蔣子琴 楊瑩輝 陳 強(qiáng)徐 倩 徐 浪 黃小梅
1) 中國成都 611756 西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院
2) 中國成都 610059 成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
2017 年11 月12 日(世界時(shí))伊朗邊境的薩波爾扎哈布鎮(zhèn)發(fā)生MW7.3 地震,該地震為二十一世紀(jì)以來在扎格羅斯山脈發(fā)生的震級(jí)最大的一次地震(Taymazet al,2018),地震震中位于(45.96°E,34.91°N)(USGS,2017)。2018 年8 月25 日該地區(qū)的賈萬魯?shù)驴h發(fā)生了一次MW6.0 地震(USGS,2018),震中位于(46.24°E,34.61°N)。兩次地震均位于扎格羅斯造山帶的高扎格羅斯斷層附近,震中僅相距約42 km,發(fā)震時(shí)間相隔不到一年 (圖1)。扎格羅斯山脈由亞歐板塊與阿拉伯板塊長期相互碰撞擠壓而形成,該區(qū)域孕育了豐富多樣的斷層系統(tǒng),強(qiáng)烈的板塊活動(dòng)造就了該區(qū)域頻繁的地震活動(dòng)(Jahaniet al,2009;Hatzfeld,Molnar,2010)。
薩波爾扎哈布地震發(fā)生后,一些研究人員(楊百存等,2018;Yanget al,2018b; Heet al,2019; Yanget al,2019)基于合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar,縮寫為SAR)數(shù)據(jù)對(duì)該地震的地表形變及發(fā)震斷層展開了一系列研究。上述研究的結(jié)果表明:薩波爾扎哈布地震由近南北走向的低傾角斷層破裂導(dǎo)致,同震運(yùn)動(dòng)以逆沖兼走滑為主,且強(qiáng)震發(fā)生后該震區(qū)震后形變顯著。但是,關(guān)于發(fā)震斷層的震后運(yùn)動(dòng)特征未見詳細(xì)分析。而震后斷層活動(dòng)是揭示主震引起的應(yīng)力變化和余震觸發(fā)機(jī)制的關(guān)鍵信息,因此本文擬收集覆蓋研究區(qū)域的Sentinel-1 衛(wèi)星升、降軌SAR 數(shù)據(jù),利用短基線集(small baseline subset,縮寫為SBAS)干涉合成孔徑雷達(dá)(interferometric synthetic aperture rada,縮寫為InSAR)技術(shù)(Moraet al,2003)提取薩波爾扎哈布地震后283 天的地表時(shí)序形變,以期揭示該地震同震斷層的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),解析其震后形變機(jī)制,為進(jìn)一步討論震后效應(yīng)對(duì)后續(xù)地震的觸發(fā)作用提供依據(jù)。
地震發(fā)生后會(huì)引起周圍區(qū)域應(yīng)力的增加或卸載,而這可能會(huì)觸發(fā)或延緩后續(xù)地震的發(fā)生,例如1990 年菲律賓MW7.7 地震被認(rèn)為觸發(fā)了其后的MW6.0 和MW6.5 強(qiáng)余震事件(李健等,2017),而2010 年MS7.1 玉樹地震并未觸發(fā)2011 年MS5.2 囊謙地震,囊謙地震更多應(yīng)考慮背景地震活動(dòng)性的影響(單斌等,2012)。萬永革等(2009)計(jì)算了汶川大地震在周圍斷層上的庫侖破裂應(yīng)力變化,其結(jié)果對(duì)該地區(qū)的地震危險(xiǎn)性分析具有重要的參考價(jià)值。有效地判定前震對(duì)后續(xù)地震的觸發(fā)效應(yīng)對(duì)于認(rèn)識(shí)某區(qū)域地震活動(dòng)規(guī)律、評(píng)價(jià)未來地震的危險(xiǎn)性具有重要作用,因此本文擬根據(jù)彈性位錯(cuò)理論(Okada,1985)分別反演獲得薩波爾扎哈布地震震后余滑模型和賈萬魯?shù)碌卣鸬耐饠鄬踊瑒?dòng),并通過計(jì)算薩波爾扎哈布地震的同震及震后余滑對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鸢l(fā)震斷層的庫侖應(yīng)力作用,探討兩次地震間的觸發(fā)關(guān)系,以期為深入探究扎格羅斯造山帶的地震活動(dòng)特性提供參考。
本文觀測(cè)數(shù)據(jù)為Sentinel-1 衛(wèi)星的C 波段合成孔徑雷達(dá)影像(European Space Agency,2014),其數(shù)據(jù)獲取周期短、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)有利于短期時(shí)序監(jiān)測(cè)。針對(duì)薩波爾扎哈布地震的震后形變,本文選取覆蓋研究區(qū)域的12 景升軌影像和13 景降軌影像,利用短基線集干涉測(cè)量技術(shù)獲取震后283 天的時(shí)序形變。Sentinel-1A 影像的覆蓋范圍如圖1 所示,表1 列出了Sentinel-1A 影像的詳細(xì)參數(shù)。
表1 Sentinel-1A 衛(wèi)星的SAR 影像參數(shù)Table 1 SAR image parameters of Sentinel-1A satellite
圖1 2017 年和 2018 年兩次伊朗地震震源區(qū)的構(gòu)造背景及余震分布Fig. 1 Tectonic settings of the source regions of the two Iran earthquakes in 2017 and 2018 and aftershock distribution
為減少時(shí)空失相干的影響,升、降軌SAR 影像干涉圖集的時(shí)間基線均設(shè)置為150 天,垂直基線均設(shè)置為150 m,最終獲得27 組升軌干涉對(duì)和29 組降軌干涉對(duì)。SAR 影像處理過程中,引入精密定軌星歷(precise orbit ephemerides,縮寫為POD)數(shù)據(jù)以減少軌道誤差影響,使用空間分辨率約90 m 的數(shù)字高程模型(digital elevation model,縮寫為DEM)扣除地形相位影響,并采用最小費(fèi)用流(minimum cost flow,縮寫為MCF)方法進(jìn)行干涉相位解纏,繼而通過地理編碼和形變解算得到時(shí)序結(jié)果。
地殼孔隙介質(zhì)的彈性回彈、同震斷層面上的余滑以及下地殼與上地幔間的黏彈性松弛為三種主要的震后形變效應(yīng)(Maroneet al,1991;Peltzeret al,1998;Jónssonet al,2003;Hsuet al,2006)。Feng 等(2018)關(guān)于主震后一個(gè)月內(nèi)累計(jì)余滑的研究表明,孔隙彈性回彈作用對(duì)薩波爾扎哈布地震的影響較小,而黏彈性松弛效應(yīng)主要對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域產(chǎn)生影響,且其效果在震后長時(shí)間跨度下更加顯著(Zhaoet al,2017;賀克鋒等,2019)。由于本研究中地表監(jiān)測(cè)時(shí)段較短,且主要關(guān)注近場(chǎng)的震后形變,因此可忽略黏彈性松弛效應(yīng),所監(jiān)測(cè)到的地表形變僅由余滑效應(yīng)所致,將被用于反演薩波爾扎哈布地震的震后余滑分布。
為了提高反演效率,采用四叉樹方法(Lohman,Simons,2005)分別對(duì)升、降軌形變場(chǎng)進(jìn)行降采樣。盡管震后余滑效應(yīng)可能持續(xù)數(shù)月至數(shù)年時(shí)間,但相對(duì)于漫長的地震周期而言,這一過程仍是短暫的,因此可以采用與同震斷層相同的方法進(jìn)行反演獲取余滑模型。本文使用“兩步法”,以Yang 等(2018b)研究中所估計(jì)的同震斷層幾何模型為初始斷層參數(shù),首先假設(shè)在斷層均勻滑動(dòng)的情形下,利用模擬退火算法搜索最優(yōu)的斷層幾何參數(shù),然后將斷層離散為尺寸較小的矩形源,通過線性反演獲得斷層滑動(dòng)的精細(xì)分布。由于震后不同時(shí)期的形變具有相似的地下活動(dòng)過程,依據(jù)上述方法,本文首先聯(lián)合震后升軌83 天、降軌79 天的形變進(jìn)行反演,獲得一組最優(yōu)斷層幾何參數(shù),再以觀測(cè)周期內(nèi)不同階段的震后形變?yōu)榧s束,最終反演得到各階段對(duì)應(yīng)的余滑分布。
以震后第一期的觀測(cè)數(shù)據(jù)為參考,將計(jì)算所得的其它影像與參考影像的成像時(shí)間差視為震后天數(shù),得到震后的各期形變場(chǎng),如圖2 所示。可見:形變場(chǎng)時(shí)序圖顯示薩波爾扎哈布地震發(fā)生后可提取到顯著的地表形變,其量級(jí)和分布均清晰可辨。震后35 天(2017 年12 月17 日),升軌觀測(cè)場(chǎng)上已經(jīng)識(shí)別到明顯的形變信號(hào),其衛(wèi)星視線(line of sight,縮寫為LOS)向的抬升形變量達(dá)到50 mm 左右;升、降軌觀測(cè)形變的累積形變量和形變分布范圍均隨著時(shí)間推移而不斷增大,升軌形變以LOS 向抬升為主,降軌形變則兼具明顯的LOS 向抬升和沉降信號(hào),形變分布呈“雙橢圓”狀;InSAR 觀測(cè)的震后地表形變分布均具有不對(duì)稱性,且抬升形變量明顯高于沉降形變量,呈現(xiàn)出類似逆沖斷層典型的地下活動(dòng)特征。
圖2 2017 年薩波爾扎哈布MW7.3 地震的震后形變場(chǎng)(a) 升軌視線向形變量;(b) 降軌視線向形變量Fig. 2 Post-seismic deformation field of the Sarpol Zahab MW7.3 earthquake in 2017(a) Ascending LOS deformation;(b) Descending LOS deformation
為進(jìn)一步分析震后形變特征,在主要形變區(qū)選取四個(gè)點(diǎn)繪制其時(shí)序形變累積圖,如圖3a所示,可見:累積形變量持續(xù)增大;震后初期形變?cè)鲩L較快,隨著時(shí)間的推移,形變?cè)鲩L速率呈下降趨勢(shì);震后約220 天時(shí),形變?cè)鲩L明顯減緩;形變序列整體符合對(duì)數(shù)函數(shù)變化規(guī)律。
圖3 點(diǎn)形變序列(a)及震后余滑的地震矩張量M0 和矩震級(jí)MW 隨時(shí)間的變化(b)Fig. 3 Point deformation sequences (a) and variation of the seismic moment tensor M0 and the moment magnitude MW of the afterslip with post-seismic time (b)
根據(jù)震后每一期累積形變進(jìn)行余滑反演,結(jié)果如圖4 所示,圖中余滑模型的滑移量對(duì)應(yīng)于震后該時(shí)期的累積滑移量。反演結(jié)果顯示:滑動(dòng)以逆沖運(yùn)動(dòng)為主,深度上集中分布于沿?cái)鄬觾A向10—45 km 處,且呈現(xiàn)出主滑區(qū)余滑量隨時(shí)間延長逐漸增加的特點(diǎn);震后180 天左右,在深度50 km 的區(qū)域有一小塊聚簇的滑動(dòng),而后此處的累積滑移量逐漸增加,斷層活動(dòng)向深部延伸也對(duì)應(yīng)其地表形變速率逐漸降低,但累積余滑和形變量仍持續(xù)增長;震后283 天的余滑最顯著,滑移量達(dá)到0.7 m,位于斷層平面右下角區(qū)域。
圖4 2017 年薩波爾扎哈布MW7.3 地震的震后余滑分布Fig. 4 The afterslip distribution of Sarpol Zahab MW7.3 earthquake in 2017
利用反演的各期余滑模型計(jì)算對(duì)應(yīng)的地震矩和矩震級(jí),結(jié)果如圖3b 所示??梢姡赫鸷?83 天的余滑釋放的地震矩為1.58×1019N·m,大約相當(dāng)于一次MW6.74 地震;地震矩和矩震級(jí)均呈現(xiàn)出先快速增加再趨于平緩的指數(shù)函數(shù)變化規(guī)律。在時(shí)間演化上,該指數(shù)變化規(guī)律與圖3a 的時(shí)序累計(jì)形變變化規(guī)律形成對(duì)應(yīng),印證了余滑反演結(jié)果的合理性。
基于反演的最優(yōu)余滑模型,分別模擬計(jì)算了升、降軌InSAR 的LOS 向地表形變,并將觀測(cè)值與模擬值作差得到殘差分布,如圖5 所示。結(jié)果顯示:模擬形變與觀測(cè)形變整體上具有較高的相似度,殘差基本小于1.5 cm;主形變區(qū)的殘差量級(jí)較小,而形變場(chǎng)的西南和東北方向部分區(qū)域存在較明顯的殘差,主要來源于觀測(cè)誤差。由于研究區(qū)域位于山區(qū),植被覆蓋茂密,易造成體散射失相關(guān),且山區(qū)地形起伏較大,因此這些區(qū)域殘存部分大氣延遲誤差,使得時(shí)序解算的結(jié)果受到影響。
圖5 2017 年薩波爾扎哈布MW7.3 地震震后余滑的模擬形變場(chǎng)和殘差。(a) 升軌形變場(chǎng)Fig. 5 The simulated post-seismic deformation fields and the residuals based on the afterslip of the Sarpol Zahab MW7.3 earthquake in 2017。 (a) The ascending deformation field
圖5 2017 年薩波爾扎哈布MW7.3 地震震后余滑的模擬形變場(chǎng)和殘差。(b) 降軌形變場(chǎng)Fig. 5 The simulated post-seismic deformation fields and the residuals based on the afterslip of the Sarpol Zahab MW7.3 earthquake in 2017。(b) The descending deformation field
探究地震間的觸發(fā)關(guān)系需獲得后續(xù)地震事件準(zhǔn)確的斷層幾何模型。本文利用地震發(fā)生前后的四景Sentinel-1B 衛(wèi)星SAR 影像,提取后續(xù)賈萬魯?shù)翸W6.0 地震的升、降軌同震地表形變。SAR 影像的詳細(xì)參數(shù)列于表2,圖1 顯示所使用的SAR 影像完整地覆蓋了地震區(qū)域。采用“二軌法”差分干涉技術(shù)處理影像數(shù)據(jù),并引入SRTM4 (Shuttle Radar Topography Mission 4)DEM 數(shù)據(jù)去除地形相位,經(jīng)差分干涉、濾波、相位解纏、地理編碼等步驟,獲得了升、降軌觀測(cè)的LOS 向地表形變場(chǎng),如圖6a 所示。
表2 Sentinel-1B 衛(wèi)星SAR 影像參數(shù)Table 2 SAR image parameters of the Sentinel-1B satellite
由圖6a 可見:InSAR 觀測(cè)的最大抬升形變量為5.5 cm,最大沉降形變量為4.5 cm,整體形變條紋比較清晰,說明同震斷層破裂可能未延伸至地表;升軌和降軌觀測(cè)值均圍繞震中呈現(xiàn)出“花瓣”狀的形變條紋,升軌觀測(cè)值主要位于西側(cè)的兩個(gè)“花瓣”上,而降軌主要形變則位于東側(cè)的兩個(gè)“花瓣”,觀測(cè)結(jié)果表明升軌西側(cè)上、下兩瓣形變分別為抬升和沉降,降軌東側(cè)上、下兩瓣形變分別為沉降和抬升。根據(jù)上述地表形變場(chǎng)的分布特征推測(cè)該地震是由近南北走向的走滑斷層運(yùn)動(dòng)所致。
同樣采用“兩步法”反演獲得賈萬魯?shù)碌卣鸬臄鄬踊瑒?dòng)模型,如圖7 所示。結(jié)果顯示:本次地震斷層走向?yàn)?55.6°,傾角為89.4°,滑動(dòng)以右旋走滑為主兼具部分正傾滑運(yùn)動(dòng),斷層的最大滑移量達(dá)1.2 m,位于地下約6.5 km 處;滑動(dòng)集中分布于沿?cái)鄬用?—10 km 的區(qū)域,最淺層的子斷層滑動(dòng)不顯著,表明此次地震基本未破裂至地表,符合同震形變觀測(cè)結(jié)果。根據(jù)所獲斷層滑動(dòng)模型正演所得到的模擬地表形變場(chǎng)(圖6b),并與觀測(cè)值作差,得到殘差分布(圖6c),結(jié)果顯示升軌東側(cè)與降軌西側(cè)的部分區(qū)域存在部分殘差,這可能是由于主震區(qū)位于山區(qū),地形起伏使得InSAR 干涉過程中存在部分大氣延遲誤差,對(duì)反演精度造成了影響。總體而言,本文估計(jì)的斷層滑動(dòng)模型能較好地?cái)M合InSAR 觀測(cè)形變場(chǎng),反演殘差較小,說明斷層參數(shù)的可靠性高。
圖6 2018 年賈萬魯?shù)翸W6.0 地震升軌(上)、降軌(下)的同震形變場(chǎng)及其模擬殘差(a) 觀測(cè)形變場(chǎng);(b) 模擬形變場(chǎng);(c) 殘差Fig. 6 Coseismic deformation fields and simulation residuals in ascending (upper) and descending (lower) orbits of the Javanrud MW6.0 earthquake in 2018(a) Observed InSAR deformation field;(b) Simulated deformation field;(c) Residual
圖7 InSAR 反演所得的賈萬魯?shù)翸W6.0 地震的斷層滑動(dòng)模型(a) 斷層滑動(dòng)空間分布;(b) 斷層平面上的滑動(dòng)分布,黃色星形代表2018 年賈萬魯?shù)翸W6.0 地震震源在斷層面上的投影位置Fig. 7 Fault slip model of the Javanrud MW6.0 earthquake constrained by InSAR observations(a) 3D view of the fault slip;(b) Slip distribution on the fault plane,where the yellow star represents the projected location of the hypocenter of the 2018 MW6.0 Javanrud earthquake
為了研究薩波爾扎哈布地震及其震后效應(yīng)對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鸬挠|發(fā)影響,本文結(jié)合Yang 等(2018b)估計(jì)的薩波爾扎哈布地震的同震斷層模型和本文反演的震后余滑模型,計(jì)算同震及震后作用在賈萬魯?shù)碌卣饠鄬悠矫嫔系膸靵銎屏褢?yīng)力變化,其中接收斷層參數(shù)根據(jù)2.1 節(jié)InSAR 反演所獲的同震斷層幾何參數(shù)設(shè)定。計(jì)算庫侖應(yīng)力時(shí),摩擦系數(shù)大多取值于 [ 0.1,0.8 ] 區(qū)間內(nèi)(Deng,Sykes,1997;Yanget al,2018a)。本研究測(cè)試了該區(qū)間內(nèi)的不同摩擦系數(shù),分別計(jì)算得到相應(yīng)的庫侖破裂應(yīng)力變化,結(jié)果表明摩擦系數(shù)的改變對(duì)于應(yīng)力變化的正負(fù)值空間分布影響不大,但對(duì)應(yīng)力數(shù)值有一定影響,這與萬永革等(2000)的數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果相同。由于最佳摩擦系數(shù)值難以確定,故本文選取中間值0.4 進(jìn)行計(jì)算。
圖8a 和8b 展示了2017 年薩波爾扎哈布MW7.3 地震在2018 年賈萬魯?shù)翸W6.0 地震斷層平面上的庫侖應(yīng)力變化場(chǎng),可見:前者對(duì)后者的震源區(qū)域造成了明顯的正值庫侖應(yīng)力傳輸,正庫侖應(yīng)力區(qū)域主要位于震源東北方向,且應(yīng)力增加的幅值相對(duì)較大,約為0.12 MPa,震中位置的庫侖應(yīng)力增加量為0.04 MPa,達(dá)到了以往研究中所提出的大約0.01 MPa 的靜態(tài)庫侖應(yīng)力觸發(fā)閾值(Kinget al,1994;Lin,Stein,2004),表明薩波爾扎哈布地震對(duì)于賈萬魯?shù)碌卣鸬陌l(fā)生具有一定的觸發(fā)效應(yīng)。圖8c 和8d 展示了薩波爾扎哈布地震的震后余滑在賈萬魯?shù)碌卣饠鄬悠矫嫔系膽?yīng)力變化場(chǎng),可見:震后余滑對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鹫鹪磪^(qū)亦存在正值庫侖應(yīng)力傳輸,這是由于余滑是同震斷層的繼續(xù)滑動(dòng)作用,但是相較于同震影響,震后余滑導(dǎo)致的庫侖應(yīng)力增加量級(jí)相對(duì)較小,約為0.008 MPa,正庫侖應(yīng)力區(qū)域主要位于震源東南方向,震中位置的庫侖應(yīng)力增加值為0.002 MPa。庫侖應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果說明賈萬魯?shù)碌卣鹬饕芩_波爾扎哈布主震的觸發(fā),而震后余滑對(duì)其影響較小,總體而言,薩波爾扎哈布地震及其震后運(yùn)動(dòng)均對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鸬陌l(fā)生具有觸發(fā)作用。
圖8 2017 年薩波爾扎哈布MW7.3 地震及其震后余滑在2018 年賈萬魯?shù)翸W6.0 地震發(fā)震斷層上觸發(fā)的庫侖應(yīng)力變化ΔCFS(a,b) MW7.3 地震對(duì) MW6.0 地震觸發(fā)的庫侖應(yīng)力變化ΔCFS;(c,d) MW7.3 地震的震后余滑對(duì)MW6.0 地震觸發(fā)的庫侖應(yīng)力變化ΔCFS;(e,f) 本文計(jì)算使用的2017 年MW7.3 地震同震斷層模型(Yang et al,2018b)。圖中黃色和紅色星形分別代表2018 年MW6.0 和2017 年MW7.3 地震震源在各自斷層面上的投影位置Fig. 8 The Coulomb failure stress change ΔCFS on the fault plane of 2018 MW6.0 earthquake triggered by the 2017 MW7.3 earthquake and its afterslip(a,b) ΔCFS on the seismogenic fault plane of the MW6.0 earthquake triggered by the MW7.3 earthquake;(c,d) ΔCFS on the fault plane of the MW6.0 earthquake triggered by the MW7.3 earthquake afterslip;(e,f) The coseismic fault of the 2017 MW7.3 earthquake used in the calculation of ΔCFS (Yang et al,2018b)。 The yellow and red stars represent the projected location of the hypocenter of the 2018 MW6.0 and the 2017 MW7.3 events on their fault planes
本文利用SBAS-InSAR 技術(shù)提取的震后形變場(chǎng)(圖2)與已有研究(楊百存等,2018;Yanget al,2019)提取的同震形變結(jié)果具有較高的相似性,可見在本研究監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi),斷層在震后呈現(xiàn)出與同震效應(yīng)類似的活動(dòng)特征,即薩波爾扎哈布地震的主震斷層被錯(cuò)動(dòng)后持續(xù)滑動(dòng)所產(chǎn)生的余滑效應(yīng)為震后地表形變的主要成分,相對(duì)于同震形變場(chǎng),震后地表形變的位置明顯向西南方向發(fā)生偏移,對(duì)應(yīng)于同震斷層錯(cuò)動(dòng)方向。
反演估計(jì)的余滑模型以逆沖運(yùn)動(dòng)為主,這與薩波爾扎哈布地震的同震斷層運(yùn)動(dòng)特征相似(Yanget al,2018b;張慶云等,2020)。將震后283 天的余滑分布與已有的同震滑動(dòng)結(jié)果(Yanget al,2018b)繪制在一起進(jìn)行對(duì)比,如圖9 所示,可見:余滑位于同震滑動(dòng)的西南方區(qū)域,兩者在空間分布上具有明顯的相關(guān)性,震后283天的余滑累積滑移量僅為0.7 m 左右,而同震滑動(dòng)最大值可達(dá)4.99 m,說明余滑相對(duì)于同震滑動(dòng)并不明顯,且余滑模型(圖6)的傾角較小,主余滑區(qū)位置較淺。上述分析表明,震后余滑作用使同震斷層進(jìn)一步加劇滑動(dòng)并擴(kuò)大了滑動(dòng)區(qū)域,但整體上并未改變同震斷層滑動(dòng)分布的特征。
圖9 2017 年MW7.3 地震的同震及震后斷層滑動(dòng)分布Fig. 9 The co- and post-seismic fault slip distribution of the 2017 MW7.3 earthquake
本文基于InSAR 形變反演了賈萬魯?shù)碌卣鸬耐饠鄬幽P?,并將其作為?yīng)力計(jì)算的接收斷層。計(jì)算的庫侖應(yīng)力變化表明,薩波爾扎哈布地震及其震后余滑對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鸬陌l(fā)生具有不同程度的觸發(fā)作用,其中同震在斷層面上造成的庫侖應(yīng)力增值達(dá)0.12 MPa,震后余滑則繼續(xù)對(duì)斷層面應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生影響,根據(jù)圖8b 和8d 中正、負(fù)應(yīng)力變化分布可知,余滑會(huì)增大或減小斷層面上部分區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)。主震位錯(cuò)產(chǎn)生的庫侖應(yīng)力變化是強(qiáng)余震活動(dòng)的重要原因,但并非全部原因(郝平等,2004),故本文從地質(zhì)構(gòu)造背景方面進(jìn)一步探究導(dǎo)致地震發(fā)生的可能因素。
賈萬魯?shù)碌卣鹞挥谠窳_斯山脈褶皺逆沖帶的西北部,該區(qū)域的斷裂分布(圖1)顯示研究區(qū)主要受到北東—南西向的擠壓應(yīng)力作用(文磊等,2015),反演的斷層面滑動(dòng)分布(圖7)顯示其同震運(yùn)動(dòng)與區(qū)域背景構(gòu)造運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相關(guān)。因此,需要完整地解讀震間、同震和震后這一地震周期中的應(yīng)力傳輸過程,并結(jié)合研究區(qū)域的地質(zhì)活動(dòng)背景,才能更好地評(píng)估地震發(fā)生的危險(xiǎn)性。本文僅計(jì)算了靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)作用,而冀戰(zhàn)波等(2014)針對(duì)2008 年于田MS7.3 地震對(duì)后續(xù)地震的庫侖應(yīng)力觸發(fā)研究認(rèn)為,對(duì)于近場(chǎng)區(qū)域的余震,動(dòng)態(tài)庫侖應(yīng)力能夠更好地解釋其分布。盡管本文結(jié)果已顯示薩波爾扎哈布地震對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鸬撵o態(tài)應(yīng)力觸發(fā)產(chǎn)生了影響,但同時(shí)考慮動(dòng)態(tài)庫侖應(yīng)力的影響,或許更能解釋后續(xù)地震的成因,本文將會(huì)在下一步研究中將其效應(yīng)考慮在內(nèi)。
強(qiáng)震后伴隨的大量余震可能會(huì)對(duì)震后形變場(chǎng)產(chǎn)生影響。萬永革等(2005)計(jì)算了地震斷層面及附近余震對(duì)震后位移場(chǎng)的影響,結(jié)果顯示大量余震發(fā)生后可產(chǎn)生能被GPS 觀測(cè)到的地表位移。由于目前尚未獲得大量包含詳細(xì)震源機(jī)制的余震信息,在InSAR 震后形變場(chǎng)中也未觀測(cè)到明顯的余震相關(guān)的形變信號(hào),因此本文未考慮余震的影響。根據(jù)已有研究的余震地表位移場(chǎng)的分析,多數(shù)余震的位移場(chǎng)方向與主震基本一致,且余震釋放能量遠(yuǎn)小于主震(萬永革等,2005,2009),本文觀測(cè)到的震后形變模式基本與主震相同,可以推測(cè)震后形變場(chǎng)中的少量余震位移并不會(huì)改變本研究中主震和余滑對(duì)賈萬魯?shù)碌卣鸬挠|發(fā)影響。
除余震位移場(chǎng)之外,黏彈性松弛效應(yīng)也已被證明在短期的震后形變中存在一定影響(Guoet al,2019),但本研究也顯示,余滑在斷層近場(chǎng)起主導(dǎo)作用,通過中遠(yuǎn)場(chǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)才能更好地判讀黏彈性松弛模型的擬合結(jié)果。本文的研究范圍主要在近場(chǎng),且目前的觀測(cè)結(jié)果中未發(fā)現(xiàn)明顯的遠(yuǎn)場(chǎng)形變信號(hào),故反演中未考慮震后的黏彈性效應(yīng)。此外,Yang 等(2019)將薩波爾扎哈布地震后220 天的二維形變與其三維同震形變分量進(jìn)行對(duì)比的結(jié)果顯示,二者在垂直和東西方向上的變形趨勢(shì)相同,表明在這一時(shí)期震后形變的主要成分是余滑效應(yīng),本文結(jié)果與其相符,同時(shí)也說明黏彈性松弛形變的量級(jí)較小。相應(yīng)地,我們也認(rèn)為短期內(nèi)該地區(qū)的黏彈性效應(yīng)所產(chǎn)生的庫侖應(yīng)力變化影響不大,如果針對(duì)長時(shí)期的地震觸發(fā)研究,黏彈性效應(yīng)將是一個(gè)必須考慮的因素。上述黏彈性效應(yīng)造成的地表形變雖然并不顯著,但在實(shí)際余滑反演中,可能會(huì)對(duì)余滑量級(jí)造成一定程度的高估,但顯而易見的是,本研究中余滑所造成的地表形變?nèi)匀徽贾鲗?dǎo)地位,因此,本文反演的余滑模型仍具有較高的可靠性。