研究表明,地震与断层构造活动关系密切(如:徐锡伟,2006;张培震等,2013),大量地震发生在地表特征明显的成熟断裂带上,学者们关于这类成熟断裂进行了相关研究,取得了丰富的成果。然而,也有很多地震发生在稳定地块内部或者地质构造复杂区域的隐伏断层上(如:易桂喜等,2017),其隐蔽性及破坏性对社会安全构成严重威胁。而大陆地区的隐伏断层与地震的关系复杂,是地震研究的热点和难点。
2 研究方法地球物理学及大地测量学为隐伏断层地震研究提供了重要手段,例如,空间大地测量学通过地表形变位移场,可有效约束陆区的地震和发震断层,地球物理学能够对地球内部结构进行成像,其中,地震波形研究是震源特征及隐伏发震断层分析的关键手段。然而,一些地震位于缺乏密集观测的地区,或由于地理条件及其他因素限制难以布设密集台阵的区域。本文聚焦于稀疏地震台网地区的大陆及海域等典型地区,分别利用参考台站和参考地震经验格林函数方法对路径效应进行校正,对多个发生在隐伏断层上的破坏性地震开展案例研究,从地震准确的震中位置、可靠的深度以及破裂方向性3方面探索地震与隐伏断层的关系。
3 研究结果 3.1 稀疏地震台网下地震的准确定位——以2008年MS 5.5甘肃武都地震为例2008年武都MS 5.5地震发生在青藏高原和四川盆地交界,三维结构变化剧烈,可用测试背景噪声经验格林函数地震定位方法进行精度分析。采用此次地震震中附近流动台连续观测数据,与远台互相关提取背景噪声经验格林函数,利用噪声格林函数中的Rayleigh面波频散曲线,对事件波形进行路径校正,得到偏差1 km以内的震中位置,有效提高了地震定位精度。之后,对定位精度可能的影响因素,包括参考台震中距、震源区速度结构不均匀性、远台分布稀疏程度、噪声互相关叠加时间以及定位使用频段进行测试。
3.2 大陆隐伏新生断裂脆韧性转换带深度——以2014年MW 6.1云南景谷地震为例针对稀疏台网难以准确测定地震起始深度的问题,利用深度信息准确的参考地震,通过Pn/Pg波相对走时,测定2014年云南景谷MW 6.1地震及强余震的起始破裂深度,结果见图 1。综合大地电磁测深资料以及区域理论三维流变结构模型,认为景谷新生断裂的脆韧性转换带位于10 km左右深度,与成熟断裂的脆韧性转换带深度类似。
![]() |
图 1 景谷地震序列分布与震源区电性结构及岩石强度模型 Fig.1 The hypocenter map of the Jinggu earthquake sequence and the electrical structure and rock strength model of the source area |
利用震源起始与矩心震中的相对位置方法,确定2018年我国台湾海峡MW 5.8地震的从北向南破裂,其破裂尺度约为3.6—5.6 km。结合区域构造资料,推测2018年台湾海峡地震的发震断层为古老的隐伏断裂——NS走向东山隆起东缘断裂(图 2)。该断层可能在新构造演化影响下被活化改造,并在1994年台南盆地MW 6.7正断型地震促发作用影响下发生2018年MW 5.8地震。
![]() |
图 2 2018年台湾海峡MW 5.8地震发震构造解释图 Fig.2 The causative fault of the 2018 Taiwan Strait MW 5.8 earthquake |
综上所述,准确的地震位置、质心深度、起始深度以及破裂方向性是研究隐伏断层地震的基础信息。本文给出了背景噪声格林函数定位方法的适用条件,确认参考震相方法可以获得可靠的震源深度以及破裂方向性,为稀疏台网地区的中强地震与隐伏断层关系研究提供有效方案。而本文主要基于路径平均的一维模型,随着高性能计算和地球模型研究的进步,可以结合背景噪声格林函数和理论三维格林函数,进一步发展高精度地震震源参数测定方法,并结合地震学、大地测量学、构造地质学等多种数据,更深入地研究隐伏断层系统与破坏性地震的关系,提升地震危险性评估的可靠性。
徐锡伟. 活动断层, 地震灾害与减灾对策问题[J]. 震灾防御技术, 2006, 1(1): 7-14. |
易桂喜, 龙锋, 梁明剑, 等. 2017年8月8日九寨沟M 7.0地震及余震震源机制解与发震构造分析[J]. 地球物理学报, 2017, 60(10): 4 083-4 097. |
张培震, 邓起东, 张竹琪, 等. 中国大陆的活动断裂、地震灾害及其动力过程[J]. 中国科学: 地球科学, 2013, 43: 1 607-1 620. |