主要原因是由于該方向的臺(tái)站分布相對(duì)稀疏(圖4a).選取三個(gè)方向誤差分布統(tǒng)計(jì)的2倍標(biāo)準(zhǔn)差(95%置信區(qū)間)作為整個(gè)震群的定位誤差(圖8a—8c)，重定位后巧家地震序列在N-S、E-W和U-D三個(gè)方向上的定位誤差分別為：0.64 km、1.06 km和1.94 km.

圖8 利用bootstrap方法得到的定位誤差(654個(gè)地震×400次采樣)

4 討論

4.1 震源機(jī)制解與余震分布的關(guān)系

為更好地分析2020年巧家地震序列的孕震構(gòu)造，本文利用ISOLA近震全波形矩張量反演法(Sokos and Zahradník, 2013)反演了巧家地震序列MS5.0主震的震源機(jī)制解，該方法在求解中小地震震源機(jī)制中有著較好的應(yīng)用(梁姍姍等，2019a).反演過(guò)程中使用的臺(tái)站分布如圖9a所示，根據(jù)固定震中位置在垂直深度方向搜索巧家地震序列MS5.0主震震源機(jī)制解對(duì)應(yīng)的波形擬合圖(圖9b)，可以發(fā)現(xiàn)參與反演的15個(gè)臺(tái)站的45個(gè)波形分量中，波形擬合方差減少量達(dá)0.50以上的有38個(gè)，表明臺(tái)站理論波形與實(shí)際觀測(cè)波形的擬合度較高(梁姍姍等，2019b).主震震源機(jī)制解展示出節(jié)面Ⅰ的走向/傾角/滑動(dòng)角為176°/70°/-13°，節(jié)面Ⅱ的走向/傾角/滑動(dòng)角為270°/78°/-160°，兩個(gè)節(jié)面的傾角都在70°以上，表明主震為傾角較高的以走滑性質(zhì)為主的地震事件.將本文得到的震源機(jī)制解與其他研究機(jī)構(gòu)或文章中得到的震源機(jī)制解進(jìn)行對(duì)比(圖9c，表2)，盡管使用的數(shù)據(jù)和方法不同，除了美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的結(jié)果之外，其他研究機(jī)構(gòu)或文章與本文得到的主震震源機(jī)制解均較為相似，兩個(gè)節(jié)面走向都呈現(xiàn)為近EW向和近SN向，且均表現(xiàn)為高傾角的走滑型兼有正斷分量的地震事件.結(jié)合余震重定位結(jié)果，本文得到的主震震源機(jī)制解的節(jié)面Ⅱ與余震優(yōu)勢(shì)分布方向較為一致，因此此次巧家地震序列的發(fā)震斷層應(yīng)是近EW向展布的斷層，即此次巧家地震序列造成的破裂為近EW向.根據(jù)上文中分時(shí)間段對(duì)重定位結(jié)果的分析，余震的發(fā)生隨著時(shí)間的推移，自東向西逐漸增多(圖7a1—7d1)，這也與主震震源機(jī)制解節(jié)面Ⅱ的270°走向相吻合.因此，結(jié)合主震震源機(jī)制解和地震重定位結(jié)果，本文認(rèn)為巧家地震序列造成的破裂面應(yīng)是自東向西延伸的，這也是首次在巧家地震的研究中得出此結(jié)論.

圖9 (a)巧家地震序列MS5.0主震震源機(jī)制解及反演震源機(jī)制解所使用的臺(tái)站，(b)巧家MS5.0主震全矩張量反演

表2 不同研究機(jī)構(gòu)或文章給出的巧家MS5.0主震震源機(jī)制解

根據(jù)上述分析認(rèn)為巧家地震序列造成的破裂為東西走向，結(jié)合主震震源機(jī)制解結(jié)果(圖9a)，巧家地震序列造成的破裂應(yīng)向北傾斜，余震重定位后深度方向上余震的分布也顯示了相同的特征(圖6b).在分時(shí)間段對(duì)余震序列的分析中發(fā)現(xiàn)，余震分布在BB′縱剖面上呈現(xiàn)明顯的兩支(圖7)，而將重定位后的余震震中的分布圖(圖6a，紅色圓圈)進(jìn)一步放大(圖10a)，發(fā)現(xiàn)余震在震中上呈現(xiàn)兩個(gè)東西向的集群，北側(cè)的集群(圖10a，紅色虛線圈)余震數(shù)量較少，東西向延伸長(zhǎng)度較短，而南側(cè)的集群(圖10a，藍(lán)色虛線圈)余震數(shù)量較多，東西向延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng).在平行于傾向方向的BB′縱剖面上(圖10b)，兩個(gè)集群也有著明顯的差別，北側(cè)的集群(圖10b，紅色虛線圈)分布深度較淺，在深度方向的延伸長(zhǎng)度也較短，約在4.5～7 km范圍內(nèi)，而南側(cè)的集群(圖10b，藍(lán)色虛線圈)分布深度較深，在深度方向上的延伸深度也更深，約在6～10 km范圍內(nèi).利用最小二乘法分別擬合兩個(gè)集群的傾角，北側(cè)集群(圖10b，紅色虛線圈)的傾角約為79°，南側(cè)集群(圖10b，藍(lán)色虛線圈)的傾角約為82°，兩個(gè)集群的傾角有著細(xì)微的差別.Fu等(2021)反演了有著較好記錄的70個(gè)ML≥1.0的余震震源機(jī)制解，將這些震源機(jī)制解結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中除2個(gè)余震為正斷型地震外，其余68個(gè)均為走滑型地震.根據(jù)滑動(dòng)角進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，在68個(gè)走滑型地震中，有4個(gè)為純走滑型地震，26個(gè)為以走滑型為主兼有正斷分量的地震，38個(gè)為以走滑型為主兼有逆沖分量的地震.將這些震源機(jī)制解與本文獲得的余震重定位結(jié)果相結(jié)合，可以發(fā)現(xiàn)，主震周圍多分布著與主震震源機(jī)制解相類似的，以走滑型為主兼有正斷分量的地震(圖10c).在平行于傾向方向的BB′縱剖面上(圖10d)，北側(cè)的集群多分布著有走滑兼有正斷分量的地震，并且2個(gè)正斷型地震也分布在北側(cè)的集群中，南側(cè)的集群多分布著走滑兼有逆沖分量的地震.因此根據(jù)余震重定位分布，結(jié)合余震震源機(jī)制解，本文認(rèn)為2020年巧家MS5.0地震序列存在兩段破裂，兩段破裂均以走滑型為主，但是北側(cè)淺部破裂主要兼有正斷分量，而南側(cè)深部破裂則主要兼有逆沖分量，這也是首次通過(guò)精細(xì)的地震重定位結(jié)果識(shí)別到2020年巧家地震序列存在兩段破裂的特征，表明巧家地震序列造成的破裂較為復(fù)雜.

圖10 重定位后余震震源分布情況及余震震源機(jī)制解分類

通過(guò)實(shí)地調(diào)查和對(duì)比震前震后的衛(wèi)星圖像目視解譯，巧家地震有167處同震山體滑坡點(diǎn)，這些滑坡點(diǎn)分布在約1410 km2范圍內(nèi)，總的滑坡面積約為1.81×105m2，并且此次地震造成的同震滑坡相比于其他同震級(jí)的地震更具破壞性(He et al., 2021).這些滑坡點(diǎn)呈NW-SE向分布，這與云南省地震局得到的云南巧家MS5.0地震烈度長(zhǎng)軸方向呈NNW向的特征(http:∥www.yndzj.gov.cn/yndzj/_300559/_300651/598913/index.html)大致吻合.大部分滑坡點(diǎn)分布于主震的東北側(cè)，且多集中于包谷垴—小河斷裂兩側(cè)(He et al., 2021)，而西南側(cè)的滑坡點(diǎn)卻較少，這與該地區(qū)的地形有著一定的關(guān)系.巧家地震發(fā)生的區(qū)域地形顯示(圖1b)，主震東北側(cè)存在山谷，地形起伏較大，相較于主震西南側(cè)更易發(fā)生滑坡.而2014年魯?shù)榈卣鹆叶乳L(zhǎng)軸呈NNW向(https:∥www.cea.gov.cn/cea/dzpd/dzzt/370016/370017/3577648/index.html)，對(duì)位于其烈度區(qū)內(nèi)的巧家地震東北側(cè)區(qū)域造成了沉積層不穩(wěn)定的影響，結(jié)合本文震源機(jī)制解與余震分布的研究結(jié)果，伴隨有正斷分量的主震和較大余震均分布在震群的北側(cè)，且震群北側(cè)的破裂分支深度較淺，造成的破裂向北傾斜，破裂北側(cè)作為上盤有一定的陷落作用，再加之由魯?shù)榈卣鹪斐傻牟环€(wěn)定性以及北側(cè)地形的優(yōu)勢(shì)條件，加劇了主震東北側(cè)的同震滑坡，這可能也是此次巧家地震相比于其他同震級(jí)地震破壞性大的原因之一.

4.2 巧家地震發(fā)震機(jī)制以及與2014年魯?shù)榈卣鸬年P(guān)系

2020年巧家地震的發(fā)震位置位于以逆沖性質(zhì)為主的蓮峰斷裂與昭通斷裂之間(圖11)，兩條斷裂形成的動(dòng)力源均來(lái)自于川滇塊體SSE向運(yùn)動(dòng)(張培震，2008；聞學(xué)澤等，2013)，因此蓮峰和昭通斷裂均沿著NE向展布，這與本文得到的巧家主震震源機(jī)制解和余震分布情況相差甚遠(yuǎn)，因此蓮峰和昭通斷裂不是2020年巧家地震序列的發(fā)震斷層.在蓮峰和昭通斷裂之間存在一條形成時(shí)代較晚的新生斷層——包谷垴—小河斷裂，該條斷裂主體呈NW向分布，以左旋走滑性質(zhì)為主(徐錫偉等，2014)，空間位置上距離2020年巧家地震序列位置更接近，但仍與地震序列存在一定距離，也與主震震源機(jī)制解結(jié)果不符，因此可以認(rèn)為2020年巧家地震并非發(fā)生在包谷垴—小河斷裂的主體斷裂上(圖11).有研究者(李文濤等，2020；盧顯等，2020；He et al., 2021)根據(jù)巧家地震早期余震序列、地震烈度圖以及地震引起的山體滑坡分布，認(rèn)為2020年巧家地震序列發(fā)震于包谷垴—小河斷裂南側(cè)近SN向的次級(jí)隱伏斷裂上，而在利用記錄到更多余震的局部區(qū)域地震臺(tái)陣數(shù)據(jù)，對(duì)震后72 h的余震序列進(jìn)行重定位結(jié)果顯示，余震序列優(yōu)勢(shì)分布方向?yàn)榻麰W向(Fu et al., 2021)，此結(jié)果便與上述結(jié)果相悖.本文利用震后一個(gè)月的余震序列，結(jié)合中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)提供的固定臺(tái)站和流動(dòng)臺(tái)站震相數(shù)據(jù)和局部區(qū)域巧家臺(tái)陣數(shù)據(jù)，得到的余震序列優(yōu)勢(shì)分布方向也為近EW向，因此，本文的研究結(jié)果不支持2020年巧家地震序列的發(fā)震斷層為包谷垴—小河斷裂南側(cè)的次級(jí)斷裂這一結(jié)論，但其發(fā)震機(jī)制與包谷垴—小河斷裂之間仍然存在密切聯(lián)系.

根據(jù)余震震源機(jī)制解獲得了巧家余震序列所受的應(yīng)力方向(圖11a)，其主壓應(yīng)力軸指向124°和304°方位角，其主張應(yīng)力軸指向32°和212°方位角(Fu et al., 2021)，因此，余震序列受到了NW-SE向壓應(yīng)力和NE-SW向張應(yīng)力，這與巧家主震所指示的應(yīng)力場(chǎng)方向相一致(Fu et al., 2021)，也與該地區(qū)所受到的區(qū)域背景應(yīng)力方向相一致(Luo et al., 2016)，這說(shuō)明巧家主震對(duì)該區(qū)域的局部應(yīng)力場(chǎng)影響較小.而2014年魯?shù)榈卣鹨彩窃谙嗤瑓^(qū)域應(yīng)力背景下發(fā)生，根據(jù)前人研究得到的魯?shù)榈卣鹦蛄兄髡鹫鹪礄C(jī)制解以及所受到的應(yīng)力方向(張廣偉等，2014；張勇等，2015)(圖11a)，其與2020年巧家地震所受到的應(yīng)力方向僅相差約3°，因此2014年魯?shù)榈卣鸷?020年巧家地震所受到的應(yīng)力場(chǎng)是一致的.根據(jù)已有的研究成果，2014年魯?shù)榈卣馂橐淮胃邇A角的左旋走滑型地震事件，其余震重定位分布存在兩個(gè)優(yōu)勢(shì)方向，分別為近EW向和SSE向，根據(jù)主震震源機(jī)制、地震烈度的優(yōu)勢(shì)方向以及破裂過(guò)程反演結(jié)果，均認(rèn)為2014年魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)震斷層為NW-SE向的包谷垴—小河斷裂(房立華等，2014；金明培等，2014；徐錫偉等，2014；張廣偉等，2014；張勇等，2014；何驍慧等，2015；王光明等，2018)，主震引起的斷層破裂呈現(xiàn)不對(duì)稱的共軛破裂形式(圖11b)，很可能是在現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力作用下與里德?tīng)?Riedel)剪切構(gòu)造有關(guān)的復(fù)雜斷裂過(guò)程(Luo et al., 2020).在實(shí)地調(diào)查中僅發(fā)現(xiàn)了NW-SE向破裂分支的地表破裂(李西等，2018；Luo et al., 2020)，該方向的破裂早于近EW向破裂，且在破裂過(guò)程中釋放了大量的地震矩(張勇等，2015).2014年魯?shù)榈卣鸢l(fā)生在包谷垴—小河斷裂SE向的延長(zhǎng)線上，并且余震分布已經(jīng)切割昭通斷裂，但對(duì)于魯?shù)榈卣鹗欠駥熔瘛『訑嗔雅c昭通斷裂連通還存在爭(zhēng)議(徐甫坤等，2014；李西等，2018).因此，魏強(qiáng)等(2017)認(rèn)為2014年魯?shù)榈卣鸩⒎前l(fā)震于包谷垴—小河斷裂，而是魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)生激活了包谷垴—小河斷裂及其共軛斷裂，這一觀點(diǎn)用于解釋2020年巧家地震序列的發(fā)震機(jī)制時(shí)也較為合適.

圖11 (a) 2020年巧家MS5.0地震和2014年魯?shù)镸S6.5地震的震源機(jī)制、所受應(yīng)力方向以及余震分布，(b) 2020年巧家MS5.0地震形成機(jī)制示意圖

據(jù)該地區(qū)GPS監(jiān)測(cè)資料顯示，包谷垴—小河斷裂東西兩側(cè)GPS測(cè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)矢量存在明顯差異，西側(cè)為量值約10 mm·a-1左右的SSE向運(yùn)動(dòng)，而東側(cè)為量值約6 mm·a-1左右的SE向運(yùn)動(dòng)(徐錫偉等，2014)(圖11a).由于包谷垴—小河斷裂東西兩側(cè)塊體運(yùn)動(dòng)速率出現(xiàn)差異，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)速率較慢的東側(cè)塊體相對(duì)于運(yùn)動(dòng)速率較快的西側(cè)塊體存在反向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而促使包谷垴—小河斷裂的形成，使其呈現(xiàn)左旋走滑特征(圖11b).這種斷裂被稱為“捩斷裂”，其形成是為了調(diào)節(jié)具有不同縮短量的擠壓逆沖構(gòu)造帶.在汶川地震3條地表破裂中，其中NW向的小魚(yú)洞破裂帶便是調(diào)節(jié)NE向破裂帶中縮短量不同的破裂段之間的捩斷裂(鄧起東等，2011).在青藏高原物質(zhì)向東運(yùn)移的過(guò)程中，川滇塊體受到華南塊體的阻擋，在塊體運(yùn)動(dòng)前緣持續(xù)向華南塊體擠壓，形成了以逆沖為主的NE向蓮峰和昭通斷裂，但由于東西兩側(cè)同向運(yùn)動(dòng)速率存在差異，導(dǎo)致塊體沿著運(yùn)動(dòng)方向撕裂，形成以左旋走滑為主的NW向包谷垴—小河斷裂.由于塊體運(yùn)動(dòng)仍在持續(xù)，應(yīng)力在昭通斷裂西側(cè)逐步積累，當(dāng)應(yīng)力積累超過(guò)極限，導(dǎo)致了以左旋走滑性質(zhì)為主的2014年魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)生(陳石等，2014；邵崇建等，2015；王騰文等，2015).對(duì)比2014年魯?shù)榈卣鸸曹椘屏训慕麰W向分支與本文得到的2020年巧家地震序列可以發(fā)現(xiàn)，兩者分布方向高度相似(圖11a)，均與包谷垴—小河斷裂成銳角.已有的研究表明沿著主撕裂斷裂亦可形成雁列式排列的次級(jí)撕裂斷層(孟慶芬等，2008)，因此本文認(rèn)為，2020年巧家地震造成的破裂，應(yīng)是在包谷垴—小河斷裂兩側(cè)塊體運(yùn)動(dòng)速率差異下，形成的與包谷垴—小河斷裂成雁列式的次級(jí)撕裂斷層(圖11b).基于2014年魯?shù)榈卣鸬慕麰W向破裂分支與2020年巧家地震序列分布形態(tài)的高度相似性，也應(yīng)為上述情況.這種次級(jí)撕裂有時(shí)比較破碎，可能并不是單一的破裂，這也是本文重定位結(jié)果為何識(shí)別到巧家地震序列呈現(xiàn)兩段破裂的原因.不同的是，2014年魯?shù)榈卣鸢l(fā)生在包谷垴—小河斷裂兩側(cè)塊體交匯處還未破裂的塊體擠壓前緣，應(yīng)力累積量較大，在破裂時(shí)形成了共軛斷裂，并釋放了較大的能量，而2020年巧家地震發(fā)生在包谷垴—小河斷裂西側(cè)塊體，應(yīng)力累計(jì)量較小，在破裂時(shí)僅沿著近EW向形成了與包谷垴—小河斷裂成銳角的次級(jí)破裂，兩次地震均是對(duì)垂直于昭通斷裂差異逆沖運(yùn)動(dòng)的調(diào)整.

此外，對(duì)該區(qū)域殼內(nèi)重力異常研究(陳石等，2014；談洪波等，2017)、三維大地電磁成像結(jié)果(Cai et al., 2017)以及航磁數(shù)據(jù)研究(李大虎等，2019)表明，包谷垴—小河斷裂處于一條NW向的低阻率、低重力條帶，且處于航磁異常突變帶附近，表明該區(qū)域物質(zhì)變化較為劇烈，所處的異常邊界周圍更容易發(fā)生中等強(qiáng)度以上的地震.結(jié)合三維視密度和地殼P波速度反演結(jié)果(趙小艷和孫楠，2014；李大虎等，2019；王長(zhǎng)在等，2021)，在蓮峰和昭通斷裂中、下地殼范圍內(nèi)存在著較大范圍的低密度、低速異常，表明該區(qū)域中、下地殼物質(zhì)相對(duì)軟弱，有利于應(yīng)力在脆性的上地殼內(nèi)積累和集中.并且，周邊地區(qū)的地震活動(dòng)變化率早已恢復(fù)到高于2014年魯?shù)榈卣鸢l(fā)震之前的峰值水平(劉月等，2016)，因此，這種強(qiáng)地震活動(dòng)背景為處于包谷垴—小河斷裂南側(cè)的2020年巧家地震的發(fā)震創(chuàng)造了條件.

那么距離2020年巧家地震震中位置不到20 km的2014年魯?shù)榈卣饘?duì)其發(fā)震是否有影響呢？盡管由于不同研究者使用的模型、數(shù)據(jù)及計(jì)算方法的不同，使得針對(duì)2014年魯?shù)榈卣鹩|發(fā)的對(duì)周圍區(qū)域及周邊斷層上的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力分布的研究結(jié)果存在差異，但是大部分研究結(jié)果表明(程佳等，2014；徐錫偉等，2014；付芮等，2015；繆淼和朱守彪，2016)，魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)生對(duì)位于該區(qū)域西側(cè)的昭通斷裂南段的東北端、則木河斷裂南段與小江斷裂北端交匯區(qū)以及蓮峰斷裂南段的東北端有一定的庫(kù)侖應(yīng)力增強(qiáng)作用，并且魯?shù)榈卣鹫鹬形鞅狈较虻膸?kù)侖應(yīng)力增強(qiáng)，其發(fā)震的包谷垴—小河斷裂周邊近70%的區(qū)域靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力也明顯增加，因此魯?shù)榈卣鸾麰W向破裂面西側(cè)的余震主要是由于應(yīng)力觸發(fā)作用形成.然而，位于魯?shù)榈卣鹞鞅狈较虻那杉业卣鹚谖恢玫膽?yīng)力分布卻并不清晰，原因是巧家地震的發(fā)震位置剛好處于魯?shù)榈卣鹩|發(fā)的同震靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力分布的邊緣區(qū)域，因此有些結(jié)果中巧家地震處于魯?shù)榈卣鹜痨o態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)域的邊緣(徐錫偉等，2014；繆淼和朱守彪，2016)，有些結(jié)果卻處于應(yīng)力減弱區(qū)域的邊緣(付芮等，2015；Fu et al., 2020)，還有些結(jié)果處在應(yīng)力增強(qiáng)和減弱區(qū)域的分界區(qū)(程佳等，2016)，但應(yīng)力變化值幾乎均在±0.01 MPa之內(nèi)，說(shuō)明2014年魯?shù)榈卣饘?duì)2020年巧家地震的靜態(tài)觸發(fā)可能性較小，巧家地震的發(fā)震機(jī)制還應(yīng)歸因于該區(qū)域塊體運(yùn)動(dòng)造成的擠壓應(yīng)力累積背景下的一次應(yīng)力釋放過(guò)程，從而產(chǎn)生了與包谷垴—小河斷裂成銳角形式的撕裂斷層.

5 結(jié)論

本文利用絕對(duì)定位和相對(duì)定位結(jié)合的方法，在反演得到的適合于震源區(qū)的最優(yōu)一維速度模型基礎(chǔ)上，合并中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)固定臺(tái)站與區(qū)域巧家臺(tái)陣的震相數(shù)據(jù)，聯(lián)合使用中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)記錄的波形數(shù)據(jù)，對(duì)2020巧家MS5.0地震震后一個(gè)月的余震序列進(jìn)行了重定位研究，并結(jié)合巧家MS5.0地震的震源機(jī)制解以及與其相距較近的2014年魯?shù)镸S6.5地震序列研究結(jié)果，對(duì)2020年巧家地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行了深入討論，得到的主要結(jié)論如下：

(1)巧家余震序列震中呈現(xiàn)為以近EW向?yàn)殚L(zhǎng)軸、近SN向?yàn)槎梯S的扁橢球狀，88%的余震分布在5～10 km深度范圍內(nèi)，且在近地表無(wú)余震分布，整體在深度方向上呈現(xiàn)較為直立的分布形態(tài).整個(gè)余震序列又包含南北兩個(gè)震群，北側(cè)震群分布范圍小且震源深度淺，南側(cè)震群分布范圍大且震源深度深.利用最小二乘法分別擬合兩個(gè)震群的傾角，北側(cè)震群的傾角約為79°，南側(cè)震群的傾角約為82°.對(duì)整個(gè)震群里有著較好記錄的70個(gè)ML≥1.0的余震震源機(jī)制解結(jié)果的統(tǒng)計(jì)顯示，整個(gè)震群以走滑性質(zhì)為主，但北側(cè)震群在此基礎(chǔ)上多存在正斷分量，南側(cè)震群多存在逆沖分量.隨著時(shí)間的推移，余震由東向西逐漸增多，但北側(cè)震群逐漸消失，僅剩南側(cè)震群.綜上推斷，2020年巧家地震造成了兩段破裂，破裂方向由東到西，北側(cè)破裂相較于南側(cè)破裂傾角略小且深度略淺，并且北側(cè)破裂時(shí)間短于南側(cè)破裂，兩段破裂均未破裂到地表，這也是首次在巧家地震序列的研究中識(shí)別到由東向西破裂的南北兩段斷層.

(2)重定位后的主震位于27.19°N，103.17°E，震源深度為11.9 km，震中上位于余震序列的東北側(cè)，在深度上位于距離余震震群約1 km左右的更深處，表明主震的發(fā)生可能對(duì)主震周圍的應(yīng)力釋放較為徹底，使得余震集中分布在距主震一定距離的位置.主震震源機(jī)制解展示出節(jié)面Ⅰ的走向/傾角/滑動(dòng)角為176°/70°/-13°，節(jié)面Ⅱ的走向/傾角/滑動(dòng)角為270°/78°/-160°，結(jié)合余震序列的優(yōu)勢(shì)分布方向以及部分余震的震源機(jī)制解結(jié)果，表明巧家MS5.0地震為與節(jié)面Ⅱ參數(shù)相近的一次較高角度的以右旋走滑性質(zhì)為主的淺源地震事件.

(3)2020年巧家地震的發(fā)震不應(yīng)歸因于周圍斷層的活動(dòng)，應(yīng)是青藏高原物質(zhì)東向運(yùn)移受到華南塊體的阻擋，轉(zhuǎn)而向南運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，造成包谷垴—小河斷裂東西兩側(cè)塊體同向運(yùn)動(dòng)速率存在差異，使得應(yīng)力在塊體內(nèi)部積累.當(dāng)應(yīng)力積累超過(guò)極限，巖石突然破裂導(dǎo)致2020年巧家地震的發(fā)生，從而形成了與包谷垴—小河斷裂成銳角的次級(jí)撕裂斷層.

(4)距離2020年巧家地震序列空間上最近的2014年魯?shù)榈卣鹪斐傻墓曹椘屏训慕麰W向分支與巧家地震造成的破裂方向相一致，兩個(gè)地震所受到的應(yīng)力方向基本相同.通過(guò)對(duì)前人魯?shù)榈卣鹪斐傻撵o態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，認(rèn)為魯?shù)榈卣饘?duì)巧家地震的觸發(fā)可能性較小.兩次地震應(yīng)均為區(qū)域塊體運(yùn)動(dòng)造成的擠壓應(yīng)力累積背景下的應(yīng)力釋放過(guò)程，均是對(duì)垂直于昭通斷裂的塊體差異逆沖運(yùn)動(dòng)的調(diào)整.

致謝本研究所用的地震數(shù)據(jù)資料來(lái)源于中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心和中國(guó)地震局地球物理研究所.魯?shù)榈卣鸬闹囟ㄎ唤Y(jié)果來(lái)源于中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)2019年度數(shù)據(jù)年報(bào)(http:∥www.ief.ac.cn/1068/info/2020/21375.html).云南省地震局姜金鐘副研究員在重定位結(jié)果不確定性分析方面給予指導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所范安博士在波形處理方面給予建議和討論，三位匿名審稿專家為本文提出了寶貴的建議，文中圖件使用GMT軟件(Wessel et al., 2013)制作，在此一并表示感謝.