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汶川地震以来龙门山断裂带地震矩张量时空演化特征

林向东  
【摘要】:在地壳内部存在大量的地震断裂带,地震的发生是断裂带上应力不断积累的结果,而地震发生的地点和时间取决于断裂带之间的应力传递。地震矩张量分析是研究断裂活动应力性质的重要手段。2008年5月12日汶川8.0级地震极大地改变了区域应力场,在附近多个断裂带间发生了应力传递。汶川地震后,龙门山断裂带上发生了数百个大于ML4.0级的余震。2013年4月20日,在龙门山断裂带西南端的雅安芦山再次发生了7.0级强震。芦山主震发生后,又发生超过50次(ML≥4.0)的余震。龙门山断裂带上汶川地震序列和芦山地震序列,为我们了解龙门山断裂应力演化提供了丰富的资料。通过分析汶川和芦山地震序列的地震矩张量解,分析断裂带构造应力随时间和空间的演化,将有助于深入认识该区域内不同块体间的相互作用以及地震孕育、发生的基本规律。 本文以地震矩张量为分析手段,以汶川和芦山两个大地震为时间节点,开展了汶川地震序列和芦山地震序列矩张量反演,研究了龙门山断裂带地震矩张量的时空演化特征,同时分析了汶川地震以来龙门山断裂带上地震活动性、地震矩释放与b值的时空演化特征,并尝试讨论龙门山断裂带上应力传递演化规律。根据触发断层的长度、震中到台站的距离以及地壳结构的不均匀性,我们建立了四个速度模型用于矩张量反演。矩张量反演我们采用了汶川余震、芦山主震和余震序列信噪比较高的宽频带波形数据,得到了177个较好的解。基于Zoback(1992)断层分类准则对龙门山断裂带上的地震矩张量进行了分类和时空演化分析,并反演了应力场。根据汶川地震以来龙门山断裂带地震目录资料,在空间上对龙门山断裂带以0.2°等间距分段,分析了每个分段上ML≥4.0地震活动的时间演化特征;以每6个月为时间段对地震矩M0时空特征进行了分析;同时结合完整性震级(Mc),分析了研究区的b值时空分布特征。 通过研究,我们取得以下主要成果: (1)汶川8.0级地震的余震主要以逆冲和走滑为主,并伴随有少量的正断层和未知类型断层,汶川余震矩张量具有空间分段特征,大多数走滑断层分布在S2(小鱼洞附近)和S6(青川附近),与主震破裂的滑移分布特征具有一致性;在时间上,汶川余震矩张量初始时包含所有类型的断层,主要类型为逆断层和走滑断层,随着时间的推移,矩张量主要类型变为逆断层,这可能与断层应力状态恢复有关。 (2)芦山7.0级主震的震源深度为13kmm左右,震源机制最佳双力偶解的节面Ⅰ为走向216°,倾角47°,滑动角103°,节面Ⅱ为走向20°,倾角44°,滑动角78°,地震矩为0.61e+19Nm,为走滑分量极小的逆冲型断层;大多数ML4.0级以上余震的震源机制与主震类似,均表现为逆冲特征,而且震中相对集中,推测芦山地震发震断层单一,破裂尺度相对较小,应力虽有一定释放,但没有触发周边的断层。 (3)汶川地震使龙门山断裂的西南端应力增强,但受区域构造活动控制的NNW向的构造应力对芦山地震的发生起的是主导作用,认为芦山地震与汶川地震虽具有密切的关系,但仍然是相对独立的地震事件。 (4)自汶川地震以来,龙门山断裂带上的应力增强有一个逐渐从北向南转移的趋势。0.2°等间距空间分段的第24-26段(大邑县和邛崃县以西)为汶川和芦山地震序列之间的空区段,ML4.0级及以上地震活动和M0释放几乎为0,且该区域b值在汶川地震后5年以来变化很小,相对处于高值区(0.9和1.0),说明该区域应力积累不是很强,可能与该地区存在的低速体异常以及小鱼洞断裂在龙门山断裂能量传递中所起的作用有关。在研究区的两端先后出现的b值异常可能与汶川地震使龙门山断裂东北端和西南端库仑应力增强有关。


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