2017年九寨沟M_s7.0地震震源区横波分裂变化特征

【摘要】：地震各向异性反映的壳幔变形特征对理解强震孕育和发生的大陆动力学背景具有重要的意义。横波分裂是各向异性在地震波形记录中最明显的表现形式,并且成为研究地震各向异性的主要手段之一。快波偏振方向和慢波延迟时间是横波分裂最重要的两个参数,分别反映了介质变形的方向和强度。利用近震直达S波分裂可以获得上地壳各向异性参数,分析上地壳各向异性变形特征,进而了解区域应力场的变化和构造特征对上地壳各向异性的影响。通常,快波偏振方向与区域最大主应力方向和断裂构造走向密切相关;慢波延迟时间则反映了各向异性的强弱,可以很好地体现区域应力场的特征。特别是利用强震发生前后的小震序列开展横波分裂研究,分析强震前后的各向异性参数的变化情况,有助于了解震源区构造应力场的动态变化,以及探讨强震孕育和发生机理的动力学含义。2017年九寨沟Ms7.0地震震源区处于巴颜喀拉块体与四川盆地挤压碰撞的东北缘,区域内断裂交错,地质结构十分复杂。研究区内主要的三条断裂分别为岷江断裂、虎牙断裂和塔藏断裂,其共同承担了东昆仑断裂向东左旋走滑的分量。2017年九寨沟Ms7.0地震正是由于虎牙断裂积累的左旋走滑分量在NW向的延伸和释放而导致的。GPS变形场的研究进一步表明九寨沟地震后,岷江断裂与虎牙断裂上存在明显的近E-W向的地壳缩短变形。通过对九寨沟地震震源区上地壳各向异性进行研究,分析震源区上地壳变形特征和横波分裂时空变化特征,有助于加深理解九寨沟地震的发震机制及岷山隆起的构造机制。布设在震源区6个流动台(L6202,L6201,L5113,L5112,L5111,和L5110)和固定台(JZG)记录的近震数据中,共挑选出2800余条高质量的地震事件,通过横波窗内S波质点运动图的分析,提取了上地壳各向异性的快波偏振方向和慢波延迟时间。结果显示,震源区的上地壳各向异性在空间上存在明显的分区特征,延迟时间也呈现出趋势性变化的特征。空间上,位于震源区北部余震区内的3个台站中,发震断层东侧的台站L5112和L5111快波偏振优势方向为NNE向,而发震断层西侧的L6202台站的快波偏振方向主要表现为NNE向和近E-W向,可能体现了余震区剧烈调整的地壳应力和构造复杂断裂的综合作用;余震区外的3个台站中,震源区东部靠近塔藏断裂(东)附近的JZG台的快波偏振优势方向为NW向,与塔藏断裂(东)的走向一致,南部的台站L5110和L5113的快波偏振优势方向为近E-W向,与区域主压应力方向一致;余震区内各台站的慢波延迟时间平均值与余震区外的台站相比增大,反映了九寨沟地震孕育过程中余震区的应力积累可能强于其周边区域。时间上,快波偏振方向在主震刚发生时离散度较大,随着时间的推移,离散度有逐渐变小的趋势;慢波延迟时间也随着时间的推移逐渐减小并趋于稳定,这种变化特征反映了九寨沟地震在孕震中积累的应力,随着主震和余震的发生而导致的应力释放和调整的过程。