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雅安地震的动态破裂过程模型
2013-04-21| 【 】|阅读次数: |文章来源:测量与地球物理研究所

郑勇 刘成利 熊熊

大地测量与地球动力学国家重点实验室,中国科学院测量与地球物理研究所,430077

 

2013年4月20日星期六上午8:02分,四川雅安地区发生了7.0级强震。从地理位置上看,该区域位于龙门山南部,距离成都100多公里,距离上次汶川大地震的起震区域仅100多公里。该区域人口相对比较密集,加上山地众多,已造成了上千人员伤亡,因此,快速确定地震的破裂过程对地震应急响应、救灾至关重要。

中国科学院测量与地球物理研究所迅疾开展了应急响应研究。我们基于小波分析方法,采用30-90度的远震P波的垂直分量对该地震进行了反演研究,地震台站的分布如图1所示。为了进行快速研究,我们采用了Crust2.0的地壳速度模型。同时,根据地震发生的初始位置和龙门山地区的活动断层,我们采用龙门山地区的断层走向,并依据目前初步震源机制解给出的断层解,确定了断层的有限破裂模型。在此基础上进行了震源破裂过程反演。

 

图1. 地震破裂模型采用的远震台站分布图。 红色五角星为雅安地震的震中位置,红色圆点为宽频带地震台网的分布图。

有限破裂源的动态破裂过程如图2所示。可以看出,地震破裂分量主要以逆冲方式为主,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;断层的破裂面倾角35度,断层走向为219度,推测可能是龙门山的前山断裂。断层破裂主要集中在起震点到两侧20km的范围内,沿断层倾角方向的范围主要在12~25km左右。地震主要持续时间20s左右。从结果来看,地表破裂不显著,在起震点南部10km范围内可能会有局部的地表破裂出现。从地震矩随时间的释放来看,地震主要能量释放位于起震后10s内,最大达到2e25 dyne*cm/s, 在20s左右有另一个小的能量释放,可能为地震的破裂释放,也可能属于一个强余震的情况。图3给出了地震破裂在地表的投影情况。

 

 图2. 雅安地震的破裂过程。(a) 图中黑色箭头标示破裂滑移方向和大小,黑色等高线为破裂传播时间,水平坐标为219度走向,原点为起震点。纵坐标为沿断层破裂方向距离地表的距离。(b) 地震矩释放的时间函数。

 

 

图3. 破裂面在地形图上的投影

 

 图4. 远震波形的拟合情况。主要为P波的垂直分量。红色为拟合波形,黑色为远震记录。

从波形拟合情况来看(图4),该地震拟合情况很好,结果吻合度很高。因此,结果比较可靠。可以基本认为此次地震为一次逆冲为主的内陆强震。

此外,我们在2008年汶川大地震发生后,计算了汶川地震对周边断层的库伦破裂应力场影响,认为在龙门山断裂系南部有库伦应力增强的现象,因此龙门山南部断层上的库伦应力增大,地震危险性增高(如图5所示)。此次地震的位置和汶川地震引起的库伦应力增强区一致,因此,我们推测汶川地震对雅安地震具有促进作用。

 

图5. 汶川地震对周边断层库伦应力场的影响。(来自Shan et al., Sci-China Ser-D: Earth Sciences, 2009)

综合研究结果,我们认为该地震为发生在龙门山断裂系上的逆冲地震,破裂走向为219度,倾角为35度左右,断层破裂主要集中在起震点到两侧20km的范围内,沿断层倾角方向的范围主要在12~25km左右。地震主要持续时间再20s左右。地震能量主要在开始后10s内释放,其后进入平静期,到20s左右又出现了一次小的能量释放情况,可能属于此次主震的能量,但也可能为一次强余震事件。

从结果来看,地表破裂不显著,在起震点南部10km范围内可能会有局部的地表破裂出现。地震主要破裂区位于地震起震点(103.0oE,30.3ON)左右各10km范围,主要影响范围可能在此范围内并向外有较大扩展。汶川地震导致的库伦应力变化促进了雅安地震的发生。

 

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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