2022, Vol. 43
2) 中国沈阳 110031 辽宁省地震局
2) Liaoning Earthquake Agency, Shenyang 110031, China
2021年5月21日21时48分（北京时间）云南大理州漾濞县发生MS6.4地震，根据云南省地震局报告，震中位于（25.68°N，99.88°E），震源深度8 km。此次地震是继2014年云南景谷MS 6.6地震以来滇西地区发生的最大一次地震，引起了国内外地震研究专家的广泛关注，社会影响较大。此次地震震源区位于滇西南保山次级块体东边界[图 1，图中断裂数据来源于“中国活动构造图”（邓起东等，2007）；地震目录来源于国家地震科学数据中心https://data.earthquake.cn]，主震附近分布近NS向或NW向右旋走滑型的金沙江断裂带、维西—乔后—巍山断裂带、澜沧江断裂带、红河断裂带，以及NE向左旋走滑型的程海断裂带和丽江—小金河断裂带等。震后地震精定位、震源机制解和地质调查结果显示，此次地震发生在NW向维西—乔后—巍山断裂带西侧隐伏断层上，无明显的地表破裂（段梦乔等，2021；雷兴林等，2021；张克亮等，2021）。根据云南省地震局提供的地震目录，发现5月18日起，在震中10 km范围内记录到明显的前震活动，且震级逐渐升高，是一次典型的“前—主—余”型地震序列。前震作为大地震前的明显异常信号，往往携带着重要的前兆信息，是地震成核过程的一部分（Ohnaka，1992）。前震和余震的时空迁移可以为地震发生潜在的物理过程，如级联破裂、无震滑动、流体运移和震后余滑等提供依据（Dodge et al，1996；Kato，2007；Peng and Zhao, 2009；Kato et al，2012；Kato and Ben-Zion, 2021）。因此，本文将基于密集地震台站数据，利用微震识别和地震重定位方法，分析前震的迁移特征，为揭示漾濞MS 6.4地震的成核过程奠定基础。
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图 1 震源区及邻区主要断裂带和历史M≥5地震空间分布 Fig.1 Spatial distribution of main fault zones and M≥5 earthquakes in the source area and its vicinity |
大地震前地震的时空迁移特征是认识地震成核过程的基础，尤其是微小地震活动性对大地震发生机制的判定具有重要意义（Mignan，2014）。本文使用Liu等（2020）提出的基于GPU的模板匹配方法（GPU-M & L）进行微震识别。选取S波到时前1 s至后5 s作为模板，以模板为中心，在水平向3 km范围内进行搜索，搜索间隔设置为0.3 km。检测阈值设置为平均加权互相关系数CC≥0.3，且在至少3个台站中有2个分量CC≥0.2。根据微震识别的定位结果，使用添加波形互相关的双差定位方法进行地震重定位（Waldhauser and Ellsworth, 2000）。设置震中距小于100 km，每个地震周边最多有20个地震事件，每个地震对最大间距小于10 km，至少有4个台站同时记录到P、S震相。地震重定位时选用共轭梯度法（LSQR），要求至少有4对绝对到时数据和3对CC≥0.6的互相关到时差数据，首先给予绝对到时数据较大的权重（P波为1，S波为0.6），其次给予互相关到时差数据较大权重（P波为1，S波为0.6），迭代次数设置为16次。
3 研究结果在主震前后1年，即2020年10月1日至2021年9月30日，主震震中周边30 km范围内检测地震数为人工地震目录的3倍，完整性震级Mc由1.2下降至0.5，获得大量1级以下小震和多个人工遗漏的2级以上地震。重定位结果显示，前震共经历3个阶段。第一阶段（Phase Ⅰ）从5月18日18时49分ML 3.8地震开始，持续约14 h，最大震级为MS4.2，该阶段地震有向主震扩展的趋势，见图 2(b)、(c)。第二阶段（Phase Ⅱ）从5月19日20时05分MS4.5地震开始，随后前震沿NW向迅速扩展至主震附近，见图 2(b)、(d)，持续约38 h。第三阶段（Phase Ⅲ）从5月21日20时55分ML 3.0地震开始，前震转为离散分布，21时21分发生MS5.3最大前震，见图 2(e)。
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图 2 漾濞MS 6.4地震序列前震的时空迁移图像 （a）2021年5月18日至MS 6.4地震前的前震空间分布。实心圆代表所有前震，颜色代表相对主震的发生时间，黑色沙滩球为4级以上前震震源机制解，黑色（AA′）代表测线；（b）沿AA′剖面两侧3 km范围内前震分布；（c）放大的Phase Ⅰ阶段前震沿AA′剖面分布。其他符号同（b）；（d）放大的Phase Ⅱ阶段前震沿AA′剖面分布，其他符号同（b）；（e）放大的Phase Ⅲ阶段前震沿AA′剖面分布。其他符号同（b）；（f）沿AA′剖面两侧3 km范围内前震深度分布 Fig.2 Spatiotemporal migration image of foreshocks of the Yangbi MS 6.4 earthquake sequence |
震源深度上，前震集中分布在7—11 km范围内，见图 2(f)。PhaseⅠ阶段在首个地震发生后，前震深度逐渐迁移至9 km以内。Phase Ⅱ阶段前震深度起始于主震附近，随后逐渐迁移至10 km以内。Phase Ⅲ阶段的前震深度呈离散分布。前人研究认为，前震的迁移可能是无震瞬时变形的产物（Dodge et al，1996；Liu et al，2022a；Yao et al，2020；Kato and Ben-Zion, 2021）。本研究发现，在PhaseⅠ和Phase Ⅱ阶段，前震沿NW向朝主震扩展，且深度远离主震向上地壳迁移，初步判定2个阶段的前震可能由断层的无震滑动产生。未来将结合前震破裂半径的空间分布，对Phase Ⅰ和PhaseⅡ阶段的成核过程做进一步讨论。Phase Ⅲ阶段的前震在水平向和深度上均表现为离散分布特征，可能意味着主震前的最后阶段为级联触发的成核过程。
4 结束语漾濞MS6.4地震的前震序列表现为“密集—平静”的特征。2021年5月18日前震起始于NW向地震条带中段，共经历3个阶段。Phase Ⅰ和PhaseⅡ阶段的前震沿NW向MS6.4主震扩展，深度上远离主震，逐渐向10 km内的上地壳迁移。Phase Ⅲ阶段地震活动较弱，在空间上变为离散分布。初步推测前2个前震序列的时空迁移可能与无震滑动有关，而主震最后可能由级联模型触发。
云南省地震局为本研究提供地震目录、震相报告以及地震波形数据，在此表示感谢。
Kato A, Ben-Zion Y. The generation of large earthquakes[J]. Nature Reviews Earth & Environment, 2021, 2(1): 26-39. |
Liu M, LiH, ZhangM, et al. Graphics Processing Unit‐Based Match and Locate (GPU M & L): An Improved Match and Locate Method and Its Application[J]. Seismol Res Lett, 2020, 91(2A): 1 019-1 029. |
Waldhauser F, EllsworthWL. A double-difference earthquake location algorithm: Method and application to the northern Hayward fault, California[J]. Bull Seismol Soc Am, 2000, 90(6): 1 353-1 368. DOI:10.1785/0120000006 |