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  大地测量与地球动力学  2020, Vol. 40 Issue (5): 441-445  DOI: 10.14075/j.jgg.2020.05.001

引用本文  

许康生, 曾文浩. 两次强震峰值速度比及其余震分布特征[J]. 大地测量与地球动力学, 2020, 40(5): 441-445.
XU Kangsheng, ZENG Wenhao. Distribution Characteristics of Peak Velocity Ratio and Its Aftershocks on Two Strong Earthquakes[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2020, 40(5): 441-445.

通讯作者

曾文浩,高级工程师,主要从事地震前兆观测研究,E-mail:jczxzwh@163.com

Corresponding author

ZENG Wenhao, senior engineer, majors in observation and study on earthquake precursor, E-mail:jczxzwh@163.com.

第一作者简介

许康生,高级工程师,主要从事地震监测及地震数据处理研究,E-mail: xuks@foxmail.com

About the first author

XU Kangsheng, senior engineer, majors in earthquake monitoring and seismic data processing, E-mail:xuks@foxmail.com.

文章历史

收稿日期:2019-05-16
两次强震峰值速度比及其余震分布特征
许康生1     曾文浩1     
1. 甘肃省地震局,兰州市东岗西路450号,730000
摘要:基于甘肃地震台网和青海地震台网对岷县-漳县MS6.6地震和门源MS6.4地震的波形记录,采用FFT方法分别计算这两次地震三分向的峰值速度,讨论分量之间峰值速度比的分布特征,进而研究其震源性质。结果表明,岷县-漳县地震具有逆冲兼左旋位错性质,南北向能量明显大于东西向;门源地震以逆冲为主,略具左旋走滑特征,两个水平分量的能量相当。结合这两次地震的余震序列分布特征及其他学者的研究结果推测,岷县-漳县地震的发震断层应该是位于临潭-宕昌断裂西北侧且与其平行的一条次级断裂;门源地震的发震断层应该是冷龙岭断裂西北侧的次级断裂,但受到冷龙岭断裂活动控制。
关键词峰值速度比岷县-漳县MS6.6地震门源MS6.4地震余震序列震源机制发震断层

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。

表 1 不同机构对岷县-漳县地震的震源机制解 Tab. 1 Focal mechanism solutions from different organizations of Minxian-Zhangxian earthquake

表 2 不同机构和学者对门源地震的震源机制解 Tab. 2 Focal mechanism solutions from different organizations and researchers of Menyuan earthquake
2 数据来源与处理方法

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。

图 1 选用地震台站的垂直向波形 Fig. 1 Vertical component waveform of selected seismic stations

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,MS(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)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)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 2 岷县-漳县MS6.6地震14个台站垂直向振幅谱 Fig. 2 The amplitude spectrum of vertical component of 14 stations on Minxian-Zhangxian MS6.6 earthquake

图 3 岷县-漳县MS6.6地震峰值速度比分布 Fig. 3 Distribution of peak velocity ratio of Minxian-Zhangxian MS6.6 earthquake
4 岷县-漳县地震余震序列的频次密度分布

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 4 岷县-漳县地震余震频次分布 Fig. 4 Frequency distribution of aftershocks of Minxian-Zhangxian MS6.6 earthquake
5 门源地震峰值速度振幅比分布

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)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)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 5 门源MS6.4地震31个台站垂直向振幅谱 Fig. 5 The amplitude spectrum of vertical component of 31 stations on Menyuan MS6.4 earthquake

图 6 门源MS6.4地震峰值速度比分布 Fig. 6 Distribution of peak velocity ratio on Menyuan MS6.4 earthquake
6 门源地震余震序列的频次密度分布

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。

图 7 门源MS6.4地震余震频次分布 Fig. 7 Frequency distribution of aftershocks of Menyuan MS6.4 earthquake
7 结语

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)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。

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Distribution Characteristics of Peak Velocity Ratio and Its Aftershocks on Two Strong Earthquakes
XU Kangsheng1     ZENG Wenhao1     
1. Gansu Earthquake Agency, 450 West-Donggang Road, Lanzhou 730000, China
Abstract: Based on the waveform records of the Minxian-Zhangxian MS6.6 and Menyuan MS6.4 earthquakes recorded by Gansu and Qinghai seismic network, we calculate the peak velocities in three components of the two earthquakesby the FFT method. We discuss the geographical distribution characteristics of the peak velocity ratio between components. The results show that the Minxian-Zhangxian earthquake is characterized by thrusting and sinistral dislocation, and the energy of the south-north component is obviously greater than that of the east-west component when we compare the two horizontal directions. The Menyuan earthquake is a thrusting earthquake with slight left-lateral strike-slip, and the energy of two horizontal components is equal. Based on the distribution characteristics of aftershocks of these two earthquakes and the research results of other scholars, we infer that the seismogenic fault of Minxian-Zhangxian earthquake should be a secondary fault which is parallel to Lintan-Tangchang fault, and the seismogenic fault of Menyuan earthquake should be a secondary fault on the northwest side of Lenglongling fault, but controlled by the activity of Lenglongling fault.
Key words: peak velocity ratio; Minxian-Zhangxian MS6.6 earthquake; Menyuan MS6.4 earthquake; aftershock sequence; focal mechanism; seismogenic fault