蘆山7.0級(jí)地震: 特殊的彎曲斷層地震

張竹琪王偉濤任治坤張培震房立華吳建平中國(guó)地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081

蘆山7.0級(jí)地震: 特殊的彎曲斷層地震

張竹琪1）王偉濤1）任治坤1）張培震1）房立華2）吳建平2）
1）中國(guó)地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029
2）中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081

震后資料均顯示蘆山地震是一次發(fā)生在隱伏斷層上的地震。雖然余震的水平位置剛好沿龍門山前山斷裂分布，但根據(jù)震源機(jī)制和投影關(guān)系，地震有可能發(fā)生在前山斷裂以東的大邑隱伏斷裂，或者大邑?cái)嗔严路降臄鄬由?。由于發(fā)震區(qū)的構(gòu)造背景的復(fù)雜性，以及地震的隱伏特征，震后人們對(duì)蘆山地震發(fā)震構(gòu)造的認(rèn)識(shí)存在許多不確定性。多個(gè)地震波形擬合結(jié)果顯示，蘆山地震破裂面上大約以震源為中間點(diǎn)，位錯(cuò)分布存在明顯的分區(qū)性：震源以北存在左旋分量，以南有右旋分量，震源附近則呈現(xiàn)完全逆斷特征。這種位錯(cuò)分布與汶川地震位錯(cuò)有明顯區(qū)別，后者位錯(cuò)方向雖然沿走向發(fā)生變化，但都是逆斷或者右旋，位錯(cuò)方向的變化也呈現(xiàn)一定的空間過渡，而蘆山震源位錯(cuò)在相對(duì)小得多的破裂面內(nèi)發(fā)生了左旋與右旋分量的突變。為了進(jìn)一步了解蘆山地震斷層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及其與汶川地震斷層的關(guān)系，利用余震精定位結(jié)果定性分析了發(fā)震斷層的結(jié)構(gòu)特征，在此基礎(chǔ)上探討了發(fā)震斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)與斷層面上同震應(yīng)力的變化特征。

斷層面上的余震通常在與同震位錯(cuò)相鄰的部位。初步分析可以認(rèn)為，蘆山地震后，大部分余震活動(dòng)沿主破裂面延伸方向分布，余震指示了主破裂面的幾何形態(tài)。我們切取不同方向的剖面，探討精定位余震的分布特征。結(jié)果顯示，北西-南東方向的剖面近垂直于主震震源走向，其前緣均呈現(xiàn)鏟形特征。其中，南北兩端的剖面顯示北西側(cè)離開前緣約10 km距離內(nèi)還密集地分布了許多余震，這與處于中間部位的剖面中的條帶狀余震分布明顯不同。中間部位剖面顯示在鏟狀余震分布的后上方 10～15 km深度還存在一個(gè)余震條帶，這個(gè)余震條帶向南北兩端逐漸減弱，顯示為陡立斷層，說明不是主破裂面。北東-南西向剖面近平行于主震震源走向，顯示出余震分布的北端和南端邊緣也為鏟狀。綜合兩個(gè)方向的多條余震分布剖面顯示的余震分布特征，可以推測(cè)主破裂面向下的延伸面為 “半碗”型的彎曲斷層，南北兩端北西-南東向剖面剛好順“碗沿”切過， 所以在前緣的后上方有密集的余震，這些余震是北東-南西方向剖面的邊緣面。

基于橢球幾何方程，對(duì)精定位的余震分布進(jìn)行擬合，我們獲得主震破裂面的幾何模型。利用幾何模型,可以定量計(jì)算“半碗”型彎曲斷層在簡(jiǎn)單水平地殼縮短下的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。結(jié)果顯示，斷層面上傾向位錯(cuò)以逆斷為主，但在斷層曲面的北緣出現(xiàn)了明顯的正斷位錯(cuò)，而斷層面的北翼和南翼則分別呈現(xiàn)左旋和右旋特征。為了討論蘆山主震破裂與余震分布的關(guān)系，基于以上位錯(cuò)模型，我們進(jìn)一步分析了彎曲斷層面上的同震應(yīng)力變化。結(jié)果顯示，與通常的震例相似，破裂面上與位錯(cuò)區(qū)域相鄰的部位庫(kù)侖應(yīng)力顯著增加。當(dāng)位錯(cuò)發(fā)生在斷層面中等深度時(shí)，不論位錯(cuò)發(fā)生在斷層面的北翼、中部或者南翼，都會(huì)造成與位錯(cuò)區(qū)域相鄰的深部應(yīng)力增加。當(dāng)斷層底部發(fā)生位錯(cuò)時(shí)，位錯(cuò)發(fā)生區(qū)域本身也出現(xiàn)大面積應(yīng)力增加的區(qū)域，當(dāng)位錯(cuò)為中等深度時(shí)，這種發(fā)生在位錯(cuò)區(qū)的應(yīng)力增加雖然存在，但分布面積有限。當(dāng)斷層面發(fā)生全面破裂時(shí)，除了底部和兩翼邊緣處出現(xiàn)明顯的應(yīng)力下降以外，大部分區(qū)域庫(kù)侖應(yīng)力沒有下降，反而顯著增加。彎曲斷層面上同震時(shí)庫(kù)侖應(yīng)力的變化特點(diǎn)一定程度上解釋了余震集中發(fā)生在深部10～20 km的現(xiàn)象。

根據(jù)研究，蘆山地震斷層不同于汶川地震斷層，是一種特殊的斷層結(jié)構(gòu)，這種斷層的位錯(cuò)方式存在顯著的橫向變化，斷層面上的地震也不一定導(dǎo)致位錯(cuò)區(qū)應(yīng)力卸載，這些特殊性與斷層面高度彎曲有關(guān)。