1 引言
根据中国地震台网中心测定,2023年12月02日01时36分在云南德宏州芒市(北纬24.26度,东经98.08度)发生5级地震,震源深度10公里。地震发生后,中国地震局地球物理研究所郭祥云,韩立波,蒋长胜,云南省地震局樊文杰,杨志高,地震预测研究所,中国地震台网中心和国外机构NEIC,GFZ等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和作者给出的震源机制解,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,并计算了地震在周围产生的位移场和形变场,供余震发展趋势判断和对周围地壳和断层影响分析的参考。
2 多个震源机制的中心解的确定
根据各个机构和作者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1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183.57°,倾角64.71°,滑动角-160.50°,节面II走向84.97°,倾角72.43°,滑动角-26.62°)作为最终结果,P轴走向42.51°,倾伏角31.03°,不确定范围分别为30.47~54.47°和22.58~39.41°;T轴的走向135.58°,倾伏角5.08°,不确定范围分别为123.54~147.54°和-3.78~13.99°;B轴的走向233.91°,倾伏角58.46°,不确定范围分别为216.64~256.53°和50.40~68.37°。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20.83°,最小空间旋转角为5.63°。这些数据表明不同机构得到的震源机制解较为集中。
图1云南芒市5.0级地震的震源机制中心解地震的中心震源机制解(a)及空间三维辐射花样(b)
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 云南芒市5.0级地震下半球、上半球
图3 云南芒市5.0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 云南芒市5.0级地震在周围产生的位移场与应变场
云南省位于云贵高原,主要受印度板块与亚欧板块碰撞的影响,形成了以滇西褶皱带、滇中褶皱带和滇东褶皱带为主的三个构造单元。这些构造单元之间断裂发育,地震活动频繁。此次地震位于走滑断层滇缅地震带上,这里发育了一系列NE和NW向的复活或新生断裂,自1900年以来,该带发生7级以上大震10余次,占据整个云南地区大震半数以上。
图4 研究区域地形图
为了了解云南芒市5.0级地震对周围地区的影响,我们基于弹性半空间模型Okada(1992),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:3.39km,宽度:3.89km,滑动量:8.96cm),根据中国地震台网中心提供的深度10km,选择震源机制节面Ⅰ。计算了云南芒市5.0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云南芒市5.0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,震中西北侧和东南侧的物质向外涌出,而小部分东北侧和西南侧的物质涌入震中。与水平位移场相对应,垂直位移场在震中北侧和东侧表现为隆升,而震中西南侧表现为沉降。从震源机制解判断地震为走滑地震。
图6 云南芒市5.0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,在震中呈现压缩,而在震中北侧和东侧呈现拉张。北向应变在震中西侧压缩,在东侧、北侧和南侧拉张。东向应变在震中南侧压缩,在北侧、东侧和西侧拉张。北东向应变在震中附近中东侧、中西侧和中南侧呈现压缩,在西北侧、西南侧和东南侧区域呈现拉张。
图7云南芒市5.0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、中国地震台网中心杨志高等、中国地震局地球物理研究所郭祥云、中国地震局地球物理研究所韩立波和蒋长胜,中国地震局地震预报研究所、云南地震台、云南地震局樊文杰以及国外机构NEIC、GFZ,特此致谢。图件由基于MATLAB的FM3Dplot软件绘制。如若发现有错误,请反馈给我们,我们将及时修改,QQ:1978250163