芦山地震断层的滑动分布与汶川地震断层的关系
发布时间：2021-10-26 18:13
本文利用2013年芦山MS7.0级地震同震GPS数据反演了芦山断层几何与断层滑动分布,结果表明:芦山地震发震断层具有南陡北缓、上陡下缓的特征,低倾角的区域位于发震断层北段且靠近映秀断层的一侧;滑动分布模型的最大滑动量为0.82m,其深度为13.67km与小震发生集中平均深度12.5km接近.我们选取1998—2014年龙门山断裂带区域地壳形变观测数据,拟合获得了龙门山断裂带走向方向上的速度分量,发现在汶川MS8.0地震与芦山MS7.0地震之间宽度约30km破裂空区,龙门山断裂带西南段与东北段的形变分量以破裂空区为界方向相反.断裂带东北段（汶川地震主要发震断层）的形变分量方向与断层右旋走滑运动方向一致,而在断裂带西南段（芦山地震发震断层）的形变分量方向与断层左旋走滑运动方向一致.芦山地震走滑方向与汶川地震走滑方向相反是因为该断裂带构造运动在特有几何构造下受青藏高原东南向挤压,遇龙门山中段岩石圈楔状构造的阻挡,在汶川MS8.0地震与芦山MS7.0地震间的地震空区,形成了构造运动向其...
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
研究区域
为了得到更为精细的断层运动信息，我们将2.1节中的曲面结果作为断层的几何结构，借助Okada(1985）矩形位错模型构建格林函数G，从而反演断层破裂滑动分布．为了方便计算，在图2基础上将子断层片近似为矩形，设定子断层片走向208°，其他断层几何参数按照近似为矩形的法则计算给出．在断层几何参数确定的情况下，忽略公式（1）中Roughness部分，地表形变量与滑动量成正比．通常情况下，内陆地震不存在位错模型的张裂分量，因此在本文断层破裂滑动分布反演时，只考虑走滑和倾滑分量，并且将最外围子断层片的走滑和倾滑设置为0．反演的最优断层滑动模型应该同时满足Misfit和Roughness达到最小，若Misfit过大，则观测数据的拟合程度低，无法反映实际的地表形变．若Roughness过大，则破裂滑动分布的连续程度低，与自然界能量衰减现象不符．为了反演792个子断层片的滑动分量，本文使用由斯坦福大学Michael C.Grant博士和Stephen P.Boyd教授编写基于matlab的凸优化软件（CVX）作为优化算法（http：∥cvxr.com/cvx/）．设置式（1）中s取值范围为0～2m,W为单位权阵I，β为0.1，最终获得反演结果如图3所示．
断层破裂滑动分布图3表明芦山地震破裂只存在一个破裂峰值区，将破裂走滑滑动分布图与倾滑滑动分布图比较，两图破裂形态十分相似这说明了芦山地震是逆冲为主的地震，图3a、图3b、图3c破裂峰值区均在地下13km左右，这与Long等（2015）利用三种方法重定位小震主要集中在地表下6～19km的结果一致，该深度上地震活跃、断层滑动量大，同时也对地表形变影响较大．而图3b走滑量为什么也会在地下13km处出现峰值？这与地震发生机制有关，在主滑脱面的带动下的上盘次级滑脱面可能发生走滑型地震（罗艳等，2015）．图3b与图3a、图3c的破裂形态有较大的差别，主要的破裂峰值区呈现出斜放的椭圆形，上陡下缓和南陡北缓的断层几何结构验证了斜放的椭圆形；次要的峰值区出现在断层南端靠近地表处，正好能够解释断层上盘南端会出现与断层走向近似平行的大形变．本文反演得到的破裂滑动参数与Jiang等（2014）和谭凯等（2015）、许才军等（2017）的结果相比基本一致，最大滑动量均在地表下13km附近，最大滑动量为0.82m比Jiang和许才军的结果略大，地震矩和震级量级与前人研究相同．为了验证反演的断层破裂滑动分布的正确性，通过反演得到的破裂滑动分布模型计算了观测点地表形变（见图4）．在图4中蓝色箭头为GPS观测值，红色箭头为模型计算值．图4表明破裂滑动分布模型计算值在芦山地震的近场GPS位移有较好的拟合，并且在断层的上盘的LS05点正演值与观测值几乎一致．LS05点方向近似平行断层走向，LS10点虽然超出断层投影范围，但是方向与断层走向垂直，形变量也明显小于LS05，从侧面说明芦山地震逆冲为主兼少量左旋走滑．逆冲为主保证了在断层的远场观测点仍然具有逆冲特征．接近断层南端地表的左旋走滑分量改变LS05、LS06、SCTQ等点的形变方向．
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于库仑应力改变和地震活动性研究巴颜喀拉块体周缘强震序列的触发关系及其构造意义[J]. 贾科,周仕勇. 地震学报. 2018(03)
[2]2013年Ms 7.0级中国芦山地震断层曲面模型的构建及其滑动分布的大地测量反演[J]. 许才军,周力璇,尹智. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(11)
[3]青藏高原东缘岩石圈物性结构特征及深部构造涵义[J]. 李军,王绪本,李大虎,秦庆炎,张刚,周军,李亚星,刘宇. 地球物理学报. 2017 (06)
[4]近场位移数据约束的2013年芦山地震破裂模型及其构造意义[J]. 谭凯,王琪,丁开华,李恒,邹蓉,聂兆生,王迪晋,杨少敏,乔学军. 地球物理学报. 2015(09)
[5]Focal mechanisms of the Lushan earthquake sequence and spatial variation of the stress field[J]. LUO Yan,ZHAO Li,ZENG XiangFang,GAO Yuan. Science China（Earth Sciences）. 2015(07)
[6]芦山地震序列震源机制及其构造应力场空间变化[J]. 罗艳,赵里,曾祥方,高原. 中国科学:地球科学. 2015(04)
[7]Significant isostatic imbalance near the seismic gap between the M8.0 Wenchuan and M7.0 Lushan earthquakes[J]. Guangyu Fu,Guoqing Zhang. Chinese Science Bulletin. 2014(34)
[8]综合地球物理资料揭示青藏高原东缘龙日坝断裂带构造属性和大地构造意义[J]. 郭晓玉,高锐,G.Randy Keller,沙爱军,徐啸,王海燕,李文辉. 地球物理学进展. 2014(05)
[9]扇形边界条件下的龙门山壳幔电性结构特征[J]. 王绪本,罗威,张刚,蔡学林,覃庆炎,罗皓中. 地球物理学报. 2013(08)
[10]从汶川地震到芦山地震[J]. 陈运泰,杨智娴,张勇,刘超. 中国科学:地球科学. 2013(06)
本文编号：3459971
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
研究区域
为了得到更为精细的断层运动信息，我们将2.1节中的曲面结果作为断层的几何结构，借助Okada(1985）矩形位错模型构建格林函数G，从而反演断层破裂滑动分布．为了方便计算，在图2基础上将子断层片近似为矩形，设定子断层片走向208°，其他断层几何参数按照近似为矩形的法则计算给出．在断层几何参数确定的情况下，忽略公式（1）中Roughness部分，地表形变量与滑动量成正比．通常情况下，内陆地震不存在位错模型的张裂分量，因此在本文断层破裂滑动分布反演时，只考虑走滑和倾滑分量，并且将最外围子断层片的走滑和倾滑设置为0．反演的最优断层滑动模型应该同时满足Misfit和Roughness达到最小，若Misfit过大，则观测数据的拟合程度低，无法反映实际的地表形变．若Roughness过大，则破裂滑动分布的连续程度低，与自然界能量衰减现象不符．为了反演792个子断层片的滑动分量，本文使用由斯坦福大学Michael C.Grant博士和Stephen P.Boyd教授编写基于matlab的凸优化软件（CVX）作为优化算法（http：∥cvxr.com/cvx/）．设置式（1）中s取值范围为0～2m,W为单位权阵I，β为0.1，最终获得反演结果如图3所示．
断层破裂滑动分布图3表明芦山地震破裂只存在一个破裂峰值区，将破裂走滑滑动分布图与倾滑滑动分布图比较，两图破裂形态十分相似这说明了芦山地震是逆冲为主的地震，图3a、图3b、图3c破裂峰值区均在地下13km左右，这与Long等（2015）利用三种方法重定位小震主要集中在地表下6～19km的结果一致，该深度上地震活跃、断层滑动量大，同时也对地表形变影响较大．而图3b走滑量为什么也会在地下13km处出现峰值？这与地震发生机制有关，在主滑脱面的带动下的上盘次级滑脱面可能发生走滑型地震（罗艳等，2015）．图3b与图3a、图3c的破裂形态有较大的差别，主要的破裂峰值区呈现出斜放的椭圆形，上陡下缓和南陡北缓的断层几何结构验证了斜放的椭圆形；次要的峰值区出现在断层南端靠近地表处，正好能够解释断层上盘南端会出现与断层走向近似平行的大形变．本文反演得到的破裂滑动参数与Jiang等（2014）和谭凯等（2015）、许才军等（2017）的结果相比基本一致，最大滑动量均在地表下13km附近，最大滑动量为0.82m比Jiang和许才军的结果略大，地震矩和震级量级与前人研究相同．为了验证反演的断层破裂滑动分布的正确性，通过反演得到的破裂滑动分布模型计算了观测点地表形变（见图4）．在图4中蓝色箭头为GPS观测值，红色箭头为模型计算值．图4表明破裂滑动分布模型计算值在芦山地震的近场GPS位移有较好的拟合，并且在断层的上盘的LS05点正演值与观测值几乎一致．LS05点方向近似平行断层走向，LS10点虽然超出断层投影范围，但是方向与断层走向垂直，形变量也明显小于LS05，从侧面说明芦山地震逆冲为主兼少量左旋走滑．逆冲为主保证了在断层的远场观测点仍然具有逆冲特征．接近断层南端地表的左旋走滑分量改变LS05、LS06、SCTQ等点的形变方向．
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于库仑应力改变和地震活动性研究巴颜喀拉块体周缘强震序列的触发关系及其构造意义[J]. 贾科,周仕勇. 地震学报. 2018(03)
[2]2013年Ms 7.0级中国芦山地震断层曲面模型的构建及其滑动分布的大地测量反演[J]. 许才军,周力璇,尹智. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(11)
[3]青藏高原东缘岩石圈物性结构特征及深部构造涵义[J]. 李军,王绪本,李大虎,秦庆炎,张刚,周军,李亚星,刘宇. 地球物理学报. 2017 (06)
[4]近场位移数据约束的2013年芦山地震破裂模型及其构造意义[J]. 谭凯,王琪,丁开华,李恒,邹蓉,聂兆生,王迪晋,杨少敏,乔学军. 地球物理学报. 2015(09)
[5]Focal mechanisms of the Lushan earthquake sequence and spatial variation of the stress field[J]. LUO Yan,ZHAO Li,ZENG XiangFang,GAO Yuan. Science China（Earth Sciences）. 2015(07)
[6]芦山地震序列震源机制及其构造应力场空间变化[J]. 罗艳,赵里,曾祥方,高原. 中国科学:地球科学. 2015(04)
[7]Significant isostatic imbalance near the seismic gap between the M8.0 Wenchuan and M7.0 Lushan earthquakes[J]. Guangyu Fu,Guoqing Zhang. Chinese Science Bulletin. 2014(34)
[8]综合地球物理资料揭示青藏高原东缘龙日坝断裂带构造属性和大地构造意义[J]. 郭晓玉,高锐,G.Randy Keller,沙爱军,徐啸,王海燕,李文辉. 地球物理学进展. 2014(05)
[9]扇形边界条件下的龙门山壳幔电性结构特征[J]. 王绪本,罗威,张刚,蔡学林,覃庆炎,罗皓中. 地球物理学报. 2013(08)
[10]从汶川地震到芦山地震[J]. 陈运泰,杨智娴,张勇,刘超. 中国科学:地球科学. 2013(06)
本文编号：3459971
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