江 穎 李 輝 劉子維 張曉彤 韋 進(jìn) 申重陽（中國地震局地震研究所地震大地測量重點(diǎn)實(shí)驗室，武漢 430071）

基于連續(xù)重力觀測研究2014智利Iquique地震的震源機(jī)制解?

江 穎 李 輝 劉子維 張曉彤 韋 進(jìn) 申重陽
（中國地震局地震研究所地震大地測量重點(diǎn)實(shí)驗室，武漢 430071）

智利西部沿海處于納斯卡板塊和南美板塊之間，由于納斯卡板塊以約8 cm/a的收斂速度向南美板塊俯沖，該地區(qū)大地震頻發(fā)。2014年4月1日23時46分在智利西北部Iquique近海地區(qū)發(fā)生了MW8.1地震，震中為19.642°S，70.817°W，震源深度25 km。地震發(fā)生后，國際上一些著名的地震科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者采用不同的數(shù)據(jù)和方法計算得到此次地震的震源機(jī)制解，但這些結(jié)果存在較大差異。特別是標(biāo)量地震矩M0之間的差異顯著，Global-CMT、USGS CMT、USGS WPHASE、Yagi等、Lay等、An等。計算的M0分別為：1.9×1021、2.1×1021、2.35×1021、1.5×1021、1.7×1021、1.22×1021Nm，最大值約為最小值的2倍，而這種差異不容忽視。地球長周期自由振蕩的振幅主要依賴于地震矩的大小及地震斷層的破裂方式，可以很好地約束地震震源機(jī)制。

模擬計算臺站自由振蕩需要的參數(shù)有：地震發(fā)生的時間、位置、走向、傾角、滑動角、標(biāo)量地震矩、臺站的位置等。在參考的震源機(jī)制解中，地震的震源機(jī)制模型將震源等效為雙力偶點(diǎn)源，根據(jù)雙力偶地震矩心矩張量理論，由地球格林函數(shù)對矩張量加權(quán)求和，可計算矩張量源激發(fā)產(chǎn)生的地球自由振蕩位移。Iquique地震發(fā)生后，連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)的重力儀清晰地記錄了重力變化。選取分布廣泛的16個彈簧重力儀觀測數(shù)據(jù)（臺站包括：北京、福州、高臺、格爾木、海拉爾、拉薩、蘭州、牡丹江、憑祥、瓊中、獅泉河、炭山、烏加河、烏什、西安、漳州）進(jìn)行分析，為了避免環(huán)境噪聲在簡正模振幅上的影響，選取16個臺站采樣間隔為1 s，時間長度為16 h的重力觀測數(shù)據(jù)，觀測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)在經(jīng)過漢寧窗處理后進(jìn)行離散傅里葉變換獲取線性振幅譜?；?.5～5.3 mHz頻段中所有的球型自由振蕩的模擬值和觀測值進(jìn)行比較，計算殘余方差F（不符合度）和比例因子S（符合度）。另外，基于格爾木重力臺站的模擬值與觀測值定量分析不同震源機(jī)制解參數(shù)對自由振蕩振幅的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，基于USGS WPHASE震源機(jī)制解的自由振蕩模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果最接近，其不符合度F的平均值為0.090，比例因子S為0.992，最接近1，F(xiàn)和S的標(biāo)準(zhǔn)偏差也最小，分別為0.055和0.065，最能反映地震釋放能量的大小。基于Global-CMT和USGS CMT震源機(jī)制解的模擬值與觀測值的殘余方差也較小，分別為0.098和0.091，顯示了較高的符合度。但是，基于An等的震源機(jī)制解的模擬值與觀測值相差較大，其不符合度F的平均值為0.214，比例因子S達(dá)到1.610。即基于美國地質(zhì)調(diào)查局USGS WPHASE反演的震源機(jī)制解的自由振蕩模擬值與實(shí)際觀測符合最好，其相應(yīng)的震級能較好反映Iquique地震釋放的總能量，而利用海嘯數(shù)據(jù)反演的標(biāo)量地震矩偏小，聯(lián)合遠(yuǎn)場和近場長周期觀測數(shù)據(jù)反演可顯著改善震源機(jī)制解。根據(jù)定量分析的結(jié)果，表明地震的標(biāo)量地震矩M0對自由振蕩振幅的影響最大，而斷層走向、傾角、滑動方向角和震源深度對自由振蕩的振幅影響相對較小。因此，利用自由振蕩的方法可以較好地判斷地震的震源機(jī)制和有效約束地震的震級。

另外，地球自由振蕩觀測只能對震源機(jī)制解進(jìn)行總體綜合評估，而不能單獨(dú)對各個參數(shù)的影響單獨(dú)評估。如果能利用其他大地測量手段，如近場GPS觀測約束震源傾角、滑動方向角，結(jié)合地球自由振蕩的觀測和模擬可更細(xì)致地評估震源機(jī)制解。

基金項目：?科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（中國地震局地震研究所所長基金）（編號：IS 201526225），大地測量與地球動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室開放基金（SKLGED2015-1-2-EZ），國家自然科學(xué)基金（No.41404064）資助。