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2022年9月11日新几内亚7.6级地震的震源机制中心解及其在周围产生的位移场和形变场

作者:Seismology 小组 时间:2022-09-12 点击数:

引言

2022911日新几内亚7.6级地震发生后,USGSGCMTGFZCPPTIPGP五个国外机构采用不同方法和资料得到的该地震的多个震源机制解。这些震源机制有一定的离散度,为地震动力学分析或其他应用带来抉择的困难。这些结果都是震源错动方式的一种测量,因此可以按照多种测量结果给出一个中心值供以后的地震发生背景、地震应力触发、地壳应力场分析以及地震前应力方向改变的地震前兆研究。这里整理了各个机构给出的震源机制解,求出了与所有测定的震源机制的差别平方和最小的一个解作为中心震源机制解,并求出了该地震在周围产生的变形场。

多个震源机制的中心解的确定

根据USGSGCMTGFZCPPTIPGP国外五个机构网站发布的该地震震源机制结果整理得到表1。我们分别以各个震源机制为初始解得到中心震源机制,给出大体一致(在小数点3位后有一定涨落)的标准差(表15列),表明采用这种方法得到的解是稳定的。尽管如此,本研究将各个机构测定的震源机制分别作为初始解,将得到标准差最小的解作为最终结果。发现将GCMT得到的震源机制作为初始解得到的震源机制的标准差最小。本研究以此(节面I走向80.74°,倾角78.59°,滑动角-124.93°,节面II走向334.92°,倾角36.53°,滑动角-19.42°)作为最终结果,P轴走向315.74°,倾伏角45.09°,不确定范围分别为300.50~331.50°33.52~58.54°;T轴的走向197.36°,倾伏角25.36°,不确定范围分别为182.12~213.12°11.55~39.13°;B轴的走向88.61°,倾伏角34.15°,不确定范围分别为73.37~104.37°19.46~49.51°。得到的中心震源机制和各个机构和作者测定震源机制的最小空间旋转角见表16列。所得到的中心震源机制及其不确定性绘于图1。从表和图中可以看出,该地震震源机制解距中心解的空间旋转角最大达26.71°,最小空间旋转角为3.53°。这些数据表明不同机构得到的震源机制解较为集中。

 

 

1新几内亚7.6级地震的震源机制中心解(a)及空间三维辐射花样(b)

(a)中的黑色弧线表示中心震源机制的两个节面,绿色弧线覆盖区域为其不确定范围;红色、蓝色和黄色的点表示中心震源机制解的P轴、T轴和B轴,其周围对应颜色的封闭曲线表示其不确定性范围;绿点和黑点表示各个机构得到的震源机制的P轴和T轴的投影;紫色弧线表示各个机构得到的震源机制节面。(b)中的压缩区域和膨胀区域分别用蓝色和红色表示。

震源机制中心解的空间表示

地震的震源机制通常采用震源球的辐射花样来表示。在此我们分别用震源球的上半球和下半球的动画来表示(图2),在震源球上采用P波辐射的振幅相对大小的颜色来填充。为立体表现震源球的辐射花样,我们使震源球水平旋转,并且在各个不同象限采用P波辐射相对振幅大小和方向绘制在震源球上,这样可更为直观地表现震源的空间辐射,见图3

 

 

2  新几内亚7.6级地震下半球、上半球

 

3  新几内亚7.6级地震的中心震源机制解的空间辐射花样表示

图中颜色为P波辐射花样在震源球面上的填充,红色表示向外,蓝色表示向内,从红到蓝表示P波辐射花样由向外最大逐渐过渡到向内最大。箭头表示P波辐射花样振幅的相对大小。

该地震在周围产生的位移场与应变场

2022910日,巴布亚新几内亚发生7.6级地震,发生在巴布亚新几内亚东部约70公里深的断层,靠近澳大利亚板块的北部边缘。在地震发生位置,澳大利亚板块相对于太平洋板块以约100 mm/年的速度向东北偏东方向移动。这一区域的地震发生通常与这两个主要板块的大规模聚合和几个相关微板块复杂相互作用有关,最显著的是南俾斯麦板块、所罗门海微板块和伍德拉克板块。巴布亚新几内亚经历了高频率的地震活动,在过去50年里,本次地震位置250公里范围内发生了78六级以上地震。其中31起发生在100公里以内。1989年,在距离本次地震约25公里的地方发生了7.1级地震。像910日这样震源深度在70300公里之间的地震通常被称为中深度地震。中深度地震表现的是俯冲板块内部的变形,而不是俯冲板块和上覆构造板块之间的浅板块界面。与震级相似的浅源地震相比,它们通常对地表造成的破坏小,但在距离震中很远的地方也能感觉到,地表影响的范围很广。在巴布亚新几内亚海底和东北方向的俾斯麦海也发生深震源地震,即震源深度大于300公里的地震。

 

4研究区域地形图

为了更好的了解新几内亚7.6级地震对周围地区的影响,我们基于弹性半空间模型Okada1992),选择中心震源机制解节面Ⅱ作为发震断层面,根据WellsCoppersmith1994)给出的统计公式估计了断层面大小和滑动量(长度:83.18km,宽度:33.11km,滑动量:340.71cm)计算了新几内亚7.6级地震在周围地区产生的地表同震位移场、面应变、体应变、北向应变、东向应变和北东向应变(图5~7)。

 

5新几内亚7.6级地震产生的同震位移场

图中白色方框代表断层在地表的投影,箭头代表此次地震所产生的水平位移,颜色代表垂直位移,上升为正

从图5可以看出,此次地震近处的位移场具有以下初步特征:从地表的水平位移场来看,震中北侧物质向外涌出,而震中南侧物质向震中涌入。与水平位移场相对应,垂直位移场在震中北侧表现为隆升,而震中南侧表现为沉降。这些特征与该地震的震源机制的正断分量有关。震中西北侧物质涌向震中,西南侧物质远离震中,形成了同震位移场的弧形分布。同样震中东南侧物质涌向震中,东北侧物质远离震中,也形成了同震位移场的弧形分布。这些弧形分布与断层的走滑分量有关。

 

新几内亚7.6级地震产生的各分量应变  

a)体应变(b)北向应变(c)东向应变(d)北东向应变

图中底色代表应变大小,拉张为正,单位为1e-9.

从图6可以看出此次地震产生的体应变,在震中附近南侧呈现压缩,而在震中北侧呈现伸张。北向应变在震中附近南侧压缩,北侧伸张,而在震中较远处为北侧压缩,南侧伸张。东向应变在震中南侧,西北侧,东北侧压缩,以南侧压缩区域为主,震中北侧,西南侧和东南侧伸张。北东向应变在震中附近东南侧,覆盖附近南侧区域呈现压缩,西北侧,覆盖震中附近北侧区域呈现伸张,在震中较远处为东北侧压缩,西南侧伸张。

 

7新几内亚7.6级地震产生的水平主应变和面应变场

图中黑色箭头和白色箭头分别表示水平主压应变和水平主张应变(单位为1e-9;底色表示水平面应力,拉张为正

从图7可以看出面应变的分布与体应变形态大体类似,表现为面应变为体应变的继承。在离开断层区域,面应变为负(蓝色)区域内,物质的运动方向(图5)与主压应变大体一致,而面应变为正(红色)区域内,物质的运动方向(图5)与主张应变大体一致。

本文所用震源机制解来自USGS、GCMT、GFZ、CPPT和IPGP国外五个机构网站,特此致谢。图件由基于MATLAB的FM3Dplot软件绘制。

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