近代地震活动水平直接反映构造断裂的近代活动程度,而地震定位的空间分布图像,直接显示了构造活动的空间格架。一定地域发生的地震,是在相对统一的构造应力场作用下的结果。地震
表1 红河断裂带的震源机制解参数
Tab.1 Focal-mechanism solution of the strong earthquakes
表2 红河断裂带的震源机制解
Tab.2 Focal-mechanism solution given by Doctor Hsin-Hung Wu
图3 震源机制解最长距离法聚类分析10类平均解
Fig.3 Ten types of average solutions of the focal mechanism got through the Longest-Distance Clustering Analysis
震源机制解给出了地震等效释放应力场以及震源破裂特征的信息。地震的发生,一方面与大范围的构造应力作用有关,另一方面还与震源所在局部区域的构造应力环境有关。地震越大,与更大范围的构造应力作用和构造活动的关系就更为密切。而小地震的发生与局部地域的构造应力关系较为密切。通过对发生在一定地域、一定数量的地震震源机制解参数的统计分析,可以再现构造应力场分布状态,同时还可以描述构造断裂的破裂性质。震源机制解资料的分析,主要遵循统计分析原则。
2.1 震源机制解分类
震源机制解的对比分析是对数量较多的资料进行分析的有效方法。震源机制解是三维空间解,它包含了两个节面的走向、倾角、滑动角和三个力轴的方位、仰角等参数。为了对数量较多的震源机制解作全面、系统、客观的对比分析,刁桂苓等(1992)借助模式识别中系统聚类的基本思想,从震源机制解本身的表达方式出发,定义以每两个解的P轴和T轴夹角之和为距离,采用最长距离法和最短距离法作聚类分析。对划分为同类的震源机制解,再利用矢量合成方法给出应力轴的平均空间取向。当采用最长距离法时,在确定了一个合适的距离阈值后,就可依据所得解之间的亲疏关系,把解分为若干类。
由全部274个震源机制解得到的平均应力场状态参数:主压应力P轴方位342°,仰角4°; 主张应力T轴方位251°,仰角5°; 中等应力B轴方位107°,仰角84°。
对所得到的245个中小地震震源机制断层面解和18个强震震源机制解,以及吴幸鸿(2002)的11个震源机制解,一并作最长距离法聚类分析。全部解被分为10类,表3列出了每类解的主应力轴平均参数和解的数量,图3是相应的图解。
表3 震源机制解最长距离法聚类分析各类解主应力轴平均参数
Tab.3 Average parameters of the main stress axes of focal mechanism got through the Longest-Distance Clustering Analysis
表3和图3的结果显示:(1)第10类解包含的地震最多,有69个,其次是第8类解包括46个地震,第3类解有41个地震,这3类解的应力场状态接近一致。这3类解共有156个地震,约占总数的56.9%。这3类解的应力场状态与全部解的平均应力场状态接近一致,地震主压应力(P轴)方位为SSE～近SN,平均为SSE(170°),仰角近于水平,平均18°,以水平作用为主。主张应力轴(T轴)方位为NEE～EW,平均80°,仰角近于水平,平均11°。两节面倾角大于65°,接近直立。中等应力轴(B轴)仰角大于65°,表明破裂面具有以水平走滑为主的错动性质。(2)第4类解有33个地震,第6类解有21个地震,此两类解相近,共有54个地震,约占总数的19.7%,此两类解地震主压应力方位为SE,平均为126°,仰角近于水平,平均6°,以水平作用为主。两节面错动力 轴仰角小于16°和8°,接近水平。中等应力轴仰角也近于直立,平均大于71°,表明破裂面具有以水平走滑为主的错动性质。(3)第1类解有20个地震,约占总数的7.3%,主压应力方位为NNW,平均为343°,仰角近于水平,平均5°。主张应力轴方位SSE,平均167°,仰角近于直立,平均85°。显示NEE向破裂面以逆倾滑动为主。(4)第2类解有15个地震,约占总数的5.5%,主压应力方位为NNE～近SN,平均为11°,仰角近于水平,平均14°,以水平作用为主,破裂面具有以水平走滑为主的错动性质。(5)第5类解有14个地震,约占总数的5.1%,主压应力方位近SN,平均186°,仰角近于直立,平均88°。主张应力轴方位NE,平均43°,仰角近于水平,平均1°。显示NW向破裂面以正倾滑动为主。(6)第9类解有13个地震,约占总数的4.7%,主压应力方位为SW,平均为223°,仰角平均60°,以垂直作用为主。两节面错动为水平滑动兼具较大的正倾滑动。(7)第7类解只有2个地震,约占总数的0.7%,主压应力方位近EW,平均为275°,仰角平均32°,以水平作用为主。NNW向节面为水平走滑错动,NEE向节面水平滑动兼具较大的逆倾滑动。
吴幸鸿(2002)得到的发生在红河断裂带南段的4个小震断层面解,有3个(表2中第1、2、3号)地震属于第10类解,1个(表2中第7号)地震属于第2类解。
由以上分析可知,沿红河断裂带近代发生的地震的震源应力场和震源破裂性质,一方面表现出具有其主体优势特征,如第10、第8和第3类解的地震数量占总数的56.9%,集中反映出主体优势特征,另一方面还显示出震源机制解的复杂性,尤其是第1、第5类解,虽然数量只占总数的12.4%,但与第10、第8和第3类明显不同。第9和第7类也与主体优势类型明显不同。
2.2 震源应力场与区域应力场
由震源机制解聚类分析表明,第10、第8和第3类解是近代沿红河断裂带发生的地震的优势主体,其震源等效释放应力场主压应力方位为SSE～近SN,仰角近于水平,以水平作用为主。进一步对全部解的各个参数作频数归一化处理,图4是P轴和T轴方位和仰角每10°间隔内频数归一化分布。同样可以看出,P轴方位主要集中分布在SSW～SN～SSE方位,即190°～160°之间,约占总数的59%。其次是SE方位,即120°～150°之间,约占总数的26%。此外,还有9%分布在NE方位,即20°～40°之间。P轴仰角有82%的地震的仰角小于30°,接近水平。T轴方位主要集中分布在NEE～EW～SEE,即70°～110°之间,约占总数的56%。其次是NNE和NE方位。T轴仰角有81%的地震小于30°,接近水平。
图4 全部解P轴和T轴方位和仰角频数归一化分布
Fig.4 Orientation of P-axis and T-axis and unitary distribution of the number of elevations of the earthquakes in the whole area of the Red River Fault Zone
分别对断裂带北段和中段的震源机制解参数P轴方位和仰角每10°间隔内频数归一化分布(图5),可以看出,北段所表现出来的特征与全部解反映的特征接近一致,P轴方位主要集中分布在近SN～SSE,其次是SEE。中段所显示出来的特征与北段有较大的区别,P轴方位主要集中分布在SE～SEE。北段和中段P轴仰角小于30°的解分别占总数的82%和75%,显示出以水平作用为主。相应的T轴方位北段与中段也有区别。南段虽然结果不多,但通过对断裂带近旁的强震震源机制解分析和吴幸鸿(2002)得到的结果分析,该段的特征与北段或整个断裂带的总体特征较为相似。
图5 北段和中段P轴方位和仰角频数归一化分布
Fig.5 Orientation of P-axis and unitary distribution of the number of elevations of the earthquakes in the north segment and middle segment
通过上述分析表明,沿红河断裂带现代构造应力场主压应力优势方位为SSE～SN方向,其次是SE～SEE方向,其仰角绝大多数接近水平,以水平作用为主。此外,还存在NNE～NE向的主压应力作用和以垂直作用为主的主压应力方式。资料分析可以看出,沿断裂带主压应力轴的优势方位分布有区别,由北段向中段出现一定偏转,由以SSE～SN为主转为以SE～SEE为主,由中段向南段又转为以SSE为主。一方面沿红河断裂带现代构造应力场具有明显的优势状态,显示出统一性,另一方面无论是主应力作用方向,还是其作用方式均表明,沿断裂带应力场还具有复杂性特征。
2.3 震源断裂与断裂带破裂特征
对全部解的两节面走向方位和倾角的频数分
别作归一化处理,图6给出它们每10°间隔内频数归一化分布。结果显示,节面Ⅰ走向主要分布在NW方向,即300°～330°之间,占总数的54%。其次是NEE～EW～SEE方向,占总数的33%。节面Ⅰ中73%的倾角大于70°,85%的倾角大于60°。节面Ⅰ在SSE方向接近水平的压应力作用下,错动性质以右旋走滑为主。节面Ⅱ走向主要分布在NE～NEE方向,即30°～60°之间,占总数的55%。其次是NNW～SN～NNE方向,占总数的30%。节面Ⅱ73%的倾角大于70°,87%的倾角大于60°。节面Ⅱ错动性质以左旋走滑为主。震源机制聚类分析显示,占总数56.9%的第10、第8和第3类解,NW走向(平均306°)的破裂面错动性质以右旋走滑为主。NE走向(平均35°)的破裂面错动性质以左旋走滑为主。吴幸鸿得到的发
图6 全部解两节面走向位和仰角频数归一分布
Fig.6 Orientation of the strike and the unitary distribution of the number of elevations of two nodal planes of the earthquakes in the whole area of the Red River Fault Zone
生在断裂带南段的4个小震断层面解,判定的破裂面走向均为NW,平均317°,倾角很陡,平均87°,错动性质以右旋走滑为主。1652年7月13日发生在红河断裂带北段弥渡县城与苴力之间的7级地震,等震线长轴方向为NW向。毛玉平和韩新民(2003)认为其发震构造为红河断裂带主干断裂北段的弥渡至金宝山段,走向330°左右,倾角较陡。1925年3月16日发生在大理凤仪的7级地震,等震线长轴呈NW向,大约为20°N～30°W。(毛玉平,韩新民,2003)认为其发震构造为红河断裂带主干断裂北段的江尾至苴力段,走向340°～330°,倾角较陡。虢顺民等对红河断裂带分段研究得到,北段总体走向平均为322°～332°,中段为290°～320°。综合分析判定,确定节面Ⅰ为主要的地震破裂面,其走向NW,在310°～330°之间,倾角陡立,大于60°,在SSE方位的水平压应力作用下,呈现出以右旋走滑为主的错动性质。
除此而外,由前述震源机制解分类还显示,沿断裂带发生的地震,其破裂面还存在其它方向的构造断裂,呈现出与主要破裂面在走向、错动性质等方面的差异。
进一步对断裂带北段和中段分析,得到北段和中段节面Ⅰ走向方位和倾角每10°间隔内频数归一化分布(图7)。由图7可以看出,北段和中段节面Ⅰ走向分布有较大差别,北段优势方向分布明显,走向NW(300°～340°)的节面占总数的64%。其次是NEE～EW～SEE方向的节面,占总数的30%。节面倾角大于60°者占总数的88%,大于70°的,占总数的76%。中段节面Ⅰ走向分布相对集中在NNE～NE方向,占总数的近30%,显示出微弱的优势。其它方向都较分散。节面倾角大于60°的,占总数的65%,大于70°的,占总数的51%,有27%的节面倾角小于40°。显然,北段和中段地震破裂面在空间展布和错动性质方面都有差异。节面Ⅱ同样显现出这样的差异。南段虽然得到的震源机制解较少,但仍然可以看出,地震破裂面走向主要分布在NW向,并且倾角较陡。分析表明,沿断裂带的北、中、南各段,地震破裂面的空间展布存在明显差异,北段破裂面走向方位分布优势明显,主要集中分布在NW方向,其错动性质以右旋走滑为主。南段也有类似情况。中段破裂面空间展布优势不明显,相对集中分布的方位与北段不一致。破裂面错动性质除了以右旋走滑为主的地震,还存在一定数量的具有较大倾滑分量性质的地震,所占比例较北段相对较多。
图7 北段和中段节面Ⅰ走向方位和倾角频数归一化分布
Fig.7 Orientation of the strike and the unitary distribution of the number of elevations of the first nodal plane of the earthquakes in the whole area of the Red River Fault Zone in the north segment and middle segment
