2015年云南沧源MS5.5地震序列分布与演化特征*

徐甫坤，刘自凤，孙　楠，和嘉吉，赵小艳

(云南省地震局，云南 昆明 650224)

2015年云南沧源MS5.5地震序列分布与演化特征*

徐甫坤，刘自凤，孙楠，和嘉吉，赵小艳

(云南省地震局，云南 昆明 650224)

摘要：利用云南测震台网波形数据及观测报告，结合构造背景及历史地震活动，从序列活动特征及参数、较大地震的震源机制解及序列精定位等方面分析了2015年3月1日云南沧源MS5.5地震序列的发震构造及序列分布演化特征。结合震源机制解结果及震区构造，本次地震的发震构造可能为南汀河断裂带(西支)、呈左旋走滑。本次地震的余震活动较弱，序列随时间衰减较快，具有明显的阶段性；双差重定位结果反映其主体破裂区为北北东向、近似竖直的带状区域，可能为单侧破裂，且后期的余震呈向浅部及外围区域扩散的趋势。

关键词：云南沧源MS5.5地震；双差重定位；南汀河断裂带(西支)；地震序列；发震构造

0引言

据中国地震台网中心测定，2015年3月1日18时24分40秒，云南省临沧市沧源佤族自治县发生MS5.5地震，微观震中位于(23.5°N，98.9°E)，震源深度11 km。震后灾害调查结果显示此次地震极震区烈度为VII度，为一次中等强度地震。地震发生后，正确的震后序列趋势估计及强余震预测尤为重要，不仅有助于尽早开展地震应急救援、抗震救灾及灾后恢复重建工作，而且对于维护社会生活稳定具有重要意义(赵小艳等，2014)。

本次地震发生于滇西南地区的中缅边境线附近、南汀河断裂带(西支)上(中国地震局地质研究所，2015)*云南省地震局.2015. 2015年3月1日云南沧源5.5级地震灾害直接经济损失评估报告(中国灾区)。，根据历史地震记录(中国地震局监测预报司，2010)，南汀河断裂带(西支)上的历史地震活动水平较弱，本次地震为此背景下的一次显著地震事件，对其序列分布及演化特征的分析及总结显得尤为重要。

地震发生后，云南省地震局现场工作队在震区布设了由3 套数字地震仪组成的小孔径流动数字台网，并于3月2日18时56分开始并入原有的云南测震台网参与定位，提高了现有台网分布对震区的小震监测能力，为科学研究提供了丰富的地震数据。本文利用该台网记录产出的相关数据，结合震区的构造背景及历史地震活动情况，从地震序列活动特征、序列参数、震源机制解及序列空间分布等方面分析本次地震的序列分布及演化特征，以期能对震后趋势判定及强余震预测提供科学依据。

1地震活动概况

从地震所属的背景构造上看，云南沧源MS5.5地震位于南汀河断裂带(西支)附近(中国地震局地质研究所，2015)。微观震中位于沧源县芒卡镇，地表灾害调查显示的极震区烈度为VII度，北东走向，烈度区由芒卡镇往近北东向延伸至耿马县孟定镇，宏观震中位于孟定镇*南省地震局.2015. 2015年3月1日云南沧源5.5级地震灾害直接经济损失评估报告(中国灾区)。。震区地质构造较复杂，主要发育NE向、NW向及近NNE向3组断裂，其中与本次地震空间位置关系密切的主要断裂是NE向南汀河断裂带(图1中断裂据邓起东等(2002)，活动块体边界据张培震等(2003))。

南汀河断裂带总体走向NE，由东、西两支断裂组成*南省地震局.2015. 2015年3月1日云南沧源5.5级地震灾害直接经济损失评估报告(中国灾区)。。① 西支断裂：北东端起自云县北东的澜沧江大拐弯附近，往南西经云县盆地，至勐旨后沿南汀河延展，于孟定西南沿清水河延伸进入缅甸(王晋南等，2006)，走向40°～ 60°，中国境内长约210 km；② 东支断裂：北东端在云县盆地北部的路边田附近交于西支断裂，向南西经幸福、勐永、勐撒、耿马东南侧延伸，至沧源西南延入缅甸，总体走向30°～ 40°，中国境内长约180 km。

南汀河断裂带(西支)距离本次地震较近，在航、卫片上线性影像十分清晰，沿断裂发育宽达数十至上百米的断层破碎带。断裂沿线断错水系、断错山脊、断错陡坎、洪积扇变形及错位、古地震遗迹等反映断裂新活动的地貌十分发育，反映其第四纪以来的活动十分强烈，以左旋水平运动为主，兼有垂直差异活动。位于断裂南东侧的大寨断裂最大左旋水平错动幅度达3.6 km，其平均速率达2.7 mm/a*云南省地震局.2015. 2015年3月1日云南沧源5.5级地震灾害直接经济损失评估报告(中国灾区)。，该段于1941年曾发生耿马、大寨7.0级地震。

据古地震考察，发现在南汀河断裂带上的云县朱家村自全新世以来发生过3次古地震，属破坏性强震，推测震级达7级，其发震时间距今大致5 000～ 1 000 a(毛玉平，张俊昌，1991；杨继登，王世芹，1999)。Tapponnier 等(2001)认为在红河断裂以西，南汀河断裂带自澜沧江断裂起沿南西方向延伸进入缅甸，尤其西支断裂由北东向逐渐转为近东西向，并一直延伸至实皆断裂附近，为一条规模较大的活动断裂。在川滇地区的地块划分中，南汀河断裂带为临沧地块及保山地块两个Ⅱ级地块间的边界断裂(向宏发等，2000；杨婷等，2014)；而按照张培震等(2003)及张国民等(2004，2005)对中国大陆地区活动块体划分，红河断裂以西至缅甸弧区域可划分为滇西块体及滇南块体两个Ⅱ级块体，南汀河断裂带与二者边界缝合带(图 1)呈近似正交展布。这些迹象表明，南汀河断裂带可能对附近地区的构造活动起主控作用。

从历史地震活动情况看(图 2)，震中所在的南汀河断裂带(西支)历史地震活动水平较弱，但附近地区的其他断裂上历史地震活动水平相对较高。

根据中国地震目录(中国地震局监测预报司，2010)，自有历史地震记载以来，震中周围1.0°范围内共记录到5级以上地震37次，其中5.0～ 5.9级25次、6.0 ～ 6.9级7次、7.0级以上地震5次，这5次7级地震分别是1923年6月22日缅甸7.3级、1941年5月16日耿马7.0级、1941年12月26日澜沧7.0级、1976年5月29日龙陵7.3级及1988年11月6日澜沧—耿马7.2级地震。本次地震为南汀河断裂带(西支)在较弱活动背景下的一次显著地震。

2地震序列活动分析

据云南地震台网测定，截至2015年3月6日24时，沧源MS5.5地震序列共发生ML≥1.0地震132次，其中1.0 ～ 1.9级97次，2.0 ～ 2.9级27次，3.0 ～ 3.9级4次，4.0 ～ 5.0级3次，最大余震为3月3日MS4.5地震，其中ML≥3.0地震序列目录列于表 1。

表1　沧源地震序列中ML≥3.0地震目录

由沧源MS5.5地震序列的M-t图(图3)可见，余震活动大致可划分为如下4个时段：(1)主震发生后2小时内为强余震活动时段，共发生5次ML≥3.0地震；(2)其后为余震波动起伏阶段，出现2级左右小震的起伏活动；(3)强余震事件，自小震起伏活动后，3月3日发生MS4.5(ML5.0)强余震，该地震后至3月4日之间，存在1、2级的小震集中活跃现象，可能为该强余震后的调整

阶段；(4)余震衰减阶段，3月4～ 6日的序列以1、2级地震起伏活动为主，总体来说余震强度不断降低。该序列地震活动整体表现为局部小震强弱交替，而整体强度及频度均逐渐降低的衰减趋势。

b值和p值为描述地震序列活动基本性质的两个基本参数(吴开统等，1990)，其中b值为古登堡-里克特(G-R)关系中的系数，描述不同震级地震的相对比例，p值为大森—宇津公式的系数，可描述序列的衰减速率。使用3月1～6日24时的地震目录，设定最小计算震级为ML1.2，使用ZMAP软件包(Wiemer，2001)计算序列参数，用最大似然法计算得到序列b值为0.61(图 4a)，p值拟合结果为0.82(图 4b)。李忠华等(2000)使用1965～2000年的震例进行统计，发现云南地区的地震序列的p值及b值空间分布存在区域性，在本次地震附近地区的震例的p值约为0.89，b值约为0.65。相对附近区域的震例，沧源MS5.5地震序列目前小震数量偏少，衰减较快。

总体来看，云南沧源MS5.5地震的余震活动较弱、频度偏低，序列衰减较快，并存在明显的地震平静时段；另外，本次地震序列还存在一个显著特征，序列中ML≤3.5的小震数量明显偏少，与G-R关系存在偏离(图 4a)。由于南汀河断裂带(西支)在震中附近历史地震活动较弱，难以与历史震例类比，但这种现象值得关注。

3较大地震震源机制解分析

利用云南数字地震台网记录到的事件波形数据，中国地震局滇西地震预报实验场(以下简称实验场)采用CAP方法求解得到了沧源MS5.5地震主震及其3次MS≥3.0余震震源机制结果*金明培，杨军，陈传.2015.2015年3月3日云南沧源MS5.5地震震源机制解.(表 2)

(中国地震局地球物理研究所，2015)，其中3次地震为走滑型(P轴俯角和T轴俯角均小于45°定义为走滑型，P轴俯角大于45°定义为正断型，T轴俯角大于45°定义为逆断型)，1次地震为正断兼走滑型(3月1日MS4.0地震)。

该序列余震活动较弱，截至3月9日24时仅发生MS3.0～3.9余震1次、MS4.0 ～ 4.9余震2次，

表2　序列中较大地震的震源机制解

3次余震中有1次地震(3月1日MS4.0)的震源机制为正断兼走滑型，与主震震源机制解差异较大，可能反映出该地震附近区域的拉张分量有所增强，但3月3日MS4.5余震的震源机制与主震又较为一致，震源机制的变化表明区域应力局部有所调整。

结合主压应力轴P轴和张应力轴T轴方位角玫瑰图(图 5)，序列的压应力主轴P轴和张应力主轴T轴方位角优势分布方向整体较为集中，表明整个区域总体来看依然受控于北北东向挤压、北西西向拉张的区域应力作用。

4双差重定位结果分析

双差重定位方法(Waldhauser，Ellsworth，2000，2002)是一种针对丛集地震的相对定位方法，经过重定位后，地震间的相对位置具有较好的空间分布特征，可以更好的反映地震破裂区的几何形态，描述发震构造的特征，已在地震序列的重定位中得到广泛应用(黄媛，2008；Fangetal.，2013；房立华等，2015；王未来等，2014；张广伟等，2014)。本文利用云南数字地震台网的震相报告，采用双差重定位方法对沧源MS5.5地震序列进行了重定位，以分析序列的时空演化特征。

考虑到双差重定位方法是一种相对定位方法，对地震的绝对位置不敏感，定位的结果可能出现整体性的位置偏移(房立华等，2011)，为探讨地震序列与背景构造的位置关系，还需要准确的参考地震位置。本文利用云南测震台网提供的波形数据及观测报告，利用震中300 km范围内台站的震相记录、在MSDP定位软件中采用LOC3D(川滇三维速度模型)对沧源MS5.5地震进行了重新定位。然后根据主震重新定位的结果与观测报告中主震震中位置的差异，对区域地震台网的所有地震定位结果进行了整体性的平移。重新测定后的主震发震时刻为2015年3月1日16时24分39.22秒，震中为(98.951°E，23.515°N)，深度19.1 km，水平及垂直定位误差分别为1.0 km和1.4 km。

水平分层速度模型对重定位结果存在较大影响(Waldhauser，Ellsworth，2000)，要对本次地震序列进行重定位，确定合适的速度结构尤为重要。人工地震测深方法(DSS)能给出较精确的速度结构，但由于DSS剖面距震中较远，本文使用的速度模型参考了胥颐等(2013)的层析成像结果建立，模型共分8层，每层的顶界面深度依次为0、2、7、14、19、25、32和40 km，对应的层速度依次为5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6及7.2 km/s，波速比设定为1.73。

挑选参与计算的事件时按照以下原则：要求参与定位的台站不少于4个、震中距在200 km内，且每个事件的震相数不少于6个。使用到的台站包含云南数字地震台网、流动台网(包括2014年10月7日景谷6.6级地震、2014年5月24日盈江5.6级、5月30日盈江6.1级地震以及本次地震后布设的流动台)、洛扎渡水库台网以及腾冲火山台网共26个台网参与定位(图 6)，尤其本次地震后架设的L5311、L5312及L5313共3个流动台有效地改善了台网对震区的小震监测能力及对震源深度的约束作用。笔者共挑选出2015年3月1日至3月9日的114个事件参与重定位计算(图 6a左下角图框所示)，其中包含975条P波及900条S波到时数据(图 6b)。

重定位后共得到88次地震的重定位结果如图 7所示，图中的六角形和圆圈分别表示重定位后的主震和余震序列。水平及深度定位误差由初始的4.0 km及5.2 km下降至0.27 km及0.35 km，时间误差由1.4 s降至0.09 s，定位精度有明显改善。由水平面投影看(图 7a)，序列优势分布方向为NEE向，呈带状分布。按序列分布的优势方向，分别选取参考长轴方向AA’和短轴方向BB’，序列沿长轴方向展布约10 km，短轴方向展布宽度约3 km。另外，余震主体分布在MS5.5主震的北东侧区域，显示该地震可能为单侧破裂。

从深度剖面看(图 7b、c)，余震的震源深度具有一定的集中性，主震处于序列分布的中下部位置，尤其较大的余震主要集中在主震震源深度附近；序列呈近似竖直的明显带状分布特征，显示地震主体破裂区应为北北东向近似竖直的带状区域。

为与震源机制解结果对比分析，在重定位后的余震分布图(图 7)中还将4次MS≥3.0地震的震源机制解(表 2中实验场结果)标示出，并在两个参考方向的深度剖面上做了相应的投影。可见震源机制解的北东东向节面走向与序列优势分布方向基本相同(图 7a)，而在深度剖面上投影后亦与序列在深度剖面上的投影相一致(图 7b，c)，说明震源机制解与序列的空间分布较为一致，结合二者可以推测出与主体破裂区相应的断层面。图 7c中标出了参考断层面在深度上的可能结构，断层面整体为近似竖直向，但由深部的地震的节面走向反映断层面在深部具有一定的倾角。

从余震分布的时间演化上看，震后一天的余震分布较为分散，迅速勾勒出主体破裂区域，且在主震的上部及下部均有余震分布，但大体集中在主震附近。后期的余震维持与序列早期相同的格局，但具有明显的向外围地区扩散的趋势：一方面，在东北(A’)区域的小震活动增多，且集中在之前未破裂过的空段上(图 7)，从AA’深度剖面看，可以发现后期的小震震源深度集中在3月3日MS4.5地震附近，并在空间上与其存在一定的连续性(图 7b)；另一方面，其震源深度也明显变浅，主震附近的小震活动变少，3月4日以后的小震震源深度集中在序列的浅部(图 8)。

综合双差重定位结果与震源机制解，虽重定位后的序列分布与初始目录存在较大差异，但从深度剖面的投影看，结合震源机制解能更好地反映出本次地震的破裂特征；结合序列空间分布及震源机制解节面走向，显示本次地震的发震构造面可能为北北东向近似竖直的带状区域，呈左旋走滑特性。

5讨论与结论

本文利用2015年3月1日云南沧源MS5.5地震后至3月9日间的波形数据及震相报告，结合构造背景及历史地震活动，从序列活动特征及参数、较大地震的震源机制解及序列精定位等方面阐述了本次地震序列跟踪过程中的相关问题，讨论了本次地震的发震构造及序列可能的类型，获得如下认识：

(1)台网定位结果误差较大，这可能与近震台站分布较少有关，但震后架设的流动台明显改善了对余震定位尤其是震源深度的约束，且经过双差重定位后定位精度有明显改善。序列的空间分布显示该地震的主体破裂区可能为北北东向、近似竖直的带状区域，且余震集中分布在主震的东北侧区域，显示可能为单侧破裂模式。

(2)结合较大地震的震源机制解、序列精定位结果及构造背景，本次地震的发震构造可能为南汀河断裂带(西支)，发震构造面为近北北东向，有近似竖直、呈左旋走滑特征。另外，由极震区烈度分布及精定位结果，本次地震可能为向北东方向的单侧破裂模式。

(3)余震活动随时间的演化表现出明显的阶段性，序列参数显示本地震为主震—余震型的可能性较大。但该序列余震活动强度及频度均较弱，衰减较快，且序列中ML≤3.5的小震数量明显偏低，与G-R关系存在明显偏离。晚期的余震维持与序列早期相同的格局，但具有明显的向浅部及外围区域扩散的趋势。

参考文献：

邓起东，张培震，冉勇康，等.2002.中国活动构造基本特征[J].中国科学(D辑)，32(12)：1020-1030.

房立华，吴建平，王未来，等.2015.2014年新疆于田MS7.3级地震序列重定位[J].地球物理学报，58(3)：802-808.

房立华，吴建平，张天中，等.2011.2011年云南盈江MS5.8地震及其余震序列重定位[J].地震学报，33(2)：262-227.

黄媛.2008.结合波形互相关技术的双差算法在地震定位中的应用探讨[J].国际地震动态，(4)：29-34.

李忠华，苏有锦，蔡明军，等.2000.云南地区地震序列的P值和b值变化特征[J].地震，20(4)：74-78.

毛玉平，张俊昌.1991.澜沧—耿马地震发震构造初步研究[J].地震研究，14(1)：9-15.

王晋南，王洋龙，安晓文，等.2006.南汀河西支断裂北东段最新活动性分析[J].地震研究，29(3)：264-268.

王未来，吴建平，房立华，等.2014.2014年云南鲁甸MS6.5地震序列的双差重定位[J].地球物理学报，57(9)：2042-3051.

吴开统，焦远碧，吕培苓，等.1990.地震序列概论[M].北京：北京大学出版社，124-150.

向宏发，虢顺民，徐锡伟，等.2000.川滇南部地区活动地块划分与现今运动特征初析[J].地震地质，22(3)：253-264.

胥颐，杨晓涛，刘建华.2013.云南地区地壳速度结构的层析成像研究[J].地球物理学报，56(6)：1904-1914.

杨继登，王世芹.1999.中国震例(1986—1988)：1988年11月6日云南省澜沧—耿马7.6、7.2级地震[M].北京：地震出版社，316-343.

杨婷，吴建平，房立华，等.2014.滇西地区地壳速度结构及其构造意义[J].地震地质，36(2)：392-404.

张广伟，雷建设，梁姗姗，等.2014.2014年8月3日云南鲁甸MS6.5级地震序列重定位与震源机制研究[J].地球物理学报，57(9)：3018-3027.

张国民，马宏生，王辉，等.2004.中国大陆活动地块与强震活动关系[J].中国科学(D辑)，34(7)：591-599.

张国民，马宏生，王辉，等.2005.中国大陆活动地块边界带与强震活动[J].地球物理学报，48(3)：602-610.

张培震，邓起东，马谨，等.2003，中国大陆的强震活动与活动地块[J].中国科学(D辑)，33(增刊)：12-20.

赵小艳，韩立波，徐甫坤，等.2014.2014年云南鲁甸6.5级地震序列跟踪分析研究[J].地震研究，37(4)：508-514.

中国地震局地球物理研究所.2015.2015年3月1日云南临沧沧源佤族自治县MS5.5地震[EB/OL].(2015-03-01)[2015-03-25].http：//www.cea-igp.ac.cn/tpxw/271472.shtml.

中国地震局地质研究所.2015.云南临沧沧源佤族自治县MS5.5地震区域地震构造图[EB/OL](2015-03-01)[2015-03-25].http：//www.eq-igl.ac.cn/upload/images/2015/3/1204219134.jpg中国地震局监测预报司.2010.中国地震目录[M].

Fang L.H.，Wu J.P.，Wang W.L.，etal..2013.Relocation of the mainshock and aftershock sequences ofMS7.0 Sichuan Lushan earthquake[J].Chin.Sci.Bull.，58：3451-3459.Tapponnier P.，Xu Z.Q.，Francoise R，etal..2001.Oblique Stepwise Rise and Growth of the Tibet Plateau[J].Science，294：1671-1677.Waldhauser F.，Ellsworth W.L ..2000.A Double-Difference Earthquake Location Algorithm：Method and Application to the Northern Hayward Fault，California[J].Bull.Seism.Soc.Am.，90(6)：1353-1368.

Waldhauser F.，Ellsworth W.L ..2002.Fault structure and mechanics of the Hayward Fault，California，from double-difference earthquake locations[J].J.Geophys.Res.，107，ESE 3-1-3-15.

Wiemer S..2001.A software package to analyze seismicity：ZMAP[J].Seismological Research Letters，72(2)：374-383.

Using waveform data from seismic network of Yunnan province and their corresponding observation report，combined with the tectonic background and historical seismicity，we discussed seismogenic structure and the distribution and temporal evaluation variation of CangyuanMS5.5 earthquake sequence in Yunnan on Mar.1，2015 from the activity characteristics and parameters of the sequence，the focal mechanism solutions of larger events as well as the accurate relocation of the sequence etc..Referring to the focal mechanism solutions and the tectonics in epicenter area，we indicated that the seismogenic structure of Cangyuan earthquake is the west branch of Nantinghe Fault which appearred to be a right-lateral strike-slip faulting.It is showed that the seismicity of aftershock sequences remain low，decayed rapidly with time and appeared the obvious phased.The spatial distribution of the sequences which were relocated by the double-difference relocation algorithm showed that the main rupture area was a zonal area of NNEin approximately vertical direction.It seemed to be a unilateral rupture，furthermore，the distribution of the later aftershocks showed the scatter trend to the shallower and outer region of the epicenter.

Key words：CangyuanMS5.5 earthquake；the double-difference relocation；Nantinghe Fault(west branch)；earthquake sequence；seismogenic structure

*收稿日期：2015-03-25. 基金项目：前震识别技术研究(2014020101)及云南省地震局科技人员传帮带项目联合资助.

中图分类号：P315.3

文献标识码：A

文章编号：1000-0666(2015)03-0333-08

Distribution and Temporal Evaluation Characteristic of CangyuanMS5.5 Earthquake Sequences in Yunnan in 2015

XU Fu-kun，LIU Zi-feng，SUN Nan，HE Jia-ji，ZHAO Xiao-yan

(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)

Abstract