地球物理学报  2016, Vol. 59 Issue (4): 1383-1393   PDF    
2014年于田MS7.3地震对后续余震和远场小震活动的动态应力触发
王琼1, 解朝娣2, 冀战波3, 刘建明1    
1. 新疆维吾尔自治区地震局, 乌鲁木齐 830011;
2. 云南大学资源环境与地球科学学院, 昆明 650091;
3. 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081
摘要: 本文采用离散波数法,计算了2014年于田MS7.3地震的断层破裂在近场和远场产生的库仑破裂应力变化,并结合地震活动特征,讨论了MS7.3地震对后续余震活动和远场区域小震活动的动态应力触发作用.结果表明, ① MS7.3地震产生的库仑破裂应力变化对其西南侧主体余震区的地震活动起到了抑制作用,这可能是本次MS7.3地震序列余震活动水平不高的主要原因;距主震约30 km的北东方向余震区后续地震活动受到了主震产生的动态和静态应力变化的共同触发作用,动态应力变化峰值为2.78 MPa,静态应力变化为0.80 MPa,这与该区余震较为活跃相一致;距主震约45 km的北部余震区受到动态应力触发作用,应力变化峰值为0.72 MPa. ② MS7.3地震产生的动态库仑应力变化空间分布呈非对称性,其中北东方向、北部余震分布与动态应力变化正值区存在相关性,从应力变化的角度解释了MS7.3地震的后续余震空间活动特征. ③ MS7.3地震在沙雅、伽师地区的远场接收点产生的动态应力变化峰值分别为0.09 MPa、0.1 MPa,对两个区域的小震活动具有动态触发作用.
关键词: 2014年于田MS7.3地震     库仑破裂应力变化     动态应力触发     区域地震活动    
Dynamically triggered aftershock activity and far-field microearthquakes following the 2014 MS7.3 Yutian, Xinjiang Earthquake
WANG Qiong1, XIE Chao-Di2, JI Zhan-Bo3, LIU Jian-Ming1    
1. Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830011, China;
2. School of Resource Environment and Earth Science, Yunnan University, Kunming 650091, China;
3. Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China
Abstract: We systematically examine how dynamic stresses from seismic waves following the 2014 MS7.3 Yutian, Xinjiang, earthquake affect aftershocks and regional microseismicity in the near and far field. The full Coulomb stress changes are computed based on the discrete wavenumber method. We find that the static Coulomb stress changes caused by the MS7.3 earthquake discourage aftershocks occurrence in the southwestern part of the aftershock zone, which may explain why the aftershock activity in this region is relatively weak. Aftershock rates at the region about 30 km to the northeast of the mainshock are relatively high, which are consistent with positive dynamic and static stress changes in that region, with the peak values of 2.78 MPa and 0.80 MPa, respectively. Aftershocks about 45 km north of the mainshock are mostly triggered by the dynamic stress change with a peak value of 0.72 MPa. The peak values of dynamic stress change in the remote Shaya and Jiashi areas are 0.09 MPa and 0.1 MPa, respectively, which are high enough to trigger microearthquakes in these areas. Overall the spatial distributions of dynamic stress changes induced by the Yutian mainshock show asymmetrical patterns, and there is a positive correlation between the aftershock distribution and the positive area of dynamic stress change in the northeastern and northern regions.
Key words: 2014 MS7.3 Yutian Earthquake     Coulomb failure stress change     Dynamic stress triggering     Regional seismicity    
1 引言

强震震源断裂错动所造成的应力场变化往往导致区域地震活动性的变化(King et al.,1994Stein et al.,1997Harris,1998Brodsky et al.,2000张彬等,2008Lei et al.,2011;Sarkarinejad and Ansari,2014).这类影响被称为应力触发,地震应力触发包括静态应力触发和动态应力触发(Kilb et al.,2002万永革等,2002).静态应力触发主要研究的是地震断层位错在附近产生的静态库仑破裂应力变化对后续地震的影响,而动态应力触发则主要指大地震快速破裂错动所激发的地震波传播到某些处于临界状态的高应力区而引起的地震事件.目前国内外关于静态应力触发的研究较多(Papadimitriou et al.,2001万永革等,2003Toda et al.,2008Wang et al.,2009缪淼和朱守彪,2013盛书中等,2015李玉江等,2015),主要研究方向为大地震对后续余震的应力触发及对余震空间分布的解释.20世纪90年代初以来,国内外一些学者开展了一系列关于动态应力触发地震的相关研究(Hill et al.,1993Cotton and Coutant,1997Gomberg et al.,1997Kilb et al.,2000Husen et al.,2004Parsons,2005吴小平等,2007虎雄林等,2008解朝娣等,2009Durand et al.,2013Morton and Bilek,2014).上述工作的研究结果表明,由于动态库仑破裂应力变化峰值具有非对称性而能更好地解释震后地震活动的变化;也由于地震波通过某区域产生的动态应力变化大大超过静态应力变化,因而能够在一定程度上合理地解释发生在传统定义的余震区之外的小震活动和远程区域的中小地震活动.因此,开展大地震对后续地震的动态应力触发研究受到广泛关注.

2014年2月12日17时19分在新疆维吾尔自治区和田地区于田县发生MS7.3地震,震中位置为北纬36.05°,东经82.53°,震源深度11.0 km(图 1).距本次MS7.3地震约110 km曾发生过2008年3月21日于田MS7.3地震,2008年MS7.3地震序列中包含10次5级强余震;而2014年MS7.3地震后震区仅发生2次5级强余震,远低于2008年于田MS7.3地震余震活动水平(图 1).2014年MS7.3地震的余震主要集中分布在其西南40 km范围内,此外在其北东方向约30 km、正北方向的45 km之外区域也存在2个余震集中活动区(图 1).另外,2014年MS7.3地震后距其大约600 km的沙雅、阿图什和伽师地区出现了小震日频度显著升高现象.本研究通过计算于田MS7.3地震断层破裂产生的库仑破裂应力变化,定量研究了MS7.3地震对近场余震活动和远场区域小地震活动的动态应力触发作用,并探讨MS7.3地震的余震区活动特征和MS7.3地震后远场区小震集中活动的可能成因.

图 1 2008年3月21日于田MS7.3和2014年2月12日于田MS7.3地震及其MS≥2.0余震震中分布Fig. 1 The epicenter distribution of MS7.3 Yutian earthquake on Mar.21,2008, and MS7.3 Yutian earthquake on Feb.12,2014 and the MS≥2.0 aftershocks
2 原理和方法

首先采用离散波数法(Bouchon and Aki,1997;Bouchon,1981)计算于田MS7.3地震的震源破裂扩展在近场和远场产生的位移波场,进而求得应力波场,最后计算出动态库仑破裂应力变化.计算步骤如下:

(1)根据分离波数法相关理论,将震源断层面离散成一系列小单元面,每个小单元面上的位错产生的位移场简化为小单元面处双力偶点源所产生的位移场(吴小平等,2007).

(2)应用离散波数法合成位移理论地震图计算程序(Bouchon,2003),计算主震破裂在某深度介质平面上各接收点处产生的地震波位移.

(3)应用差分原理由位移计算出应变分量,再采用虎克定律由应变转换为应力,得到主震地震波在各接收点处产生的应力分量Δσij(x,t).

在此基础上,假设投影断层面的法向单位矢量为 n(n1n2n3)和滑动方向单位矢量为s(s1s2s3),由柯西公式可得投影断层面上的动态应力变化矢量:

设断层面的走向为γ,倾角δ和滑动λ,断层面在震源直角坐标系中的法向单位矢量n(n1n2n3)和滑动方向单位矢量s(s1s2s3)可通过以下关系进行投影得到:

将应力矢量分别投影到断层面的法线方向和滑动方向上,得到正应力变化Δσ(x,t):

和切应力变化Δτ(x,t):

则动态库仑破裂应力变化为(Kilb et al.,2002)

μ′为视摩擦系数.

离散波数法(DWN法)可以计算全波场,即通过计算震源断层在任一接收点处产生的地震波位移,继而求得应变、应力,最后获取接收点处产生的完整的库仑破裂应力的时空演化全程,包含起伏震荡的动态库仑破裂应力变化和基本稳定的静态库仑破裂应力变化(Bouchon,2003).本文采用DWN法,计算了2014年于田MS7.3地震破裂扩展在近场区产生的动态和稳态库仑破裂应力变化以及远场接收点产生的动态应力变化量.

3 研究区域和模型参数

选取35.3°N—36.5°N,81.78°E—83.28°E作为近场研究区域,以0.12°×0.15°为步长划分研究区域,共获得121个接收点(即场点).根据张勇等(2014)周云等(2015)得到的于田MS7.3地震破裂过程的反演结果,假设震源为一个以有限速度扩展的双侧破裂走滑断层,断层上沿埋深0.5 km,下沿埋深35.0 km,视摩擦系数μ′取为0.5.将震源断层分解成10×5个小单元面,即相当于50个位错点源,滑动振幅取张勇等(2014)周云等(2015)结果的平均值2.0 m.层厚3~35 km的速度结构模型参数参考了张广伟(2014)关于2014年于田7.3级地震震区附近的一维速度模型结果,层厚150 km的参数参考了冀战波(2014)的研究结果和crust2.0模型.具体参数见表 1.

表 1 速度结构模型参数 Table 1 Model parameter of velocity structure

表 2列出了于田MS7.3地震的震源参数.于田MS7.3地震震源位置采用新疆地震局双差定位结果,震源机制解选择GCMT节面I结果.表 3列出了计算所需的震源模型及参数,根据张勇等(2014)周云等(2015)关于MS7.3地震的震源断层几何特征和滑动分布结果,断层长度为80 km,断层宽度35 km;破裂模式为双侧破裂,北东向传播约40 km,南西向约40 km,破裂速度2.8 km·s-1,破裂持续时间约25 s.

表 2 于田MS7.3地震震源参数 Table 2 Source parameter of the MS 7.3 Yutian earthquake

表 3 于田MS7.3地震震源模型及参数 Table 3 Source model and parameter of the MS7.3 Yutian earthquake

按照Heaton(1990)的方法,上升时间约为破裂持续时间的1/10,由主震的破裂持续时间25 s,可得上升时间为2.5 s.

4 结果分析 4.1 于田MS7.3地震序列特征

2014年2月12日于田MS7.3地震后至9月30日,共计发生335次MS≥2.0余震,其中4级地震27次,5级地震2次.双差定位结果的空间分布显示,余震主要分布在主震西南40 km范围内.此外,在主震北东方向约30 km、正北方向约45 km之外也存在2个小震集中活动区域(图 1).西南主体余震区强度不高,共发生4级以上余震21次,其中5级地震2次,最大余震为3月22日MS5.1地震;北东余震区发生16次3级以上余震,其中4级余震6次,最大地震为2月12日MS4.7;北区以2级以下余震活动为主,仅发生3次3级以上地震,最大地震9月6日MS4.3余震.而在本次MS7.3地震西南约110 km处,2008年3月21日曾发生2008年于田MS7.3地震,据新疆区域台网测定,2008年3月21日—10月31日期间共记录到834次MS≥2.0余震事件,其中4级地震49次,5级地震10次.与2008年于田MS7.3地震序列相比,本次MS7.3地震序列中等以上余震活动水平明显偏低.

选取图 1插图中示意的西南主体余震区作为研究区,采用G-R关系分析2014年2月12日至9月30日余震序列的震级结构.最小二乘拟合结果显示,在MS2.3~4.8震级段,G-R关系线性较好,线性拟合的误差为0.04;在高震级段震级-频度关系明显偏低,显示4.9~6.4级地震缺失(图 2).

图 2 2014年于田MS7.3地震西南余震区序列累积频度-震级分布图 Fig. 2 Diagram for the cumulative frequency and magnitude of the 2014 MS7.3 Yutian earthquake sequence in the southwestern part of aftershock zone
4.2 近场动态应力变化对后续余震活动的影响

图 3给出2014年于田MS7.3地震在余震平均分布深度10 km处的平面上产生的不同时刻的近场动态和稳态(静态)库仑破裂应力变化的空间演化图像.地震破裂开始之后的前40 s,动态库仑破裂应力变化的空间分布图像演化较快,正区主要分布在MS7.3地震的北部和两侧,并逐渐扩大;50 s之后动态库仑破裂应力变化的空间分布图像基本稳定,表明该时段已基本进入静态库仑破裂应力变化阶段,此后正区主要分布在主震的两侧.

图 3 2014年于田MS7.3地震在不同时刻产生的近场库仑破裂应力变化和MS≥2.0余震的空间分布Fig. 3 Map for the spatial distribution of Coulomb failure stress change in the near field at the different time point induced by 2014 MS7.3 Yutian earthquake and MS≥2.0 aftershocks

在动态和静态库仑破裂应力变化的整个阶段,西南余震区MS≥2.0余震多数分布在库仑破裂应力变化的负值区,仅少量分布在正区及其边缘,表明MS7.3主震产生的库仑破裂应力不利于该区后续余震活动.余震的活动受控于震区的应力状态,主震在其西南主破裂区产生的库仑破裂应力为负值,可能是本次地震序列明显缺少MS4.9~6.4范围的中强余震和余震频次偏低的原因.

主震北东方向约30 km的余震区在15.69 s之后一直处于动态库仑破裂应力变化的正区,直至进入静态库仑破裂应力阶段,表明主震产生的动态和静态库仑破裂应力变化对该区余震均有触发作用;正北方向约45 km之外余震区在20.39 s至25.88 s处于动态库仑破裂应力变化的正区,之后演变为负区,表明主震产生的动态库仑破裂应力变化有利于该区余震活动,但静态库仑破裂应力变化对该区余震活动没有促进作用.

张勇等(2014)周云等(2015)关于本次于田MS7.3地震的破裂过程结果显示,MS7.3地震整个破裂持续了20~25 s,能量主要在前15 s内释放,破裂在断层面上的分布比较集中,优势破裂方向为主震北东方向.图 3显示,15.69 s开始主震北部、北东方向出现动态库仑破裂应力变化正值区;29.02 s后北部余震区动态库仑破裂应力变化演变为负值区,北东方向余震区一直处于动态和静态库仑应力变化的正值区.MS7.3地震破裂过程结果与其在不同时刻产生的完全库仑破裂应力变化结果较为一致.

为了定量分析MS7.3地震对近场余震区的应力触发作用,又分别计算了主震北东方向和北部余震区接收点的动态库仑应力变化量,其中主震北东余震区选取2014年2月12日MS4.7余震震中位置(36.10°N,82.99°E)作为接收点,主震北部余震区选取2014年9月6日MS4.3余震震中位置(36.50°N,82.51°E)作为接收点,接收断层参数参考2次余震的震源机制解.

MS7.3地震在北东方向余震区接收点处产生的动态应力变化于7.06 s开始变化,在15.69 s达到峰值2.78 MPa,44.71 s后趋于稳态,稳态值为0.80 MPa(图 4a).该接收点距MS7.3地震震中约为42 km,接收点处的动态库仑应力变化峰值远高于动态应力触发的阈值0.1 MPa,稳态值也高于静态库伦破裂应力的阈值0.01 MPa,表明MS7.3地震产生的动态和静态库仑破裂应力变化均对该余震区地震活动具有触发作用.

图 4 MS7.3地震余震区接收点处产生的库仑破裂应力变化时程图
(a) 主震北东侧余震区; (b) 主震北部余震区.
Fig. 4 Evolution of Coulomb failure stress at the receiver points of the aftershock zone of MS7.3 earthquake
(a) The aftershock zone in the northeast of mainshock; (b) The aftershock zone in the north of mainshock.

MS7.3地震在其北部余震区产生的动态库仑破裂应力变化时程图显示,动态库仑应力变化于10.20 s开始变化,在25.88 s达到峰值0.72 MPa,42.35 s后趋于稳态,稳态值为-0.08 MPa(图 4b).该接收点距MS7.3地震震中约为50 km,接收点处的动态应力变化峰值高于动态应力触发的阈值,表明MS7.3地震产生的动态应力变化可能对该余震区地震活动具有动态触发作用.但该接收点处的稳态值为负值,显示MS7.3地震产生的静态库仑破裂应力变化对该区地震活动没有促进作用.动态库仑破裂应力持续时间虽短,但其强度远大于静态库仑破裂应力,且对于快速的动态库仑破裂应力震荡,正的动态库仑应力变化比负值的同样大小的应力改变对断层的力学作用要大得多(Kilb et al.,2000).因此,综合考虑动态和静态应力作用认为,动态应力触发在该区可能起主导作用.

4.3 远场小震活动的动态应力触发

2014年于田MS7.3地震后3个月内(图 5中红色圈),新疆沙雅(图 5中1区)、阿图什(图 5中2区)和伽师地区(图 5中3区)出现小震密集活动.基于G-R关系,上述三个区域的最小完备震级分别为MS1.4、MS1.0和MS1.0.

图 5 2014年2月12日于田MS7.3地震前后3个月(2013年11月12日至2014年5月11日)塔里木盆地北缘MS≥0地震震中分布Fig. 5 Map for the epicenter distribution of MS≥0 earthquakes in the northern edge of Tarim basin three months before and after the MS7.3 earthquake on Feb.12, 2014

2014年2月12日于田MS7.3地震后,沙雅地区MS≥1.4小震累积日频度显著升高(图 6):2月12日开始该区MS≥1.4小震日频度逐步升高,2月17日日频度达14次,MS7.3地震后至2014年底,1.4级以上地震平均日频度为0.30次/日,高于2010年以来平均日频度0.16次/日.阿图什地区2月12日至12月31日,MS≥2.8地震日频度为0.06次/日,高于2010年以来该区平均日频度0.02次/日,其中2—5月该区连续发生13次MS≥2.8地震,出现显著增强活动(图 8),平均日频度达0.12次.伽师地区2月12日至12月31日,MS≥2.1地震日频度为0.04次/日,高于2010年以来该区平均日频度0.02次/日,其中2—4月出现显著增强活动(图 10),连续发生11次MS≥2.1地震,平均日频度达0.18次,远超过其背景地震活动水平.

图 6 于田MS7.3地震前后沙雅地区MS≥1.4小震累积频度曲线Fig. 6 Curve for cumulative frequency of MS≥1.4 Earthquake in the Shaya area before and after the MS7.3 Yutian earthquake

图 7 于田MS7.3地震在沙雅地区接收点处产生的库仑破裂应力变化时程图 Fig. 7 Evolution of Coulomb failure stress at the receiver points of the Shaya area by MS7.3 Yutian earthquake

图 8 于田MS7.3地震前后阿图什地区MS≥2.8地震累积频度曲线Fig. 8 Curve for cumulative frequency of MS≥2.8 Earthquake in the Artux area before and after the MS7.3 Yutian earthquake

图 9 于田MS7.3地震在阿图什地区接收点处产生的库仑破裂应力变化时程图Fig. 9 Evolution of Coulomb failure stress at the receiver points of the Artux area by MS7.3 Yutian earthquake

图 10 于田MS7.3地震前后伽师地区MS≥2.1地震累积频度曲线 Fig. 10 Curve for cumulative frequency of MS≥2.1 Earthquake in the Jiashi area before and after the MS7.3 Yutian earthquake

通过计算MS7.3地震在沙雅、阿图什和伽师地区产生的动态应力变化,定量分析MS7.3地震对这3个地区小震活动的触发作用.

选取沙雅地区(40.4°N—41.4°N,83.0°E—84.6°E(1.0°×1.6°))、阿图什地区(39.9°N—40.9°N,76.5°E—77.8°E(1.0°×1.3°))和伽师地区(39.2°N—39.8°N,76.7°E—77.6°E(0.6°×0.9°))作为研究区,分别以0.10°×0.16°、0.1°×0.13°和0.06°×0.09°为步长划分各研究区域,获得每个研究区的121个场点,由此计算于田MS7.3地震在各区接收点产生的动态库仑破裂应力变化值.

MS7.3地震在沙雅地区的接收点处产生的动态库仑应力变化时程图显示(图 7),动态应力变化在接收点于85 s开始变化,在181 s达到峰值0.09 MPa,235 s后趋于稳态,稳态值为0.003 MPa.该区接收点距MS7.3地震震中约为590 km,动态应力变化峰值比稳态值大近2个数量级,接近动态应力触发的阈值,表明MS7.3地震产生的动态应力变化对该区地震活动具有一定触发作用;在阿图什地区接收点,动态库仑应力变化于158 s开始,在209 s达到峰值0.06 MPa,263 s后趋于稳态,稳态值为0.007 MPa(图 9).该区接收点距MS7.3地震震中约为670 km,动态应力变化峰值比稳态值大1个数量级,略低于动态应力触发的阈值,表明MS7.3地震可能对阿图什地区地震活动触发作用不显著;在伽师地区接收点,动态库仑应力变化于106 s开始,在193 s达到峰值0.11 MPa,于244 s趋于稳态,稳态值为0.002 MPa(图 11).该区接收点距MS7.3地震震中约为610 km,动态库仑应力变化峰值比稳态值大2个数量级,达到动态应力触发的阈值,表明MS7.3地震产生的动态应力变化对伽师地区地震活动具有较为明显的触发作用.

图 11 于田MS7.3地震在伽师地区接收点处产生的库仑破裂应力变化时程图Fig. 11 Evolution of Coulomb failure stress at the receiver points of the Jiashi area by MS7.3 Yutian earthquake
5 讨论与结论

基于离散波数法,本文计算了MS7.3地震断层破裂在近场和远场产生的库仑破裂应力变化,讨论了MS7.3地震对近场余震活动和远场区域小地震活动的动态应力触发作用,研究了于田MS7.3地震的近场和远场动态应力触发问题.得到如下认识:

(1)于田7.3地震在不同时刻产生的近场库仑破裂应力变化的空间分布显示,在动态和静态库仑破裂应力阶段,于田MS7.3地震的西南余震区MS≥2.0余震多数分布在库仑破裂应力变化的负值区,仅少量分布在正区及其边缘,表明MS7.3主震产生的库仑破裂应力对该区后续余震活动具有一定抑制作用.MS7.3地震序列震级结构分析表明,该序列明显缺少MS4.9~6.4范围的中强余震、且余震频次较以往同等大小的地震序列偏低,可能与主震在其西南侧余震区产生的库仑破裂应力为负值有关.

(2)距主震约30 km的北东方向余震区受到主震产生的动态和静态库仑破裂应力变化的共同触发作用.该余震区自15.69 s一直处于动态和静态库仑应力变化的正值区,在该区接收点产生的动态应力变化在15.69 s达到峰值2.78 MPa,于44.71 s后趋于稳定,稳态值为0.80 MPa.该接收点处的动态库仑应力变化峰值和稳态值均高于动态、静态应力触发阈值,表明MS7.3地震产生的动态和静态库仑应力变化均对该余震区地震活动具有较明显的触发作用,这与该区余震较为活跃相一致.

主震产生的动态库仑破裂应力变化有利于其正北方向约45 km之外的余震活动,但静态应力变化不利于该区余震活动.主震北部余震区自15.69 s开始出现动态库仑应力变化正值区,29.02 s后该区动态应力变化演变为负值.选取的接收点的动态应力变化在25.88 s达到峰值0.72 MPa,42.35 s后趋于稳态,稳态值为-0.08 MPa.在近场动态应力和静态应力触发都很重要(Cotton and Coutant,1997),动态应力变化可能诱发主震断层以外的断层活动,这可能是该区出现余震活动的主要原因;静态应力变化对该区的余震活动具有一定阻碍作用,这可能是该区余震活动水平不高的原因.综合分析认为,该区余震活动受到动态和静态应力变化的共同作用,由于动态应力变化峰值比静态变化值高一个数量级,故在该区动态应力触发可能起着主导作用.

7.3级主震在其北东方向和北部余震区产生的动态应力变化在15 s和25 s左右出现峰值,且北东方向余震区在15.69 s后的动态和静态库仑应力变化均为正值,该结果与张勇等(2014)周云等(2015)得到的于田MS7.3地震震源破裂特征研究结果较为一致.

(3)周云等(2015)关于2014年于田MS7.3地震的研究结果显示,MS7.3地震产生的静态库仑破裂应力空间分布呈现花瓣状的对称性,其中北部余震处于静态应力变化正区,北东余震区的静态应力变化为负值,余震空间分布与静态应力变化正区的相关性不大.本研究结果显示,MS7.3地震产生的动态库仑应力变化空间分布呈非对称性,其中北东、北部余震分布与动态应力变化正区存在相关性,且北东余震区接收点处的动态应力变化峰值比北部地区高1个数量级,也表明从动态应力触发的角度可以更合理地解释MS7.3地震的后续余震活动的空间特征.

(4)于田MS7.3地震后3个月内距MS7.3地震分别为590 km、610 km和680 km左右的沙雅、伽师和阿图什地区出现小震密集活动,MS7.3地震在沙雅、伽师和阿图什地区接收点产生的动态应力变化峰值分别为0.09 MPa、0.11 MPa和0.06 MPa,其中沙雅、伽师地区接收点的动态库仑破裂应力变化峰值接近触发阈值,对两个区域的小震活动具有触发作用,而在阿图什地区动态应力变化低于阈值,显示对该区小震活动触发作用不显著.与以往背景活动水平相比,MS7.3地震后沙雅、伽师地区的小震累积日频度增大较阿图什地区显著,这与MS7.3地震在3个区域产生的动态应力变化大小具有一致性.动态应力触发的阈值随地点的不同而不同,依赖于所属地块的特性和响应(Gomberg et al.,1996;万永革等,2002).沙雅、伽师地区位于塔里木盆地内,在盆地中传播的面波到达盆地的另一侧后会被反射回来,造成面波在盆地内部多次往返传播,从而在盆地内造成长持续时间、大振幅的地面振动(Kawas and Aki,1989),对地震波具有一定的放大作用,这可能是这2个区域动态应力扰动较阿图什地区明显的原因.

(5)沙雅、伽师和阿图什地区小震触发活动存在不同时间尺度的延迟.远场小震活动速率分析显示,MS7.3地震后当天,沙雅地区小震即开始出现高于背景值的增强活动,伽师和阿图什地区小震则分别在30天、50天后出现增强活动.造成这种延迟时间差异性的主要原因是动态应力触发的延迟时间存在不确定性,因为断层受到力学作用并发生力学性质改变并不代表破裂立即产生,被触发地震的时间延迟与断层摩擦滑动或成核过程相关的岩石本构性质的模式有关(Kilb et al.,2000;Gomberg et al.,1997;Parsons,2005吴小平等,2007解朝娣等,2009).目前已观测到的动态应力触发延迟时间范围存在与地震波通过具有同步性的触发和滞后很长一段时间才发生后续地震的触发,其可能的机理解释为:若震源区处于临界物理状态,则地震可能即刻被触发,即动态应力触发作用与地震波通过具有同步性;若动态应力变化仅改变了断层失稳率,则失稳可能在动态应力停止但弱化还未发生前很长一段时间后发生.

致谢 与中国地震台网中心蒋海昆研究员进行了有益的讨论,谨致谢意.

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