0 引言

据中国地震台网正式测定，2020年5月18日21时47分在云南昭通市巧家县发生M_S 5.0破坏性地震。本次地震震级不大，却也造成4人死亡（巧家县3人、鲁甸县1人），28人受伤。截至2020年5月30日20时，共发生余震594次，其中M 3.0—3.9地震1次，M 2.0—2.9地震4次，M 2.0以下地震589次。

历史地震记录表明，巧家M_S 5.0地震震中附近区域曾于2003年11月15日、11月26日发生鲁甸M_S 5.0、M_S 5.1地震，2004年8月10日发生鲁甸M_S 5.6地震，2014年8月3日发生鲁甸M_S 6.5地震，2017年2月8日发生鲁甸M_S 4.9地震。巧家震区地处川滇块体东侧的昭通—莲峰断裂带，该位置属于川滇块体与华南地块的边界带，也是活动、变形的大凉山次级块体与相对稳定的华南地块之间的边界带，是中国大陆内部地震活动最强地区之一（常祖峰等，2014）。昭通—莲峰断裂带由莲峰断裂、昭通—鲁甸断裂和会泽—彝良断裂等3条NE向右旋走滑逆冲断裂组成（李西等，2018），断裂几何结构复杂。强烈的块体运动和复杂的断裂交叉分布，是造成该地区中强以上地震易发、多发的主要原因。

震源机制解是地震学研究中的重要参数，其反演可以为地震时空破裂过程求解提供基本参数，协助地震应急响应工作及地震早期预警，还可以得到地震释放的构造应力场方向和大小，进而为地震孕育及发震机理提供研究素材（严川，2016）。鉴于云南地区壳幔结构具有明显的横向不均匀性，本文采用CAP方法在2种不同的壳幔速度模型下分别反演了本次地震的震源机制解和最佳震源矩心深度。综合本次主震震源机制和相关地质资料分析了此次地震的发震断层归属。

1 震源机制解及矩心深度确定 1.1 方法原理

CAP方法（Zhao et al，1994；Zhu et al，1996）将近源宽频带地震记录分成Pnl和面波2个部分进行反演，并允许二者独自相对移动，在适当的时间窗范围内，搜索出合成地震图和观测地震图全局差异最小的震源机制解。该方法的一大优势是，反演结果对速度模型和地壳橫向变化的依赖性相对较小，甚至可以应用在速度结构变化差异大的地区，国内大量研究结果充分证明了该方法在震源机制解与地震矩心深度研究方面的有效性与可靠性（韦生吉等，2009；黄建平等，2009；郑勇等，2009；谢祖军等，2012；吕坚等，2013；朱音杰等，2017；潘睿等，2019）。

2.2 数据选取及地壳速度结构模型

在通常情况下，区域地壳速度结构的横向不均匀性随着震中距增大而增大，区域地震台站记录的震相复杂性也随着震中距增大而增强。因此，在利用区域地震波形反演中强地震的震源机制解时，较多采用震中距250 km范围内的台站记录（Zhao et al，1994；Zhu et al，1996；Tan et al，2006；韦生吉等，2009；黄建平等，2009；郑勇等，2009；谢祖军等，2012；吕坚等，2013；朱音杰等，2017；潘睿等，2019）。而本次研究的地震震级不大，考虑信噪比要求，仅采用震中距200 km范围内的台站记录。据中国地震台网中心正式测定结果，本次巧家M_S 5.0地震的震中位置为（27.18°N，103.16°E）。在震中距200 km范围内，共获得来自云南、部分四川及贵州测震台网的19个国家或区域数字测震台的数据。经过筛选，剔除部分方位角接近或距离较远台站的数据，共选用会泽台（HUZ）等7个云南测震台网地震台、雷波台（LBO）等5个四川测震台网地震台及威宁台（WNT）等2个贵州测震台网地震台，共计14个测震台（台站分布见图 1，图中三角形表示震中距200 km以内的台站，黑线连接本次反演所采用的台站）的三分向宽频带波形资料。这些台站的空间分布较为合理，以较为均匀的方位角包围本次巧家地震震中，可最大程度地避免因台站空间分布不合理所导致的反演结果的不准确和不稳定（吕坚等，2008；韦生吉等，2009；Jiang et al，2019）。

另外，在CAP反演中，采用准确的地壳结构速度模型才有可能得到较为准确的震源机制解和震源矩心深度。据研究，昭通—莲峰断裂带范围内莫霍面厚度约44 km。考虑到研究区壳幔结构具有明显的横向不均匀性，文中分别采用以下2个模型进行反演，并依据波形拟合误差值定量得出较为准确的震源机制解和震源深度。2个地壳速度结构模型（图 2）分别为：①M₁模型：由吴建平等（2004）结合人工地震折射方法结果和波形反演提出的速度模型。该模型也是云南地区震源机制解常规测定所用的速度模型（赵旭等，2014）；②M₂模型：由杨军等（2014）反演云南地区中小地震震源机制解所采用的Moho面深度45 km的地壳速度结构模型。该模型参考了云南地区人工测深的研究成果（胡鸿翔等，1986；林中洋等，1993；王椿镛等，2002；张中杰等，2005）。

2.3 反演过程

采用频率—波数域（F-K）方法，分别计算不同震中距（36—190 km）、不同深度（1—20 km）情况下2种地壳速度结构模型对应的格林函数，得到可重复应用于云南地区CAP反演的格林函数库；手动拾取经过挑选的宽频带地震波形的初至P波，并进行去均值、去趋势等处理；去除各台记录波形的仪器响应，并将NS、EW和UD分量波形旋转到大圆路径上，从而获得径向（R）、切向（T）和垂直（Z）分量波形。

在反演过程中，首先，将三分量波形分别截成Pnl和面波2个部分，对Pnl部分以0.05—0.2 Hz频率范围进行4阶Butterworth带通滤波，反演权重设置为2.0；对面波部分以0.05—0.1 Hz频率范围进行带通滤波，其中Z分量和R分量的反演权重设置为2.0，T分量和反演结果拟合度低于70%的分量反演权重设置为1.0。本文所选滤波频段既可以滤掉长周期地脉动和由速度积分到位移所造成的长周期漂移，也可以较充分地反应地震波携带的震源信息；既可以获得较为可靠的震源机制解和震源矩心深度，还能有效降低地壳横向变化所造成的影响（郑勇等，2009）。然后，在断层走向（0°—360°）、倾角（0°—90°）、滑动角（-180°—180°）和震源矩心深度（1—20 km）等空间范围内，搜索最佳震源机制解和震源矩心深度。

2.4 反演结果

基于14个台站的宽频带波形记录，利用CAP方法获得2个地壳速度结构模型下巧家M_S 5.0地震的双力偶震源机制解和最佳震源矩心深度（表 1），并分别得到此次地震在2个地壳速度结构模型反演中的震源矩心深度拟合误差图（图 3）。

结果显示，对于巧家M_S 5.0地震，在震源深度为9 km时得到的双力偶震源机制最为可靠；2种速度模型下得到的本次地震震源机制解较为一致，二者误差在一个搜索步长范围内。通过比较，可知：M₁模型下（图 4），拟合度达80%以上的震相有57个，占比81%；M₂模型下，拟合度达80%以上的震相有55个，占比78%；M₁模型震源深度拟合误差值小于M₂模型。因此，为了便于分析，文中统一采用由M₁模型计算的震源机制解结果。

3 反演结果的可靠性分析

对于此次巧家M_S 5.0地震，采用M₁、M₂两种不同的地壳速度结构模型进行反演，所得震源机制解和震源深度反演结果在误差范围内较为一致（表 1），证明了反演结果具有较好的稳定性。图 4给出此次地震的理论和实测波形拟合结果，由图可知，14个台站记录波形的Pnl部分和S波部分共70个震相，相关系数大于80%的有57个，占比81%，属强度相关，其中相关系数大于90%的有40个，达强度相关的70%。因此，此次地震的反演结果比较理想，理论地震波形图与实测地震波形图拟合较好。

将本研究结果与中国地震台网中心、中国地震局地球物理研究所、中国地震局地震预测研究所和Seismology小组提供的震源机制解（https:/mp.weixinn.qq.com/cgi-bin/home? t=home/index&lang=zh_CN&token=799642749）进行比较，见表 2，可见虽然几方研究采用的资料和方法不尽相同，但获得的震源机制解结果在一定范围内比较一致。

本研究得到的巧家M_S 5.0地震最佳震源矩心深度为9 km，与中国地震台网统一目录给出的震源深度（8 km）较为接近，且前人的大量研究同样证明了利用CAP方法反演震源深度的可靠性（吕坚等，2008；韦生吉等，2009；Jiang et al，2019）。鉴于此，巧家M_S 5.0地震震源深度应为9 km左右。

4 发震断层及相关问题讨论

2020年5月18日，云南省地震局发布云南巧家M_S 5.0地震烈度图，可知本次地震极震区烈度为Ⅵ度，等震线呈椭圆形，长轴走向近SSE160°，见图 5，图中红色圆圈为2020年5月19日22时前（巧家M_S 5.0地震发生后24小时）M_L＞1.0地震序列（来源于全国统一快报目录），叠加在地震烈度和区域活动断裂的综合图上。

本次地震震中周边100 km范围内仅有巧家（QIJ）、昭通（ZAT）、普格（PGE）、会泽（HUZ）等4个台站，台站分布较为稀疏（巧家台（QIJ）距震中最近，有37 km），导致该区地震定位精度不高，体现在地震发生后早期余震序列空间展布集中，长轴方向不够明显，且未能记录到较多M_L＜1.0地震。但梳理震后24小时内地震序列空间分布，仍显示出其长轴走向大致为SSE175°，与震源机制解的节面Ⅰ和地震烈度等震线的长轴方向大体一致，从而推测本次地震序列的发震断层为一条SSE走向的活动断裂。由此判定该地震的发震破裂面应为节面Ⅰ（走向175°，倾角70°，滑动角-18°），断层面运动性质以左旋走滑为主。

在2020年巧家M_S 5.0震区周围分布有五莲峰断裂、金阳断裂、昭通—鲁甸断裂、小江断裂北段、则木河断裂、龙树断裂、荞麦地—大箐断裂等多条不同级别的断裂。其中包谷垴—小河断裂距震中最近，直线距离仅5 km。据1:20万鲁甸幅区域地质图，该断裂主体走向SE120°，在地质图上显示断层线并不连续，且主断裂带两侧多发育与主断裂呈锐角雁列状排布的次级断层。由图 5可见，本次地震的等震线长轴、地震序列优势方向和震源机制解节面Ⅰ的走向大致一致，但三者与包谷垴—小河断裂主体走向有较大角度差异。

查阅2014年鲁甸M_S 6.5地震资料（张广伟等，2014；Xie et al，2015；陈俊磊等，2020），发现其震源机制解节面Ⅰ为162°/86°/6°（据Global GMT的结果），与此次巧家地震的震源机制解节面Ⅰ相似。从该角度推断，本次巧家地震的发震构造应与2014年鲁甸M_S 6.5地震有关。据前人大量研究成果，2014年鲁甸M_S 6.5地震的发震构造为NW向的包谷垴—小河断裂（李西等，2014；徐涛等，2014；房立华等，2014；Li et al，2015；Riaz et al，2017），该断裂运动性质以左旋走滑为主，与本研究所得震源机制解断层面运动性质一致。

根据本次巧家地震发生的空间位置、震源机制解、烈度图等值线及地震序列分布，结合鲁甸M_S 6.5地震的发震构造，认为包谷垴—小河断裂与本次地震关联性较大。但考虑到巧家地震的震源机制解、等震线长轴方向、地震序列展布优势方向与包谷垴—小河断裂主体走向存在一定差异，认为该地震的发震构造可能是属于包谷垴—小河断裂的雁列状次级隐伏断层。需要说明的是，本次巧家地震震级不大，相应发震断层规模较小，上述所列证据不足以绝对排除EW向节面Ⅱ为本次地震破裂面的可能性。因此，后续尚需针对该地震进行余震序列精定位、破裂方向反演或人工地震反射等研究。

5 结论

本文利用CAP方法反演了2020年巧家M_S 5.0震源机制解，得到本次地震的震源矩心深度约9 km，表明能量释放主要发生在地壳浅部，这是导致本次中小地震致死的原因之一。

初步判定云南巧家M_S 5.0地震的破裂面走向175°，倾角70°，滑动角-18°，推测包谷垴—小河断裂的次级隐伏断层为此次地震的发震断层。

在研究开展及论文撰写过程中，云南省地震局卢永坤提出建议和意见，代博洋提供地震烈度图资料，在此表示感谢。