趙烽帆，魏志恒

(中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045)

2013年4月20日08時(shí)02分四川蘆山發(fā)生 Ms7.0地震(30.3°N，102.99°E)，本次地震距2008年汶川8.0級(jí)地震約85 km，蘆山地震基本完成了龍門(mén)山斷裂帶西南段(約120 km)中段的破裂，在汶川地震破裂區(qū)最西南端至蘆山地震破裂區(qū)的最北端，尚有20～30 km長(zhǎng)的空段尚未破裂。蘆山地震發(fā)震斷層為龍門(mén)山斷裂帶南段的前山斷裂附近，是龍門(mén)山斷裂帶繼汶川地震之后的1次強(qiáng)震活動(dòng)［1，2］。截至2013年11月30日，蘆山地震余震區(qū)已記錄到 ML3.0～3.9級(jí)余震290次，ML4.0～4.9級(jí)余震46次，ML5.0～5.9級(jí)余震12次，其中最大余震為4月21日17時(shí)05分發(fā)生在蘆山縣和邛崍市交界的ML5.7(Ms5.4)級(jí)地震。

蘆山地震震中100 km范圍內(nèi)1900年至2008年汶川地震發(fā)生前共發(fā)生5級(jí)以上地震7次，其中6～6.9級(jí)地震2次，分別為1941年寶興康定Ms6.0地震和1970年大邑的Ms6.2地震，2013年蘆山地震發(fā)生前最大的地震為2008年汶川Ms8.0地震，蘆山地震和汶川地震的余震分布區(qū)中間存在一個(gè)20～30 km的破裂空段，1970年大邑地震即分布在該空段上(中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，2013;圖1)。汶川地震發(fā)生后，Parsons等于2008年7月6日在Nature雜志官網(wǎng)上發(fā)表文章，通過(guò)計(jì)算2008年汶川地震震后庫(kù)侖破裂應(yīng)力的影響，指出對(duì)四川盆地及其周邊地區(qū)應(yīng)力變化的情況，其中應(yīng)力增加的斷層即包含蘆山地震附近的雅安段［3］。實(shí)際上，針對(duì)汶川地震對(duì)龍門(mén)山斷裂帶南段的影響，一直是地球物理學(xué)界在汶川地震發(fā)生后關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一［4，5］。

本研究應(yīng)用Coulomb3.3軟件計(jì)算蘆山地震發(fā)生后對(duì)周圍靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力的影響，主要針對(duì)蘆山地震和汶川地震余震分布區(qū)中間的破裂空段及川滇交界地區(qū)。為明確汶川地震對(duì)蘆山地震的影響，首先計(jì)算汶川地震對(duì)蘆山地震發(fā)震斷層所施加的靜態(tài)庫(kù)倫應(yīng)力;進(jìn)一步計(jì)算蘆山地震對(duì)周圍的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力;最后計(jì)算汶川地震和蘆山地震周圍的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力的綜合影響。

圖1 蘆山地震主震位置及周圍發(fā)震構(gòu)造

2 方法與計(jì)算結(jié)果

地震的發(fā)生主要由地下巖石的錯(cuò)動(dòng)造成，地震發(fā)生前后較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了彈性能的快速釋放，假設(shè)地球介質(zhì)為半無(wú)限空間且空間內(nèi)各向同性，若已知地震位錯(cuò)的幾何參數(shù)和錯(cuò)動(dòng)大小，即可求出半無(wú)限空間內(nèi)部的位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)?；趲?kù)侖定律，斷層面上庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化的表達(dá)式為:

上式中Δτ為剪切應(yīng)力變化，Δσn為正應(yīng)力變化，f為斷層面介質(zhì)摩擦系數(shù)，Δp為孔隙壓力變化，實(shí)際上Δp調(diào)節(jié)著斷層面上的有效正應(yīng)力，Δp減少摩擦系數(shù)的效應(yīng)可以用f’=f(1-B)表示，其中B為Skemptons系數(shù)，取值范圍(0～1)，當(dāng)巖石應(yīng)力的改變遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于巖石中Δp的擴(kuò)散，則Δp可以通過(guò)B值在式(1)中得到體現(xiàn)，且轉(zhuǎn)換為:

f’包含了孔隙流體和斷層面上介質(zhì)的特性，一般取值為 0.2～0.8［6］。

本文基于式(1)和(2)，采用Coulomb3.3軟件進(jìn)行庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化的計(jì)算。計(jì)算過(guò)程中地殼的剪切模量取3.3 ×104MPa，泊松比取值 0.25，此外 f’取值 0.4，該值為 King等［6］通過(guò)不同f’取值相應(yīng)庫(kù)侖破裂應(yīng)力圖像變化情況給出的經(jīng)驗(yàn)取值。本文針對(duì)汶川地震和蘆山地震應(yīng)用的相關(guān)計(jì)算參數(shù)詳見(jiàn)表1。圖2中給出了汶川地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化及蘆山地震的震中位置分布情況，可以看出，蘆山地震位處汶川地震震后庫(kù)侖應(yīng)力加載區(qū)，同震庫(kù)侖應(yīng)力變化上升了0.3～0.4 bar，這一結(jié)果與已有的研究成果一致程度較高［3～5］。

圖3為蘆山地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化，蘆山地震和汶川地震余震分布區(qū)中間存在的破裂空段處在蘆山地震的同震應(yīng)力加載區(qū)，庫(kù)侖應(yīng)力變化超過(guò)+0.1 bar。由于蘆山地震發(fā)生在汶川地震5年之后，且二者同處于龍門(mén)山斷裂帶上，可以認(rèn)為二者是龍門(mén)山斷裂帶上較短時(shí)間段上兩個(gè)有關(guān)聯(lián)的破裂事件［1］，再者汶川地震震后產(chǎn)生的庫(kù)侖破裂應(yīng)力對(duì)蘆山地震產(chǎn)生了明顯的觸發(fā)作用。因此，綜合考慮蘆山地震和汶川地震對(duì)周圍庫(kù)侖破裂應(yīng)力的影響具備一定的必要性。

圖2 汶川地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化及蘆山地震主震位置，蘆山地震及ML3.0級(jí)及以上余震震中分布，截至2013年11月30日，圖中靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化的單位為bar

表1 蘆山地震和汶川地震震源參數(shù)

圖4中給出蘆山地震和汶川地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化情況分布?？梢钥闯?，二者對(duì)川滇交界東部的應(yīng)力加載作用是明確的，對(duì)中間存在的20～30 km空段也存在一定的應(yīng)力加載影響。對(duì)比圖3和圖4，二者相同之處在于對(duì)川滇交界東部地區(qū)明顯的應(yīng)力加載作用，圖4中對(duì)二者余震分布區(qū)中間的破裂空段的應(yīng)力影響較圖3中有所變化，且部分范圍的應(yīng)力加載現(xiàn)象仍然存在。

圖3 蘆山地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化及蘆山地震主震位置，蘆山地震及ML3.0級(jí)及以上余震震中分布，截至2013年11月30日，圖中靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化的單位為bar

圖4 蘆山地震和汶川地震共同產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，圖中靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化的單位為bar

3 結(jié)論與討論

2013年4月20日蘆山地震發(fā)生后，關(guān)于蘆山地震和汶川地震的關(guān)聯(lián)性立即引起了學(xué)術(shù)界的廣泛討論，從構(gòu)造背景的角度出發(fā)，蘆山地震和汶川地震的發(fā)震位置均位于巴顏喀拉塊體的邊界上，蘆山地震和汶川地震的震中位置距離約85 km，且蘆山地震和汶川地震均發(fā)生在龍門(mén)山斷裂帶上，受到整個(gè)龍門(mén)山斷裂帶總體走向和運(yùn)動(dòng)特征的影響，兩個(gè)地震的震源機(jī)制解也較為一致，均為逆沖型地震。本文通過(guò)對(duì)汶川地震震后對(duì)周圍靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力影響的計(jì)算，明確了汶川地震對(duì)蘆山地震的應(yīng)力加載及觸發(fā)作用。

近些年來(lái)，國(guó)際地震界廣泛關(guān)注強(qiáng)震產(chǎn)生的庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化及對(duì)周圍斷層的影響，主要涉及后續(xù)地震的發(fā)震位置和時(shí)間。某一斷層發(fā)生地震時(shí)，不僅在該發(fā)震斷層上產(chǎn)生應(yīng)力降及應(yīng)變能的釋放，同時(shí)應(yīng)力還會(huì)被傳遞至其周圍的斷層上，進(jìn)而使得這些斷層發(fā)生應(yīng)力的改變和調(diào)整。萬(wàn)永革等［7］針對(duì)中國(guó)大陸發(fā)生的4次大震震后應(yīng)力變化情況指出，后續(xù)破裂事件均受到前面發(fā)生的地震事件的影響，即前面的地震事件對(duì)后續(xù)地震事件均存在某種程度的觸發(fā)作用。斷層之間的相互作用不僅可以通過(guò)觸發(fā)來(lái)體現(xiàn)，而且當(dāng)某一斷層發(fā)生地震時(shí)，對(duì)其周圍斷層應(yīng)力的影響既有增加也有減少，即加速或者延緩地震的發(fā)生，產(chǎn)生觸震和緩震效應(yīng)［6］。例如，已發(fā)表的針對(duì)2008年汶川地震震后對(duì)周邊斷層地震活動(dòng)性影響的研究中指出，汶川地震的發(fā)生使得鮮水河斷裂道孚—康定段及則木河斷裂的庫(kù)侖破裂應(yīng)力增加，金沙江斷裂的庫(kù)侖破裂應(yīng)力減?。?，5］。

致謝:本文在成稿過(guò)程中，周龍泉研究員和孟令媛博士給予了有益的指導(dǎo)與幫助，作者謹(jǐn)表謝意。

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［7］萬(wàn)永革，吳忠良，周公威，等.幾次復(fù)雜地震中不同破裂事件之間的“應(yīng)力觸發(fā)”問(wèn)題［J］.地震學(xué)報(bào)，2002，22(6):568-576.