震源機(jī)制解中Ｐ軸方位角cv值的變化范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了震源機(jī)制解中Ｐ軸方位角cv值的變化參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《地震工程學(xué)報(bào)》

摘要：

通過(guò)對(duì)2003年1月1日—2013年4月1日蘆山地震前震源區(qū)中小地震震源機(jī)制解的分析，發(fā)現(xiàn)不同階段的震源機(jī)制解在一定程度上反映了強(qiáng)震孕育過(guò)程中構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)隨時(shí)間的變化。震源區(qū)中小地震的P軸方位角cv值在蘆山M7．0地震發(fā)生前有一個(gè)上升－下降－上升的過(guò)程，只是相比于汶川8．0級(jí)地震前CV值的下降－上升過(guò)程經(jīng)歷了更長(zhǎng)的時(shí)間，這表明四川蘆山M7．0地震的孕育經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力積累，與許多研究結(jié)果相一致。2007年1月1日—2014年4月1日CV值空間分布的非均勻性特征在龍門(mén)山斷裂帶南段有顯著的增強(qiáng)與減弱過(guò)程，對(duì)于發(fā)震地點(diǎn)可能有一定的指示意義。

關(guān)鍵詞：

震源機(jī)制解；P軸方位角；CV值

0.引言

地震是地下介質(zhì)不堪承受大于其強(qiáng)度的應(yīng)力而發(fā)生破裂的自然現(xiàn)象，孕震區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)在地震周期中起著決定性的作用［1－3］。應(yīng)力狀態(tài)的時(shí)空變化和深部介質(zhì)特性與地震的孕育、發(fā)展以及地震強(qiáng)度關(guān)系密切。小于5．0級(jí)的中小地震發(fā)生頻率較高，其震源機(jī)制解對(duì)于描繪區(qū)域構(gòu)造、確定區(qū)域應(yīng)力方向、探討地震成因機(jī)制、開(kāi)展地震預(yù)報(bào)等研究具有重要意義［4－10］。2013年4月20日8時(shí)2分，四川省雅安市蘆山縣（30．3°N，103．0°E）發(fā)生M7．0強(qiáng)震。該地震位于龍門(mén)山前緣構(gòu)造帶南段，距離2008年5月12日汶川M8．0特大地震震中約70km。本文擬利用震源區(qū)中小地震震源機(jī)制的P軸方位角CV值的變化，討論孕震過(guò)程中構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律及其可能的前兆指示意義，提取震源區(qū)介質(zhì)物性的變化，以期為科學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)逆斷層型地震發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)提供可借鑒的依據(jù)。

1.研究方法

陳颙［5］提出了用一群地震震源斷層面走向均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，或用震源機(jī)制解參數(shù)k＝（n1－n2）／N（其中N為震源機(jī)制解總數(shù)；n1為震源機(jī)制一致性的數(shù)；n2為不一致的數(shù)）來(lái)描述地震機(jī)制的一致或混亂程度，以探索孕震區(qū)內(nèi)背景構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，進(jìn)而確定區(qū)域內(nèi)未來(lái)地震的危險(xiǎn)性。該方法中震源機(jī)制一致性參數(shù)是個(gè)相對(duì)的概念。澤仁志瑪?shù)龋?］提出用震源機(jī)制一致性參數(shù)來(lái)研究應(yīng)力場(chǎng)取向的變化，以發(fā)現(xiàn)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的情況及強(qiáng)震的前兆信息，但該方法需要先確定背景應(yīng)力場(chǎng)，具有很大的不確定性。近年來(lái)，郭祥云［11］發(fā)展了基于震源機(jī)制解統(tǒng)計(jì)特征的P軸方位角變異系數(shù)的方法，該方法不依賴(lài)于先驗(yàn)的背景應(yīng)力場(chǎng)，同時(shí)也具有較好的穩(wěn)定性。因此本研究采用此方法來(lái)探索中小地震震源機(jī)制解在地震趨勢(shì)分析中的應(yīng)用。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，CV值為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的比值，即相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差方差，反映的是某個(gè)參數(shù)的非均勻分布特征，CV值越大，表示非均勻性越強(qiáng)；反之，非均勻性越弱。P軸方位角變異系數(shù)CV值或方差σ：CV值的變化反映了P軸方位角空間取向的變化，間接地反映了孕震體應(yīng)力變化的過(guò)程。P軸方位角CV值上升－下降，表明非均勻性由增強(qiáng)過(guò)渡到減弱，間接反映了孕震體應(yīng)力場(chǎng)的變動(dòng)過(guò)程。上升－下降過(guò)程可能對(duì)應(yīng)了孕震體亞失穩(wěn)和臨失穩(wěn)，應(yīng)力積累轉(zhuǎn)為應(yīng)力釋放，平穩(wěn)釋放轉(zhuǎn)為加速釋放，兩種階段對(duì)應(yīng)地震之前的孕育與臨震階段。

2.數(shù)據(jù)資料

收集整理了四川省數(shù)字化區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)蘆山地震前龍門(mén)山構(gòu)造帶南段2003年1月至2013年3月的波形記錄資料。2003年1月—2013年3月蘆山震源區(qū)發(fā)生3．0級(jí)以上地震78次（圖1）。利用現(xiàn)在普遍流行的基于P波初動(dòng)和振幅比計(jì)算中小地震震源機(jī)制解HASH方法反演出滿(mǎn)足條件的72次地震的震源機(jī)制解（表1），其空間分布如圖1所示。圖1蘆山震源區(qū)2003年1月—2013年3月3．0級(jí)以上地震分布（藍(lán)色方框內(nèi)的地震被用于計(jì)算P軸方位CV值，紅色圓點(diǎn)表示有震源機(jī)制解，藍(lán)色圓點(diǎn)無(wú)震源機(jī)制解，三角表示蘆山地震震中位置）

3.結(jié)果分析

3．1P軸方位角CV值隨時(shí)間的演化利用計(jì)算得到的中小地震震源機(jī)制解，選取圖1中藍(lán)色矩形框范圍內(nèi)所有地震的P軸方位角進(jìn)行歸一化，以5個(gè)為一組計(jì)算一個(gè)CV值，以3個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)，可以看到P軸方位角的CV值隨時(shí)間的變化（圖2）。從圖中可以看出，從2003年1月—2013年3月蘆山地震前CV值有一個(gè)上升－下降－上升的過(guò)程。CV值從2002年開(kāi)始上升，2004年6月上升到歷史最高值，之后緩慢下降，直到2008年12月份下降到最低值，下降過(guò)程長(zhǎng)達(dá)4年多，顯示該地區(qū)經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力積累過(guò)程；2009年開(kāi)始緩慢上升回返，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生了蘆山M7．0地震，地震前CV值變化過(guò)程與汶川地震類(lèi)似［11］，只是持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。許多研究也表明四川蘆山M7．0地震是一個(gè)高角度逆沖斷破裂。如此高角度的逆斷層錯(cuò)動(dòng)，只有在極大的差應(yīng)力下和長(zhǎng)期應(yīng)變能積累后才能產(chǎn)生［12］。龍門(mén)山斷裂帶位于青藏高原東南緣，由于青藏高原隆升引起地殼物質(zhì)東流，在此遇到四川盆地阻擋，因此應(yīng)變能長(zhǎng)期積累。定量計(jì)算模擬表明，整個(gè)龍門(mén)山斷裂帶上地殼底部都是應(yīng)力高增長(zhǎng)率區(qū)［13］。從圖3同樣可以看出從2009年10月開(kāi)始CV值高值區(qū)域逐漸在龍門(mén)山斷裂南段集中擴(kuò)展，表明該地區(qū)應(yīng)力軸的空間取向非均勻性在增強(qiáng)，應(yīng)力有明顯的調(diào)整過(guò)程。雖然2008年汶川大地震使龍門(mén)山斷裂南段的應(yīng)力得到了有效的緩解，但地震造成的破裂主要集中在龍門(mén)斷裂帶北段，而南部基本沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，余震活動(dòng)也較弱，因此其上積累的應(yīng)變能并沒(méi)有完全釋放。

3．2P軸方位角CV值空間的演化以2年為窗長(zhǎng)、1年步長(zhǎng)，分為6個(gè)不同時(shí)段：2007—2008年、2008—2009年、2009—2010年、2010—2011年、2011—2012年和2012—2013年4月，對(duì)蘆山震源區(qū)中小地震震源機(jī)制解P軸方位角CV值的空間分布特征隨時(shí)間的變化進(jìn)行研究（圖3）。結(jié)果表明，CV值空間分布的非均勻性有一個(gè)顯著的增強(qiáng)與減弱過(guò)程，從2007—2012年CV值高值區(qū)域在29°～31°N，101．5°～103．0°E一帶有一個(gè)顯著的擴(kuò)展過(guò)程，2012—2013年3月此區(qū)域明顯減小，隨后蘆山地震在其附近發(fā)生，這也許表明CV值對(duì)發(fā)震地點(diǎn)有一定的指示意義。

4.結(jié)論與討論

地應(yīng)力是導(dǎo)致各種構(gòu)造變形的力學(xué)因素，測(cè)定其方向和強(qiáng)度，研究其空間分布及隨時(shí)間的變化，對(duì)于探索地震的孕育及發(fā)生是非常必要的。震源機(jī)制解分析是目前了解地殼深部現(xiàn)今應(yīng)力狀態(tài)最有效、最直接的方法之一。根據(jù)地震波輻射花樣理論基礎(chǔ)得到的震源機(jī)制解的本質(zhì)是彈性應(yīng)變給出的三維應(yīng)力狀態(tài)的描述，大量中小地震震源斷層的錯(cuò)動(dòng)表現(xiàn)本身呈現(xiàn)的是區(qū)域或較局部的一種應(yīng)力狀態(tài)。在一次強(qiáng)震孕育過(guò)程中，在潛在震源區(qū)及其附近，由于局部構(gòu)造活動(dòng)加劇，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)，在相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)背景上會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)空調(diào)整變化。研究震源區(qū)應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于認(rèn)識(shí)地震的形成過(guò)程、判斷地震危險(xiǎn)性和發(fā)展地震預(yù)測(cè)方法都具有重要意義［14－15］。本文通過(guò)震源機(jī)制解P軸方位角CV值的時(shí)空演化來(lái)考察地殼應(yīng)力狀態(tài)的變化。研究發(fā)現(xiàn)：蘆山7．0級(jí)地震前孕震區(qū)內(nèi)一系列中小地震P軸方位角CV值震前有一個(gè)上升－下降－上升的過(guò)程，表明應(yīng)力軸的空間取向發(fā)生了變化，強(qiáng)震發(fā)生前應(yīng)力場(chǎng)有明顯的調(diào)整過(guò)程；CV值空間分布的非均勻性特征在龍門(mén)山斷裂帶南段有顯著的增強(qiáng)與減弱過(guò)程，這對(duì)于發(fā)震地點(diǎn)可能有一定的指示意義。中小地震的P軸方位角CV值在蘆山地震前的時(shí)間演化特征，似乎比較客觀地反映了震源區(qū)應(yīng)力場(chǎng)變動(dòng)情況。震源區(qū)及其附近應(yīng)力場(chǎng)在震前很長(zhǎng)時(shí)間里，有一個(gè)應(yīng)力逐步增強(qiáng)和釋放的過(guò)程，這種現(xiàn)象和巖石破裂試驗(yàn)中的得到的結(jié)果非常一致，但在實(shí)際應(yīng)用中取多大范圍內(nèi)的中小地震，CV值參數(shù)多大起伏為孕震階段特征，還需要對(duì)長(zhǎng)期大量的資料進(jìn)行積累分析才能得到。本文僅探討了這一分析方法及應(yīng)用問(wèn)題，具體的震情判斷指標(biāo)還有許多工作要做。未來(lái)如果能在基于應(yīng)力狀態(tài)演化的物理背景下結(jié)合其他觀測(cè)手段去進(jìn)行地震預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)，將會(huì)更加行之有效。當(dāng)然還需要更多的震例研究或更長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

［5］陳颙．用震源機(jī)制一致性作為描述地震活動(dòng)性的新參數(shù)［J］．地球物理學(xué)報(bào)，1978，2（3）：39－47．

［6］王凱英，馬瑾，顧國(guó)華，等．1996年川滇地區(qū)發(fā)生的一次應(yīng)力轉(zhuǎn)向事件［J］．地學(xué)前緣，2003，10（增刊）：233－240．

［7］王俊國(guó)，刁桂苓．千島島弧大震前哈佛大學(xué)矩心矩張量（CMT）解一致性的預(yù)測(cè)意義［J］．地震學(xué)報(bào)，2005，27（2）：178－183．

［8］澤仁志瑪，刁桂苓，李志雄，等．大震前顯示的地震震源機(jī)制趨于一致的變化［J］．地震，2010，30（1）：108－114．

［9］付虹，王紹晉，王赟赟，等．1999—2001年云南幾次中強(qiáng)震前應(yīng)力場(chǎng)方向動(dòng)態(tài)變化及其預(yù)測(cè)意義［J］．地震研究，2004，27（增刊）：7－13． 

［10］付虹，王紹晉，李麗，等．滇中地區(qū)震源機(jī)制一致性參數(shù)時(shí)空分布與強(qiáng)震活動(dòng)［J］．地震研究，2011，34（2）：113－118．

［11］郭祥云．中小地震震源機(jī)制解的測(cè)定及其在地震趨勢(shì)分析中的應(yīng)用［D］．北京：中國(guó)地震局地球物里研究所，2014．

［12］周永勝，何昌榮．汶川地震區(qū)的流變結(jié)構(gòu)與發(fā)震高角度逆斷層滑動(dòng)的力學(xué)條件［J］．地球物理學(xué)報(bào)，2009，52（2）：474－484．

［13］柳暢，朱伯靖，石耀霖．粘彈性數(shù)值模擬龍門(mén)山斷裂帶應(yīng)力積累及大震復(fù)發(fā)周期［J］．地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，86（1）：157－169．

［14］趙翠萍，顧瑾平，白彤霞．新疆伽師強(qiáng)震群震源應(yīng)力環(huán)境分析［J］．中國(guó)地震，2001，17（3）：289－298．

作者：郭祥云 陳學(xué)忠 李艷娥 王生文 單位：中國(guó)地震局地球物理研究所 中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心