2008年8月30日四川省攀枝花市仁和区-凉山州会理县之间发生面波震级M_s6.1地震，造成川、滇两省显著的人员伤亡和几十亿元的经济损失.此次地震也是2008年5月12日四川汶川M_s8.0地震后川滇地区的另一次较大地震事件.研究该次地震的震源机制解，是了解震源区的受力状态、发震断层及其运动方式、进而分析地震成因的重要基础.

鉴于可靠的震源机制解对于了解地震孕育、发生机理以及区域构造动力学环境等具有十分重要的意义^{[1, 2]}，同时，为了深入了解2008年8月30日攀枝花仁和-凉山州会理间M_s6.1地震序列的发震机制，本文利用四川和云南数字台网的宽频带波形资料，采用最近十多年国际上不断发展和完善的CAP方法^[3~7]反演计算了该次地震序列的主震及其6次地方震级M_L≥4.0余震的震源机制解；进一步结合烈度与余震分布，确定该序列的发震断层.在此基础上，通过对比分析研究区已有的震源机制解，讨论了川滇地块的运动与攀枝花-会理间地震成因的关系.

2008年8月30日在四川省攀枝花市仁和区与凉山州会理县交界处发生M_s6.1地震（以下简称2008年攀枝花地震），主震震中位于攀枝花市东南约38 km处，震源深度约为10 km（表 1）.根据现场调查^1），这次地震的极震区烈度为Ⅷ度，长轴呈南北向，长度约为39 km，短轴长19 km，极震区面积为628km²（图 1）.

表 1(Table 1)

表 1 2008年8月30日四川攀枝花-会理Ms6.1地震参数（据中国地震台网中心） Table 1 Parameters of the Ms6.1 Panzhihua-Huili, Sichuan, earthquake, of Aug 30, 2008 (from China Seismic Networks Center)

表 1 2008年8月30日四川攀枝花-会理Ms6.1地震参数（据中国地震台网中心） Table 1 Parameters of the Ms6.1 Panzhihua-Huili, Sichuan, earthquake, of Aug 30, 2008 (from China Seismic Networks Center)

1）四川省地震局.2008年8月30日四川攀枝花市仁和区、凉山彝族自治州会理县交界6.1级地震灾害直接损失评估报告. 2008年9月，4-10

自2008年8月30日主震发生至2009年1月，四川地震台网共记录到攀枝花地震序列中能定位的余震1700余次；其中，5.0~5.9级余震2次，4.0~4.9级余震4次.从图 1可以看出余震带呈近南北向延伸，余震密集区的长度约为30 km，其位置、走向与当地近S-N向展布的红格断裂（也称昔格达断裂）一致.该断裂北起四川德昌以南，向南经米易、会理红格、攀枝花鱼鲊、达云南元谋及其以南的一平浪，全长约240 km，在云南境内部分也称元谋断裂或者绿汁江断裂.该断裂为现今强烈活动的深断裂，自晚第四纪以来表现为左旋走滑并兼挤压逆冲运动的性质^[8].因此，由余震分布可初步判定攀枝花6.1级地震是发生在近S-N向红格断裂上的一次强震，同时，我们还注意到这次地震的震中与1955年9月23日攀枝花6¾级强震^[9]的震中相当接近.

图 1

Fig. 1

图 1 2008年攀枝花-会理6.1级地震序列的震中与烈度分布图 Fig. 1 Map of epicenters and seismic intensity distribution of the Ms6.1 Panzhihua-Huili earthquake sequence of 2008

在求震源机制解的多种方法中，CAP方法相比于以往的P波初动法^[10]、体波反演^{[11, 12]}或是面波反演法^{[13, 14]}，算得上是一种全波形的反演方法^{[3, 4]}，具有所需台站少、反演结果对速度模型和地壳结构横向变化的依赖性相对较小等优点^[6].CAP方法的主要原理为：任意一个双力偶震源的理论合成位移s（t）可以表示为：

(1)

式中，i=1，2，3时分别对应垂直走滑、垂直倾滑和45°倾滑三种最基本的断层类型；G_i为格林函数，A_i为射线系数，θ为台站方位角，M₀为标量地震矩，Φ_s、δ、λ依次为所求震源机制解的走向、倾角和滑动角参数.

在反演过程中，以合成地震位移s（t）与观测地震位移u（t）一致作为判断标准：

(2)

可定义一个如下的误差目标函数来衡量s与u的差异：

(3)

式中，r为震中距，r₀为选定的参考震中距，p则是考虑到几何扩散因子对地震波形的影响而采用的指数因子，它使得地震的矩震级大小较为可靠.经参考前人研究的经验^{[6, 7]}及反复尝试，我们获得在一般情况下对于体波可给定p=1.0、面波p=0.5的认识.

本研究选用了四川、云南两省数字地震台网中震中距在250km以内台站的宽频带波形记录，这些台站的分布见图 1的索引图.我们拟用CAP方法反演出攀枝花6.1级地震序列中M_L≥4.0的7次地震（包括主震）事件的震源机制解，这7次事件的参数列于表 2.

表 2(Table 2)

表 2 2008年攀枝花-会理Ms6.1地震序列的ML≥4.0地震目录 Table 2 A catalog of the ML≥4.0 event's in the Ms6.1 Panzhihua-Huili earthquake sequence of 2008

表 2 2008年攀枝花-会理Ms6.1地震序列的ML≥4.0地震目录 Table 2 A catalog of the ML≥4.0 event's in the Ms6.1 Panzhihua-Huili earthquake sequence of 2008

反演过程中，首先将观测数据去除仪器响应得到地动位移，再旋转到径向、切向和垂向.我们采用频率-波数法（F-K）^[5]计算格林函数，震区的速度模型则使用根据人工地震资料反演的攀枝花地区的速度结构^[15].在实际操作的过程中，为了消除速度结构横向变化的影响，我们把波形分解为Pnl波^[16]和面波两部分，并将这两部分分别通过0.05~0.2 Hz和0.05~0.1 Hz的4阶Butterworth带通滤波器来压制噪音；而理论地震图采用与观测图相同的分解、滤波规则.为此，对于每个台站我们都得到了Pnl波的垂向和径向分量，以及面波的垂向、径向和切向分量5个部分.在进行理论地震图和观测地震图各分量比对的时候，允许两者在适当的时间范围内相对浮动，以能到达最高的一致性；浮动的幅度由互相关函数式（4）来确定：

(4)

式中，g（t）为观测数据，f（t）为合成数据，当互相关系数C（t）达到正的最大值时，t表示达到最佳拟合点时观测数据g（t）相对于合成数据f（t）的时间偏移.

由于CAP方法反演的震源机制解参数个数不多且范围限定（0°≤φ_s≤360°，0°≤δ≤90°，-90°≤λ≤90°），可使用全空间格点搜索法^[3]进行求解，当满足具有最小误差值时所对应的断层面解即为最佳的震源机制解.另外，CAP方法对震源深度也有很好的约束，当观测数据与不同深度的合成数据进行拟合时，与真实的震源深度最接近的合成数据会和观测数据产生最小的反演误差.

图 2和图 3分别是我们得到的2008年8月30日攀枝花6.1级地震主震的震源机制解和波形反演结果，以及深度拟合误差的分布图.从图 2看出，以10 km为震源深度计算出的主震震源机制解的波形拟合效果相当好.其中，节面Ⅰ的解为：走向95°，倾角85°，滑动角173°，节面Ⅱ的解为：走向185°，倾角83°，滑动角5°，矩震级M_w=5.75.

图 2

Fig. 2

图 2 Ms6.1主震的震源机制解及部分台站的波形拟合图 实曲线是理论地震图，虚曲线是观测地震图，波形下面第一行数字为理论地震图相对观测地震图的移动时间（s），第二行数字为二者的相关系数（%）.波形左侧的文字分别为震中距、台站名、方位角（°）. Fig. 2 The focal mechanism solution of the Ms6.1 mainshock and the waveform modeling for some seismic stations used in this study Solid curves are theoretical seismograms, and dashed curves are observed ones.Figures in the first lines below the waveform curves are the time shifts between the two kinds of seismograms, and those in the second lines are correlation coefficients (%) of the two.Epicenter distance, station′ssymbol and azimuth are indicated on the left of each line of the waveforms, respectively

图 3

Fig. 3

图 3 Ms6.1主震震源机制解反演中的误差-深度分布图 Fig. 3 Diagram showing misfit error as function of hypocenters depth in modeling the focal mechanism solution of the Ms6.1 mainshock

图 3表明，震源深度10 km时具有最小的反演误差，说明10 km左右应是攀枝花6.1级主震的震源深度，与该事件的定位结果相一致（参见表 1）.再结合前文所述的当地的速度结构^[15]，可知该地震是一次发生在上地壳的强震.从图 3还可以看出：除了震源深度浅于4km的震源机制解稍有不同外，其他深度的解的图案几乎一致，表明使用CAP方法得到的震源机制解对震源深度的依赖不大，而这一点与一些需要利用震源深度求得离源角、进而再求解震源机制解的方法（例如P波初动法）有很大的不同.另外，为了验证CAP方法对于台站方位分布不是很好的情况下也能得到可靠的震源机制解，我们还进行了仅采用四川台网资料的反演，并将结果与同时采用川、滇两省台网资料的反演结果进行比较.从图 4看到两者的结果并无明显差别，说明由CAP方法反演的震源机制解，对于台站分布格局的依赖性并不显著.

图 4

Fig. 4

图 4 使用不同台站分布获得的Ms6.1主震的震源机制解 左侧是仅使用四川台网资料反演的解，右侧是使用川、滇两省台网资料反演的解.最佳拟合深度均为10 km. Fig. 4 Two solutions of the focal mechanism of the Ms6.1 mainshock from different station distributions The left one is from the modeling using data of the Sichuan Seismic Network only, and the right one is from the modeling using data of both the Sichuan and Yunnan Seismic Networks. The best-fitness depth is 10 km in th both cases.

表 3列出我们用CAP方法得到的攀枝花6.1级地震序列主震及6次M_L≥4.0余震的震源机制解，序号与表 2的相同.6次余震的震源机制解如图 5所示.从图 4和图 5可以看出，这7次地震的震源机制解都有一个近南北向的、与当地的红格断裂（图 1）走向一致的节面；同时，除了序号5、7的余震的P轴（震源主压应力轴）俯角在20°左右（反映震源断层有较明显的倾滑分量）外，该序列其他主要地震都具有NW-SE-NNW-SSE向近水平的P轴.说明沿近S-N向节面（断裂）的运动以左旋走滑运动为主，局部兼有逆倾滑分量.

表 3(Table 3)

表 3 攀枝花-会理 Ms6.1地震主震及6次 ML≥4.0余震的震源机制解 Table 3 Focal mechanism solutions of the Ms6.1mainshock and6 ML≥4.0aftershocks of the Panzhihua-Huili earthquake sequence

表 3 攀枝花-会理 Ms6.1地震主震及6次 ML≥4.0余震的震源机制解 Table 3 Focal mechanism solutions of the Ms6.1mainshock and6 ML≥4.0aftershocks of the Panzhihua-Huili earthquake sequence

图 5

Fig. 5

图 5 6次ML≥4.0级余震的震源机制图像（分别对应表 3中序号2~7的余震事件） Fig. 5 The focal mechanism solutions of 6 ML≥4.0 aftershocks (corresponding to aftershock events No.2 to No.7 in Table 3, respectively)

另外，对于攀枝花地震序列的M_s6.1主震和最大余震（M_L5.7），美国地质调查局（USGS）与哈佛大学（Harvard）等国外研究机构也给出了相应的震源机制解参数.我们将本文获得结果与USGS和Harvard的结果进行比较（表 4），从中可以看出不同来源的结果是比较接近的，也反映本文的结果是可靠的.

表 4(Table 4)

表 4 本文、USGS与Harvard获得的震源机制解的比较 Table 4 A comparison among focal mechanism solutions from this study, USGS and Harvard

表 4 本文、USGS与Harvard获得的震源机制解的比较 Table 4 A comparison among focal mechanism solutions from this study, USGS and Harvard

根据本文获得的攀枝花地震序列的震源机制解（图 1、图 5、表 3），结合震区的地质构造、余震区展布以及主震的烈度分布（图 1），我们判定出M_s6.1主震震源机制解的节面Ⅱ指示了发震断层，其走向185°，倾向西，倾角83°，滑动角5°.6次M_L≥4.0余震震源机制解的节面Ⅱ也代表了相应的发震断层面.这些主、余震震源机制解的节面Ⅱ与纵贯震区的近S-N向红格断裂（南段）相对应（图 1）.结合力轴的分布，可知这次攀枝花地震序列的M_L≥4.0事件发生时，近S-N向的发震断层表现为左旋走滑、局部略有兼逆冲断层作用的性质，这与地质上查明的红格断裂新活动的性质^[17]基本一致.因此，可以认为近S-N走向的红格断裂（南段）是这次攀枝花6.1级地震序列的发震断层.

为了进一步分析攀枝花M_s6.1地震序列发生的动力学背景，我们收集了研究区已有地震的震源机制解资料^2），^[18~20]，并和本文获得的震源机制解一同绘于图 6.从图 6看出，研究区内以走滑型地震为主，偶见逆冲型地震.自研究区的西北角至攀枝花M_s6.1地震区，震源机制解的P轴方位分布反映主要受到NW-SE向到NNW-SSE向的水平挤压作用，再向南至云南元谋附近时，水平挤压作用转成近S-N向，空间上总体显示出2008年攀枝花-会理M_s6.1地震序列的震源机制解与研究区内更早地震的震源机制解具有良好的协调性，反映M_s6.1地震区的水平挤压作用与川滇地块自北西朝南东的水平运动方式^{[19, 20]}是一致和协调的.因此，我们初步认为攀枝花M_s6.1地震序列成因的动力学环境是：在川滇地块自北西朝南东、南南东的水平运动背景下（参见图 1的索引图），沿近S-N向红格断裂（南段）产生局部差异运动---左旋走滑兼局部逆冲断层作用.

图 6

Fig. 6

图 6 研究区原有震源机制解（灰色）与2008年攀枝花地震序列震源机制解（黑色）分布图 Fig. 6 Map of the focal mechanism solutions (FMS) of both the earlier events (in gray) and the 2008 sequence (in black)

2）国家地震局震源机制研究小组，中国地震震源机制的研究，1973，铅印本

基于川、滇两省宽频带数字地震波形资料和CAP方法反演了2008年8月30日四川攀枝花M_s6.1地震序列中M_L≥4.0地震的震源机制解.结果表明M_s6.1级主震和6次M_L≥4.0余震均是左旋走滑为主的断层作用结果，与USGS和Harvard获得的结果相当接近.结合余震与烈度分布、以及震区的地质构造，可判定M_s6.1主震的发震断层走向185°，倾向西，倾角83°，滑动角5°，反映川滇块体内部的近南北向红格断裂是这次地震的发震构造.攀枝花M_s6.1地震序列成因的构造动力源是川滇块体的南东-南南东向水平运动.

考虑到宽频带记录中的短周期资料受地下小尺度结构的影响较大，当地下速度结构不准确时，由短周期资料反演震源机制解会有很大的偏差，因此，本研究仅使用了宽频带记录中的5~20s的较长周期资料.当然，短周期资料对定位和反演地下结构有较大作用，我们拟在以后地下结构的研究中，增加短周期地震资料使用，并在此基础上开展地震定位和震源机制研究.

我们在本研究中还认识到：CAP方法独特的波形分离、浮动拟合技术，使得在地震定位精度和格林函数不理想、甚至台站方位分布不佳的状态下也能获得较好的波形拟合效果；通过对不同的波形部分赋予不同的权重，可改善面波在反演过程中权重过大的缺点；在误差函数中引入距离影响因子，还可避免反演结果主要受近台影响.此外，CAP独特的算法使得既可避免由于定位深度误差带来的结果错误，还可提供较为准确的震源深度.

中国科学院测量与地球物理研究所郑勇博士为本研究提供了美国圣路易斯大学朱露培先生的CAP方法反演程序，并指导相关的反演计算.研究中还得到刘桂萍、马宏生、李迎春、吕坚、张爱萍等的大力支持与帮助；两位评审专家提出了非常中肯、有价值的修改意见.在此一并致谢.