2017年8月8日九寨沟M7.0地震及余震震源机制解与发震构造分析

2017年8月8日在青藏高原东缘四川省九寨沟县发生M7.0级强烈地震,极震区烈度达Ⅸ度,但无明显地表破裂,一定程度上限制了发震构造的确定和后续地震危险性判定.本文基于截止至2017年8月14日的地震资料,采用多阶段定位方法,对主震及余震进行了重新定位,同时,利用CAP波形反演方法,获得了M7.0主震与13次M_L ≥ 4.0级余震的震源机制解和震源矩心深度,进而初步分析了本次地震的发震构造.结果显示,九寨沟M7.0地震的矩震级M_W6.4,震源矩心深度5 km,表明主震发生在上地壳浅部,与2003年伊朗巴姆（Bam）M_W6.5地震特征极为相似;12次M_L ≥ 4.0级余震的震源矩心深度6~12 km,显示这些余震发生在主震下部,仅1次例外.重新定位后的余震震中呈NW-SE向窄带展布,位于近NS向的岷江断裂与近EW向的东昆仑断裂带东端分支塔藏断裂所夹持的区域,余震带长轴长约38 km,主震位于余震带中部.根据余震震中分布、主震及余震震源机制解等,推测本次九寨沟M7.0地震及其余震的主发震构造为位于岷江断裂与塔藏断裂之间的树正断裂.震源机制解揭示,树正断裂呈左旋走滑,走向约152°,近SE,倾向SW,倾角约70°,该断裂应属于东昆仑断裂东端的分支断裂之一,或与东南侧的虎牙断裂构成统一断裂系.     

2017年九寨沟MS7.0级地震震源过程反演与烈度估计

2017年8月8日,在我国四川省九寨沟县发生一次M_S7.0级地震.在快速响应的基础上,重新筛选远场地震波形资料并收集覆盖震中区的InSAR资料对主震的震源破裂过程重新进行了反演分析,收集震后约13 h的余震震相数据对余震进行了双差定位,并基于此对发震断层的复杂性进行了讨论,提出了有待进一步研究的问题.最后,利用反演得到的有限动态破裂模型对地震烈度进行了估计.

     

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟MS7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_S7.0地震是继2008年汶川M_S8.0地震和2013年芦山M_S7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_S7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_S7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_S7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.

     

九寨沟M7.0地震多个震源机制中心解的确定

2017年8月8日21时19分在四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县发生M7.0地震,对该区域造成一定的人员伤亡和财产损失。该地震发生后,多家地学研究机构和研究人员用不同的资料和方法产出了该地震震源机制解。本研究通过收集他们使用的不同资料和方法得出同一地震的多个震源机制解,找出两个震源机制解空间旋转角差别的表达方法,用Levenberg─Marquadt算法使非线性问题转化成线性问题进行迭代求解,求出了该地震的中心震源机制解。     

2017年九寨沟MS 7.0地震震源深度测定

为了更好地确定2017年8月8日九寨沟M_(S )7.0地震震源深度其发震机理,利用四川、甘肃和青海区域地震台网的观测波形数据,采用多种方法研究了此次地震的震源深度。首先,采用gCAP方法反演了九寨沟M_(S )7.0地震的震源机制解和矩心深度,结果显示,节面Ⅰ走向243°/倾角87°/滑动角-158°,节面Ⅱ走向151°/倾角68°/滑动角-3°,矩震级为M_(W )6.5,矩心深度为8 km;然后,采用ISOLA近震全波形方法反演了此次地震的震源机制解,反演结果与gCAP方法结果相差不大,矩心深度为7 km;最后,通过sPn震相与Pn震相之间的走时差测定此次地震初始破裂震源深度,结果显示深度约为12 km。研究表明,九寨沟M_(S )7.0地震的矩心深度为7—8 km,初始破裂深度约为12 km。     

2017年8月8日九寨沟MS7.0地震震源谱及震中区域品质因子

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_S7.0地震,国家强震动台网中心正式发布了此次地震中收集的66组强震动记录,采用其中震源距不超过150 km且台站场地反应已确定的8组记录,基于S波傅氏谱反演方法确定了此次地震的震源谱及震中区域的地壳介质品质因子.结果为：品质因子Q（f）=84.9f^0.71,说明该区域的S波非弹性衰减较为强烈;根据ω^-2震源谱模型,确定该地震的地震矩为9.42×10¹⁸Nm,其对数标准差为0.12,相应的矩震级M_W=6.616±0.079,拐角频率为0.131±0.011 Hz,应力降为3.854 MPa,该值明显低于全球板内地震的应力降平均水平（4.89 MPa）,但高于2013年芦山M_W6.6地震的应力降.

     

2010年玉树地震序列ML≥4.0事件震源机制解特征分析

采用CAP方法反演2010年玉树7.1级地震序列前震、主震及余震19个M_L≥4.0事件的震源机制解,19个结果以走滑类型为主,前震、主震的震源机制解十分接近,反映出前震、主震之间密切的联系;震源深度集中在7~12 km,震源最浅（4.5 km）与最深（34 km）的两个余震事件具有明显的逆冲性质,表现出明显的边界特征;19个事件的震中分布在甘孜-玉树断裂北支玉树-隆宝断裂上,目前已经证明该断裂即为玉树地震的发震构造。自SE-NW沿玉树-隆宝断裂走向拉一剖面,观察震源深度沿剖面的变化情况,可看出玉树-隆宝断裂西北段震源深度要大于东南段,该段主要是余震活动的中后期,因此在地震活动的中后期,余震向地壳深部扩展,断裂累积的应变能得到更进一步的释放;P轴方位角优势分布集中在220°~230°,T轴方位优势分布集中在310°~320°,两个优势分布互相垂直性与单个事件的沙滩球应力轴一样,说明玉树地震的震源机制解类型较为简单;玉树周边地区应力场分布比较均匀,并不像汶川周边地区那么复杂,本次玉树地震为巴颜喀拉地块与羌塘块体边界处甘孜-玉树断裂应变能量的正常释放。     

九寨沟M_s7.0地震的InSAR观测及发震构造分析

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_s7.0地震.本文基于Sentinel-1 SAR影像,利用InSAR技术获取了此次地震的同震形变场,反演获得同震滑动分布,计算了同震位错对余震分布和周边断层的静态库仑应力变化,并对发震构造进行了分析讨论.结果表明:①InSAR同震形变场显示,九寨沟地震造成地表形变最大量级约为20 cm(雷达视线方向),同震形变存在非对称性分布特征.②同震位错以左旋走滑为主,主要发生在4~16 km深度,最大滑动量约为77 cm,位于9 km深处.反演得到的矩震级为Mw6.46.同震错动未破裂到地表.③大部分余震发生在库仑应力增加区.此次地震增加了震中周边地区一些断裂的库仑应力,如东昆仑断裂带东段、龙日坝断裂、虎牙断裂等.④东昆仑断裂东段的未来地震危险性值得关注.⑤九寨沟地震的发震断层为树正断裂,可能是虎牙断裂的北西延伸隐伏部分,此次地震是巴颜喀拉块体南东向运动受到华南块体的强烈阻挡过程中发生的一次典型构造事件.     

2017年四川九寨沟MS7.0强震的余震重定位及主震震源机制反演

本文采用双差定位法对2017年8月8日至10月31日期间四川九寨沟M_S7.0主震及5200个余震序列进行相对定位,得到4036个重定位地震事件.采用中国区域地震台网观测到的宽频带垂直分向波形数据和W震相反演方法,得到了主震震源机制解.重定位结果显示,余震序列分别沿NNW和SSE两个方向扩展,展布长度约58 km,且这些余震主要集中在22 km深度之上.余震分布的另一个重要特点是具有分区特性,即在主震NNW方向约5 km处存在明显的西北和东南两区余震活动分界线;西北区的余震由深至浅具有较好连续性,而东南区却在约10 km深度处存在不连续性.余震分布的这种分区特征,说明九寨沟地震震源区的地壳结构存在强烈的不均匀性.余震分布与主震破裂特征的一致性,证实了我们定位结果的可靠性.主震的震源机制解展示出节面Ⅰ的走向/倾角/滑动角分别为246°/83.7°/-177°,而节面Ⅱ的走向/倾角/滑动角为155.7°/87.1°/-6.3°,最佳质心深度为15.5 km,矩震级M_W为6.5.根据余震分布较为垂直和主震震源机制解两节面的倾角均在80°以上,并结合野外地质调查结果,推测此次九寨沟地震为与节面Ⅱ参数相近的一次高角度的左旋走滑型事件.     

2001年昆仑山地震同震—震后效应与2021年玛多地震关系探讨

位于青藏高原中北部的巴颜喀拉地块是我国西部近年来的主体地震活动区,一系列M_W7.0以上强震均发生在该次级块体周边,而其北边界东昆仑断裂带是一条长达2000 km、规模最大、活动性最强的深大断裂带.2001年在东昆仑断裂带中段发生了M_W7.8昆仑山地震,2021年5月在其震中东南部大约450 km处巴颜喀拉块体内部一次级断裂上发生了M_W7.3玛多地震.玛多地震对人们以往认为强震更可能发生在巴颜喀拉块体边界断裂上的认识提出挑战,但是也为研究巴颜喀拉块体边界断裂与块体内部次级断裂活动关系、地震触发关系带来机遇.本文利用前期基于2001年昆仑山地震后积累的大量InSAR数据获得的震后大范围形变场时空演化图像和库仑应力变化模型,探讨昆仑山地震与玛多地震的关系.InSAR震后观测结果显示：昆仑山地震后沿东昆仑断裂带出现了长达500 km的大范围南北不对称震后形变场,其中南盘形变宽度和量级均明显大于北盘,南盘形变宽度达到250 km,断层近场相对平均形变速率达到＞20 mm·a^-1,而且南盘向南衰减梯度小,整体衰减缓慢,意味着震后形变对巴颜喀拉块体形成持续东向加载作用,并将分摊到块体内部的一系列次级断裂上,应力加载增加次级断层的地震危险性.2015—2020年InSAR震间应变率场则显示次级断裂——昆仑山口—江错断裂呈高剪切应变率特征.本文计算了昆仑山地震同震破裂和震后形变引起的玛多震区多条SE向次级断裂的累积库仑应力变化,结果显示昆仑山地震同震和震后形变对玛多地震发震断裂(昆仑山口—江错断裂)形成了一定的应力加载.本文认为昆仑山地震同震和长时间尺度震后形变加速了巴颜喀拉块体的东向运动,而断层本身运动学性质和区域应力扰动共同影响了玛多地震的发生.

     

基于Pn/Pg相对定位方法研究2017年8月8日九寨沟M7.0地震起始破裂深度

本文利用Pn/Pg相对定位方法,测定了2017年8月8日四川九寨沟M7.0主震及部分余震的起始破裂深度.地震的起始破裂深度是理解地震孕震机理的重要参数,而九寨沟地区台网稀疏,地壳速度结构复杂,基于传统的到时定位方法测定地震起始破裂深度误差较大.Pn/Pg相对定位方法首先基于流动观测近台记录对2017年8月10日M4.1和11月7日M4.5余震震源位置进行测定,选择其为参考事件,再利用Pg校正主震水平位置,Pn约束震源起始深度,基于参考事件可以有效降低速度模型对震源位置测定的影响.结果显示：九寨沟主震起始破裂深度约9 km,早期余震的震源深度分布在7~13 km,主要集中在主震起始破裂深度附近.     

九寨沟M_S7.0地震地电阻率变化时空演化分析

本文应用归一化变化速率(NVRM)方法,研究了2017年九寨沟M_S7.0地震周边800km范围内25个地电阻率台站2012—2018年的连续观测数据,分析了震中区周围的地电阻率时、空演化过程.结果显示:(1)25个台站中共有14个台站在震前出现了地电阻率变化,结合本次地震震源机制等分析其时空变化,认为邻近地震破裂带的临夏、通渭、武都和宝鸡台地电阻率在震前出现了下降—折返回升型的变化,符合前人已总结的强地震前地电阻率的变化过程.(2)地震发生前震中区周围大区域内出现了地电阻率负异常变化,且以震中区为中心呈条带分布,异常区的长轴方向与地震断裂带走向或地震烈度分布的长轴方向几乎垂直,与地震主压应力轴方向吻合.本文认为九寨沟M_S7.0强震发生之前,震中区周围出现的区域性地电阻率异常空间丛集现象是很好的中期和短临前兆;地电阻率震前异常动态演化、各向异性等特征对认识本次强震发震断层活动以及震源区应力场分布有启示意义.     

九寨沟MS 7.0地震强震动特征及构造影响

从余震序列分布、震源机制、断裂构造、地震烈度和发震构造,简要论述九寨沟M_S7.0地震及构造背景,在此基础上,整理此次地震198条强震动记录,分析强震动峰值加速度分布特征（衰减规律）及构造影响因素,发现峰值加速度在发震断层两侧的衰减具有明显的不对称性,其中NE向衰减缓慢,SW向衰减迅速,该现象不仅与发震断层的倾向、倾角有关,还与不同构造块体的介质差异密切相关。