利用震源机制解走向判定地震影响场长轴方向

利用震源机制解走向判定地震影响场长轴方向
作者:徐志双 任静 谭专条 高小跃 陈雅慧 杨志高 李志强
来源:《地震研究》2022年第01期
        摘要:為了评估以震源机制解走向作为影响场长轴方向的适用性,以1970—2020年145个破坏性地震为研究对象,研究各地震的震源机制解走向和极震区长轴方向之间的偏差,发现两者平均差值为17.0°;走滑型、逆断型和正断型地震分别占研究地震总数的56.6%、19.3%和6.2%,其震源机制解走向与极震区长轴方向的平均差值分别为16.4°、16.2°和20.6°;有82.8%的地震的震源机制解走向与极震区长轴走向差值小于30°,说明该方法是可行的。通过统计研究2010—2020年等震线长轴方向明显的50个强震震中附近区域历史强震震源机制解走向与极震区长轴方向差值,结果表明:有13个地震震中30 km范围内有历史强震发生,最近历史强震震源机制解走向与极震区长轴方向差值小于30°的有8个(62%)。如果在距离地震震中30 km以内发生过历史强震,则可以综合考虑距震中最近的历史强震震源机制解走向和活动断裂走向来判定影响场长轴方向。斩杀图纸
        关键词:地震影响场;长轴方向;震源机制解;等震线图;极震区消防设施配套费
        中图分类号:P315.94 文献标识码:A 文章编号:1000-0666(2022)01-0088-12doi:10.20015/jki.ISSN1000-0666.2022.0010
天宝系        0 引言
        震后的灾害快速评估工作主要是对地震影响范围内的人口、经济、建筑物等进行综合考量,因此绘制地震影响场是震害快速评估的第一步。地震发生后,地震灾害快速评估系统一般依据震中所在区域的烈度衰减关系(汪素云等,2000;张苏平等,2015)和活动断裂分布情况绘制地震影响场,以作为震害评估的基础和应急救援的依据(刘金龙,林均岐,2012)。基于地震烈度衰减关系生成的地震影响场一般为一系列同心椭圆,椭圆长轴方向取距震中最近的活动断裂的走向。因此,活动断裂的研究成果直接决定了地震影响场的准确性。然而,由于发震区域活动断裂的研究程度不同,有些区域很可能缺乏可靠的活动断层研究成果,使地震影响场绘制和极震区评估遇到困难。对于人口分布比较均匀的东部地区,地震影响场长轴方向的变化对评估结果影响不大,但对于人口分布非常不均匀的西部地区,地震影响场长轴方向的变化可能导致评估结果相去甚远。在实际的地震应急工作中,地震影响场长轴方向和极震区长轴方向相差小于30°一般视为可接受,但部分地震的地震影响场长轴方向与实际调查的烈度等震线长轴方向相差较大,如2014年鲁甸6.5级、2017年新疆精河6.6级等地震,导致极震区得不到快速有效的救援。因此,需采用多种手段对地震影响场进行修正,如利用余震、震源机制解走向、强震动记录等(白仙富等,2011;王伟锞等,2011;陈鲲等,2012,2015a,b;杨天青等,2015;郑韵等,2016;徐志双等,2020)。
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        在震后地震应急响应中,国家和省级地震应急指挥中心已将震源机制解走向作为判别影响场长轴方向的重要依据,陈鲲等(2015a,b)也以此手段绘制了2014年新疆于田7.3级、云南鲁甸6.5级地震震动图。前人研究成果和近年来应急经验表明,基于震源机制解走向判别地震影响场长轴方向在一些震例中是切实可行的,即修正后的地震影响场长轴方向与实际调查的极震区长轴方向相符性较好。然而,这一方法是否适用于所有震例,以及评估偏差是多少,目前尚未有系统性的研究成果。鉴于此,本文选取1970—2020年145个M≥5.0破坏性历史地震,研究其震源机制解走向和极震区长轴方向之间的偏差,考察以震源机制解走向作为判别地震影响场长轴方向是否满足震后快速评估的需求。地震发生后,由于震源机制解产出需要一定的等待时间(约震后30 min),是否可以借鉴活动断层数据库使用方法,在震前准备好历史地震震源机制解走向数据库,震时直接读取震中附近历史强震震源机制解走向作为地震影响场长轴方向?为了检验该方法的可行性,本文对2010—2020年等震线长轴方向明显的50个强震及距震中最近的历史强震震源机制解走向与极震区长轴方向差值进行了统计研究。
        1 研究资料选取和震例分析图兰朵故事简介
        震源机制解一般包含走向(φS)、倾角(δ)和滑动角(λ) 3个参数,走向和倾角是断层的几何参数,描述发震断层的产状;滑动角是断层的运动参数,表示断层面上的滑动方向。根据滑动角的不同,可将断层分为走滑-近走滑型(λ接近0°或±180°)、正断-近正断型(λ接近-90°)、逆断-近逆断型(λ接近 90°)和其他类型(λ为其他值)。
        本文以1970—2020年在中国大陆发生的破坏性地震为研究对象,整理了震源机制解和等震线资料齐全、等震线具有明显方向性的145个地震,历史地震空间分布如图1所示,除1980年2月14日新疆叶城5.8级地震震源深度达90 km外,其余地震均为浅源地震。震源机制解来源于已发表的研究成果、中国地震台网中心(CENC)和Global CMT目录(Dziewonski et al,1981,Ekstrm et al,2012),等震线图来源于灾评报告、中国地震局和各省地震局发布的烈度图(表1)。对于烈度等震线形状不规则、不易确定极震区长轴方向的地震暂不予考虑,如1975年2月4日辽宁海城7.3级、1976年8月16日四川松潘7.2级、1988年11月6日云南澜沧—耿马7.6级等地震。同一地震存在2个及以上极震区且长轴方向差异明显的地震也不予考虑,如1976年5月29日云南龙陵7.3级、1985年8月23日新疆乌恰7.4级等地震。双震或震取第一个地震的震源参数,存在2个长轴方向相近的极震区时,以距主震较近的极震区为研究对象。极震区长轴方向的值由正北方向顺时针旋转至极
震区所在方位的角度来表示。发震断层面的判定参照前人研究成果,对于部分无法确定主破裂面的地震,取走向与极震区长轴方向相接近的节面为发震断层面,后文提到的震源机制解走向即为该节面走向。地震的断层类型、震源机制解2个节面走向差值、震源机制解节面走向与极震区长轴方向的差值见表1。
        从表1可看出,145次破坏性地震中,发震断层类型为走滑-近走滑型的有82个,占研究地震总数的56.6%,与谢富仁等(2003)得到的中国及邻区震源机制走滑型占比为50.3%相接近;逆断型和正断型各有28个和9个,占比分别为19.3%和6.2%;走滑断层兼具正/逆断分量、正/逆断层兼具走滑分量,以及无法判定发震断层类型的地震有26个,占比17.9%。华北地区的历史地震全部为走滑型,西北地区以逆断型和走滑型为主,西南地区以走滑型为主。本文研究地震分布最多的省份依次为新疆、云南、四川,分别有48、32、22个地震,均以走滑型占比最大。除了走滑型断层以外,新疆以逆断型居多;云南多为正断型,少见逆断型;四川以逆断兼走滑居多,与孙业君等(2017)结论相一致。
        除极少部分地震使用单断层模型,或缺乏详尽资料,所研究地震的震源机制解大多给出2个节面,节面走向差值与断层类型有关。统计结果显示,走滑-近走滑型地震2个节面方
向差值为71°~115°,平均差值为93.4°。逆断型和正断型为主地震的2个节面走向差值平均为152.3°和159.4°。
        2 震源机制解节面走向与极震区长轴方向对比分析
        145个地震的震源机制解走向与极震区长轴方向之间的平均差值为17.0°。其中,走滑型地震震源机制解走向和极震区长轴方向的平均差值为16.4°,逆断型和正断型地震的平均差值分别为16.2°和20.6°,兼具走滑和正/逆断分量或无法判别发震类型地震的平均差值为17.5°。快速评估工作中,一般认为地震影响场长轴方向与实际调查的烈度等震线长轴方向相差小于10°为评估结果好、10°~20°为较好、20°~30°为可接受、大于30°则不能满足评估工作需求。145个地震中,若采用震源机制解节面走向作为影响场长轴方向,与极震区长轴走向差值小于30°的有120个,占研究地震总数的82.8%;其中小于10°的有57个(占比39.3%)、10°~20°有41个(占比28.3%)、20°~30°有22个(占比15.2%)、不能满足评估需要的地震有25个(占比17.2%)。需要说明的是,差值大于45°的有6个,分布于新疆(4个)和西藏(2个),均为监测能力较薄弱的西北地区。
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