2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗发生MS 5.8地震。震中位于吉兰泰盆地内,且震中所在地区测震台站稀疏,地震监测能力较低,为此次地震的发震构造和余震演化分析带来了困难。阿拉善左旗MS 5.8地震距离磴口—本井断裂较近,该断裂是依据磁航资料推测的一条隐伏断裂,长约120 km,由于地表被覆盖,对于它的产状及第四纪活动特点尚不清楚。同时,对吉兰泰盆地内部结构至今了解不多。震中分布显示,阿拉善左旗MS 5.8地震序列展布优势方向不明显,震源机制节面解(韩晓明等,2015)、烈度长轴方向(阿那尔等,2017)与磴口—本井隐伏断裂走向存在差异,对其发震构造一直没有统一的认识。
中国地震科学台阵探测(二期)项目于2013年底完成平均台间距为35 km的流动台阵布设任务,并一直观测至2016年4月。阿拉善左旗MS 5.8地震震中区恰在台阵覆盖区域内,并发生在台阵运行期,且台站布局均匀。如此为此次地震的余震演化过程和发震构造精细分析带来了可能。
2 研究内容和方法本研究选取了固定测震台站和流动台阵观测数据,采用双差定位法(Waldhauser and Ellsworth, 2000)对阿拉善左旗MS 5.8地震序列进行重新定位,并利用匹配定位方法(M&L)(Zhang and Wen, 2015)检测微震事件,补充余震数量,然后结合重新定位地震序列的空间分布、震源机制解以及前人的研究成果等对该地震的余震演化过程和发震构造进行精细分析,以期获得一些新的认识。
3 研究结果 3.1 微震检测结果选择研究区25次ML 2.5以上地震作为模板事件,通过M&L方法共检测定位803次地震事件,数量达到微震检测前的近8倍。最小完整性震级也由ML 1.2降低到ML 0.6。地震序列主要分布在阿拉善左旗MS 5.8地震震源区附近,在主震北30 km左右的地方还存在2个微震集中区。
3.2 余震演化分析震中分布图[图 1(a)]显示震源处破裂首先由东段开始,并逐步扩展至西段,表明此次地震为单侧破裂。震源深度剖面[图 1(b)]显示,绝大部分余震深度浅于主震深度(22.7 km),与强震易于在孕震层偏深的部位成核并向上传播的理论(Scholz,1990)相一致。余震带西段在20—25 km深度的地震明显偏少,这一现象与断面上可能存在较高强度的障碍体有关。
阿拉善左旗MS 5.8地震余震带东段为断裂主凹凸体部位,破裂扩展由断裂东端开始,并由东向西扩展,在余震带西段遇到障碍体阻挡,破裂越过障碍体在障碍体的西侧扩展2 km左右停止。此时障碍体周边均产生破裂。主震发生后至2016年2月,该障碍体处余震极少、地震震级也较小,说明该障碍体一直处于高应力状态且未破裂。直至2016年3月24日,在该障碍体区相继发生ML 4.2、ML 3.2和ML 4.1地震,障碍体破裂。综上,余震沿断裂走向的震中分布和深度分布可以解释主震的破裂过程;余震演化过程分析与相关认识对较大余震或强余震的活动趋势判定是有意义的。
3.3 发震构造分析将全长约12 km的余震带划分为东、西2个段落,分别绘制跨断层的震源深度横剖面[图 2(b)和(c)]。东、西2个段落的发震构造在剖面上总体表现为向上分叉结构,呈现出走滑断裂带常见的花状构造形式。阿拉善左旗MS 5.8地震发震断裂应为磴口—本井隐伏断裂西侧分支断裂,该断裂走向NEE,为隐伏断裂。新揭示的发震断裂带总体呈现向上分叉的花状结构。阿拉善左旗MS 5.8主震破裂及余震活动不止受控于单一的断裂,而是以主断裂F1′为主,包含分支断裂F1″和次级断裂等多条断裂也参与活动;发震断裂带的尺度为4 km宽(最大)× ~12 km长,结构上较复杂。
本研究将固定测震台站和流动台阵观测数据应用于阿拉善左旗MS 5.8地震序列的研究,使得区域地震监测能力明显提升,序列定位精度明显提高。采用M&L方法进行微震检测,地震数量大幅增加,地震目录完整性明显改善,为余震演化过程和发震构造精细研究提供了更加坚实的数据基础。结合已有研究成果、震源机制解、震中分布特征、震源剖面解释等资料,重点分析了阿拉善左旗MS 5.8地震序列的余震空间分布与地震构造的可能关系,以及余震的空间演化特征,并讨论了相关问题,获得了一些新的认识。
感谢中国地震科学台阵探测(二期)项目提供流动台阵数据。
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