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雅安地震的動態破裂過程模型
2013-04-21| 【 】|閱讀次數: |文章來源:測量與地球物理研究所

鄭勇 劉成利 熊熊

大地測量與地球動力學國家重點實驗室,中國科學院測量與地球物理研究所,430077

 

2013年4月20日星期六上午8:02分,四川雅安地區發生了7.0級強震。從地理位置上看,該區域位于龍門山南部,距離成都100多公里,距離上次汶川大地震的起震區域僅100多公里。該區域人口相對比較密集,加上山地眾多,已造成了上千人員傷亡,因此,快速確定地震的破裂過程對地震應急響應、救災至關重要。

中國科學院測量與地球物理研究所迅疾開展了應急響應研究。我們基于小波分析方法,采用30-90度的遠震P波的垂直分量對該地震進行了反演研究,地震臺站的分布如圖1所示。為了進行快速研究,我們采用了Crust2.0的地殼速度模型。同時,根據地震發生的初始位置和龍門山地區的活動斷層,我們采用龍門山地區的斷層走向,并依據目前初步震源機制解給出的斷層解,確定了斷層的有限破裂模型。在此基礎上進行了震源破裂過程反演。

 

圖1. 地震破裂模型采用的遠震臺站分布圖。 紅色五角星為雅安地震的震中位置,紅色圓點為寬頻帶地震臺網的分布圖。

有限破裂源的動態破裂過程如圖2所示。可以看出,地震破裂分量主要以逆沖方式為主,起震深度在12.4km左右,在13km深度左右滑移量最大,最大滑移量在1.5m左右;斷層的破裂面傾角35度,斷層走向為219度,推測可能是龍門山的前山斷裂。斷層破裂主要集中在起震點到兩側20km的范圍內,沿斷層傾角方向的范圍主要在12~25km左右。地震主要持續時間20s左右。從結果來看,地表破裂不顯著,在起震點南部10km范圍內可能會有局部的地表破裂出現。從地震矩隨時間的釋放來看,地震主要能量釋放位于起震后10s內,最大達到2e25 dyne*cm/s, 在20s左右有另一個小的能量釋放,可能為地震的破裂釋放,也可能屬于一個強余震的情況。圖3給出了地震破裂在地表的投影情況。

 

 圖2. 雅安地震的破裂過程。(a) 圖中黑色箭頭標示破裂滑移方向和大小,黑色等高線為破裂傳播時間,水平坐標為219度走向,原點為起震點。縱坐標為沿斷層破裂方向距離地表的距離。(b) 地震矩釋放的時間函數。

 

 

圖3. 破裂面在地形圖上的投影

 

 圖4. 遠震波形的擬合情況。主要為P波的垂直分量。紅色為擬合波形,黑色為遠震記錄。

從波形擬合情況來看(圖4),該地震擬合情況很好,結果吻合度很高。因此,結果比較可靠。可以基本認為此次地震為一次逆沖為主的內陸強震。

此外,我們在2008年汶川大地震發生后,計算了汶川地震對周邊斷層的庫倫破裂應力場影響,認為在龍門山斷裂系南部有庫倫應力增強的現象,因此龍門山南部斷層上的庫倫應力增大,地震危險性增高(如圖5所示)。此次地震的位置和汶川地震引起的庫倫應力增強區一致,因此,我們推測汶川地震對雅安地震具有促進作用。

 

圖5. 汶川地震對周邊斷層庫倫應力場的影響。(來自Shan et al., Sci-China Ser-D: Earth Sciences, 2009)

綜合研究結果,我們認為該地震為發生在龍門山斷裂系上的逆沖地震,破裂走向為219度,傾角為35度左右,斷層破裂主要集中在起震點到兩側20km的范圍內,沿斷層傾角方向的范圍主要在12~25km左右。地震主要持續時間再20s左右。地震能量主要在開始后10s內釋放,其后進入平靜期,到20s左右又出現了一次小的能量釋放情況,可能屬于此次主震的能量,但也可能為一次強余震事件。

從結果來看,地表破裂不顯著,在起震點南部10km范圍內可能會有局部的地表破裂出現。地震主要破裂區位于地震起震點(103.0oE,30.3ON)左右各10km范圍,主要影響范圍可能在此范圍內并向外有較大擴展。汶川地震導致的庫倫應力變化促進了雅安地震的發生。

 

Reference:

1.Shan, B., X. Xiong, Y. Zheng, and F. Diao (2009). Stress changes on major faults caused by Mw7.9 Wenchuan earthquake, May 12, 2008. Sci. China Ser D-Earth Sci. 52(5):593-601, 2009..

 
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