胡曉輝 盛書中 萬永革 梁姍姍

摘要：基于2017年九寨溝MS70地震經(jīng)過重定位的4 035個(gè)余震數(shù)據(jù)，利用小震確定大震斷層面方法，得到該地震的斷層面參數(shù)，以余震稀疏區(qū)為界將余震分為南北兩段進(jìn)行分段擬合，最后判定了此次地震的發(fā)震構(gòu)造。結(jié)果表明：九寨溝地震的發(fā)震斷層面走向1513°、傾角840°，該結(jié)果可視為發(fā)震斷層參數(shù)的一級近似;南、北兩段的走向和傾角分別為1474°和883°，1629°和768°，南、北兩段較大的差異可能是余震稀疏區(qū)的成因;結(jié)合周邊地質(zhì)構(gòu)造特征，推測此次地震的發(fā)震斷層為虎牙斷裂NW向延伸的隱伏部分。

關(guān)鍵詞：九寨溝地震;余震;斷層面參數(shù);斷層分段

中圖分類號(hào)：P3151?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1000-0666（2019）03-0366-06

0 引言

2017年8月8日21時(shí)19分，四川省阿壩州九寨溝縣（3320°N，10382°E）發(fā)生MS70地震，震源深度為20 km。此次地震發(fā)生在青藏高原巴顏喀拉塊體東緣，震中附近區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，多條差異很大的斷層相互交錯(cuò)，主要發(fā)育有NWW向的塔藏?cái)嗔?、近EW向的雪山梁子斷裂、NS向的岷江斷裂和NNW向的虎牙斷裂（徐錫偉等，2017）。該區(qū)域地震活動(dòng)頻繁，周邊斷裂帶上曾發(fā)生多次中強(qiáng)震，如岷江斷裂上發(fā)生1933年疊溪MS75地震，虎牙斷裂上發(fā)生1973年松潘黃龍MS65地震以及1976年松潘—平武2次MS72和1次MS67地震（朱航，聞學(xué)澤，2009）。2017年九寨溝地震震中又位于地震破裂空區(qū)（徐錫偉等，2017），發(fā)震斷層和活動(dòng)斷裂之間的關(guān)系不明確。對于此次地震的發(fā)震斷層，不同學(xué)者持不同意見，主要有以下兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為此次地震可能發(fā)生在虎牙斷裂NW向延伸的潛伏斷層上（楊宜海等，2017;季靈運(yùn)等，2017;徐錫偉等，2017;魯人齊等，2018）;另一觀點(diǎn)認(rèn)為發(fā)震構(gòu)造為塔藏?cái)嗔涯蟼?cè)分支——樹正斷裂，或與虎牙斷裂貫通（易桂喜等，2017;姚鑫等，2017）。本文利用萬永革等（2008）給出的由小震數(shù)據(jù)確定斷層參數(shù)的方法，確定本次地震的發(fā)震斷層面參數(shù)，并將所得斷層參數(shù)和周邊斷層參數(shù)進(jìn)行對比分析，判定了2017年九寨溝地震的發(fā)震斷層。

1 數(shù)據(jù)與研究方法

梁姍姍等（2018）根據(jù)四川省地震局的觀測報(bào)告獲得2017年九寨溝MS70地震的震相數(shù)據(jù)和初始震源參數(shù)，選取2017年8月8日21時(shí)至10月31日24時(shí)共6 453次地震，采用雙差定位法對地震事件進(jìn)行相對定位，最終給出4 036個(gè)重定位地震事件，包括1次主震和4 035次余震。重定位后的地震序列沿NS，EW和UD方向的平均相對誤差較小，均在005 km以下，平均均方根殘差為003 s，其余震序列空間分布情況如圖1所示，圖中序號(hào)1～5為分別來自于易桂喜等（2017）、全球矩心矩張量（GCMT）、美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、梁姍姍等（2018）和楊宜海等（2017）得到的主震的震源機(jī)制解。

大震發(fā)生后，大量的余震發(fā)生在斷層及其附近區(qū)域，根據(jù)余震分布獲得斷層產(chǎn)狀，可以勾畫出斷層的形狀，推測地震的發(fā)震斷層，尤其是對于發(fā)震斷層比較復(fù)雜的地震，余震可以刻畫出斷層的三維形態(tài)（萬永革等，2008）。王鳴和王培德（1992）最早采用此原理分析了山西省大同—陽高地震的發(fā)震斷層面，但所采用的高斯-牛頓法依賴初始解，如果初始解選取的不合適，得到的解將會(huì)遠(yuǎn)離真實(shí)解。萬永革等（2008）對此方法做了改進(jìn)，假定發(fā)震斷層面可以近似為一個(gè)平面或分段近似為多個(gè)平面，小震震源位置到假定斷層面距離的平方和最小，建立求解斷層面的數(shù)學(xué)模型，給出根據(jù)小震確定主震走向、傾角的模擬退火全局搜索和高斯-牛頓局部搜索相結(jié)合的方法，此方法可以在全局搜索最優(yōu)解，避免了對初始解的依賴，被廣泛應(yīng)用于斷層參數(shù)的確定（李迎秋等，2011;楊超群等，2013;Wang et al，2014;盛書中等，2014;潘睿等，2015）。但該方法通過人工篩選數(shù)據(jù)，可能存在偶然因素的影響。為了驗(yàn)證人工篩選數(shù)據(jù)是否對研究結(jié)果及穩(wěn)定性造成影響，本文在數(shù)據(jù)篩選前進(jìn)行了數(shù)據(jù)隨機(jī)篩選測試。

2 斷層參數(shù)的確定

本文使用九寨溝地震全部精定位余震事件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖3所示（圖中白色虛線框和黑色虛線框?yàn)閿鄬用妫D3a，b為余震在水平面和斷層面上的展布。從圖3c，d中可以看出，余震主要集中在主震斷層面5 km范圍內(nèi)，說明大部分余震在所求斷層面的附近，并以斷層面為中心呈對稱分布。最終獲得九寨溝地震發(fā)震斷層的詳細(xì)參數(shù)（表1）。

由余震分布確定九寨溝地震發(fā)震斷層的走向和傾角分別為1513°和840°，與之前研究結(jié)果作比較（表2），發(fā)現(xiàn)本文結(jié)果與美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、中國地震局地球物理研究所、楊宜海等（2017）、易桂喜等（2017）和梁姍姍等（2018）的結(jié)果是一致的;走向結(jié)果與GCMT、劉旭宙等（2017）、謝祖軍等（2018）的研究結(jié)果一致;

3 發(fā)震斷層的分段

精定位后的余震呈NW—SE向分布，從圖1可以看出，在主震的WN方向存在一段余震稀疏區(qū)，不同研究者對本次地震序列余震精定位研究結(jié)果也顯示存在余震稀疏區(qū)（房立華等，2018;梁建宏等，2018）。季靈運(yùn)等（2017）對InSAR觀測結(jié)果的研究表明發(fā)震斷層走向在余震稀疏區(qū)由NW向NNW過渡，即發(fā)震斷層在余震稀疏區(qū)以南的走向?yàn)镹W向，在余震稀疏區(qū)以北的走向?yàn)镹NW向。那么主震發(fā)震斷層是否存在轉(zhuǎn)向，余震稀疏區(qū)是否是其轉(zhuǎn)向的分段點(diǎn)？本文采用分段擬合斷層參數(shù)的方法對發(fā)震斷層進(jìn)行分析，根據(jù)不同分段間差異大小，確定斷層是否可以進(jìn)一步分段。平均演后殘差為每個(gè)余震震源到擬合斷層面的最終平均殘差（萬永革等，2008）。本文根據(jù)平均演后殘差的變化確定分段點(diǎn)的大致位置，將所有地震事件按緯度排列，從南向北，由3305°N開始，用窗長為01°，步長為0025°的滑動(dòng)窗進(jìn)行分段擬合，計(jì)算結(jié)果如圖4所示。