1 引言
根据中国地震台网测定,2024年6月1日08时46分,西藏那曲市尼玛县发生5.9级地震。震中位于东经86.36,北纬34.14,震源深度约为8公里。地震发生后,西藏地震台、中国地震局地震预测研究所、中国地震局地球物理研究所、中国地震台网中心和国外机构SC4、CPPT、IPGP、GCMT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,并计算了该地震破裂对周围产生的地表变形场,供分析余震发展趋势参考。
2 多个震源机制中心解的确定中心
根据国内外机构网站和多位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4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。发现以SC4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235°,倾角50°,滑动角-8°,节面Ⅱ走向330°,倾角84°,滑动角-140°)作为最终结果,P轴走向191.56°,倾伏角13.03°,不确定范围分别为164.34~218.34°和-5.26~32.57°;B轴的走向334.06°,倾伏角73.73°,不确定范围分别为270.74~493.73°和59.87~100.39°;T轴的走向99.33°,倾伏角9.57°,不确定范围分别为72.11~126.11°和-8.93~29.45°。得到的中心震源机制和各个机构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44.87°,最小空间旋转角为7.85°。这些数据表明不同机构和作者得到的震源机制解较为集中。该地震的震源机制表明该地区受到印度板块的北向推挤和青藏高原近东西向扩展,导致了近南北向挤压和近东西向的拉张。
表1 不同机构给出西藏那曲市尼玛县发生5.9级地震震源机制及得到的中心震源机制解的标准差
图1 西藏那曲市尼玛县5.9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)
(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、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 西藏那曲市尼玛县5.9级地震的中心震源机制解的下半球、上半球表示
图3 西藏那曲市尼玛县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 西藏那曲市尼玛县5.9级地震在周围产生的位移场与应变场
本次地震发生在青藏高原北部的羌塘盆地,由于印度板块和欧亚板块的长期挤压和碰撞,青藏高原地区是中国构造和地震活动最强烈的地区之一。此次地震震中距那曲市双湖县253公里、距尼玛县275公里、距阿里地区改则县296公里,距拉萨市672公里。震中周边200公里内近5年来发生3级以上地震共73次,最大地震是2020年7月23日在西藏那曲市尼玛县发生的6.6级地震(距离本次震中114公里)。
图4 西藏那曲市尼玛县5.9级地震区域地形图
为了了解西藏那曲市尼玛县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),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),根据中国地震台网中心提供的深度8km,选择与周围断层走向接近的中心震源机制节面Ⅱ作为发震断层面。计算了西藏那曲市尼玛县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 西藏那曲市尼玛县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,震中西南侧物质向外涌出,而东北侧物质涌入震中。与水平位移场相对应,垂直位移场在震中西南侧位置表现为隆升,而震中东北侧物质表现为沉降。图中水平位移远大于垂直位移,符合走滑型地震所产生位移场的特征。
图6 西藏那曲市尼玛县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1.0×10⁻⁹。
从图6可以看出此次地震产生的体应变,在震中东北侧和西南侧较远处呈现压缩,且东北侧压缩较明显,而在震中东北侧较远处和西南侧呈现拉张。北向应变在震中东北侧、西北侧和西南侧压缩,在北侧和西侧拉张。东向应变在震中东侧和西侧较远处压缩,在东侧较远处和西侧拉张。北东向应变在震中附近东北侧和西南侧较远处呈现压缩,在东北侧较远处和西南侧呈现拉张。
图7 西藏那曲市尼玛县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1.0×10⁻⁹);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:西藏地震台、中国地震局地震研究所罗钧和赵翠萍、中国地震局地球物理研究所郭祥云等、中国地震台网中心和国外机构SC4、CPPT、GCMT、IPGP等为本研究提供了尼玛地震的震源机制解数据,特此致谢!震源机制动画由研究小组基于MATLAB开发的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,联系方式:1978250163@qq.com