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2023年12月18日甘肃临夏州积石山县6.2级地震的震源机制中心解及在周边产生变形场

作者:Seismology 小组 时间:2023-12-20 点击数:

 

引言

根据中国地震台网中心测定,2023121823:59:30在甘肃临夏州积石山县(北纬102.79度,东经35.7度)发生6.2级地震,震源深度10公里。截至2023121913时,地震已致126人遇难,地震已造成甘肃113人遇难、青海13人遇难,部分水、电、交通、通讯等基础设施受损。国家自然灾害防治研究院原院长、中国地质大学教授徐锡伟分析认为,甘东南地区位于青藏高原东缘,属于南北地震带组成部分,从震源机制解看为逆断层型地震,推测发震断层为北西向拉脊山北缘断裂。地震造成重大人员伤亡的原因来自多方面,如房屋抗震性能差、震区人口相对密集和时值深夜人处于休息状态来不及躲避等。地震发生后,甘肃地震局张辉,中国地震局地球物理研究所张喆,许力生,郭祥云,韩立波,蒋长胜,中国地震台网中心,中国地震局地震预测研究所,GCMTCPPTSC4NEICGFZ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。

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15列)大体一致(在小数点3位后才有一定涨落),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求解,比较得到标准差最小的解作为最终结果。发现将CPPT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163.47°,倾角40.89°,滑动角115.66°,节面II走向311.03°,倾角53.85°,滑动角69.45°)作为最终结果,P轴走向55.51°,倾伏角6.74°,不确定范围分别为39.19~71.19°-8.73~21.67°;T轴的走向167.02°,倾伏角72.13°,不确定范围分别为125.50~206.47°61.84~82.37°;B轴的走向323.51°,倾伏角16.47°,不确定范围分别为307.19~339.19°7.31~26.83°。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32.72°,最小空间旋转角为3.7°。这些数据表明不同机构得到的震源机制解较为集中。

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甘肃临夏州积石山县6.2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)

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

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甘肃临夏州积石山县6.2级地震下半球、上半球

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甘肃临夏州积石山县6.2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。

甘肃临夏州积石山县6.2级地震在周围产生的位移场与应变场

本次甘肃临夏州积石山县6.2级地震,震源深度10公里。中国地震台网中心组织专家对甘肃积石山附近地震活动进行研究分析,此次地震位于甘东南地区,距离最近的断层拉脊山北缘断裂约3公里。初步震源机制解结果显示,此次地震为逆冲型破裂。甘东南活动构造区位于中国南北地震带北部,是青藏高原东北缘的一个重要组成区域。受欧亚板块与印度板块的长期挤压作用,该区构造活动强烈,发育着东昆仑断裂、西秦岭北缘断裂、临潭—宕昌断裂、光盖山—迭山断裂、迭部—白龙江断裂、塔藏断裂、岷江断裂、雪山断裂、虎牙断裂等多条深大断裂。青藏高原是一个构造活跃的地区,地震在整个地区是常见的。此次地震震中附近200公里范围内,1900年以来共发生6级以上3次,均为孤立型或主震-余震型地震。截至202312190400分共记录到3.0级及以上余震9次,其中3.03.9级地震7次,4.0级以上地震2次,最大为19059分发生的4.1级地震。

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研究区域地形图

为了了解甘肃临夏州积石山县6.2级地震对周围地区的影响,我们基于弹性半空间模型Okada1992),根据WellsCoppersmith1994)给出的统计公式估计了断层面大小和滑动量(长度:15.00km,宽度:8.55km,滑动量:58.12cm),根据中国地震台网中心提供的深度10km,选择震源机制中心解节面Ⅰ。计算了甘肃临夏州积石山县6.2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)。

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5甘肃临夏州积石山县6.2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,震中北西侧和小部分东南侧的物质向外涌出,而东北侧和西南侧的物质涌入震中,发震断层附近呈现明显的逆冲机制。与水平位移场相对应,垂直位移场在震中及其北西侧和东南侧表现为隆升,而震中东北侧和西南侧表现为沉降,但沉降量量级很小。从震源机制解判断地震为逆冲地震。

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甘肃临夏州积石山县6.2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可以看出此次地震在地表产生的体应变,在震中区域附近呈现拉张,周边呈现了压缩,东侧和西侧呈现压缩表现更为突出,而在震中远处的东北和西南北侧和南侧呈现拉张。北向应变在震中北侧、南侧压缩,在西北侧和东南侧拉张。东向应变在震中表现拉张,附近的西侧、东侧压缩,,再稍远处在表现在北侧和南侧拉张。北东向应变在震中表现为拉张,附近北东北侧和、西南侧呈现压缩,稍远处表现为拉张,在震中附近西北侧和东南侧区域呈现拉张。

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7甘肃临夏州积石山县6.2级地震产生的水平主应变和面应变

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。

致谢:本文所用震源机制解来自甘肃地震局张辉,中国地震局地球物理研究所张喆,许力生,郭祥云,韩立波,蒋长胜,中国地震台网中心,中国地震局地震预测研究所,GCMTCPPTSC4NEICGFZ,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,QQ1978250163

 

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