付 芮 單 斌 熊 熊 鄭 勇謝祖軍 劉成利 房立華

1)中國科學(xué)院測量與地球物理研究所， 大地測量與地球動力學(xué)國家重點實驗室， 武漢 430077 2)中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049 3)中國地震局地球物理研究所， 北京 100081

2014年云南魯?shù)榈卣鹜饚靵鰬?yīng)力對余震分布及周邊斷層的影響

付 芮1， 2)單 斌1)*熊 熊1)鄭 勇1)謝祖軍1)劉成利1)房立華3)

1)中國科學(xué)院測量與地球物理研究所， 大地測量與地球動力學(xué)國家重點實驗室， 武漢 430077 2)中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049 3)中國地震局地球物理研究所， 北京 100081

利用彈性位錯理論和分層巖石圈模型， 計算了2014年8月3日發(fā)生的MS6.5云南魯?shù)榈卣饘?dǎo)致的同震庫侖應(yīng)力變化場， 討論了主震對余震分布以及對周邊主要活動斷層的影響。結(jié)果表明： 1)基于NNW向破裂面計算得到的應(yīng)力變化場能夠更好地解釋余震的空間分布， 可能為主震的破裂面； 2)目前余震主要沿主破裂面及破裂面以西的應(yīng)力增強區(qū)分布， 其他沒有余震記錄的應(yīng)力增強區(qū)構(gòu)造應(yīng)力積累可能較低； 3)魯?shù)榈卣鹛嵘苏淹〝嗔涯隙巍?則木河-小江斷裂巧家段以及蓮峰斷裂NE段上的庫侖應(yīng)力增量， 地震危險性有所增強。這些結(jié)果對于判斷余震可能發(fā)生的區(qū)域、 圈定震區(qū)周邊未來可能的地震危險區(qū)， 對于災(zāi)區(qū)人員安置、 災(zāi)后恢復(fù)重建， 以及加強震災(zāi)和次生災(zāi)害防御具有重要的參考價值。

魯?shù)榈卣?庫侖破裂應(yīng)力 地震觸發(fā) 地震危險性

0 引言

北京時間2014年8月3日16時， 云南省昭通市魯?shù)榭h發(fā)生MS6.5地震， 震中位于 27.1°N， 103.3°E。截至8月12日， 震區(qū)發(fā)生余震1471次。此次地震， 雖然震級相對較低， 卻出乎預(yù)料地造成了重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。目前， 大量研究基于地震應(yīng)力轉(zhuǎn)移的計算， 發(fā)現(xiàn)地震之間存在相互影響的聯(lián)系(Kingetal.， 1994; Todaetal.， 1998; Parsonsetal.， 1999; Freed， 2005)。從物理上考慮， 地震的發(fā)生釋放了斷層上積累的應(yīng)力， 但應(yīng)力并不會完全憑空消失， 部分應(yīng)力通過轉(zhuǎn)移， 導(dǎo)致破裂面周邊地區(qū)應(yīng)力的重新聚集， 并進而影響后續(xù)地震的發(fā)生， 此即為地震的應(yīng)力觸發(fā)理論(Kingetal.， 1994)。根據(jù)該理論， 庫侖應(yīng)力的增強相當(dāng)于斷層額外負荷的加載， 可促進地震的發(fā)生； 反之， 應(yīng)力影區(qū)的庫侖應(yīng)力減弱相當(dāng)于斷層負荷部分卸載， 將使得地震發(fā)生的可能性降低。通過同震庫侖應(yīng)力計算， 有助于分析主震對余震空間分布的影響以及發(fā)震地區(qū)今后的地震危險性?？紤]到魯?shù)橹苓叺貐^(qū)房屋抗震能力差、 人口密集、 地質(zhì)脆弱易滑坡等因素， 判斷今后余震的發(fā)展趨勢， 圈定今后存在較高地震危險性的區(qū)域， 對于指導(dǎo)該地區(qū)的抗震救災(zāi)、 災(zāi)后重建具有重要意義。

圖1 魯?shù)榈卣鸺捌渲苓厴?gòu)造背景Fig. 1 Zhaotong-Ludian earthquake and its tectonic background.黑色線條為該區(qū)域的主要構(gòu)造斷層， 參考*中國地震局地質(zhì)研究所， 2014年8月3日云南昭通6.5級地震專題, http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/468/553/100821/。； 黃色圓圈為研究區(qū)域的主要城市；a中的虛線方框?qū)?yīng)b的研究區(qū)域； b中的紅色、 藍色沙灘球為魯?shù)榈卣鹬髡鸷蛷娪嗾?(MS>4.0)震源機制解(Xie et al.，2015)； 深灰色圓圈為余震精定位的結(jié)果(房立華等， 2014)； 紫色虛線為由余震分布和主震震源機制決定的可能存在的破裂面

本次地震位于則木河-小江斷裂以東、 蓮峰斷裂以南， 毗鄰昭通斷裂(圖1)， 是川滇活動地塊與華南活動塊體間邊界帶的一部分， 也是活動、 變形的大涼山次級塊體與相對穩(wěn)定的華南地塊之間的邊界帶(聞學(xué)澤等， 2013)。受其復(fù)雜構(gòu)造背景的影響， 魯?shù)榈卣鹬苓叺卣饠鄬邮謴?fù)雜。本次地震雖然距離昭通斷裂很近， 但并不位于昭通斷裂的主斷裂帶上， 并且呈現(xiàn)NNW和SEE 2條帶狀分布， 分別對應(yīng)于主震震源機制的2個節(jié)面。由于地震現(xiàn)場考察沒有發(fā)現(xiàn)明顯的地表破裂， 給判斷地震的實際發(fā)震構(gòu)造帶來了困難。劉成利等(2014)選取震源機制解的2個節(jié)面分別反演了主震的破裂過程。通過比較不同破裂模型計算得到的庫侖應(yīng)力變化場和余震的空間分布， 從地震應(yīng)力觸發(fā)的角度， 能夠給主震破裂面的確定提供獨立的參考依據(jù)。另外， 房立華等(2014)利用雙差定位法， 根據(jù)震中距200km內(nèi)29個臺站的波形資料， 對魯?shù)榈卣?月3日16時至8月12日24時的1098次地震事件進行了精定位。精定位后的SN向平均誤差為0.80km， EW向平均誤差為0.73km， 深度誤差為1.26km。余震精定位的結(jié)果顯示于圖1b。該定位結(jié)果為評估魯?shù)榈卣饘φ鹪醇爸苓厖^(qū)域地震活動性的影響提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。此外， Shan等(2013)認為則木河-小江斷裂交界處存在20km長的應(yīng)力積累較強的區(qū)域。聞學(xué)澤等(2013)認為昭通斷裂和蓮峰斷裂目前存在地震空區(qū)， 近10a來該區(qū)域及其附近發(fā)生的中強地震明顯增多， 尤其是昭通斷裂潛在地震最大矩震級可能達到MW7.4， 存在發(fā)生強震的中長期危險背景。因此， 計算魯?shù)榈卣饝?yīng)力轉(zhuǎn)移對這些主要活動斷裂帶上應(yīng)力積累的影響， 有助于評估該地區(qū)今后的地震危險性。

本文基于彈性位錯理論和分層巖石圈模型(Wangetal.， 2003a， b)， 計算了MS6.5魯?shù)榈卣饘?dǎo)致的靜態(tài)庫侖應(yīng)力變化； 在此基礎(chǔ)上， 討論了魯?shù)榈卣饘τ嗾鸱植家约皩χ苓呏饕顒訑鄬由蠎?yīng)力積累的影響， 分析了魯?shù)榈卣鹂赡艿陌l(fā)震斷層面， 明確了魯?shù)榈卣饘?dǎo)致的周邊地區(qū)應(yīng)力增強區(qū)， 為判斷今后余震可能的發(fā)展趨勢以及圈定周邊的地震危險區(qū)提供了參考依據(jù)。

1 模型及方法

研究主要基于地震靜態(tài)庫侖應(yīng)力變化計算。地震發(fā)生時， 斷層破裂引起的同震位錯會導(dǎo)致破裂面周邊應(yīng)力場的變化， 基于彈性位錯理論計算得到的同震應(yīng)力場為二階張量， 投影到所關(guān)注的目標斷層面上(接收斷層)得到斷層面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力變化， 進而得到地震所導(dǎo)致的庫侖破裂應(yīng)力變化(有關(guān)庫侖應(yīng)力計算的詳細過程， 可參考大量之前的研究成果(Barka， 1999; Shanetal.， 2009; 萬永革等， 2010))。因此， 同震庫侖應(yīng)力場的變化， 主要受地震破裂過程、 彈性介質(zhì)參數(shù)、 接收斷層參數(shù)的影響， 我們需要選取可靠的地震破裂模型和巖石圈分層模型以及接收斷層參數(shù)(研究主震對余震的影響時通常選取主震的震源機制解并考慮背景構(gòu)造應(yīng)力場(單斌等， 2012)， 研究主震對周邊斷層應(yīng)力積累的影響時選取該斷層的構(gòu)造性質(zhì)(Shanetal.， 2009; 萬永革等， 2009))。此外， 庫侖應(yīng)力計算還受有效摩擦系數(shù)、 計算深度等的影響。本研究中， 有效摩擦系數(shù)按照通常做法(Kingetal.， 1994)取中間值0.4； 根據(jù)主震和較大余震精定位的結(jié)果， 參考深度選擇5km， 在文章的討論部分， 將考慮不同摩擦系數(shù)和參考深度對計算結(jié)果的影響。

表1 巖石圈分層模型參數(shù)

Table1 Parameters of multi-layered lithospheric model

厚度/kmP波速度/km·s-1S波速度/km·s-1密度/kg·m-3上地殼186.13.52750中地殼166.33.62800下地殼8.57.24.03100地?！?.04.63350

1.1 巖石圈分層模型

本研究中分層巖石圈模型及相關(guān)參數(shù)如表1 所示， 分層模型各層的厚度、 密度分布以及波速結(jié)構(gòu)(VP，VS)參考了CRUST1.0模型的結(jié)果。在本文的參數(shù)敏感性分析部分， 我們將討論巖石圈分層模型參數(shù)不確定性對計算結(jié)果的影響。

1.2 魯?shù)榈卣鹫鹪礄C制解反演

要研究魯?shù)榈卣饘?dǎo)致的庫侖應(yīng)力場變化， 首先需要明確魯?shù)榈卣鹬髡鸷洼^大余震的震源參數(shù)， 主要有如下3個方面的原因： 1)研究主震對余震的作用時， 通常選取主震的震源機制解(strike、 dip和rake角)作為接收斷層的參數(shù)； 2)當(dāng)選取主震震源機制作為接收斷層參數(shù)時， 比較主震和余震震源機制解的異同， 有助于判斷計算得到的庫侖應(yīng)力場的可靠性； 3)主震和余震震源深度的確定， 對于選取計算的參考深度十分重要。謝祖軍等(2015)采用國際上近年來發(fā)展起來的CAP方法對主震和較大余震進行了反演。采用近震數(shù)據(jù)， 在參數(shù)全空間范圍內(nèi)搜索得到了最佳震源機制解、 震源深度和矩震級。研究結(jié)果表明， 主震誤差函數(shù)在深度3km時達到極小， 余震(MS>4.0)主要分布在 (5±2)km 深度， 該結(jié)果與張廣偉等(2014)給出的4級以上主震質(zhì)心深度為5km的結(jié)果一致?？紤]到主震震級較大， 僅用近震資料約束震源深度受初始地殼模型的影響較大， 余震(MS>4.0)深度定位更為可靠； 另一方面， 我們研究的是主震導(dǎo)致的應(yīng)力場對余震分布的影響。因此， 選擇余震主要分布的5km深度作為應(yīng)力計算的參考平面， 并在之后的參數(shù)敏感性分析部分討論不同參考深度對計算結(jié)果的影響。反演得到的魯?shù)榈卣鹫鹪礄C制解的2個節(jié)面分別為： 節(jié)面Ⅰ， 走向角=75°， 傾角=70°， 滑動角=-180°； 節(jié)面 Ⅱ： 走向角=345°， 傾角=90°， 滑動角=-20°。

1.3 地震位錯模型

基于有限斷層模型反演方法(Jietal.， 2002)， 選取主震震源機制的2個節(jié)面， 劉成利等(2014)利用近場區(qū)域?qū)掝l帶數(shù)據(jù)反演得到了魯?shù)榈卣鸬恼鹪雌屏堰^程。反演得到的破裂模型顯示主震的破裂主要集中在3～5km深度的淺部， 與根據(jù)矩張量解得到的主震和較大余震(MS>4.0)的震源深度(矩心深度)一致(張廣偉等， 2014； Xieetal.， 2015)。節(jié)面Ⅰ為純右旋走滑運動， 最大位錯量為0.45m； 節(jié)面Ⅱ以左旋走滑運動為主， 最大位錯量為0.7m。有關(guān)破裂模型反演的具體過程， 參考劉成利等(2014)的研究結(jié)果。

1.4 接收斷層參數(shù)

魯?shù)榈卣鹞挥诖ǖ釅K體與華南塊體之間的邊界帶上， 周邊構(gòu)造環(huán)境十分復(fù)雜。考慮到大地震主要發(fā)生在主要構(gòu)造斷層上， 因此， 只考慮此次地震對周邊則木河斷裂、 小江斷裂以及昭通、 蓮峰斷裂上應(yīng)力積累的影響， 而忽略次一級斷裂。此外， 為了簡化計算過程， 將斷層近似為線段。之前的研究表明(Shanetal.， 2009 ， 2013; 萬永革等， 2010)， 對斷層形狀的簡化并不會影響斷層上應(yīng)力變化的主要特征。

則木河、 小江斷裂位于魯?shù)榈卣鹫鹬幸晕鳎?是鮮水河-小江斷裂帶的南段， 近300a來歷史地震活躍(聞學(xué)澤等， 2008)。則木河斷裂北接安寧河斷裂， 總體走向NNW， 斷裂面傾角在60°以上。小江斷裂帶走向SN， 斷裂面較陡(錢曉東等， 2008)。根據(jù)該斷層上的歷史地震記錄(聞學(xué)澤等， 2008; Shanetal.， 2013)， 選取則木河、 小江斷裂的接收斷層參數(shù)(走向角、 傾角和滑動角)分別為150°/60°/0°和15°/80°/0°。

昭通、 蓮峰斷裂帶位于川滇交界東段， 走向NE。與則木河-小江斷裂相比， 昭通、 蓮峰斷裂帶的剖面結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征研究較少， 聞學(xué)澤等(2013)根據(jù)過去30a余震重新定位的結(jié)果， 認為昭通、 蓮峰斷裂帶在剖面構(gòu)造上呈現(xiàn)為2個平行、 分隔展布的逆沖斷裂帶結(jié)構(gòu)， 斷裂帶傾向均為NW， 傾角分別為50°～70°和60°～80°。震源機制解反映昭通、 蓮峰斷裂表現(xiàn)出以逆沖為主或者逆沖兼具右旋走滑的錯動方式(聞學(xué)澤等， 2013)。因此， 在本研究中昭通、 蓮峰斷裂的接收斷層參數(shù)分別取為225°/60°/135°和225°/70°/135°。

圖2 魯?shù)榈卣饘?dǎo)致的同震庫侖應(yīng)力變化及其與余震分布的關(guān)系Fig. 2 Co-seismic Coulomb stress changes caused by Zhaotong-Ludian earthquake and its relationship with aftershock distribution.a 基于震源機制解節(jié)面I得到的同震位錯模型的計算結(jié)果， b 基于節(jié)面Ⅱ的計算結(jié)果； 紅色沙灘球為主震震源機制解， 深灰色圓圈為余震精定位的結(jié)果

2 計算結(jié)果與分析

2.1 魯?shù)榈卣饘τ嗾鸱植嫉挠绊?/p>

選取不同的破裂模型(對應(yīng)震源機制解的不同節(jié)面)， 計算了魯?shù)榈卣鹚鶎?dǎo)致的同震庫侖應(yīng)力變化(圖2)， 圖2a， b分別為SEE和NWW走向破裂面的計算結(jié)果。由于此次地震以走滑運動為主， 考慮到雙力偶震源模型的力學(xué)性質(zhì)， 2種破裂模型計算得到的庫侖應(yīng)力場增強區(qū)和影區(qū)在空間分布上比較類似， 但是在近斷層處差別較大。根據(jù)余震精定位的結(jié)果， 考慮區(qū)域背景構(gòu)造應(yīng)力場(單斌等， 2012)， 破裂模型Ⅱ(節(jié)面Ⅱ)計算得到的庫侖應(yīng)力場變化能夠解釋余震的空間分布， 余震沿NNW主破裂面以及破裂面以西的應(yīng)力增強區(qū)分布(圖2b)， 而圖2a中余震幾乎完全分布在庫侖應(yīng)力影區(qū)。因此， 考慮到圖2b中余震空間分布和同震庫侖應(yīng)力場變化具有更強的相關(guān)性， 我們認為震源機制解節(jié)面Ⅱ(走向角=345°， 傾角=90°， 滑動角=-20°)所對應(yīng)的破裂面更有可能是此次地震的發(fā)震構(gòu)造。從中國地震局現(xiàn)場工作隊通過震害調(diào)查、 強震動觀測記錄分析以及遙感震害得到的魯?shù)榈卣鹫鹬辛叶葓D(http: ∥www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20140807085249557322083/index.html)來看， 地震烈度呈橢球狀分布， 橢球的長軸沿NNW向?？紤]到地震波沿地震破裂方向能量更強(Freed， 2005)， NNW向的地震破裂面也更能解釋地震烈度的空間分布。因此， 在本文之后部分的庫侖應(yīng)力計算中， 統(tǒng)一選取震源機制解節(jié)面Ⅱ?qū)?yīng)的破裂模型。

值得注意的是， 即使選取節(jié)面Ⅱ?qū)?yīng)的地震位錯模型計算得到的同震庫侖應(yīng)力變化場， 仍然有許多余震位于庫侖應(yīng)力的影區(qū)。要解釋這些位于影區(qū)的地震， 主要從2個方面考慮： 1)靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型的特點和局限性(Freed， 2005)； 2)庫侖應(yīng)力計算和地震定位的誤差(趙博等， 2013)?；陟o態(tài)應(yīng)力觸發(fā)理論， 應(yīng)力下降區(qū)域?qū)⒔档偷卣鸢l(fā)生的概率， 而不是屏蔽地震的發(fā)生。本文計算庫侖應(yīng)力場時， 只考慮了主震導(dǎo)致的庫侖應(yīng)力場變化， 沒有考慮2次觸發(fā)的作用(即強余震對庫侖應(yīng)力場變化的影響)(萬永革等， 2005； Meieretal.， 2014)。此外， 本研究沒有考慮與地震波傳播相關(guān)的動態(tài)觸發(fā)過程， 而動態(tài)觸發(fā)并不存在所謂的應(yīng)力影區(qū)。本研究采用的破裂模型是根據(jù)震源機制得到的簡化位錯模型， 與真實破裂模型之間存在不可避免的誤差， 該模型誤差對于庫侖應(yīng)力場的空間分布， 尤其在近場存在較大影響。根據(jù)余震精定位的結(jié)果(房立華等， 2014)， 魯?shù)榈卣鹩涗浀降挠嗾鹫鸺壿^小， 大部分

2.2 魯?shù)榈卣饘χ苓厰鄬拥挠绊?/p>

選取節(jié)面Ⅱ?qū)?yīng)的斷層破裂模型， 參考2.4中各斷層性質(zhì)為接收斷層參數(shù)， 計算了魯?shù)榈卣饘χ苓厔t木河、 小江斷裂以及昭通、 蓮峰斷裂上應(yīng)力積累的影響， 有效摩擦系數(shù)取中間值0.4， 參考深度為5km。如圖3 所示， 魯?shù)榈卣饘φ淹〝嗔裇W段上應(yīng)力積累的提升作用最明顯， 超過0.01MPa。過去30a， 昭通斷裂SW段上地震活動最為活躍(聞學(xué)澤等， 2013)， 此次地震可能進一步增強了該段上的應(yīng)力積累， 增加了地震危險性， 應(yīng)該加強該段地震的監(jiān)控。

此次地震還增強了則木河斷裂和小江斷裂交界處的應(yīng)力積累。根據(jù)鮮水河-小江斷裂帶應(yīng)力轉(zhuǎn)移的計算結(jié)果(Shanetal.， 2013)以及古地震研究(聞學(xué)澤等， 2008)， 則木河斷裂和小江斷裂交界處的巧家附近存在直徑 >20km的1個應(yīng)力積累較強的地震空區(qū)， 該段具有發(fā)生中強地震的較高風(fēng)險。魯?shù)榈卣疬M一步增強了該區(qū)域今后發(fā)生地震的危險性。此外， 魯?shù)榈卣鹛嵘松彿鍞嗔袾E段上<0.003MPa的應(yīng)力積累， 雖然小于應(yīng)力觸發(fā)的閾值(0.01MPa)(Harrisetal.， 1998)， 應(yīng)力增量在該段上的變化并不明顯， 但是， 考慮到該段是現(xiàn)今的地震空區(qū)之一， 仍然需要警惕今后該段上發(fā)生地震的危險性。

圖3 魯?shù)榈卣饘χ苓呏饕顒訑鄬由蠎?yīng)力積累的影響Fig. 3 Stress accumulation on major active faults caused by Zhaotong-Ludian earthquake.

3 參數(shù)敏感性分析

根據(jù)萬永革等(2001)等的研究結(jié)果， 同震庫侖應(yīng)力場變化的計算受到有效摩擦系數(shù)、 計算參考深度、 巖石圈分層模型性質(zhì)等參數(shù)的影響。因此， 我們選取不同的有效摩擦系數(shù)和參考深度， 調(diào)整巖石圈分層模型各層參數(shù)±10%， 計算了不同參數(shù)對計算結(jié)果可靠性的影響， 結(jié)果如圖4—6所示。

圖4 選取不同有效摩擦系數(shù)μ對同震庫侖應(yīng)力場的影響Fig. 4 The co-seismic static Coulomb stress changes based on different effective coefficient of friction.

根據(jù)庫侖破裂應(yīng)力的計算公式(Kingetal.， 1994)， 有效摩擦系數(shù)的選取將改變正應(yīng)力變化在庫侖應(yīng)力計算中的權(quán)重。從圖4 可以看出， 選取不同的有效摩擦系數(shù)， 主要改變的是破裂面兩側(cè)庫侖應(yīng)力增強或減弱的扇區(qū)， 有效摩擦系數(shù)越大， 破裂面兩側(cè)的扇區(qū)面積越大， 應(yīng)力增量或者下降越明顯， 對遠場作用越強。這表明此次地震的正應(yīng)力變化主要位于斷層破裂面的兩側(cè)， 這也是由本次地震以走滑運動為主的性質(zhì)所決定的(周宇明等， 2008)。但是， 改變有效摩擦系數(shù)的大小， 對應(yīng)力增強區(qū)和影區(qū)的空間分布幾乎沒有影響。

主震和強余震的震源機制解(Xieetal.， 2015)及地震破裂模型(劉成利等， 2014)的反演結(jié)果均表明， 此次地震的主震、 余震及主要位錯均位于較淺的深度。因此， 選取3km(主震矩心深度和最大位錯深度)、 5km(強余震平均深度)和10km(破裂模型主要位錯分布的最大深度)為參考平面， 計算了不同深度對庫侖應(yīng)力場分布的影響， 結(jié)果如圖5 所示。不同深度上的庫侖應(yīng)力場變化大致相同， 是因為： 1)此次地震以走滑運動為主， 走滑型地震導(dǎo)致的庫侖應(yīng)力場分布受深度的影響較小(Kingetal.， 1994; Xiongetal.， 2010)； 2)反演得到的破裂模型(劉成利等， 2014)的位錯主要集中在5km深度之上， 位錯模型對深部應(yīng)力場的改變較小。

圖5 選取不同參考深度對同震庫侖應(yīng)力場的影響Fig. 5 The co-seismic static Coulomb stress changes based on different calculated depths.

圖6 調(diào)整巖石圈分層模型參數(shù)±10%對同震庫侖應(yīng)力場的影響Fig. 6 The co-seismic static Coulomb stress changes based on variations(±10%) of parameters of multi-layered lithospheric model.a 巖石圈分層模型參數(shù)在初始模型的基礎(chǔ)上減小10%； b 初始模型(表1)； c 巖石圈分層模型參數(shù)增加10%

參考CRUST1.0分層模型(表1)， 并在此基礎(chǔ)上調(diào)整各模型參數(shù)±10%， 計算了巖石圈分層模型的不確定性對計算結(jié)果的影響， 結(jié)果如圖6 所示。比較發(fā)現(xiàn)， 巖石圈分層模型參數(shù)的不確定性對應(yīng)力場變化增強區(qū)和影區(qū)的分布沒有影響。選取薄的、 地震波速較低和低密度的地殼模型， 計算得到的應(yīng)力場變化的絕對值大小與CRUST1.0模型的計算結(jié)果相比偏??； 反之， 厚的、 地震波速較高和高密度地殼模型的應(yīng)力場變化偏大。但總體而言， 巖石圈分層模型參數(shù)變化±10%得到的應(yīng)力場變化絕對值大小的影響 <5% 。

4 結(jié)論

根據(jù)地震應(yīng)力觸發(fā)原理， 本文利用彈性位錯理論和分層地殼模型， 計算了魯?shù)榈卣鹨鸬耐饝?yīng)力場變化， 分析了魯?shù)榈卣饘τ嗾鸱植家约爸苓呏饕顒訑鄬拥挠绊懀?得到的主要結(jié)論有：

(1)根據(jù)魯?shù)榈卣鹫鹪礄C制解2個節(jié)面反演得到的地震位錯模型計算得到的庫侖應(yīng)力變化場， 我們發(fā)現(xiàn)NNW走向的破裂面更能解釋余震的空間分布， 因此更有可能是此次地震的發(fā)震構(gòu)造。目前余震主要位于沿破裂面以及主破裂以西的庫侖應(yīng)力增強區(qū)。在其他應(yīng)力增強區(qū)域目前余震記錄較少， 表明這些區(qū)域目前構(gòu)造應(yīng)力積累的可能性較低， 同震應(yīng)力增量還不足以觸發(fā)這些區(qū)域的地震活動。

(2)魯?shù)榈卣鹛嵘苏淹〝嗔涯隙巍?則木河-小江斷裂巧家段以及蓮峰斷裂NE段上的庫侖應(yīng)力積累。根據(jù)以往的研究， 這些區(qū)域為應(yīng)力積累較強的地震空區(qū)， 具有較強的地震危險性， 此次地震進一步提升了這些區(qū)域的應(yīng)力積累， 地震危險性有所增強。

需要強調(diào)的是， 地震的發(fā)震過程是十分復(fù)雜的， 難以用簡單的模型和方法來解釋或預(yù)測。盡管本文討論了魯?shù)榈卣饘τ嗾鸱植己椭苓厰鄬討?yīng)力積累的影響， 但地震的發(fā)生與否、 震級的大小還取決于斷層應(yīng)力積累的構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)和大小。本文的工作意義在于基于地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)理論， 給出了魯?shù)榈卣鹱饔孟轮髡鹬苓吔窈罂赡艿牡卣鹞ｋU性。

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CO-SEISMIC COULOMB STRESS CHANGES AND ITS INFLUENCES ON AFTERSHOCK DISTRIBUTION AND SURROUNDING FAULTS CAUSED BY 2014 LUDIAN EARTHQUAKE， YUNNAN

FU Rui1， 2)SHAN Bin1)XIONG Xiong1)ZHENG Yong1)XIE Zu-jun1)LIU Cheng-li1)FANG Li-hua3)

1)StateKeyLaboratoryofGeodesyandEarth’sDynamics，InstituteofGeodesyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430077，China2)UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China3)InstituteofGeophysics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100081，China

The studies of earthquake stress transfer and its influence on regional seismicity have found that earthquake occurrences are highly interactive and correlated rather than isolated and random in traditional point in recently years. A lot of phenomena in earthquake observations such as aftershock distribution， stress shadow， earthquake interaction and migration were well explained based on the theory of earthquake stress interaction. It is important that understanding the process of earthquake interaction could give an insight into the physical mechanism of earthquake cycle， and could help us assess the seismic hazard in future.

It has long been recognized that regional stress accumulated by tectonic motion is released when earthquake occurs. When earthquakes occur， the accumulated stress does not vanish completely， but is redistributed through the process of stress transfer， and then the redistributed stress may trigger potential earthquakes. The increment of Coulomb failure stress loading in the certain regions may improve the seismic activities. By contrast， the decrement of Coulomb failure stress in the areas of stress shadow where the stress on faults may unload could lead to the decrement of seismic activities.

On August 3， 2014， anMS6.5 earthquake occurred in Zhaotong-Ludian region， Yunnan Province， China， killing and injuring hundreds of people. Therefore， it is critical to outline the areas with potential aftershocks before reconstruction and re-settlement so as to avoid future disasters. Based on the elastic dislocation theory and multi-layered lithospheric model， we calculate the co-stress changes caused by the Zhaotong-Ludian earthquakes to discuss its influences on aftershock distribution and surrounding faults. It is shown that the Coulomb stress changes based on the rupture in the NNW direction can explain better the aftershock distribution. It indicates that the NNW direction may represent the real rupture. The aftershocks mainly distribute in the regions with increased stress along main rupture and west to the rupture. In other regions with increased stress， the distributions of aftershock are rare which may indicate the low tectonic stress accumulation in these regions. The stress accumulation and corresponding seismic hazard on the southern part of Zhaotong Fault， Qiaojia segment of Zemuhe-Xiaojiang Fault and northeastern part of Lianfeng Fault are further increased by the Zhaotong-Ludian earthquake. We should pay special attention to the southern part of Zhaotong Fault where seismic activity is very high in recently years and the increment of Coulomb failure stress in this area is more than 0.1bar(0.1bar is the threshold of earthquake triggering). In order to make a more objective and comprehensive discussion， we calculate the sensitivity of the parameters such as effective coefficient of friction， the calculated depth and multilayered crustal model.

Zhaotong-Ludian earthquake， Coulomb failure stress， earthquake triggering， seismic hazard

10.3969/j.issn.0253- 4967.2015.04.012

2014-10-08收稿， 2015-03-09改回。

國家自然科學(xué)基金(41204067， 41274104)資助。 *通訊作者： 單斌， 男， 助理研究員， E-mail： binshan@whigg.ac.cn。

P315.2

A

0253-4967(2015)04-1084-12

付芮， 男， 1987年生， 中國科學(xué)院測量與地球物理研究所在讀博士研究生， 主要從事地震應(yīng)力轉(zhuǎn)移及地震定位研究工作， E-mail： jindaolong@163.com。