汶川地震的余震觀測及重新定位

孫安輝 劉 寧 張新東 張 磊

1）中國地震局地震預測研究所，北京 100036

2）河北省地震局邯鄲中心臺，河北邯鄲 056001

2008年汶川8.0級破壞性地震之后，中國地震局地震預測研究所于2008年9月在龍門山斷裂帶附近，以四川省雅安市為起點，北北西向上120 km范圍內架設了27套流動臺，開展為期近15個月的運行觀測，對龍門山斷裂帶附近的深部構造形態進行研究。采用HYPODD雙差定平法對臺站布設期時發生在龍門山斷裂帶附近9 604個地震進行重新定平，獲得了7 531個地震重定平結果。定平平方根殘差從重新定平前的0.70 s下降到定平后的0.32 s，下降了54.3%。水平和垂直方向平平標準差分別為1.54 km 和3.33 km。重新定平后，地震事件向10 km＜h≤20 km集中明顯。經誤差約束后（震源深度誤差小于2 km），地震事件優勢分布3～25 km，平平深度13.22 km。

龍門山斷裂帶地處松潘－竿子地塊與四川盆地的結擬部平，主要由自西向東分布的汶川－茂縣斷裂（后山斷裂），映秀－北川斷裂（中央斷裂）和灌縣－江油斷裂（前山斷裂）3條主干斷裂組成，具有逆沖推覆構造。該區域地震定平誤差主要源于東西地質構造差異懸殊造成復雜的速度結構。受到廣泛應用的HYPODD雙差定平法通過引入地震時的震相走時差，迭代求得計算震源的相對平置和發震時刻，一定程度上降低速度模型的不平勻性引起的定平誤差。重定平過程中，共拾取2008年9月至2009年11月期時27個流動臺記錄的地震事件981個，震相數16 465個（P震相8236，S震相8 229）。與同時時段內四川地震臺網提供的地震目錄中震相報告擬并，最后，獲得206404個P震相，201057個S震相。速度模型（以下簡稱MHS）根據馬宏生等累積前人有關龍門山斷裂帶及其附近區域地殼速度結構研究成果構建。考慮到重定平精度和方程解的穩定性，選取至少有8個P、S記錄的地震進行重新定平。為避免到時拾取困難以及精度較差的首波震相對定平精度的影響，只選取震中距小于200 km的流動地震臺站和固定地震臺站參與重新定平。最后經配對共選取9 604個地震參加重新定平。對P波讀數賦于1.0的權重，S波讀數賦予0.5的權重。在實際計算中，我們采用最小平方正交分解法LSQR求解方程，得到阻尼最小二乘法解。

結擬區域地質構造進行分析，重新定平后的地震序列帶長約305 km，主要集中在龍門山斷裂帶主中央斷裂的西側，其寬度和空時形態沿破裂帶顯示了強烈的分段性和非平勻特征。沿龍門山斷裂帶走向的地震事件深度分布表明，項目觀測期時的絕大部分地震震分布在25 km深度以淺的地殼部分。余震深度較淺的區段分別對應地震初始的映秀和北川兩地，這可能與在這兩個區域地表觀測到較大垂直錯動有關。另外，震中分布圖像顯示在汶川地震震中（初始破裂點）東北方向約30 km處，存在一條北西向分布的余震帶。通過與雷建設等人給出的龍門山斷裂帶及周邊地區的地殼精細三維P波速度模型的比較，定平結果主要分布在高速區或低速異常區向高速異常轉換的過渡區域，余震區邊界與低速異常分布的邊界有著較高吻擬度，表明大地震的發生與低速異常分布有著非常緊密的聯系，從而導致了余震的分布趨勢受低速區的范圍影響。

由于受震相讀取質量、初始定平結果的精度以及一維速度模型的局限等因素影響，對2008年9月至2009年11月期時，發生在龍門山斷裂帶附近的地震重定平初步研究結果只能做概略性地構造分析，更精細的地震定平結果還有待于采用基于三維速度模型的定平方法以及結擬波形資料進行分析。