張 勇，許力生，陳運泰

中國地震局地球物理研究所，北京 100081

蘆山4.20地震破裂過程及其致災特征初步分析

張 勇，許力生，陳運泰＊

中國地震局地球物理研究所，北京 100081

采用全球地震臺網(wǎng)的遠震地震波數(shù)據(jù)快速反演了2013年4月20日雅安蘆山地震（蘆山4.20地震）的破裂過程，在震后3小時得到并發(fā)布了相關測定結果.結果顯示這次地震的震級約MW6.8，包括兩次破裂子事件，但都發(fā)生在斷層面上震源（破裂起始點）附近，整個地震沒有表現(xiàn)出明顯的破裂方向性.雅安蘆山地震的破裂沒有大規(guī)模出露地表，主要地震災害集中在斷層上盤，位于蘆山縣和寶興縣一帶.

地震波形反演，地震破裂過程，雅安蘆山地震

1 引 言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心測定，2013年4月20日上午08點02分（北京時間），四川雅安市蘆山縣境內發(fā)生了MS7.0地震.這次地震是繼2008年5月12日汶川地震之后在龍門山斷裂帶上發(fā)生的又一次災害性地震事件.地震之后，作者立即開展了破裂過程的快速反演研究工作，在震后3小時左右成功確定了結果，并通過電子郵件方式和中國地震局相關渠道進行了發(fā)布和上報.在這一工作中，我們力求通過確定震源破裂特征來分析地震災害分布，并希望可以為地震救援和災害評估等工作的開展提供力所能及的支持.

2 數(shù)據(jù)和方法

我們采用由IRIS數(shù)據(jù)中心提供的全球地震臺網(wǎng)（GSN）遠震寬頻帶數(shù)據(jù)，篩選了全球范圍內震中距介于30°～90°的方位角分布均勻的39個臺站（圖1a）垂直向P波波形.基于AK135大陸速度結構模型［1］，采用Wang［2］的方法計算得到格林函數(shù).在反演中，我們對數(shù)據(jù)和格林函數(shù)同時進行了0.01～0.4 Hz的帶通濾波.

此次快速測定工作作為汶川地震之后國內外大地震破裂過程快速反演系列工作的延續(xù)［3］，作者沿用了本次地震之前發(fā)展的破裂過程線性反演方法進行反演［4－6］.該方法在近年來國內外的一系列大地震研究，如2008年汶川地震和2010年玉樹地震的快速反演和后續(xù)研究中［6－7］，都得到了成功的應用.由于線性反演在計算效率方面的優(yōu)勢，這一方法可以有效保證我們在震后以最快的速度確定和發(fā)布破裂過程結果，為地震應急救援提供相關信息.

3 破裂過程快速反演

快速反演采用了USGS最早發(fā)布的WPhase矩張量反演結果，在走向219°、傾角33°的斷層平面上，選取了一個足夠大的長63km、寬48km的平面作為潛在的破裂斷層面，將其劃分為21×16＝336個子斷層，每個子斷層的尺度為3km×3km.采用USGS發(fā)布的震中位置（30.284°N，102.956°E）和震源深度（12.3km），將其置于走向方向第11個、傾向方向第8個子斷層處.

快速反演得到的結果見圖1，我們得到的這次地震的地震矩約1.69×1019N·m，對應的矩震級約為MW6.8.震源時間函數(shù)結果（圖1b）表明此次地震包括兩次主要的子事件，其中第一次子事件發(fā)生在0～10.5s，是這次地震最大也最主要的一次子事件，矩震級規(guī)模MW6.6，釋放的地震矩1.12×1019N·m，約占總地震距的2／3；第二次子事件發(fā)生在10.5～27s，其規(guī)模約為第一次子事件的一半.整體而言，兩次子事件都沒有表現(xiàn)出明顯的破裂方向性，因此斷層面上的靜態(tài)滑動量分布比較簡單（圖1c），只存在一個長寬皆約為25km的滑動集中區(qū)域，且主要分布在震源附近，其最大滑動量約1.3m.從斷層面上滑動分布隨時間的變化過程看（圖1d），主要滑動在第一次子事件期間（0～10.5s）就已經(jīng)形成；相比之下，第二次子事件所對應的滑動分布比較零散.

圖1 雅安蘆山地震破裂過程快速反演結果（a）震中－臺站位置分布；（b）震源時間函數(shù)；（c）斷層面上靜態(tài)滑動量分布；（d）斷層面上滑動量分布隨時間的變化.Fig.1 Fast inversion results of rupture process of The Lushan 4.20earthquake（a）The epicenter and used stations；（b）Source time function；（c）Static fault slip distribution；（d）Temporal variation of fault slip distribution.

圖2 觀測波形與合成波形的比較黑線表示觀測波形，紅線表示合成波形.子圖左方的字符和數(shù)字從上到下依次為：臺站名、震相名與分量名、觀測地震與合成波形的最大振幅（單位為m／s）、以及觀測波形與合成波形之間的相關系數(shù).Fig.2 Comparison of observed and synthetic wavesBlack lines are the observed waves and red lines are the synthetic waves.In each sub－graph，on the left from top to bottom are stations code，phase and component name，maximum amplitude of observed and synthetic waves（in m／s），and the correlation coefficient of observed and synthetic waves，respectively.

反演得到的合成地震波形與觀測波形的比較見圖2，平均相關系數(shù)約0.92，反演結果很好地解釋了絕大多數(shù)臺站的地震波形.

4 致災特征初步分析

圖3顯示了斷層面上靜態(tài)滑動量分布在地表的投影.如果我們采用的震源位置基本準確，那么滑動分布主要集中在震源附近，基本沒有大規(guī)模的地表出露.因此，斷層下盤臨近斷層地表出露線的區(qū)域，如雅安、名山和邛崍等地區(qū)，估計地震災害不會特別嚴重；而在斷層上盤位于主要滑動區(qū)域上方的蘆山、寶興等地，由于破裂的上盤效應，人員傷亡和財產(chǎn)損失都可能會比較嚴重.這一災害分布特征與2008年汶川地震有明顯區(qū)別.汶川地震中，由于主要破裂大規(guī)模出露地表［6］，地震災害最嚴重的區(qū)域都位于在斷層線附近，如北川、映秀、都江堰等地；而在斷層上盤處的汶川縣城和茂縣縣城，破壞程度相對較弱.

因此，破裂是否出露地表是影響和判定地震災害分布特征非常重要的一個因素，也是我們進行破裂過程快速反演所重點關注的一大震源特征.所幸的是，此次雅安蘆山地震沒有發(fā)現(xiàn)破裂大規(guī)模出露地表，否則造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失都將比實際情況嚴重得多.

圖3 斷層面滑動量分布在地表的投影紅線為震中區(qū)域的活斷層［8］，白色八角形星表示震中位置.Fig.3 Surface projection of fault slip distributionRed lines are the active faults［8］in the epicentral area.White aniseed star denotes the epicenter.

5 討論和結論

作者快速反演得到的矩震級約為MW6.8，略大于USGS通過地震矩張量反演所得到的MW6.6，這可能是因為矩張量反演主要反映的是我們得到的第一次子事件的信息.如果我們只考慮第一次子事件，那么得到的矩震級約為MW6.6，與USGS的結果一致.第二次子事件的規(guī)模較小，所釋放的地震矩約為第一次子事件的一半.由于其對應的破裂空間分布也比較零散，其真實性尚需進一步研究確證.

本文介紹了作者在2013年4月20日雅安蘆山地震之后3小時得到和發(fā)布的破裂過程快速反演結果.這一結果沒有發(fā)現(xiàn)地震破裂大規(guī)模出露地表的跡象，因此推測主要災害區(qū)域集中在發(fā)震斷層上盤的蘆山、寶興一帶，而在斷層下盤處的雅安、名山和邛崍等地，災害損失將相對較輕.

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Rupture process of the Lushan 4.20earthquake and preliminary analysis on the disaster－causing mechanism

ZHANG Yong，XU Li－Sheng，CHEN Yun－Tai＊
Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing100081，China

Fast inversion for the rupturing process of the 20April 2013Lushan，Ya′an earthquake was conducted about 3hours after the earthquake occurrence by using the GSN teleseismic waveform data.The obtained moment magnitude is MW6.8.It included two subevents during the rupturing process，which occurred near the hypocenter or rupture initiation point and did not show significant rupture direction.The rupture of the earthquake did not break through the ground surface，and seismic disaster is concentrated on the hanging wall of the fault，around Lushan county and Baoxing county of Sichuan Province.

Seismic waveform inversion，Earthquake rupture process，The Lushan earthquake

10.6038／cjg20130435

P315

2013－04－24，2013－04－26收修定稿

國家自然科學基金（41090291），地震行業(yè)基金（201108002），中國地震局地球物理所基本業(yè)務費（DQJB11C12）資助.

張勇，男，1981年生，副研究員，主要從事震源反演方面的研究.

＊通訊作者陳運泰，男，研究員，院士，主要從事地震學和地球物理學方面的研究.E－mail：chenyt＠cea－igp.ac.cn

張勇，許力生，陳運泰.蘆山4.20地震破裂過程及其致災特征初步分析.地球物理學報，2013，56（4）：1408－1411，

10.6038／cjg20130435.

Zhang Y，Xu L S，Chen Y T.Rupture process of the Lushan 4.20earthquake and preliminary analysis on the disaster－causing mechanism.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2013，56（4）：1408－1411，doi：10.6038／cjg20130435.

（本文編輯 胡素芳）