地球物理学报  2013, Vol. 56 Issue (4): 1412-1417   PDF    
2013年4月20日四川芦山地震震源破裂过程反演初步结果
王卫民1 , 郝金来2 , 姚振兴2     
1. 大陆碰撞与高原隆升重点实验室, 中国科学院青藏高原研究所, 北京 100101;
2. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029
摘要: 使用远场体波资料和有限断层方法快速反演获得了2013年4月12日芦山地震的震源破裂过程模型, 并计算了震中区理论烈度分布.结果显示这次地震是发生在龙门山断裂带南端的一次Mw6.7级的逆冲型地震, 最大滑动量159 cm, 震中区烈度达Ⅷ-IX度(中国地震烈度表).这次地震的震源性质与汶川地震同为逆冲型破裂, 主要破裂滑动发生在汶川地震后的库伦应力增加区域, 表明汶川地震对这次地震有触发效应, 在宏观上可视为汶川地震一次"迟到"的强余震.
关键词: 芦山地震      震源过程      有限断层模型      波形反演      理论烈度     
Preliminary result for rupture process of Apr. 20, 2013, Lushan Earthquake, Sichuan, China
WANG Wei-Min1, HAO Jin-Lai2, YAO Zhen-Xing2     
1. Key Laboratory of Continental Collision and Plateau Uplift(LCPU), Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
2. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
Abstract: The rupture process of the 20, Apr. 2013, Lushan earthquake was fast estimated by finite fault model method using far field body waveform records. The predicted shakemap is subsequently calculated based on rupture fault model of this earthquake. Results show that the earthquake is an Mw6.7 thrusting event which occurred on the south part of Longmen Shan fault zone with 159 cm largest slip. By the predicted shakemap, the intensity of epicenter region should reached Ⅷ-IX on Chinese seismic intensity scale. The thrusting mechanism of Lushan earthquake is similar to that of Wenchuan earthquake. The earthquake rupture of this event occurred on the southern section of Longmen Shan fault where shows increase of Coulomb stress caused by the Wenchuan earthquake. This event may be triggered by the Wenchuan earthquake. On the view of macroscopic, this earthquake can be considered as an delayed strong aftershock of Wenchuan earthquake..
Key words: Lushan earthquake      Source process      Finite-fault model      Waveform inversion      Predicted Shakemap     
1 引言

北京时间2013年4月20日8点2分在中国四川省雅安市芦山县发生了一次强震,震区发生大面积的滑坡和建筑物损毁,目前统计已造成193人遇难,25人失踪,12000余人受伤.地震定位和震源机制结果显示该地震是发生在龙门山断裂带上的一次逆冲型地震.龙门山断裂带是青藏高原东缘最剧烈的地形梯度带,主要由近北东走向的三条断裂带构成:沿汶川-茂县的龙门山后山断裂带;沿映秀-北川的龙门山中央主断裂带;沿灌县-江油的龙门山前山断裂带[1].该地震发生在龙门山断裂带的南端,2008年5月12日汶川地震(Ms8.0)发生时这一地段没有发生破裂滑动[2].该地震也是汶川地震后发生在龙门山断裂带上最强的一次地震.地震发生后,我们利用远场体波地震资料快速反演获取了这次地震震源机制解、震源破裂过程,并利用获得的破裂滑动模型计算了震中区理论地震动分布、烈度等,为科学研究和抗震减灾提供依据.

2 资料和方法

使用有限断层反演方法[2-3]求解芦山地震的震源破裂过程.地震发生后1.5h,通过网络从国际地震学联合会(IRIS)地震数据中心获取了地震波形记录,选取其中信噪比较高并且沿方位角分布比较均匀的31个远场P波波形(震中距位于30° < Δ < 90°范围之内)数据进行点源模型的震源机制解反演;根据震源机制解结果、结合发震断层的地质构造背景[1],采用走向205°,倾角38.5°的一组节面解构建断层几何模型,利用31个远场P波波形并增加14个SH波波形资料反演这次地震的震源破裂过程,获得了这次地震破裂滑动分布的初步结果,随后根据破裂滑动模型利用随机强地面运动合成方法[4]计算了震区理论烈度的分布.

3 结果和讨论

图 1给出了利用远场P波反演获得的这次地震的震源机制解,震源深度10.2km;图 2为破裂过程模型计算的理论地震图与观测波形资料的拟合情况;图 3给出了断层面上破裂滑动分布,图 4为滑动分布在地表的投影.计算得到的地震矩为1.54× 1019N·m,Mw=6.7.最大滑动159cm.图 5是根据滑动分布模型计算的理论地震动分布及烈度,可以为抗震救灾提供参考.图 6给出了龙门山地区六级以上历史地震分布及机制解(http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/sopar/).

图 1 四川芦山Mw6.7级地震震源机制解 采用下半球投影,同时给出了点源模型的P波垂向位移理论图(红线)与资料(黑线)的拟合情况.图形下方给出了两组节面解(左下,λδθh分别表示错动倾伏角、断层倾角、断层走向、震源深度)和点源模型的震源时间函数(右下). Fig. 1 Focal mechanism of the Mw 6.7 earthquake, Lushan, China Lower-hemisphere projection is used here. The observed P wave records (black line) and the synthetic seismogram (red line) based on the simple point model are compared. The parameters of two possible fault planes are listed also, with λ, δ, θ, h indicating the rake angle, dip angle, strike direction and source depth respectively. The obtained source tme function are plotted.
图 2 有限断层模型的远场P和SH波形拟合 P波垂向和SH波切向位移理论图(黑线)与记录(红线)的对比,并给出每个记录的方位角(左上)、震中距(左下)、振幅比(上)和台站名(右). Fig. 2 Comparison of the observed teleseismcc P and SH records with the synthetcc waveforms Comparison of observed (red) and synthetic waveforms (black) for P vertical components, and SH components are shown in the panel, the azimuth, epicentral distance, amplitude ratio and station name are also indicated.
图 3 地震断层面上滑动分布 图中分别给出了有限断层模型的地表投影(左上)和三维示意图(右上). Fig. 3 Inverted slip distribution on the fault Surface projection of fault model (up-left) and 3D view of the fault model (up-right) are shown.
图 4 地震断层滑动分布投影 图中深红色圆点表示主震后3小时的余震分布(USGS). Fig. 4 The map shows the projection of slip distribution on the ground The dark red dots indicate aftershocks from USGS after mainshock 3 hours.
图 5 根据破裂过程模型计算的理论烈度分布 Fig. 5 Predicted shakemap calculated from slip model
图 6 历史地震震源机制(M>6) Fig. 6 Focal mechanism for history earthquake (M>6)

初步结果表明:雅安芦山地震为震级Mw6.7的逆冲型断层破裂,破裂在断层面上的分布比较集中,震中区的最大地震烈度(中国地震烈度表,2008)约为Ⅷ-Ⅸ度.主震和余震分布于龙门山断裂带西南端的彭县-灌县断裂带上(图 5).这次地震与2008年5月12日汶川地震的发震断层同为龙门山断裂带,在发震时间和位置上虽然存在独立性,但主要的破裂滑动位于汶川地震后的库伦应力增加区域内[5-7],且两者震源性质相近均以逆冲断裂为主,表明该地震与汶川地震有密切关系.以汶川地震发生时间为界,前1000年,龙门山断裂带没有7级以上历史地震的记录;前30年,没有6级以上地震发生[8]图 6).本次地震之前的40年,发生在龙门山断裂带上的6级以上地震只有汶川地震及其余震,这次地震在宏观可视为汶川地震的一次强余震,汶川地震对这次地震有触发效应.

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