LU-022-2013年芦山7.0级地震的动态破裂过程.pdf

中国科学: 地球科学 2013 年 第43 卷 第6 期: 1020 ~ 1026 earth。scichina。comSCIENCE CHINA PRESS 论 文 2013 年芦山7。0 级地震的动态破裂过程①②①*①②①① 刘成利 ,郑勇 ,葛粲 , 熊熊 , 许厚泽 ① 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室, 武汉 430077; ② 中国科学院大学地球科学学院, 北京 100049 * 联系人, E-mail: zhengyong@whigg。ac。cn 收稿日期: 2013-04-27; 接受日期: 2013-05-06; 网络版发表日期: 2013-05-10 中国地震科学台阵探测项目(编号: 201008001)、国家自然科学基金(批准号: 41174086, 40974034, 41021003)和中国科学院测量与地球物理 研究所重要方向项目资助 摘要 2013 年4 月20 日上午8:02 分, 四川芦山县及周边地区发生了7。0 级强震,引发山体 关键词 滑坡等地质灾害,造成了严重的人员伤亡和经济损失。

​以龙门山地震带的白沙-龙溪河流域中下游为研究对象，针对2009年-2014年的山洪泥石流事件引发的剥蚀数量开展调查研究，并结合震前的区域剥蚀研究成果及其它地震山区剥蚀特征，揭示了区域剥蚀速率的波状动态过程及山洪与泥石流灾害的演化特征，讨论了成都古城在灾害影响下的迁移可能性。震(zhèn)级(jí)与地震烈度的概念根本不同震(zhèn)级(jí)代表地震本身的强弱只同震源发出的地震波能量有关。迷信家表示，苏门答腊爬升带作为全球活泼地震区域，发作过3次8.4级以上的地震，包括2004年的9.2级地震，长达500公里的苏门答腊，安达曼地震区域依然被锁定，时常表现出异常形态，迷信预测还是能够会发作超强地震，该区域依然是一个不稳妥的地震带。

类型及是单层还是双层断裂，非汶川地震余震。在汶川地震等重特大灾害应急抢险中，我国政府决策果断、行动高效，有效化解了次生自然灾害带来的核安全风险，核安全保障体系发挥了重大作用。据了解，伊利集团自2003年首次提出自然灾害应急机制，就把自然灾害应急预警反应作为一项常态工作开展，在汶川地震、玉树地震、西南旱灾、雅安地震、余姚水灾、鲁甸地震、景谷地震、康定地震等重大灾害发生之时，伊利都在第一时间启动自然灾害应急机制，捐钱捐物陈运泰 芦山，把震区最需要的物资及时送到震区同胞手。

为解决巨大地震的面波震(zhèn)级(jí)饱和问题。规范规定：当某地区是受震中烈度与该地区给定的基本烈度相等或比它大一度的地震影响时，称为近震。为倡导优生优育，深圳远东妇儿科医院联合罗湖区科学育儿中心从源头关爱“孕前育龄夫妇”，日前已推出“2017科学备孕公益计划”，专家孕前咨询评估，还有免费备孕检查，另开设科学备孕、孕期体重管理、临产预演、产房参观等主题公益课程，帮助准妈们开启轻松的孕产之旅。

由于一般而言, 有限断层模型反演中断层的走向和 近震数据存在部分限幅现象,我们采用远震体波波几何模型对反演的结果影响很大。因此, 如何确定合 形数据, 依据Ji 等[14] 的有限断层模型反演原理,通过理的断层模型对于获取可靠的震源破裂过程是非常 小波分析和模拟退火反演方法反演地震震源破裂过 重要。根据中国地震台网给出的余震位置和龙门山 程, 从而为研究震源破裂状态,快速计算库伦应力场地区的活动断层,我们采用龙门山地区的断层走向, 以及地震强地面震动等应急研究和地震危险性评估 并依据目前初步的震源机制解[21] 给出的断层面解, 提供研究基础。考虑到地震为有限破裂源,因此, 我们对断层的走向和倾角进行了一些微调,选取断层的走向和倾角分别为214°和38°, 断层面的大小为沿走向66。5km 和 1 方法倾向 35 km。 基于这一设定, 我们将断层面分成面积[15][16,17]为3。5 km×3。5 km 的子断层, 每个子断层的滑动范围自从Olson 和Apsel , Hartzell 等 首次将有 限断层反演方法用于1979 年美国ImperialValley 地 为0~4 m, 考虑该地震为逆冲型地震,断层滑动角的 震的破裂过程反演中以来。

随着近十几年全球中强 范围取 0°~180°,间隔为 3°, 破裂速度的搜索范围为11 地震的频繁发生,作为研究地震震源破裂过程常用1。6~3。0 km s , 间隔为0。1 km s , 每个子断层的上 的有效手段,该方法已经在地震破裂过程反演中的升时间为0。5~6 s, 间隔为0。5 s。 当广泛应用[18~20]。 有限断层反演方法是将断层平面 划分成等面积的矩形小块,也称为子断层,通过计算3 反演结果 每个子断层的位移参数求得整个断层面的平均破裂 大小。 每个子断层在任意台站上的位移响应可以表在反演过程中,我们采用了Crust2。0[22] 的地壳速 示成该子断层的错动大小、滑动方向、上升时间和破度模型, 基于前文给出的断层模型参数,我们反演并 裂速度的函数。因此, 可以表示成以下形式:获取了此次芦山7。0 级地震震源破裂过程。 u(t)反演得到的有限断层破裂模型如图2(a)所示,模 n m型参数见网络版附表 1()。 可12 ˆcos( ) ( , ) sin( ) ( , )  ( ), D Y V t  Y V t S tjk  jk jk jkjk jk jk  jk以看出, 地震破裂分量主要以逆冲方式为主,起震深 j 1 k 1度在 15 km 左右, 在震源处有最大的滑移量,最大滑 其中, u(t)为任意台站上的位移响应, Djk为平均位错移量在 1。

5 m 左右; 此次地震释放的标量地震矩为 量,  为滑动角, j 表示沿断层走向方向上的第j 个子jk191。01×10 Nm, 相当于矩震级为 Mw6。6;断层破裂主 断层, k 表示沿断层倾向方向上的第k 个子断层, n 表要集中在起震点到两侧28 km 的范围内,沿断层倾角 示断层沿走向上的子断层的个数, m 表示断层沿倾向12方向的范围主要在 12~30km 左右。 地震主要持续时 上的子断层个数,Y (V , t) 和Y (V , t) 分别为子断层jk jk jk jk间在前20 s 左右, 如图2(b)所示。 从20 s 破裂的模型ˆ 沿走向和倾向滑动的格林函数,S t 为上升时间函jk ( )来看, 地震滑动量除了震中附近的主要破裂区域外, 数。 在此基础上, 本文基于Ji 等[14] 的提出的小波变换 在距离震中南北两侧 20km 左右区域的深部地区也 方法, 利用模拟退火算法在整个模型空间中同时反出现了相对较小的破裂,破裂滑移量在 20~30cm。 演得到每个子断层的滑移量,滑动角, 上升时间以及从结果来看,地表破裂的情况比较轻,在起震点南部 破裂速度。

10 km 范围内可能会有局部的地表破裂出现,如图31021 刘成利等: 2013 年芦山7。0 级地震的动态破裂过程图1 地震破裂模型反演采用的远震台站分布图黑色五角星为芦山地震的震中位置,黑色圆点为宽频带地震台网的分布图图2 芦山7。0 级地震的破裂模型 (a)图中黑色箭头标示破裂滑移方向和大小, 黑色等值线为破裂开始时间, 水平坐标为沿走向的距离,纵坐标为沿断层破裂方向距离地表的距离; (b) 地震矩释放的时间函数 所示。 为了进一步了解地震的破裂过程,我们做了此时主破裂区域达到最大, 15 s 以后在主破裂两边偏下 次地震破裂的时空分布,如图4 所示。 从破裂的时空的位置又发生两次小破裂。从波形拟合情况来看,如 分布情况看, 地震的主要破裂发生在前 10s, 第 6 s 图5 所示, 地震波形拟合情况很好,结果吻合度很高。 1022中国科学: 地球科学 2013 年 第43 卷 第6 期图3 芦山7。0 级地震破裂面在地形图上的投影(a)及芦山和汶川地震的余震分布情况(b) (a)中绿色圆圈为震中周边城市; (b)中灰色圆圈和浅蓝色圆圈分别表示芦山地震和汶川地震的余震分布情况, 黄色五角星为1970 年发生的大邑西地震震中位置, 绿色圆圈为震中周边城市图4 破裂面上滑动量的时空分布1023 刘成利等: 2013 年芦山7。

浅源地震大多发生在地表以下30公里深度以上的范围内，而深源地震最深的可以达到650公里左右。在造成地震活动的三种主要端元类型的断裂（逆冲断层、走滑断层与正断层）中，以逆冲断层释放的能量最大，因为造成断层上下两盘相对滑移的差应力为地壳垂直重力的三倍，而走滑断层与正断层的则分别为1.2倍与0.75倍。根据台湾气象部门地震报告资料，昨日到今日连震，其中昨日晚间9时56分，发生最大规模5.8的地震，震央位于台湾东部海域27.8公里，深度16公里。

在20 s 和30 s 左右有两个小的能量释放 区域的滑移量在20~30 cm 左右, 相对较小。 从结果来阶段, 此时滑移量主要集中在断层深部区域,并使得 看, 破裂绝大多数集中在深部, 地表附近的破裂很小,破裂面南北向展布达到40 km 左右。 地表滑移量很小, 如果存在地表破裂的话, 可能在起震点南部 10 km 范因此, 此次地震可能地表破裂不明显,滑移量主要在 围内会有局部的地表破裂出现。 地震主要破裂区位于深部释放。 这也解释了为什么受灾区域比主要破裂 地震起震点(102。956°E, 30。284°N)左右各10 km 范围, 滑移区域大的原因。 此外, 断层走向为 214°左右, 倾 主要影响范围可能在此范围内并向外有较大扩展。角在 38°左右, 考虑到余震的空间展布,本文的破裂 1024中国科学: 地球科学 2013 年 第43 卷 第6 期 模型和目前的余震区域分布相对吻合。综合考虑余序列特别丰富,已经发生了 4000多次余震,并且强 震分布、断层走向和断层性质,我们推测该地震有非余震发生频次也很高的主要原因。

常大的可能发生在前山断裂上。此外, 由于2008 年汶川地震也位于此次地震的从芦山地震的破裂模型来看,此次地震能量主龙门山断裂上,且在前山断裂上也有错动。从 Shen 要释放区域在沿震中两侧28 km 左右, 特别是起震点等[23] 的破裂模型以及汶川地震的余震分布[24~26]来看, 两侧20km 范围内。另外, 在破裂后期,远离主破裂这两个地震的破裂带之间存在着50 km 左右的区域还 区域的地区也出现了小的破裂区域,而在这些小破没有地震的破裂, 如图3(b)所示。 虽然 1970 年在大邑 裂区域和主破裂区域之间的大部分区域内,破裂很西发生的 6。2级地震位于该空白区, 从震级和地表破 小, 如果这些区域以前没有发生较大地震的话,那么裂的关系来看[27], 6。2 级地震的地表约为11 km, 这显 这些区域上的应变将没有完全释放,从而具备发生然没法填补这么大的空区,因此, 该空白区存在着较 余震和强余震的可能。这也是为什么此次地震余震高的地震危险性。 致谢审稿专家提出宝贵修改意见，中国地震台网中心提供余震位置数据; 本文用到的地震数据来自美国 IRIS 地震数据管理中心,图形由GMT 软件绘制;中国科学院测量与地球物理研究所倪四道研究员和其团队对本文给予指导和帮助,在此一并致谢。

参考文献 1 陈国光, 计凤桔, 周荣军, 等。 龙门山断裂带第四纪活动性分段的初步研究。地震地质, 2007, 29: 657–673 2 Gao Y, Wu Z L, Liu Z, et al。 Seismic source characteristics of nine strong earthquakes from 1988 to 1990 and earthquake activity since1970 in the Sichuan-Qinghai-Xizang (Tibet) zone of China。 Pure Appl Geophys, 2000, 157: 1423–1443 3 高原, van der Lee S G D, Giardini D。 应用振型叠加方法研究 1997 年 11 月8 日中国西藏玛尼地震震源机制。地球物理学报, 2001,44(增刊): 98–106 4 Shao G F, Li X Y, Ji C, et al。 Focal mechanism and slip history of the 2011 Mw9。