地球物理学报  2021, Vol. 64 Issue (7): 2362-2373   PDF    
2020年6月26日于田MS6.4地震震源区震源机制解及发震构造
罗钧1, 左可桢1,2, 赵翠萍1     
1. 中国地震局地震预测研究所, 北京 100036;
2. 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081
摘要:利用国家区域台网23个台P、S波到时资料及区域台网12个宽频带波形数据,对新疆于田地区2008年10月1日至2020年12月8日期间的地震展开重定位.对2020年6月26日于田MS6.4主震、MS4.6前震和MS4.5余震展开震源机制解求解.综合震源区历史震源机制解对于田地区地震活动展开系统分析.结果表明:(1)2020年6.26于田地震的发震断裂是阿尔金断裂带西段SN向正断层活动系统中一条位于琼木孜塔格峰以东山麓地带的NNE走向的拉张型断裂,质心深度6 km,矩震级MW6.1,余震活动尺度小于20 km.MS4.6前震和MS4.5余震的机制解与主震一致,均为正断层性质;(2)除2014年MS7.3地震及其余震表现为左旋走滑活动外,2008年MS7.3、2012年MS6.2以及2020年MS6.4都是位于康西瓦断裂和郭扎措断裂之间正断层地震.这种正断层的存在与地质研究给出的阿尔金断裂西段的康西瓦断裂和郭扎措断裂之间存在一组SN向活动的次级正断层相吻合.阿尔金断裂带以西的地震活动表现出多条近NS向集中展布的地震条带,NS向次级断层活动明显.2008年以来阿尔金断裂带西段的构造活动以这些次级断层的活动为主.
关键词: 阿尔金断裂带西段      2020年6月26日于田MS6.4地震      重定位      震源机制解      发震构造     
Focal mechanism solutions and seismogenic faults of the Yutian MS6.4 focal area on June 26th, 2020
LUO Jun1, ZUO KeZhen1,2, ZHAO CuiPing1     
1. Institute of Earthquake Forecasting, China Earthquake Administration, Beijing 100036, China;
2. Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China
Abstract: In this study, we firstly relocate events recorded from Octorber 1st, 2008 to December 8th, 2020 in Yutian area, Xinjiang province, using P and S phases of 25 National Regional Seismic Network and 12 broadband waveform data. Besides, we calculate focal mechanisms of the MS6.4 June 26th 2020 and its MS4.6 foreshock, MS4.5 aftershock. Systematical analyses of seismicity features are conducted by mixing these two kinds of results together. Results show conclusions as following. (1) The seism genic fault of the MS6.4 June 26th, 2020 Yutian earthquake is a NNE trending tensile fault. This fault belongs to the eastern foothill of the Qiongmuztag peak in the SN trending normal fault active system of the Altun fault zones western segments. Its centroid depth is 6km, and its moment magnitude is MW6.1, and aftershock activity scale is less than 20km. Mechanism solutions of MS4.6 foreshock and MS4.5 aftershock are consistent with that of the main shock. All belong to normal faults solutions. (2) Except the MS7.3 2014 earthquake, the 2008 MS7.3、2012 MS6.2 and 2020 MS6.4 are belong to normal faults lying between the Kangxiwa fault and the Guozhacuo fault. It is consistent with the geological conclusion that both the Kangxiwa fault and Guozhacuo fault are connected by a group of SN trending normal faults in the western segment of the Altun fault. There are a series of events in the western Altun fault zones being characterized by series of NS trending seismic belts nearby. Since 2008, the seismicity of the western segment of the Altun fault zone has been dominated by these secondary faults.
Keywords: West segment of the Altun fault zone    The Yutian MS6.4 earthquake on June 26, 2020    Seismicity relocation    Focal mechanism solutions    Seism genic structure    
0 引言

北京时间2020年6月26日05时15分新疆维吾尔自治区和田地区于田县境内发生MS6.4地震(本文简称6.26地震).于田县位于青藏高原北缘,羌塘块体和塔里木盆地的盆山结合地带, 构造背景十分复杂.据中国地震台网中心(CENC)的速报定位结果,此次地震震中(北纬35.73°,东经82.43°)处在阿尔金断裂带西南端部的发散构造端与康西瓦断裂、昆仑断裂带西端马尔盖卡茶断裂等的交汇部位.阿尔金断裂带主体部分长约1600 km,EW延伸约2000 km(徐锡伟等,2011),自1900年以来其西南端发散构造部位上曾发生过多次强震.此次6.26地震是继2008年3月21日MS7.3地震、2012年8月12日MS6.2和2014年2月12日MS7.3地震后,阿尔金断裂带附近发生的又一次强震活动.6.26地震发生前46 min,2020年06月26日04时29分38秒,震区内主震震中西北侧发生一次MS4.6地震.主震发生后24小时内,震区发生四次MS>4余震.其中,两次MS>4.5地震发生在主震中NE方向,分别为2020年06月26日05时17分06秒发生的MS4.7地震和2020年06月26日09时30分59秒发生的MS4.5地震.据CENC的定位结果,6.26地震主震震中距2008年于田MS7.3地震震中约68 km,距2012年8月12日于田MS6.2地震震中约30 km,距2014年于田MS7.3地震震中约44 km(图 1).受客观自然环境的影响,于田地区近场地震波观测数据非常有限,开展地震学研究的难度较大.虽然两次7.3级地震后均有相关定位和构造的研究发表(徐锡伟等,2011房立华等,2015李海兵等,2015),但由于青藏高原西北缘地震监测能力较弱,这些研究的时间尺度有限,该地区地震活动的系统性特征和强震相关性仍然未知.6.26地震发生后,意味着作为青藏高原东北缘一部分的于田地区在短短6年时间里连续发生了4次强震.这无疑再次引起人们的极大关注.此次于田地震的发震断层是哪条? 性质如何? 地震发震构造与2008年MS7.3、2012年MS6.2地震和2014年MS7.3地震发震构造的关系如何? 地震的发生对该区域构造活动的指示意义等,都是需要回答的科学问题.因此,开展几次强震震源区地震活动的综合研究具有重要科学意义.

图 1 研究区构造、断裂、历史地震、重定位所使用台站分布图 图中红色五角星为研究区内1900年至今M>6的历史地震;蓝色圈为2008年1月1日至2020年12月8日研究区内区域台网初始定位得到的M≥2.0地震.断裂带以大写字母+序号的组合形式表示,F1为阿尔金断裂;F2为康西瓦断裂;F3为郭扎措断裂;F4为玉龙-喀什断裂;F5为南硝尔库勒断裂;F6为龙木措断裂.图内的白色框示意为研究区的范围.红色五角星为于田地震主震的发震位置.三角形为重定位所用的台站,其中,紫色矩形框所示的(HTTZ4)于田台阵包含7个短周期台站. Fig. 1 Distribution map of structure, fault and historical earthquakes in the study area Red pentagrams in the figure above are historical M>6 earthquakes in the study area; blue circles are MS≥2.0 of prior locations of regional network from Jan1st, 2008 to Dec8th, 2020. Faults are represented by a combination of capital letters and serial numbers, F1: the Altun Fault; F2: the Kangxiwar Fault; F3: the Gozha Co Fault; F4 Yulong-Kashi Fault; F5: Nanxiaoerkule Fault; F6: Lungmu Co Fault. The white box in the insert box is the study area. The red five-pointed star indicates the main event. Triangles are stations used relocations, and the purple rectangle indicates seven short period stations of Yutian array.

地震发生后,我们对2008年10月1日至2020年12月8日之间于田地区ML>0的地震活动展开重定位;利用区域台网的宽频带波形记录,对MS6.4主震、MS4.6前震及MS 4.5余震震源机制解的求解展开了反演研究(MS4.7余震因波形记录不清晰而舍弃).结合较完整的地震重定位和震源机制解结果,讨论6.26于田地震的发震断层及其与周边构造之间的关系,并就此次地震与2008年MS7.3地震、2012年MS6.2地震及2014年MS7.3地震之间的关系做初步分析讨论.

1 构造和地震活动背景

阿尔金断裂带为青藏高原西北缘的边界,是一条NE走向的巨型陆内左旋走滑断裂带,在构造上分割塔里木盆地和柴达木盆地(Tapponnier and Molnar, 1977; Tapponnier et al., 2001).该断裂带向西延伸,在85°E以西的断裂末尾西南端分成北、南两支.北支康西瓦断裂系长约650 km,近EW、NW-SE走向延伸,以左旋运动为主(李海兵等,2001崔军文,2011);南支龙木错-郭扎错断裂系,走向SW-NE,呈左阶斜列式展布,由龙木错断裂、郭扎错断裂、南硝尔库勒断裂、阿什库勒断裂、玉龙喀什河断裂等多条次级断裂组成(Zhang et al., 2007).据CENC初始定位结果,此次6.26地震主震和前、余震中均位于阿尔金断裂带西南端与郭扎措断裂带之间的次级张性盆地内(图 1).

2008年以来,在这个张性盆地内发生的3次强震具有不同的构造特征.2008年于田MS7.3地震震中位于6.26于田地震震中西南侧的玉龙-喀什断裂西侧,震源机制解显示断层为NNE走向的正断层型.徐锡伟等(2011)的地质调查结果认为此次地震的发震断层是一组连接南硝尔库勒断裂和郭扎措断裂的正断层性断裂带.同震地表破裂整体呈NS-NNE,全长约31 km,最大左旋走滑位移约1.8 m,最大垂直位移约2.0 m.2014年MS7.3地震震中位于6.26于田地震北东侧的阿什库勒断裂和南硝尔库勒断裂交汇处附近,震源机制解显示断层为NE走向的左旋走滑断层型.据李海兵等(2015)的现场地质调查结果,此次地震的发震断裂属于阿尔金断裂带西南段尾端分支断裂,同震的地表破裂带沿着阿尔金断裂带西南段的两条近平行的分支断裂—阿什库勒一硝尔库勒断裂和南硝尔库勒断裂分布.断裂整体呈NEE走向,表现出逆冲和拉伸分量的左旋走滑破裂,全长约28 km,最大左旋位移约1 m.2012年8月12日于田MS6.2地震与本次地震震中最近,是正断层类型地震,但2012年MS6.2没有地表考察结果.

2 地震重定位

为获取较高精度的地震发震位置.我们使用“双差定位法”(Waldhauser and Ellsworth, 2000)对所选取的地震事件展开重定位.“双差定位法”是一种相对定位方法, 它所反演的是一组地震丛集中的每个地震相对于该丛集矩心的相对位置.该方法具体计算时,不需要主事件,只要“丛集中每两个相邻的地震事件之间的距离远小于事件到台站间的距离以及在波传播的路径上速度不均匀体的线性尺度”这一条件成立即可使用(Waldhauser and Ellsworth, 2000杨智娴等,2003).“双差定位方法”能够在一定程度上消除对地壳速度结构了解不够精细带来的定位误差.因此,我们将其用于对于田地区的地震活动重定位计算中.

首先,我们整理了新疆、西藏区域台网2008年10月1日至2020年12月8日之间的宽频带Pg波、Pn波、Sg波和Sn波到时数据(因2008年1月至9月的到时数据未能获取,此时间段内的数据不进行重定位).所选取的到时数据来自15个宽频带台及和田台阵7个短周期台(图 1).其次,选取Crust2.0速度模型为反演速度模型(Bassin et al., 2000),利用共轭梯度法(LSQR)进行重定位目标方程的反演.考虑到于田地区相对其它地区该区地震监测能力较差的特殊性(台站稀疏且分布不均匀,尤其是EW方向台站较少),计算时以每个地震至少包括3个台站、6个震相记录”为挑选标准以增加结果的准确性.采用阻尼最小二乘约束下的共轭梯度法进行10次迭代求解反演目标方程.为评估定位结果的准确性,使用Bootstrap重采样法(Efron and Gong, 1983; Efron and Tibshirani, 1991)衡量反演得到的地震位置误差.在重采样中,首先对走时差数据进行随机重采样,然后使用相同的反演方法对重采样得到的数据集进行重新定位,最后重复上述过程100次,得到的地震位置的标准差作为地震的定位误差.

经过挑选后,有1105个地震参与重定位,最终得到了703个地震的重定位结果(图 2).丢失的大部分地震是零散分布的、达不到参加定位条件的事件.重定位后地震的走时残差均方根的平均值从定位前的0.48 s降到0.09 s.与重定位前的结果相比(图 3),重定位后地震震中分布整体更加收敛,呈现更明显的条带状分布.图 3展示了利用Bootstrap方法得到的重定位后的地震在三个方向的误差分布直方图.由图可知,三个方向的误差中值分别为0.78 km、1.27 km和1.94 km,误差分布形态基本可靠.误差在垂直方向上比在东西方向和南北方向大,原因在于地震波为地面观测,对深度的约束有限所致.

图 2 满足重定位要求的地震震中分布图 图中,红色圆圈表示2008年10月1日至2020年12月8日之间满足重定位要求的初始震中分布图.红色五角星为2008年1月至今研究区内发生的M>6.0地震,2008年以后的4次M>6地震由文字标识出.断层标识与图 1中的断层标识一致. Fig. 2 Spatial distributions of events before relocations In the figure, red circles indicate events from October 1st, 2008 to December 8th, 2020 before relocations. The red pentagrams are the earthquake with M>6.0 occurred in the study area from January 2008 to now, four earthquakes after 2008 are marked by words. The fault identification is consistent with that in Fig. 1.
图 3 使用Bootstrap重采样法得到的E-W向(a)、S-N向(b)和Z垂向(c)三分向定位误差标准差分布直方图 Fig. 3 Distribution histograms of standard deviation error (%) of E-W (a), S-N (b) and Z (c) by the Bootstrap method

图 4中用色标分别代表时间和震源深度,给出了重定位之后的地震空间分布图像.其中2008年3月21日MS7.3地震未参与重定位、2012年8月12日地震由于不满足反演条件,未出现在重定位结果中.因此,对于这两次地震,使用CENC绝对震中位置进行分析.由图 4a可知,研究区东、西两侧分别存在一个近NS向地震活动条带与主要断裂带交汇:在西侧2008-2013年期间的地震活动形成近NS向条带并与康瓦西断裂带交汇;在东侧2008-2020年的地震活动形成NNW向条带,与阿尔金断裂带交汇.

图 4 重定位结果示意图 (a) 重定位结果震中空间分布图,图中颜色代表地震发生的时间.断层标识与图 1中的断层标识一致; (b) 重定位地震震源深度分布图,图中的颜色对应地震的震源深度.断层标识与图 1中的断层标识一致,图中白色五角星分别代表2008年3月21日MS7.3和2012年6月12日MS6.2地震的台网初始定位位置. Fig. 4 Spatial distribution of relocation earthquake epicenter (a) The Spatial distribution of relocation events and the color represents the event original time. The fault identification is consistent with that in Fig. 1, and the two white pentagrams in the figure represent the initial location of MS7.3 earthquake on March 21, 2008 and MS6.2 earthquake on June 12, 2012, respectively. (b) The source depth distribution of relocation events and the color represents the focal depth. The fault identification is consistent with that in Fig. 1 and the two white pentagrams in the figure represent the initial location of MS7.3 earthquake on March 21, 2008 and MS6.2 earthquake on June 12, 2012, respectively.

研究区的中部地震活动显著,2008年3月21日MS7.3、2012年8月12日于田MS6.2、2014年2月12日MS7.3、2020年6月26日MS6.4地震震源区内的地震活动均成条带状展布.四个地震条带分别揭示了这4次强震震源区的地震活动和震源破裂特征.2008年MS7.3为正断层地震,自2008年10月以后,震源区内的地震活动大多沿NNE方向分布在于田主震的两侧,条带长度约100 km,以主震SW侧余震活动为主,长度约达60 km.2012年8月12日于田MS6.2地震发生后,除了震中附近的地震活动外,余震形成了一条显著的NNW向地震条带,且该条带在2014年于田MS7.3地震震中附近存在30 km左右的空段.2014于田地震后,这个NNW向条带上也很快出现了地震活动,且地震活动主要发生在该条带的最北端,往北部塔里木盆地方向延伸.但是,该NNW方向的发震构造虽处于较为活动的状态,但尚未贯穿至塔里木盆地内部.2014于田地震的余震沿阿尔金断裂呈双侧破裂特征,震中的WS和NE方向都有余震分布,其中NE方向的余震活动较少且与主震之间存在一个长30 km左右的破裂空段,相当于存在未来发生M7左右地震的发震能力.2014年于田MS7.3地震后,2016-2019年期间整个阿尔金断裂带西段的地震活动性较弱,仅记录到很少量且零星分布的地震活动,直至2020年6.26于田MS6.4地震发生.6.26地震发生后半年内的余震均落在南硝尔库勒断裂带以南区域,在震中NE侧呈现出一条NE走向的尺度较小的条带,表明6.26地震以沿着NE方向发生单侧破裂为主,且这些余震活动已经延伸到了2012年MS6.2地震震中附近.

震源深度携带地壳脆性破裂层的重要信息,是研究地震成因和机制的重要地震学参数.由图 4b可见,于田地区90%的地震震源深度在0~20 km的范围内,95%在0~35 km的范围内,优势分布的地震震源深度为5~15 km.据此结果推测,于田地区的脆性破裂层在0~20 km.这个结果与同样使用“双差定位法”得到的我国西部地区发震层深为0~20 km的结果基本一致(杨智娴等,2003).在四个强震震源区内,2008年MS7.3震源区内2008年10月以后的地震活动呈现东南侧深、西北侧浅的特征,东南侧的地震震源深度可达30 km,其余三个强震震源区内地震震源深度无明显的特征分布,区间范围基本在0~20 km之间.

3 震源机制反演

波形拟合反演求解震源机制解是在震中与台站之间地壳速度模型确定的情况下,通过计算震源位于不同深度时的理论地震图,将其与实际观测波形进行拟合,最终求取最佳断层面解和震源深度的过程.本文利用区域全波形反演理论的经典方法“剪切-黏贴”法(Zhu and Helmberger, 1996Zhu and Rivera, 2002)对6.26地震展开震源机制解的求解.该方法基于双力偶点源假设,设定当u(t)为观测波形时,在双力偶点源的假设下,对应的理论地震图s(t)为

(1)

其中,i=1, 2, 3对应三类基本断层:倾角垂直的走滑断层、倾角垂直的逆冲断层和倾角为45°的逆冲断层.Gi为格林函数,Ai为辐射花样,φ为台站的方位角,M0是标量地震矩,θ, δ, τ分别为断层面走向、倾角、滑动角.该方法设定反演搜索的目标函数为

(2)

反演时,断层面解走向、倾角、滑动角三要素的搜索范围分别为0°~360°,0°~90°和-180°~180°.“剪切-黏贴”方法在求解震源机制解中已经得到了广泛运用,其主要优点包括:(1)反演时对观测波形中的Pnl波部分和面波部分进行分开拟合,在确保获取完整波形信息的同时,能够避开体波对反演结果影响所占权重大的影响;(2)Pnl部分的波形内包含的pP、sPm和sPn等深度震相信息,对震源深度的确定有较好的约束作用.

我们自中国地震局地震预测研究所数据备份中心下载并选取了震中距介于80~500 km之间、记录清晰的区域宽频带波形数据参与反演,仪器类型主要为CTS-1E、BBVS-60、BBVS-120和CMG-3ESPC等.所选观测记录的台站方位角均匀包围震中.对于MS6.4主震,各个台Pnl波和面波时间窗长分别为40 s和120 s,观测和理论波形带通滤波段均为0.05~0.1 Hz.

在“剪切-黏贴”法反演求解震源机制解中,分层速度模型通过影响理论、观测到时差和理论地震图图像而影响最终结果.因此,速度模型的选取是关键步骤.针对主震,我们展开速度模型分区的精细反演求解.利用重定位获取的主震震中精确位置后,分区计算格林函数以避开于田地区构造复杂、介质横向变化大的影响.由于计算格林函数时,选择Crust2.0分层速度模型(Bassin et al., 2000).该模型为2°×2°网格分区的1-D分层地壳速度模型.这种网格尺度使得在实际观测中,震中距大于200 km的台站,震源至台站的射线经过多个网格分区.因此,计算震中距较远台的理论地震图时速度模型的选取不能仅仅参考震中下方的速度模型.针对这些台站,我们计算时在震源至台站的射线路径经过的所有网格中,认定射线最长段通过的网格内的速度影响权重最大,并选取该网格所对应的速度模型计算理论地震图.基于台站的位置分布,将研究区划分为“速度模型1”和“速度模型2”两个区域.计算理论地震图时,震中附近及东、南侧的6个台参照速度模型2(图 5c),塔里木盆地西、北侧的6个台参照速度模型1(图 5b).

图 5 主震机制解反演的台站分布及分区速度模型示意图 (a) 中红色台站为使用速度模型1的台站,绿色为使用了速度模型2的台站;(b) 速度模型1的分层示意图;(c) 速度模型2的分区示意图. Fig. 5 Station distribution and zonal velocity model for inversion of main shock mechanism solution Red stations in figure (a) are stations using the northern velocity model, and green stations are stations using the southern velocity model. Figure (b) is the velocity Model 1 and Figure (c) is the velocity Model 2.

为保证结果的可靠性,对主震波形拟合设置60%的阈值(只保留拟合度大于60%的通道),以减弱速度模型复杂区域拟合系数较低对结果的影响.图 6的拟合结果表明,体波垂直向、体波切向段的平均拟合度为76.20%和81.00%,面波段的平均拟合度为86.23%,平均波形拟合度达81.14%.在P波初至差值大于2 s的台站中,GZE台位于西藏次级块体内部,射线传播路径穿过两个不同的次级块体,初动差值受到地壳复杂速度模型各向异性的影响,而其余四个台(BCH台、YJS台、PLA台、RUO台),震中距均大约500 km,射线穿过了3个Crust2.0模型中的速度分区,初动差值受到震中距较大的影响.震源机制解深度搜索图显示,震源机制的类型随深度变化较为稳定,反演结果较为可靠.主震发震断层为正断层型,断层面解为,断层面Ⅰ:走向20°、倾角35°、滑动角-79°;断层面Ⅱ:走向191°、倾角56°、滑动角-98°,矩震级MW6.10,震源质心深度6 km.

图 6 于田主震反演的波形及深度拟合图 (a)观测波形和理论波形的拟合曲线,其中红色为理论地震图,黑色为观测波形,波形前端的字母为台站,台站下方示意“震中距”/“理论到时与观测到时之差”,PV、PR、Surf V、Surf R和SH分别表示垂直向体波、切向体波、垂直向面波、切向面波和水平面的SH波.波段下方的数字为到时差和拟合系数.图(b)上为各反演深度的震源机制搜索图,震源球上方的数字为矩震级.右侧下方为反演结果参数. Fig. 6 Waveforms and depths fitting map of the Yutian main focal mechanism inversion In figure (a), the fitting curve of the observed waveform and the theoretical waveform, in which red is the theoretical seismogram, black is the observed waveform, the letter at the front of the waveform is the station, below the station is the difference between the epicenter distance / theoretical arrival time and the observed arrival time, and PV, PR, surf V, surf R and SH show vertical, tangential, vertical, tangential and horizontal SH waves respectively. The number below the band is the arrival time difference and fitting coefficient. The figure (b) is the focal mechanism search map of each inversion depth, and the number above the source sphere is the moment magnitude. On the lower right side are the parameters of inversion results.

由于前、余震的震级均小于MS5,我们选择并下载震中距400 km以内的宽频带观测记录参与反演,且求解过程中未分区计算格林函数.首先以Crust2.0中震中下方对应分区网格的速度模型为输入,计算理论地震图.反演时Pnl波和面波时间窗长分别为35 s和75 s,观测和理论波形带通滤波段分别设定为0.05~0.2 Hz和0.05~0.1 Hz.前、余震震源机制反演求解结果均与主震震源机制解的类型一致(表 1图 7),主震前发生的MS4.6地震为NE走向的正断层型,震源质心深度7.5 km,矩震级MW4.9.MS4.5余震的震源机制解亦为NE走向的正断层型震源质心深度7.7 km,矩震级MW4.7.图 7中给出了主震及前、余震以及三次历史强震震源机制解的空间分布图.

表 1 本文求解震源机制解及历史强震震源机制解结果 Table 1 Results of focal mechanism solution of main shock, pre and aftershocks
图 7 本文求解震源机制解及历史强震震源机制解空间分布图 断层标识与图 1中的断层标识一致.图中震源机制解的分类参考Zoback(1992). Fig. 7 The spatial distribution of focal mechanism solutions of 6.26 event sequence and historical strong events The fault identification is consistent with that in Fig. 1. Classifications of focal mechanisms refer to Zoback (1992).
4 讨论与结论

我们绘制了文中所提及的几次强震序列的剖面以分析强震发震构造几何性质,并综合构造地质和地球动力学的研究对6.26地震发震构造归属以及几次强震构造之间的关系进行讨论分析.由于参与本文重定位数据的起始时间为2008年10月,这里不对2008年MS7.3地震进行分析.图 8为2012年MS6.2、2014年MS7.3和2020年MS6.4这3个地震余震序列条带的深度剖面.2012年于田MS6.2余震序列(条带A-A'/B-B')从主震位置向北穿过2014年于田MS7.3地震的主震震源区,延伸至阿尔金断裂带尾端北侧,震中分布显示余震未穿过阿尔金断裂带,表明此次地震主震的破裂区停止在阿尔金断裂带南侧,未到达塔里木盆地内部.垂直剖面图显示主震及其周围的余震深度较浅,小于10 km,而远离主震的余震深度相对深.在沿条带走向方向上有近20 km长的空段,则是震源区内存在凹凸体的一种表现.这种特征表明,2012年8月12日MS6.2地震破裂时,2014年于田MS7.3震源区可能已经处于强度较高的坚固体阶段.2014年于田MS7.3余震序列(条带C-C'/D-D')在主震两侧沿SW-NE向分布,大部分余震位于主震的SW侧,并在主震NE方向形成了一个空段.余震深度主要在16 km以上,有相当一部分余震的深度比主震深,表明主震之下仍有破裂产生.综合震源机制解及主震地表破裂特征(李海兵等,2015),发震断层极大可能是切割16 km深的左旋走滑断裂带.根据DD'深度投影可见,此次地震发震断层较为直立,略微倾向西,与震源机制解NE向节面Ⅰ一致.2020年MS6.4地震及其余震序列(条带E-E'/F-F')位于南硝库尔勒断裂带附近,余震优势走向NNE或近NS向,FF'深度剖面显示倾向NW,与震源机制解NW倾向的节面Ⅱ一致,为高角度发震构造.由于主震附近并无已知断层出露,判断发震断层可能是一条拉张型的盲断层.

图 8 研究区历史强震序列空间及剖面分布图 (a) 图 4中的区域1内的强震序列空间分布局部图;(b) 历史强震剖面分布图.AA'和BB'剖面内的余震为2012年8月12日主震后至2012年12月31日的地震活动;CC'和DD'剖面内的余震为2014年2月12日主震后至2014年12月31日的地震活动;EE'和FF'剖面内的地震活动为2020年6月26日主震后至今2020年12月8日之间的地震活动. Fig. 8 Figures of spatial distributions and profiles of historical strong earthquake sequences in the study area (a) Local map of seismicity spatial distribution of strong earthquake sequence in region 1 in Fig. 5; (b) Profiles of four seismic belts of four M>6.0 event and its aftershocks. Among them, AA' and BB' profiles present aftershocks from August 12th 2012 to Dec 31th 2012; CC' and DD' profiles present aftershocks from Feb 12th 2014 to Dec 31th 2014; EE' and FF' profiles present aftershocks from June 26th 2020 to Dec 8th 2020.

前人的研究认为,作为青藏高原西北部天然边界的阿尔金断裂西段,从东经85°E以西开始,南硝尔库勒断裂以北的康西瓦断裂和郭扎措断裂通过一组SN向活动的正断层连接(Tapponnier and Molnar, 1977; Armijo et al., 1986; Avouac and Tapponnier, 1993; Liu et al., 2001; Raterman et al., 2007; 李海兵等,2015).2008年以来,该区域的地震活动显示出几个显著的近NS向条带展布,一方面验证了上述认识,另一方面也反映出2008年以来阿尔金断裂带西段的地震活动以这些次级断裂的活动为主的特征.晚第四纪以来,南硝尔库勒断裂和郭扎措断裂均表现为左旋走滑性质的活动断裂(李海兵等, 2001, 2015).6.26于田地震震中就在南硝尔库勒断裂东侧约10 km左右的区域.本文重定位和震源机制的结果一致表明该次地震的发震断层为一条NNE走向正断层型构造,余震活动形成NNE走向带状分布;主震破裂是NNE向的单侧扩展,但尺度较小,不足20 km.这种正断层震源机制解的错动方式与上述康西瓦断裂和郭扎措断裂之间的近SN向活动正断层性质相吻合.我们初步推测,此次6.26于田地震的发震断裂可能是阿尔金断裂带西段SN向正断层活动系统中琼木孜塔格峰以东山麓地带的一条NNE走向的拉张型新断裂,辅之震源质心深度信息,埋深至少6 km.

2008年以来阿尔金断裂西段发生的4次MS≥6.0地震中,除2014年MS7.3地震为走滑型震源机制外,其他3次均为正断层型.根据地震重定位、震源机制解等地震学研究并结合该区域的地震地质研究成果,2014年MS7.3地震是1924年之后再次记录到沿阿尔金断裂发生的具有左旋走滑特征的强地震事件,是阿尔金断裂带西南段主要断裂活动的结果,属于印度和欧亚板块间碰撞而产生大陆变形的应变能释放过程,直接反映了青藏高原西北缘所经历的强烈的晚新生代活动.2008年MS7.3、2012年MS6.2以及2020年MS6.4位于连接康西瓦断裂和郭扎措断裂的正断层性断裂带之间,同属于拉张破裂.这种特征表明除NE走向的断层以外,研究区内可能存在多条近NS向的正断层分布.这些断层极大可能是青藏高原内部的新断层系, 但目前对该断裂带的地震和地质研究几乎为零.根据余震分布和震源机制解,可以确定2012年MS6.2地震不是2014年于田MS7.3地震的前震,2020年MS6.4地震也不是它的晚期强余震,但本文不能排除2014年地震对其库伦应力触发作用的影响.根据Zhao等(2010, 2014, 2017)的研究,研究区处于青藏高原与塔里木盆地之间的地壳厚度陡变带,在坚硬的印度板块与较软的西藏“板块”(巨型破碎带)的交界处,同时也位于塔里木板块的顺时针旋转活动在塔里木盆地西南端所形成的走滑断层的局部伸展部位.这种复杂的板块交界、盆山结合地的构造环境构成了阿尔金断裂带西段地震活动的深部动力背景.

致谢  感谢审稿专家们为本文提供宝贵的修改意见.感谢美国圣路易斯大学朱露培博士提供震源机制求解所用的CAP(Zhu and Helmberger, 1996)软件.文中图件均采用GMT(Wessel et al., 2013)软件包绘制,在此表示感谢.
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