许多学者[1-7]对岷县-漳县MS6.6地震和门源MS6.4地震的发震构造和震源机制进行了研究,但存在一些争议。本文研究基于震中附近宽频带地震仪对这两次地震的记录,分别计算两次地震在三分向的峰值速度比,分析两次地震相对运动幅度的空间特征,为震源过程的研究提供地震学依据。同时结合余震序列频次密度分布特征,为发震断层的推定提供参考。
1 两次地震区域地质构造及其震源机制解岷县-漳县MS6.6地震震中位置为34.5° N、104.2° E,位于甘肃省东南部,区域内断裂发育。表 1为震后一些机构给出的岷县-漳县地震的震源机制解。门源MS6.4地震震中位置为37.65° N、101.62° E,震源深度10 km,位于青藏高原东北缘,冷龙岭断裂北侧,区域内北西走向断裂发育,冷龙岭断裂在震中附近具有北盘向南盘挤压俯冲的特点。表 2为不同机构和学者对门源地震给出的震源机制解。
本文研究的主震波形数据来自甘肃地震台网和青海地震台网。对于岷县-漳县地震,采用甘肃地震台网14个宽频带地震仪的三分向记录(图 1(a));对于门源地震,筛选出31个在震中附近且记录质量较好台站的记录,其中14个台站属于青海地震台网,17个台站属于甘肃地震台网(图 1(b)。数据计算时剔除记录限幅和失真的台站记录。
采用FFT方法计算得到每个台站南北、东西和垂直分量的速度振幅谱,分别计算每个台站垂直向对东西向、垂直向对南北向和南北向对东西向的峰值速度比值,然后采用线性内插方法得到比值分布图。地震记录U(ω)在频率域可表示为:
$ U\left( \omega \right) = M{\kern 1pt} {\kern 1pt} \cdot {\kern 1pt} {\kern 1pt} S\left( \omega \right){\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} \cdot {\kern 1pt} {\kern 1pt} G{\kern 1pt} \left( \omega \right){\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} \cdot {\kern 1pt} {\kern 1pt} I\left( \omega \right) $ | (1) |
式中,M和S(ω)分别为最大地震矩率和视震源时间函数,G(ω)为介质响应的格林函数,I(ω)为仪器响应[8]。从式(1)可以看出,当S(ω)、G(ω)和I(ω)相等或基本相等时,两个分量U(ω)的比值接近地震的真实能量状况,同时也反映出各分向之间的相对运动状态,有利于了解发震构造的运动状态。根据中国地震台网中心的定位结果,分别给出两例地震余震序列的频次密度分布。
3 岷县-漳县地震峰值速度振幅比分布图 2为岷县-漳县地震研究中所采用的14个地震台站的垂直向振幅谱。图 3(a)、3(b)和3(c)分别为岷县-漳县地震峰值速度垂直向与东西向、垂直向与南北向、南北向与东西向峰值速度的比值分布, 图中震源球根据GCMT的计算结果绘制。从图 3(a)可以看出,震中南侧存在近似椭圆形的高值区,该区域垂直分量的能量高于东西向,比值大于25。在图 3(b)中,高值区域位于震中西北侧,比值在10~20之间。对比图 3(a)和3(b)可知,此次地震垂直向能量大于水平向能量,并且南北向能量大于东西向能量。从图 3(c)可以看出,高值区位于震中南侧,也表明该区域南北向能量高于东西向能量。
图 4为岷县-漳县地震余震序列1 308例地震的频次密度分布图。由图可见,余震密集分布在临潭-宕昌断裂拐弯处的东北侧。为了估算高频次区域的展布方向,对该区余震位置进行椭圆拟合(图 4红色虚线),求得长轴走向为312.8°,与临潭-宕昌断裂南段走向基本一致,但位置并不在该断裂之上,推测发震断层可能是与之平行的次级断裂,但确切结果有待进一步研究。
图 5为门源地震研究中选用的31个台站的垂直向振幅谱。图 6(a)、6(b)和6(c)分别为门源地震峰值速度垂直向与东西向、垂直向与南北向、南北向与东西向峰值速度比分布,图中震源球根据GCMT的计算结果绘制。在图 6(a)和6(b)中,震中附近存在近似椭圆的高值区域,比值约在1.6~2.0之间,优势长轴为近东西向。这表明,在该区域中垂直分量能量大于水平分量能量,断层错动时逆冲作用占主导地位。张明等[7]对2016-01-28和2016-02-11获取的两幅卫星影像进行差分干涉处理,结果显示,在震中区域出现近似椭圆形形变隆升,并且通过对断层参数的反演计算认为,此次地震具有左旋逆冲滑动错位的性质。从图 6(c)可以看出,震中南侧存在长轴走向与冷龙岭断裂走向一致的低值区域,表明该区域以垂直运动为主,水平运动各向相当;震中北侧和南侧各有一个较高值区域,且南侧区域比值和范围略大于北侧,表明震源存在走滑分量,南北向能量略大于东西向能量,反映出断层具有左旋特性。基于高分1号遥感影像和Google Earth影像数据的解译,此次地震在地貌上也存在左旋错断的迹象[6],这些研究结果与本文观点一致。
图 7为门源地震余震序列1 882例地震的频次密度分布图。分布区近似椭圆形,最高频次区位于主震位置与冷龙岭断裂之间。对该区余震位置进行椭圆拟合(图 7红色虚线),求得长轴走向为143.1°,椭圆形区域长轴方向与CENC给出的震源机制解中节面Ⅰ走向基本一致(表 2)。门源地震余震密集区不在冷龙岭断裂之上,这与胡朝忠等[6]认为此次地震发生在冷龙岭北侧断裂上的观点一致。
本文研究结果表明,对于岷县-漳县地震,垂直运动能量大于水平运动能量,南北向运动能量大于东西向运动能量,震源过程以逆冲为主,兼具左旋走滑性质。此次地震的野外考察结果显示,宏观震中位于梅川镇和禾驼乡一带[9],这与图 3(a)和3(c)显示的高值区基本一致。余震展布位置及空间特征显示,此次地震应该发生在与临潭-宕昌断裂平行的次级断裂上,更为精确的结果需进一步研究确认。
对于门源地震的震源机制,本文研究认为,此次地震是逆冲兼左旋的运动过程。该地震的现场考察报告和高分辨率遥感影像解译与本文研究结果一致[6-7]。余震分布的空间特征表明,发震断层是冷龙岭断裂附近的次级断裂,但也显示出受冷龙岭断裂控制的特征。本文研究结果受台站分布密度的影响,空间图像的分辨率较低,相信在高密度台站布局的条件下,会得到更为精细的结果。
[1] |
郑文俊, 袁道阳, 何文贵, 等. 甘肃东南地区构造活动与2013年岷县-漳县MS6.6级地震孕震机制[J]. 地球物理学报, 2013, 56(12): 4 058-4 071 (Zheng Wenjun, Yuan Daoyang, He Wengui, et al. Geometric Pattern and Active Tectonics in Southeastern Gansu Province Discussion on Seismogenic Mechanism of the Minxian-Zhangxian MS6.6 Earthquake on July 22, 2013[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2013, 56(12): 4 058-4 071)
(0) |
[2] |
何文贵, 郑文俊, 王爱国, 等. 临潭-宕昌断裂新活动特征与岷县漳县MS6.6地震关系研究[J]. 地震工程学报, 2013, 35(4): 751-760 (He Wengui, Zheng Wenjun, Wang Aiguo, et al. New Activities of Lintan-Dangchang Fault and Its Relations to Minxian-Zhangxian MS6.6 Earthquake[J]. China Earthquake Engineering Journal, 2013, 35(4): 751-760 DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2013.04.751)
(0) |
[3] |
李晓峰. 2016年1月21日青海门源MS6.4地震震源机制解及发震构造初步探讨[J]. 地震工程学报, 2017, 39(4): 657-661 (Li Xiaofeng. Preliminary Discussion on the Focal Mechanism Solution and Seismogenic Structure of Menyuan MS6.4 Erathquake on Jan. 21, 2016 in Qinghai[J]. China Earthquake Engineering Journal, 2017, 39(4): 657-661 DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2017.04.0657)
(0) |
[4] |
梁珊珊, 雷建设, 徐志国, 等. 2016年1月21日青海门源MS6.4余震序列重定位和主震震源机制解[J]. 地球物理学报, 2017, 60(6): 2 091-2 103 (Liang Shanshan, Lei Jianshe, Xu Zhiguo, et al. Relocation of the Aftershock Sequence and Focal Mechanism Solutions of the 21 January 2016 Menyuan, Qinghai, MS6.4 Earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2017, 60(6): 2 091-2 103)
(0) |
[5] |
黄浩, 付虹, 沙成宁, 等. 2016年青海门源MS6.4地震重定位[J]. 地震学报, 2017, 39(2): 176-187 (Huang Hao, Fu Hong, Sha Chengning, et al. Relocation of the 2016 MS6.4 Menyuan, Qinghai Earthquake[J]. Acta Seismologica Sinica, 2017, 39(2): 176-187)
(0) |
[6] |
胡朝忠, 杨攀新, 李智敏, 等. 2016年1月21日青海门源6.4级地震的发震机制探讨[J]. 地球物理学报, 2016, 59(5): 1 637-1 646 (Hu Chaozhong, Yang Panxin, Li Zhimin, et al. Seismogenic Mechanism of the 21 January 2016 Menyuan, Qinghai MS6.4 Earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2016, 59(5): 1 637-1 646)
(0) |
[7] |
张明, 高涵, 牛玉芬, 等. 2016年门源地震震源机制D-inSAR同震形变反演[J]. 地球物理学进展, 2017, 32(3): 1 089-1 094 (Zhang Ming, Gao Han, Niu Yufen, et al. Coseismic Deformation Focal Mechanisms Inversion for 2016 Menyuan Earthquake by D-inSAR Observations[J]. Progress in Geophysics, 2017, 32(3): 1 089-1 094)
(0) |
[8] |
Chen Y T, Xu L S. A Time-Domain Inversion Technique for the Tempo-Spatial Distribution of Slip on a Finite Fault Plane with Applications to Recent Large Earthquakes in the Tibetan Plateau[J]. Geophysical Journal International, 2000, 143(2): 407-416 DOI:10.1046/j.1365-246X.2000.01263.x
(0) |
[9] |
石玉成, 高晓明, 谭明, 等. 2013年岷县漳县6.6级地震灾害损失评估[J]. 地震工程学报, 2013, 35(4): 717-723 (Shi Yucheng, Gao Xiaoming, Tan Ming, et al. Disaster Loss Assessment of the Minxian-Zhangxian MS6.6 Earthquake, 2013[J]. China Earthquake Engineering Journal, 2013, 35(4): 717-723 DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2013.04.0717)
(0) |