2009年姚安地震斷層面參數(shù)的確定

潘 睿，盛書中，萬永革

（防災科技學院，河北 三河 065201）

0 引言

據中國地震臺網中心測定，北京時間2009年7月9日19時19分，云南省姚安縣發(fā)生了6.0級地震（震中25.6°N，101.1°E），震源深度約10km，本次地震造成重大人員傷亡和財產損失。本次地震前在其附近地區(qū)自2000年以來，已經發(fā)生了4次中等強度地震（圖1）。然而，該區(qū)域的1∶20萬區(qū)域地質資料和先前的地震地質資料都未能顯示或發(fā)現(xiàn)任何活動斷裂構造的形跡［1］，反映本次地震斷層可能為地下隱伏斷層。

假定可以用一個平面來模擬地震發(fā)震斷層面（即數(shù)學模型），即大多數(shù)余震會叢集發(fā)生在此主震斷層面上或附近，因此，根據余震空間分布就可以較精確地勾畫出主震斷層面的形狀和位置（即發(fā)震斷層的走向和傾角）。王鳴等［2］采用這種原則和方法，利用1989年大同—陽高地震余震精確定位參數(shù)，反演出該地震主震斷層面參數(shù)。萬永革等［3］采用模擬退火全局搜索和高斯—牛頓局部搜索相結合的反演方法，利用2002年4月1日至2006年5月31日發(fā)生在唐山地震破裂區(qū)的“余”震精確定位資料，求得了唐山地震、灤縣地震、寧河及盧龍斷裂帶的斷層面走向、傾角、位置及滑動角等參數(shù)。該方法在斷層面參數(shù)研究上得到了較為廣泛的應用［4－6］，本研究將該方法應用于2009年姚安地震發(fā)震斷層面參數(shù)的確定，為后續(xù)相關研究提供參考。

圖1 研究區(qū)域地震構造簡圖［8］

1 數(shù)據的篩選及反演結果

1.1 數(shù)據情況

姚安地震后，云南省地震局快速地在余震區(qū)布設了流動數(shù)字臺網，該臺網和固定臺站記錄到了大量余震，王長在等［7］對這些余震資料進行了雙差層析成像研究，給出了大量精準定位的余震資料，為本文研究提供了基礎。本研究使用的747個余震的分布情況見圖2，震級分布和震源深度分布見圖3。

1.2 斷層面參數(shù)反演結果

圖2 余震震中分布圖

圖3 姚安地震基本要素分布圖

從震中分布圖2可見，余震震中分布具有較強的叢集性，雖有少數(shù)余震分布較為偏遠，但是總體形態(tài)上并沒有削弱余震叢集性，所以本文研究依據余震叢集性原則選取圖2中四邊形內的余震反演斷層面參數(shù)。反演結果見圖4，發(fā)震斷層面的走向為296.6°，傾角為86.6°；由圖4c和4d可見，余震大體上對稱地分布在發(fā)震斷層面兩側；根據萬永革等［3］所提的斷層頂點確定原則，確定斷層面的4個頂點 的 位 置 分 別 為：（25.53°N，101.10°E，2.42km），（25.54° N， 101.11°E， 18.47km），（25.59°N，101.00°E，18.47km）和（25.58°N，101.00°E，2.42 km）。

1.3 斷層反演結果分析

為分析我們反演所得結果的合理性，我們搜集了其他專家學者對本次姚安地震斷層面參數(shù)的研究結果（表1），秦雙龍等［8］利用P波初動資料解出地震斷層面參數(shù)，張建國等［1］結合流動數(shù)字地震觀測的資料和地震序列觀測記錄的雙差定位處理，并借鑒相關地震勘探的研究成果獲得地震斷層面參數(shù)。

圖4 本次地震斷層面參數(shù)結果

表1 2009年云南姚安MS6.0級地震斷層面參數(shù)表

由表1可見，本文所獲取的走向和USGS以及秦雙龍等［8］基本一致，與張建國等［1］存在7.85°的差異；本研究所得的傾角與其它研究結果存在10°左右的差異。為了判斷該差異是否在合理的范圍內，我們搜集了其他14組地震斷層面參數(shù)研究結果（表2），并對這14組研究結果進行統(tǒng)計分析，分析14組地震斷層面參數(shù)研究結果的差異范圍，從而為本文研究結果是否合理提供判斷依據。

表2 地震斷層面參數(shù)研究結果差異統(tǒng)計表

續(xù)表2

圖5 同一地震斷層走向（a）和傾角（b）研究結果最大差異統(tǒng)計圖

根據圖5可見，盡管這14次地震斷層面的走向和傾角研究結果的最大差異較為離散，但是總體上不影響其作為參照來考查本研究結果的合理性，可見我們給出的姚安地震主斷層面參數(shù)與其他研究者給出結果的差異是可以接受的，即相對于這14次地震斷層面參數(shù)研究結果的差異，本研究結果與其他研究結果的差異在可接受的差異范圍內，故本研究所得的姚安地震斷層面參數(shù)是可信的。

2 驗證斷層面參數(shù)結果穩(wěn)定性

圖6 斷層走向（a）和斷層傾角（b）隨時間變化曲線圖

當中等強度及以上地震發(fā)生后，需要及時地對地震發(fā)震斷層面參數(shù)進行研究，以便及時判斷災情，為震后應急救援等提供依據?？梢?，震后快速獲取斷層面參數(shù)具有重要意義，那么本方法是否能在震后快速給出可靠的發(fā)震斷層面參數(shù)呢？刁桂苓等［24］對蘆山地震斷層的研究表明，地震序列早期的地震目錄可以確定斷層面參數(shù)，但僅應用于限定極震區(qū)的范圍。針對該問題并結合本次地震，我們將探討本次地震后利用精定位余震反演斷層面方法何時能反演出可靠的斷層面參數(shù)，即對反演結果趨于穩(wěn)定所需的時間。

依據精定位余震的發(fā)震時刻，本研究按余震發(fā)生的時間順序來選擇余震，選擇距離首個余震發(fā)生后24h內的余震作為震后第1天的數(shù)據，選擇震后48h內的數(shù)據為第2天的數(shù)據，依次類推，選取了震后12 d（288h）內的余震數(shù)據，用這12d數(shù)據對斷層面參數(shù)分別進行反演，反演結果見圖6。

由圖6可見，從第2天起，斷層走向和傾角反演結果趨于穩(wěn)定狀態(tài)；第1天所發(fā)生的余震數(shù)量占全部余震數(shù)量的14.1%，數(shù)據量略少，所以導致其反演所得地震斷層面參數(shù)不穩(wěn)定；第2天累積的余震數(shù)量占全部余震數(shù)量的40%左右，所得發(fā)震斷層面參數(shù)開始趨于穩(wěn)定。在本震例中我們使用震后2d內的精定位余震就可以獲取穩(wěn)定地震主斷層面參數(shù)，這說明使用本文所用反演方法，利用主震后短時間內發(fā)生的余震精定位結果可以快速地反演出主斷層面參數(shù)，反映該反演方法可能為震后應急提供快速反演斷層面參數(shù)的技術支持，為今后其它地震發(fā)震斷層面參數(shù)的快速獲取提供新的思路。

3 討論與結論

根據秦雙龍等［8］以及張建國等［1］的對該地震震源機制解研究，他們均認為本次姚安地震主斷裂走向是NWW 向，傾角陡立。精定位余震震中分布明顯呈NWW 向密集條帶狀（圖2），反演出發(fā)震斷層面與余震關系情況（圖4），我們可以推斷本次地震發(fā)震構造為馬尾箐斷裂，這也與秦雙龍等［8］的研究結果相符合。本研究反演出的發(fā)震斷層傾角約86°，與其得出斷層傾角陡立相符合。

本文將利用余震分布確定發(fā)震斷層面的方法應用于2009年姚安地震，得到以下結果：1）2009年姚安地震發(fā)震斷層面的走向和傾角分別為296.6°和86.6°，并推斷本次地震發(fā)震構造為所在區(qū)域馬尾箐斷裂；2）本震例中使用震后2d內余震資料便可以獲得可靠的發(fā)震斷層面參數(shù)，這說明利用大地震后短時間內所發(fā)生的余震資料，可以較為快速地確定地震斷層面參數(shù)，為今后其它地震發(fā)震斷層面參數(shù)的快速獲取提供新的思路。本研究是在余震精準定位的基礎上進行的，余震若為速報結果，或是其它震例，何時能獲得穩(wěn)定的斷層面參數(shù)？還有待于進一步研究。

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