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2023年7月16日美国阿拉斯加7.2级地震的震源机制中心解及产生的地表形变场

作者:Seismology 小组 时间:2023-07-19 点击数:


1引言

根据中国地震台网测定,20237160648分(UTC)美国阿拉斯加发生7.2级地震,地震发生后中国地震台网中心、中国地震局地球物理研究所GCMTOCA等所采用不同方法和资料得到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,供分析余震发展趋势参考,同时根据USGS提供的破裂模型计算了主震所产生的同震位移场及形变场。

2多个震源机制的中心解的确定

将国内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14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,本研究将各个机构和作者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(中国地震局地球物理研究所张喆所得到的震源机制作为初始解得到的震源机制)作为最终结果:节面I:走向62.75°,倾角33.32°,滑动角88.37°,节面II:走向244.70°,倾角56.70°,滑动角91.07°,P轴走向333.93°,倾伏角11.69°,不确定范围分别为 311.88°~355.88°和-10.34°~ 33.65°;T轴的走向158.43°,倾伏角78.27°,不确定范围分别为 96.75°~326.32°和67.73°~ 100.28°;B轴的走向64.11°,倾伏角0.90°,不确定范围分别为42.07°~86.07°和-10.95°~12.79°。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15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38.91°,最小空间旋转角为8.62°,表明各位作者和机构得到的震源机制较为接近。

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1美国阿拉斯加7.2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

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美国阿拉斯加7.2级地震的中心震源机制解的下半球、上半球表示

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美国阿拉斯加7.2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美国阿拉斯加7.2级地震在周围产生的位移场与应变场

2023716日,美国阿拉斯加州Sand Point(阿拉斯加半岛以南)发生7.2级地震,位于太平洋和北美板块之间俯冲带界面或附近的冲断层上。初步的震源机制解表明,破裂发生在一条向西北倾斜的断层上,或者向东南倾斜的断层上。地震发生的位置、机制和深度,都与发生在两个板块之间的俯冲带界面上的滑移一致。在该事件发生处,太平洋板块以约70mm/yr的速率向西北方向与北美地区汇集,向地震东南侧125km的阿拉斯加-阿留申海沟处俯冲。自1900年以来,在本次地震的250km范围内发生了97级及以上地震。其中最大的一次是194641日发生的8.6级地震,发生在本次地震的西南偏西方向约150公里处。1946年的8.6级海啸摧毁了乌尼马克岛上的灯塔,并将其5名居住者卷走。阿留申群岛的荷兰港和伊卡坦岛、南北美洲的西海岸以及夏威夷也发生了海啸灾害。在夏威夷的希洛,海啸夺走了159人的生命,并在加利福尼亚州造成1人死亡。阿拉斯加-阿留申海沟还发生了现代地震仪器记录到的第二大地震,即1964327日阿拉斯加威廉王子湾地区发生的9.2级地震。

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研究区域地形图

为了更好的了解此次阿拉斯加7.2级地震对周围地区的影响,我们由USGS提供的阿拉斯加7.2级地震的破裂模型(https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage)计算了阿拉斯加7.2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),震中大致范围为54.460°N 160.760°W± 4.1 km

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阿拉斯加7.2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,震中东南侧的物质向外涌出,而西北侧的物质涌入震中,在发震断层附近呈现明显的逆冲机制。与水平位移场相对应,垂直位移场在震中东南侧表现为隆升,而震中西北侧表现为沉降。从震源机制解判断地震为逆冲型地震。

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阿拉斯加7.2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,在震中附近西北侧和东南侧较远处呈现压缩,而在震中东南侧近处呈现拉张。北向应变在震中北侧近处和南侧较远处压缩,南侧近处和北侧较远处拉张。东向应变在震中西侧近处和东侧远处压缩,而在震中西侧远处和东侧近处伸张。北东向应变在震中附近东北侧、西北侧和西南侧较远处呈现压缩,在北侧远处和南侧近处区域呈现拉张。

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阿拉斯加7.2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中国地震台网中心、中国地震局地球物理研究所、GCMTNEIRGFZCPPTIPGPOCA特此致谢。图件由基于MATLABFM3Dplot软件绘制。

如若发现有错误,请反馈给我们,我们将及时修改,QQ1014020532

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