1引言
2022年8月14日青海玉树州杂多县5.9级地震发生后,中国地震台网中心、地震预测研究所、中国地震局地球物理研究所、青海地震台、GFZ等机构和作者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,并求解了该地震在周围的形变情况。
2多个震源机制的中心解的确定
根据台网中心发布的《2022年8月14日青海玉树州杂多县5.9级地震图集》和国外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的中心震源机制给出的标准差(表1第5列)大体一致(在小数点3位后有一定涨落),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,比较得到标准差最小的解作为最终结果。发现将中国地震台网中心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250.78°,倾角86.22°,滑动角-19.42°,节面II走向342.12°,倾角70.62°,滑动角-175.99°)作为最终结果,P轴走向204.81°,倾伏角16.34°,不确定范围分别为177.91~231.91°和-1.59~36.34°;T轴的走向298.02°,倾伏角10.84°,不确定范围分别为271.12~325.12°和-8.06~30.79°;B轴的走向60.19°倾伏角70.23°,不确定范围分别为-83.14~119.09°和54.25~96.89°。得到的中心震源机制的最小空间旋转角见表1第6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44.57°,最小空间旋转角为8.35°。这些数据表明中国地震台网中心得到的震源机制解较为集中。
图1青海玉树州杂多县5.9级地震的中心震源机制解(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和作者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。
3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。
图2青海玉树州杂多县5.9级地震下半球、上半球
图3青海玉树州杂多县5.9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。
4该地震在周围产生的位移场与应变场
北京时间2022年08月14日16时20分,青海玉树州杂多县发生5.9级地震。震中位于东经92.85°, 北纬33.14°,震源深度约为10公里。1970年以来历史地震统计50公里范围内3.0级及以上地震共发生32 次,其中3.0~3.9级地震16 次,4.0~4.9级地震7 次,5.0~5.9级地震8 次,6.0~6.9级地震1 次,最大为1975年05月05日青海卡赛渡口附近6.4级地震,距本次震中约8公里。100公里范围内3.0级及以上地震共发生192 次,其中3.0~3.9级地震 118 次,4.0~4.9级地震43 次,5.0~5.9级地震29 次,6.0~6.9级地震2 次。
图4研究区域地形图
为了更好的了解青海省玉树州杂多县5.9级地震对周围地区的影响,我们基于弹性半空间模型Okada(1992),选择中心震源机制解节面Ⅱ作为发震断层面,根据Wells和Coppersmith(1994)给出的统计公式估计了断层面大小和滑动量(长度:12.25km,宽度:6.81km,滑动量:31.72cm)计算了青海省玉树州杂多县5.9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)。
图5青海省玉树州杂多县5.9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,此次地震周围地区的位移场具有以下初步特征:从地表的水平位移场来看,震中西北,东南物质向外涌出,而东北的物质明显向震中涌入,在发震断层附近则呈现明显的走滑机制。与水平位移场相对应,垂直位移场在震中东南部明显表现为隆升,而东北部则明显表现为沉降。地震为走滑型地震,水平位移大于垂直位移,以上特征符合走滑型地震所产生位移场的特征。
图6 青海省玉树州杂多县5.9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,在震中东北侧附近呈现压缩,而在震中西北、东南两侧呈现伸张,北向应变、东向应变、北东向应变在震中均呈现明显八花瓣样式分布。北向应变在震中西北侧、东北侧和东南侧压缩,东侧和北侧较远处伸张,西侧和南侧的伸张较小。东向应变在震中北侧压缩,东侧较远处的压缩较小,西北侧和东南侧伸张,东北侧的伸张较小。北东向应变在震中北侧和南侧区域压缩,东侧的压缩较小,东北侧较远处和东南侧伸张,西北侧和西南侧的伸张较小。
图7青海省玉树州杂多县5.9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,而在面应变为正(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中国地震台网中心、地震预测研究所、中国地震局地球物理研究所、青海地震台、国外机构GFZ特此致谢。图件由基于MATLAB的FM3Dplot软件绘制。
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