2019年6月17日四川省宜宾市长宁县发生M6.0地震，余震密集区呈近NWW向分布，长度约20km。地震造成了大量的人员伤亡和财产损失，由于地震发生在采矿区，所以引起了广泛的社会关注。震中区属于四川盆地南缘的褶皱盖层系统，发育有大型的褶皱构造，及其内部丰富的伴生断层，并且，震中区及附近地区也经历了长期大规模的注水采矿过程。近年来该区域地震活动明显增强，发生了多次显著性地震事件，而地震活动的构造机制尚不十分明确。进行地震震源机制解反演研究有助于揭示长宁M6.0地震的构造机制。地震后，各机构发布的常规震源机制解有较大的离散度，特别是GCMT发布的地震矩张量解分解后CLVD（Compensated‐Linear‐Vector‐Dipole）分量达到-98%，这种情况显示主震具有特殊的破裂方式。为理解这种特殊性，作者利用中国地震科学实验场发布的地震观测数据进行了“地震解剖”，采用全波形地震矩张量反演方法对长宁M6.0地震的震源机制进行了深入研究，成果发表在Geophysical Research Letters（GRL）期刊，论文题目“The 2019 MW5.7 Changning earthquake, Sichuan Basin, China – a shallow doublet with different faulting styles”。

该研究首先利用全波形地震矩张量反演方法ISOLA^[1]采用单点源模型对主震进行反演和参数的不确度评估。结果显示，只有P轴的稳定性较好，两个节面具有较大的离散度，地震矩张量有显著的非DC（Double Couple）分量，这一结果基本与各机构发布的结果一致^[2]。地震矩张量出现较高的非DC分量，主要原因是地震本身是非构造地震或者有多个独立的子事件组成。利用迭代去卷积方法、慢速迭代去卷积方法和源对组合法三种方法进行多点源地震矩张量反演。结果显示长宁M6.0地震由两个子地震事件组成，而且首发子事件的震源机制解得到了P波极性的证实（图1，图3）。在区域应力场决定的应力摩尔圆上，显示余震区附近大部分地震是在区域应力场控制下发生的（图4）。该研究结果解释了不同机构发布的震源机制解之间的差异与GCMT地震矩张量较大的非DC分量问题，同时，为全球多源地震研究提供了新的震例，以及展示了采矿区地震的成核和破裂传播过程。

该研究取得如下重要的科学认识：（1）长宁M6.0主震的破裂过程较复杂，震源可用一个逆冲型地震和一个走滑型地震的组合模型来表示。较小的逆冲型地震是NNW向断层破裂导致，较大的走滑型地震是NWW向断层破裂导致，与余震密集区分布方向一致；（2）在区域应力场作用下逆冲型地震首先破裂，然后发生走滑型地震，两者发生的时间和空间非常接近，诱发关系不明显，首发子事件的震源机制与P波初动极性一致；（3）余震分布的优势方向存在以前未明确的走滑断层。

该研究得到了捷克科学基金、国家自然科学基金项目的支助。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2019GL085408

 

图1  2019年四川长宁地震序列。（a）研究区地形，沙滩球表示两机构（GCMT、IEF.CEA）和本研究给出的震源机制解。（b）M6.0主震和4个5级地震的震中和震源机制解沙滩球，地震序列采用HypoDD方法进行了重新定位。黑色沙滩球表示两个较大地震矩张量分解的结果。左下角插入图是该地区2008~2018年10年间的地震活动。（c）本研究震源机制解和P波极性的关系，上图是全矩张量解，下图是首发子地震，红、绿色十字符号分别表示P波初动向上和向下。

 

图2  主震单点源矩张量参数不确定度估计（频率范围：0.03~0.06 Hz）。（a）观测波形和矩心深度关系图。（b）参数不确定度估计，震源机制解的节线、P/T轴、震源类型图投影、参数直方图。

 

图3  采用3种方法进行主震的多点源反演（深度4 km，频率范围0.03-0.1 Hz）。设置15个测试点，间隔3km，方位角120度。圆圈表示子事件，直径与标量地震矩成正比。（a）迭代去卷积法，设置2个事件进行反演。（b）慢速迭代去卷积法，设置8个子事件进行反演。（c）子事件联合反演法，子事件组合采用（a）的结果，两个子事件随机落在15个测试点上，图中显示不同位置的VR值（观测波形和理论波形的拟合程度）。（d）选择（c）图中VR值最高的4种情况进行展示。（e）组合（8，6）的矩率时间函数。

 

图4 （a）粉色沙滩球表示本研究获得的长宁地震序列5级以上地震的震源机制解，黑色沙滩球表示2006~2015 年该区域3.6级以上地震的震源机制解，顶部插入图是区域应力场^[3]，底部插入图是将所有震源机制解投影到Hudson三角图上。虚线圈住的地震表示非区域应力场直接触发；（b）将（a）中的震源机制解投影到区域应力场决定的莫尔圆上，十字符号表示在区域应力场作用下震源机制解中不稳定的一个节面；（c）十字符号表示震源机制解中稳定的另一个节面。

  主要参考文献： [1] Zahradník Jiří, Sokos E . ISOLA Code for Multiple-Point Source Modeling—Review[M]. Moment Tensor Solutions. 2018. [2] 易桂喜, 龙锋, 梁明剑, 等. 2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震序列震源机制解与发震构造分析[J]. 地球物理学报, 2019(9). [3] 刘敬光，万永革，黄志斌，等. 2019年6月17日四川长宁6.0级地震中心震源机制解及震源区构造应力场研究[J]. 震灾防御技术, 2019(3).