利用斷層首波分析2010年玉樹MW6.9地震斷裂帶的速度差異特征

楊 微彭志剛王寶善李澤峰袁松湧中國地震局地球物理研究所，北京 100081美國佐治亞理工學院，美國亞特蘭大 30332-0340

利用斷層首波分析2010年玉樹MW6.9地震斷裂帶的速度差異特征

楊 微1）彭志剛2）王寶善1）李澤峰2）袁松湧1）
1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081
2）美國佐治亞理工學院，美國亞特蘭大 30332-0340

斷層首波是在斷裂帶兩側介質的地震波速度存在差異，在地震波速度較慢一側的臺站可記錄到比直達體波優先到達的初至波。目前，斷層首波主要在板塊邊界附近的斷裂帶觀測到，但沒有得到很好的應用。但由于斷層首波的存在，對地震初至波識別、地震定位、震源機制解及震源破裂過程的分析研究帶來了更大的誤差。另外，斷裂帶兩側介質存在速度差異會影響地震的震源特征，例如，地震破裂的優勢方向。對于非超剪切的破裂，地震破裂方向會沿著低速塊體的滑移方向傳播，而對于超剪切破裂來說，剛好相反。

斷層首波的走時路徑主要沿著斷層面來傳播，對斷層面比較敏感，為進一步了解斷裂帶內部的信息提供了一種高精度的技術手段。目前研究斷層首波采用的方法是走時特征和偏振分析，根據斷層首波的傳播路徑，可利用偏振分析來確定斷層首波和直達P波的震相，結合獲得的斷層首波和直達P波的走時差特征及相應的臺站信息，可利用公式Δt～r(1/α2-1/α1)～r(Δα/α2)，推算出斷層兩側的速度差異（Δα/α），其中Δt是斷層首波和直達P波的走時差，α1是介質傳播較快的速度，α2是介質傳播較慢的速度，r是臺站到震源的距離，Δα是速度差，α是平均速度。

2010年4月14日07時49分，在青海省玉樹州發生了MW6.9地震。該地震區域處于青藏高原中部，發生在甘孜-玉樹地震斷裂帶上。甘孜-玉樹斷裂帶傾角近垂直，左旋-走滑性質，東北側為巴顏喀拉地塊，西南側為羌塘地塊，歷史上曾發生過多次強烈地震。利用玉樹地震震后科考的流動觀測臺站數據，圍繞甘孜-玉樹斷裂帶進行了斷裂帶兩側介質的速度差異分析。

研究結果表明，在結隆盆地周圍的斷裂帶附近的流動地震臺站觀測到了斷層首波，沿甘孜-玉樹斷裂帶的走向方向上，從玉樹Mw6.9主震震中往西北方向的速度差異相差5%～8%，而往東南方向的速度差異在1%～3%（圖1），與目前該地區成像的結果比較一致，該結果表明板塊內存在不同性質的斷裂帶也會產生斷層首波。通過分析認為斷層首波產生的主要是由于甘孜-玉樹斷裂帶在隆寶地塊附近存在著速度較低的結隆盆地所引起的，但觀測到的速度差異并不隨震源深度的增加而變化，說明結隆盆地產生的低速層并未延伸到地震的孕震深度，僅局限在地殼的淺層幾公里。該研究區域的地震破裂方向與斷裂帶波速差異特征之間的關系需進一步的研究。

圖1 玉樹MW6.9地震斷裂帶波速差異及主震滑動分布