基金项目:甘肃省地震局地震科技发展基金(项目编号:2019Q02);甘肃省地震局地震科技英才计划(项目编号:2019YC-03-25)
Gansu Earthquake Agency, Lanzhou 730000, China
1 研究内容
据中国地震台网中心测定,北京时间2022年1月8日01时45分,青海海北州门源县发生MS 6.9地震,震中位置与2016年1月21日门源MS 6.4地震相距约10 km,附近构造为冷龙岭断裂。该区域之前曾于1986年和2016年发生2次门源地震,震级均为MS 6.4,震源机制均表现为逆冲类型。根据中国地震局地球物理研究所公布的震源机制结果,此次门源MS 6.9地震为走滑型破裂,活动类型与以往门源地震有所不同。
2 理论基础
一般利用波形数据资料,采用P波初动法、体波反演、面波反演、P波初动与振幅比联合反演等确定震源机制解。近年来,随着区域数字化地震监测台站的改造,地震数据质量得以提升,地震学者建立和发展了CAP(Cut and Paste)方法,将宽频带近震波形记录分割为体波和面波,分段进行波形拟合。大量研究结果表明,CAP方法对地壳速度结构模型和地壳横向变化的依赖性较小;对Pnl波赋予相对面波较高的权重,对地震深度进行了较好的约束。
3 研究结果
利用甘肃及青海地区数字地震台网宽频带波形资料,采用CAP方法反演此次门源MS 6.9主震及该序列3.5级及以上余震的震源机制解。首先,计算15 km深度范围内台站的格林函数,在各深度对断层走向、倾角、滑动角以5°间隔进行搜索,得到门源MS 6.9地震的最佳矩心深度(5 km),对应的理论波形与观测波形拟合结果显示波形拟合程度较好,超过80%的分量拟合的相关系数达90%以上;震源机制拟合误差随深度变化比较稳定。最佳震源机制解参数分别为:节面Ⅰ:走向282°、倾角80°、滑动角-25°;节面Ⅱ:走向17°、倾角65°、滑动角-169°;矩震级为MW 6.58,震源机制类型为走滑型。结合主震、余震分布以及震中区域断层性质,认为节面Ⅰ为发震断层。
根据潘家伟等(2022)对门源MS 6.9地震野外现场考察结果,同震地表破裂带沿NWW—SEE走向的断裂分布,破裂长度为27 km,为典型的左行走滑运动;同时,通过地表破裂参数与震级相关的经验公式估算的震级高于测定震级MS 6.9,表明2022年门源地震的震源深度较浅,破裂中心深度远小于10 km。该结论验证了本研究采用CAP方法对主震矩心深度的反演结果。收集国内外不同研究机构给出的此次MS 6.9地震的震源机制解,可知本研究给出的震源机制解与其他研究机构给出的结果(表 1,图 1)均较为接近,表明CAP方法在震源机制反演中比较可靠。
表 1(Table 1
表 1 不同研究机构和研究者反演的2022年门源MS 6.9地震震源机制解Table 1 Focal mechanism solutions of the 2022 Menyuan MS 6.9 earthquake from different research institutions and researchers
研究单位/学者 |
节面Ⅰ/(°) |
|
节面Ⅱ/(°) |
矩震级MW |
震源深度/km |
反演方法 |
走向 |
倾角 |
滑动角 |
|
走向 |
倾角 |
滑动角 |
GFZ |
285 |
82 |
16 |
|
193 |
74 |
172 |
6.6 |
15 |
矩张量反演 |
USGS |
13 |
75 |
178 |
|
104 |
88 |
15 |
6.6 |
11.5 |
矩张量反演 |
郭祥云 |
18 |
51 |
178 |
109 |
81 |
39 |
— |
— |
P波初动反演 |
韩立波 |
192 |
69 |
172 |
284 |
82 |
21 |
6.7 |
4 |
CAP反演 |
本研究 |
282 |
80 |
-25 |
|
17 |
65 |
-169 |
6.6 |
5 |
CAP反演 |
|
表 1 不同研究机构和研究者反演的2022年门源MS 6.9地震震源机制解
Table 1 Focal mechanism solutions of the 2022 Menyuan MS 6.9 earthquake from different research institutions and researchers
|
此外,利用CAP方法计算此次地震序列中13次MS≥3.5余震的震源机制解,结果表明,余震破裂类型与主震类似,均为走滑型(表 2)。据P轴方位角、地震矩心深度和矩震级,由表中所示的MS震级和MW震级来看,MS≥4.5时,其矩震级MW小于MS震级;而MS≤4.5时,其矩震级大于MS震级,该结果符合目前对震级的基本认识。根据深度结果,序列深度为3—9 km,较深于主震震源深度。
表 2(Table 2
表 2 2022年门源MS 6.9地震及序列MS≥3.5地震震源机制参数Table 2 Focal mechanism parameters of the 2022 Menyuan MS 6.9 earthquake and sequences MS≥3.5 earthquakes
序号 |
事件 |
震级 |
定位深度/km |
CAP深度/km |
节面Ⅰ/(°) |
|
节面Ⅱ/(°) |
MS |
MW |
走向 |
倾角 |
滑动角 |
|
走向 |
倾角 |
滑动角 |
1 |
20220108014527 |
6.9 |
6.58 |
10 |
5 |
282 |
80 |
-25 |
|
17 |
65 |
-169 |
2 |
20220108020905 |
5.1 |
5.22 |
12 |
7 |
270 |
57 |
-5 |
|
3 |
86 |
-147 |
3 |
20220108143005 |
4.0 |
4.55 |
10 |
7 |
279 |
81 |
27 |
184 |
63 |
170 |
4 |
20220112050655 |
3.6 |
4.0 |
10 |
3 |
149 |
51 |
131 |
275 |
54 |
51 |
5 |
20220112182040 |
5.2 |
5.16 |
10 |
3 |
211 |
90 |
-142 |
121 |
52 |
0 |
6 |
20220112201617 |
4.8 |
4.71 |
10 |
6 |
260 |
75 |
-17 |
355 |
74 |
-164 |
7 |
20220112210153 |
4.5 |
4.76 |
8 |
5 |
218 |
82 |
149 |
313 |
59 |
9 |
8 |
20220113001759 |
4.0 |
4.25 |
8 |
7 |
257 |
78 |
10 |
165 |
80 |
168 |
9 |
20220127031525 |
3.8 |
4.02 |
11 |
7 |
352 |
78 |
167 |
85 |
77 |
12 |
10 |
20220203022629 |
3.7 |
4.01 |
10 |
7 |
348 |
53 |
150 |
97 |
66 |
41 |
11 |
20220307223525 |
4.2 |
4.62 |
9 |
5 |
220 |
83 |
-149 |
126 |
59 |
-8 |
12 |
20220310024033 |
3.9 |
4.30 |
9 |
4 |
122 |
50 |
-9 |
218 |
83 |
-140 |
13 |
20220315211059 |
3.6 |
4.06 |
10 |
9 |
92 |
78 |
-4 |
|
183 |
86 |
-168 |
|
表 2 2022年门源MS 6.9地震及序列MS≥3.5地震震源机制参数
Table 2 Focal mechanism parameters of the 2022 Menyuan MS 6.9 earthquake and sequences MS≥3.5 earthquakes
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4 结束语
本研究采用CAP方法反演2022年门源MS 6.9地震及其序列中MS≥3.5余震活动的震源机制解,可为研究地震破裂方式及破裂过程提供参考。