從新疆地區(qū)主余震活動(dòng)看地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型

姜 輝 鄧志輝 王海濤 王 瓊 路 星

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所蘭州科技創(chuàng)新基地，蘭州 730000

3)新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011

4)麥斯泰格(北京)工程技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100089

從新疆地區(qū)主余震活動(dòng)看地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型

姜 輝1)鄧志輝1)王海濤2，3)王 瓊3)路 星4)

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所蘭州科技創(chuàng)新基地，蘭州 730000

3)新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011

4)麥斯泰格(北京)工程技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100089

選取新疆地區(qū)1970年以來(lái)15次MS6.0以上地震作為源地震，MS4.0以上余震作為目標(biāo)余震，對(duì)地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型進(jìn)行檢驗(yàn)分析。結(jié)果表明，地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型在新疆地區(qū)存在問題，80%的源地震發(fā)生后，其ΔCFS正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量少于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量;33%的源地震發(fā)生后，其正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量遠(yuǎn)少于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量(前者不到后者的一半);只有13.3%的源地震發(fā)生后，其正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量遠(yuǎn)多于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量(前者是后者的2倍以上)。即使考慮源地震的震源深度、斷層面走向、傾向和滑動(dòng)角的不確定性因素，基本結(jié)果相同。在大多數(shù)震例中，發(fā)生在ΔCFS負(fù)區(qū)的目標(biāo)余震數(shù)量多于發(fā)生在正區(qū)的目標(biāo)余震數(shù)量，與地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型不一致。作者進(jìn)一步推論認(rèn)為，基于應(yīng)力、應(yīng)變的增量變化進(jìn)行地震短期預(yù)測(cè)是有局限性的。

地震 應(yīng)力觸發(fā) 庫(kù)侖應(yīng)力 余震 新疆

0 引言

Chinnery于1963年研究了走滑斷層相應(yīng)位移場(chǎng)的應(yīng)力分布，自此拉開了地震應(yīng)力觸發(fā)研究的序幕。長(zhǎng)久以來(lái)，應(yīng)用靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力模型研究地震間的應(yīng)力觸發(fā)作用一直是熱門課題。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在強(qiáng)震對(duì)后續(xù)地震的觸發(fā)作用、靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力與余震發(fā)生、靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力與區(qū)域地震活動(dòng)的關(guān)系等方面做了大量工作，取得了很多研究成果。Piombo(2005)的研究表明，對(duì)于各向同性的彈性介質(zhì)，孔隙流體的擴(kuò)散會(huì)引起震后庫(kù)侖應(yīng)力的變化，從而引發(fā)余震，并給出了影響庫(kù)侖應(yīng)力觸發(fā)作用的范圍。Sebastian等(2006)研究了地下流體與應(yīng)力觸發(fā)的關(guān)系，得出含有流體的巖石，觸發(fā)地震可能包含單獨(dú)應(yīng)力觸發(fā)和流體流動(dòng)兩種機(jī)制的結(jié)論。劉桂萍等(2004)討論了區(qū)域地震的應(yīng)力觸發(fā)問題，并設(shè)計(jì)了一個(gè)具有摩擦狀態(tài)－速率依從機(jī)制的模型進(jìn)行解釋。邵志剛等(2009)研究了走滑斷層和逆沖斷層上庫(kù)侖應(yīng)力變化對(duì)后續(xù)余震的觸發(fā)作用。Cochran等(2006)探討了地球潮汐對(duì)淺源逆沖斷層地震的觸發(fā)作用。Heaton(1982)的研究表明，潮汐應(yīng)力對(duì)淺源(＜30km)的傾滑型地震和斜滑型地震具有明顯的觸發(fā)作用，而對(duì)走滑型斷層沒有觸發(fā)作用。張晶等(2007)對(duì)引潮力和潮汐應(yīng)力與強(qiáng)震發(fā)生的關(guān)系進(jìn)行了論證，認(rèn)為引潮力水平分量的動(dòng)態(tài)變化可能會(huì)觸發(fā)地震，并且潮汐剪應(yīng)力達(dá)到最大值時(shí)可能預(yù)示著地震即將發(fā)生。王瓊等(2006)分析了不同震中定位精度對(duì)靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力觸發(fā)的影響，得到了定位精度直接影響判定結(jié)果，認(rèn)為選擇定位精度高的資料才能提高判定的客觀性和正確性。萬(wàn)永革等(2002)從全球角度出發(fā)，研究了不同類型斷層的靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)非走滑斷層地震具有明顯的觸發(fā)效應(yīng)，而走滑斷層地震觸發(fā)效應(yīng)不明顯。陸明勇等(2006)應(yīng)用有限元方法，模擬了動(dòng)態(tài)應(yīng)力變化與地震發(fā)生機(jī)制的關(guān)系。吳小平等(2007)發(fā)現(xiàn)，前人的研究多數(shù)采用彈性位錯(cuò)模型進(jìn)行靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力計(jì)算，也有部分研究考慮到大時(shí)間尺度作用下的黏彈性松弛現(xiàn)象，采用下地殼粘彈性流動(dòng)模型。主要思路是:通過計(jì)算先發(fā)生地震在后續(xù)地震斷層面上產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化情況，探討分析地震間的應(yīng)力觸發(fā)作用。由于不同來(lái)源得出的震源深度和斷層面解存在差異，而深度和斷層面的幾何特征量(走向、傾角、滑動(dòng)角)是應(yīng)力觸發(fā)模型的直接影響因子。近年來(lái)，不少學(xué)者致力于更精確地確定地震斷層面參數(shù)的研究，如萬(wàn)永革等(2008)利用小震密集程度求解主震斷層面幾何特征量，從而研發(fā)了根據(jù)小震位置確定斷層面走向、傾角和位置以及根據(jù)局部應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)一步確定斷層上滑動(dòng)角的程序，并將該程序應(yīng)用到具有一定線性分布的叢集地震實(shí)際震例中，取得了較好的效果。周宇明等(2008)對(duì)靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)中影響應(yīng)力變化的有效摩擦系數(shù)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)改變摩擦系數(shù)，位于斷層兩側(cè)的庫(kù)侖應(yīng)力增長(zhǎng)區(qū)有明顯變化，摩擦系數(shù)增大，斷層兩側(cè)庫(kù)侖應(yīng)力增長(zhǎng)的扇區(qū)面積也隨之增大;構(gòu)造應(yīng)力大小對(duì)庫(kù)侖應(yīng)力的影響較微弱，但改變區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力主壓應(yīng)力軸的方向?qū)?kù)侖應(yīng)力變化的影響很大。王福昌等(2008a，b)根據(jù)地震發(fā)生后余震多分布在主震發(fā)震斷層及其附近的特點(diǎn)，利用粒子群全局優(yōu)化算法，由余震震源參數(shù)確定主震斷層面，并將該方法用于2003年7月21日云南大姚6.2級(jí)地震斷層面參數(shù)估計(jì)，取得了較好的結(jié)果。目前大多采用啟發(fā)式方法求解斷層面參數(shù)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已提出一些有效可行的方法，如遺傳算法(Holl et al.，1973)、模擬退火算法(Rothman，1985)、差分演化算法(李志偉等，2006)和粒子群算法(王福昌等，2008a)等。

上述報(bào)道似乎讓人們看到了地震預(yù)測(cè)的一線希望，為了更好地把地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型應(yīng)用于地震機(jī)理和預(yù)測(cè)研究，作者以新疆地區(qū)的地震活動(dòng)為例，對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了模型存在的一些問題。為了避免研究結(jié)果的不確定性，作者進(jìn)一步分析了主震震源深度和斷層面參數(shù)走向、傾向和滑動(dòng)角等因子對(duì)靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化正負(fù)區(qū)余震數(shù)量的影響作用。

1 地震靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力觸發(fā)模型檢驗(yàn)

1.1 資料與方法

圖1 源地震震中分布圖Fig.1 Distributionmap of epicenters of the source earthquakes.

選取新疆地區(qū)1970年以來(lái)15次MS6.0以上地震作為“源地震”(圖1)，MS4.0以上余震作為“目標(biāo)余震”，采用主震震級(jí)法提取余震。研究資料中的定位結(jié)果采用新疆維吾爾自治區(qū)地震局區(qū)域臺(tái)網(wǎng)震中、深度定位結(jié)果，1977年以前的地震斷層面解采用P波初動(dòng)結(jié)果，1977年之后的地震斷層面解采用哈佛大學(xué)矩張量解(表1)。在理論上，對(duì)于已知“目標(biāo)地震”的破裂斷層幾何性質(zhì)，直接將強(qiáng)震所產(chǎn)生的應(yīng)力變化投影到該斷層面上，按照庫(kù)侖應(yīng)力變化的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算;對(duì)于不能確定“目標(biāo)地震”的破裂斷層幾何性質(zhì)，綜合強(qiáng)震產(chǎn)生的應(yīng)力變化和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)給出最優(yōu)破裂方向(King et al.，1994)。在本研究中，“目標(biāo)地震”破裂斷層的震源機(jī)制解數(shù)據(jù)來(lái)源于Harvard矩張量解(1977年及以后)和P波初動(dòng)結(jié)果(1977年之前)。由于震源機(jī)制解為地震的兩個(gè)節(jié)面的結(jié)果，本研究結(jié)合余震分布和區(qū)域優(yōu)勢(shì)構(gòu)造方向確定地震斷層面。

依據(jù)Okada(1992)提出的適用于各種類型斷層的解析表達(dá)式和庫(kù)侖破裂準(zhǔn)則，斷層面上的庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化(ΔCFS)為

式(1)中，Δτs為斷層面滑動(dòng)方向上的剪切應(yīng)力變化，Δσn為斷層面上正應(yīng)力的變化(拉伸為正)，ΔP為孔隙壓力變化，μ為摩擦系數(shù)。

當(dāng)介質(zhì)是均勻各向同性時(shí)，ΔP= －βσkk/3(Simpson et al.，1994)，β為 Skempton系數(shù)，理論值為0(干土)到1(飽和土)。如果斷層帶物質(zhì)比周圍介質(zhì)有更好的延性，則有

σxx=σyy=σzz，即 σkk/3=Δσn。于是

式(2)中，μ'=μ(1－β)，μ'為視摩擦系數(shù)，其大小根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y料(熱狀態(tài)、流體觀測(cè)結(jié)果，所研究斷層的大小等)確定，通?？闯沙?shù)，本文中取為0.4。

1.2 結(jié)果分析

依據(jù)Okada(1992)公式及庫(kù)侖定則，依次計(jì)算源地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化，分析源地震的發(fā)生對(duì)后續(xù)目標(biāo)余震的影響。選取的15次源地震中，有3次分布在庫(kù)侖應(yīng)力變化為正的區(qū)域的目標(biāo)余震數(shù)多于庫(kù)侖應(yīng)力變化為負(fù)的區(qū)域的目標(biāo)余震數(shù)，1次分布在兩區(qū)的目標(biāo)余震數(shù)目相同，還有11次分布在應(yīng)力變化正區(qū)的目標(biāo)余震少于應(yīng)力變化負(fù)區(qū)的目標(biāo)余震數(shù) (表1)?！安淮_定”表示目標(biāo)余震投影位置距主震破裂面過近，難以確定目標(biāo)余震位置的應(yīng)力變化正負(fù)屬性。如果統(tǒng)計(jì)所有余震，則位于正區(qū)的余震為96個(gè)，位于負(fù)區(qū)的余震為163個(gè)。如果考慮正負(fù)區(qū)4級(jí)以上目標(biāo)余震數(shù)量的比值變化，源地震數(shù)量分布是非均勻的(表2，圖2)。80%的源地震發(fā)生后，其ΔCFS正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量少于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量;33%的源地震發(fā)生后，其正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量遠(yuǎn)少于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量，前者不到后者的一半;只有13.3%的源地震發(fā)生后，其正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量遠(yuǎn)多于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量，前者是后者的2倍以上。

如果考慮斷層類型，在選取的15次源地震中，1983年2月13日烏恰6.7級(jí)地震、1990年4月17日烏恰6.4級(jí)地震、1993年12月1日疏附6.2級(jí)地震和1997年1月21日伽師6.2級(jí)地震為走滑型斷層，其余均為正斷為主或逆斷為主。走滑型地震與非走滑型地震的統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表3。對(duì)于4個(gè)走滑型源地震，正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)比例均未超過1/2，亦即目標(biāo)余震多分布于庫(kù)侖應(yīng)力變化負(fù)區(qū);對(duì)于非走滑型源地震，8個(gè)源地震(72%)的正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)比例＜1/2，只有一小部分震例(3個(gè))的目標(biāo)余震在應(yīng)力變化正區(qū)的分布比例超過1/2。這說明在新疆地區(qū)，走滑型地震的應(yīng)力觸發(fā)效應(yīng)不明顯，與萬(wàn)永革等(2002)、王凱英(2009)的認(rèn)識(shí)相同，非走滑型地震也未表現(xiàn)出ΔCFS正區(qū)的優(yōu)勢(shì)觸發(fā)效應(yīng)。

圖2 ΔCFS正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)比例與源地震數(shù)百分比統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Target aftershocks ratio in ΔCFS positive area and source earthquakes proportion.

以上結(jié)果表明，對(duì)整個(gè)新疆地區(qū)應(yīng)用靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型，多數(shù)震例中發(fā)生在ΔCFS負(fù)區(qū)的余震數(shù)量多于發(fā)生在正區(qū)的數(shù)量，源地震產(chǎn)生的應(yīng)力變化不能解釋后續(xù)目標(biāo)余震的分布。類似的研究震例也有報(bào)道，例如1989年Loma Prieta地震發(fā)生后，余震大部分出現(xiàn)在主震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化的影區(qū)中，即庫(kù)侖應(yīng)力變化為負(fù)的區(qū)域(Beroza et al.，1993)。

2 震源參數(shù)不確定性影響分析

運(yùn)用靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型分析先前發(fā)生的地震與后續(xù)地震之間的影響關(guān)系，這種方法的可行性仍然存在爭(zhēng)議。由于影響模型的因素很多，如模型的選取、震源機(jī)制解等，因此即使相同的數(shù)據(jù)，在不同的模型下，加之計(jì)算方法的不同，也會(huì)得到不同的結(jié)果。本文嘗試在一定范圍內(nèi)改變震源深度和地震斷層面參數(shù)的大小，考察這些因素在靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型的應(yīng)用中對(duì)模型穩(wěn)定性的影響。

2.1 源地震震源深度不確定性影響分析

在一定范圍內(nèi)改變?cè)吹卣鹫鹪瓷疃龋治龊罄m(xù)余震在靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力分布區(qū)的變化情況，進(jìn)而討論分析該因子的改變對(duì)靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力觸發(fā)模型穩(wěn)定性的影響，并給出靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力觸發(fā)模型深度變化穩(wěn)定性的范圍。

Bonafade等(2002)研究了層狀介質(zhì)中的走滑斷層，認(rèn)為各向同性的介質(zhì)，應(yīng)力強(qiáng)度隨深度的變化發(fā)生微小變化。Rybicki(1971，1973)的研究也顯示，越接近地表的斷層所產(chǎn)生的應(yīng)力值越大，亦即應(yīng)力值的大小和深度存在一定的關(guān)系。李志海(2004)運(yùn)用雙差地震定位法對(duì)新疆北天山地區(qū)1988—2003年MS≥2.0的1 336次地震重定位，并與新疆區(qū)域臺(tái)網(wǎng)定位結(jié)果進(jìn)行比對(duì)得到，84%的地震重新定位前后震源深度變化在5km以內(nèi)，99%的地震震源深度變化在11km以內(nèi)?；诖?，本研究中以5km為變化量，在±10km范圍內(nèi)改變深度值，分別討論不同深度變化量對(duì)靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力觸發(fā)模型的影響作用(表4)。

這里定義NPM為余震分布于應(yīng)力變化正區(qū)多于應(yīng)力變化負(fù)區(qū)的主震個(gè)數(shù)，NNM為余震分布于應(yīng)力變化負(fù)區(qū)多于應(yīng)力變化正區(qū)的主震個(gè)數(shù)，NPA為15個(gè)主震的余震分布于應(yīng)力變化正區(qū)的總個(gè)數(shù)，NNA為15個(gè)主震的余震分布于應(yīng)力變化負(fù)區(qū)的總個(gè)數(shù)，下文相同。根據(jù)表1與表3進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得到結(jié)果如下(表5，圖3)。

從震例統(tǒng)計(jì)看 (表5)，在15次地震中，震源深度減小10km時(shí)，所有震例都為NPM＞NNM;減小5km時(shí)，NPM＞NNM的震例有11次，NPM≤NNM的震例為4次;增加5km時(shí)，NPM＞NNM的震例只有4次，NPM≤NNM的震例為11次;增加10km時(shí)，NPM＞NNM的震例有7次，NPM≤NNM的震例為8次。其中1997年1月21日伽師6.2級(jí)地震在主震震源深度減小10km后，41次余震全部分布在應(yīng)力變化正區(qū)中 (表4)，2008年3月21日于田7.4級(jí)地震正區(qū)與負(fù)區(qū)余震數(shù)目相當(dāng)。

從余震總數(shù)統(tǒng)計(jì)看 (表5)，在15次地震中，震源深度減小10km時(shí)，NPA/NNA為229/68;減小5km時(shí)，NPA/NNA為207/92;增加5km時(shí)，NPA/NNA為109/163;增加10km時(shí)，NPA/NNA為168/127。

從上述結(jié)果可以看出，在新疆地區(qū)震源深度誤差對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果有一定影響，特別是當(dāng)震源深度減小時(shí)，ΔCFS正區(qū)的余震數(shù)量有較大的增加，這是由于震源深度的減小使ΔCFS正區(qū)范圍相對(duì)擴(kuò)大所致。但總體上來(lái)說，余震發(fā)生在ΔCFS正區(qū)的數(shù)量并未占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

圖3 主震震源深度誤差對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的影響統(tǒng)計(jì)Fig.3 Effect on ΔCFS positive and negative area from focus depth error ofmain earthquakes.

2.2 源地震斷層面走向不確定性影響分析

采用不同方法得到的斷層面參數(shù)具有一定的差異。陳兵等(2003)采用不同來(lái)源斷層面解計(jì)算瑪尼7.9級(jí)地震對(duì)昆侖山口西8.1級(jí)地震的觸發(fā)作用，結(jié)果表明利用不同斷層面解計(jì)算得到的庫(kù)侖應(yīng)力增量存在一定差異，但對(duì)地震間觸發(fā)作用的影響一致。郝平等(2004a，b，c)曾采用不同計(jì)算方法得到的震源機(jī)制解，解算主震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力對(duì)后續(xù)強(qiáng)余震的觸發(fā)作用，也得到了類似的結(jié)果。邱澤華等(2004)探討分析了深度及震源機(jī)制解取不同值時(shí)對(duì)應(yīng)變傳遞距離的影響，認(rèn)為當(dāng)斷層出露地面、傾角為45°、滑動(dòng)角為90°時(shí)，一定量級(jí)地震的應(yīng)變變化傳遞得最遠(yuǎn)，為遠(yuǎn)距離應(yīng)力觸發(fā)提供了新的思路。本文選取新疆地區(qū)15次MS≥6.0地震，在±20°范圍內(nèi)改變斷層面各參數(shù)的值，計(jì)算斷層面解不同取值下源地震產(chǎn)生的庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化，通過分析后續(xù)余震在庫(kù)侖應(yīng)力變化正負(fù)區(qū)域的變化特征，討論斷層面參數(shù)的不同變化范圍對(duì)靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力模型的影響作用。這里首先分析源地震斷層面走向不確定性的影響。

鑒于郝平等(2004b)在昆侖山口西8.1級(jí)強(qiáng)余震研究中對(duì)震源機(jī)制解各因素改變大小及其結(jié)果，本研究中斷層面參數(shù)增加和減少的幅度均以5°為變化量，角度變化范圍為10°～20°。

所選取的15次源地震走向范圍為13°～273°，保持其他參數(shù)不變，在10°～20°范圍內(nèi)以5°為變化量改變走向，計(jì)算源地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化，通過分析余震在ΔCFS正負(fù)區(qū)分布變化情況，討論走向因子對(duì)應(yīng)力觸發(fā)模型穩(wěn)定性的影響(表6)。

在15次地震中(表6)，在一定范圍內(nèi)改變走向角度時(shí):只有1次(7%)震例應(yīng)力變化正區(qū)的余震數(shù)目總是多于負(fù)區(qū)，5次(33%)震例正區(qū)余震數(shù)目大于負(fù)區(qū)的概率不＜50%，10次(67%)震例正區(qū)的余震數(shù)目總是小于負(fù)區(qū)。根據(jù)表1與表6進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得到結(jié)果如下 (表7，圖4)。

從震例統(tǒng)計(jì)看(表7)，在15次地震中，走向減小20°時(shí)，NPM＞NNM的震例只有3次，NPM≤NNM的震例為12次;減小10°時(shí)，NPM＞NNM的震例有4次，NPM≤NNM的震例為11次;增加10°時(shí)，NPM＞NNM的震例只有3次，NPM≤NNM的震例為12次;增加20°時(shí)，NPM＞NNM的震例有4次，NPM≤NNM的震例為11次。

從余震總數(shù)統(tǒng)計(jì)看 (表7)，在15次地震中，走向減小20°時(shí)，NPA/NNA為102/156;減小10°時(shí)，NPA/NNA 為105/152;增加 10°時(shí)，NPA/NNA 為 106/155;增加20°時(shí)，NPA/NNA 為107/156。

從上述結(jié)果可以看出，走向的變化對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果沒有明顯的影響，在大多數(shù)震例中，發(fā)生在ΔCFS負(fù)區(qū)的余震數(shù)量多于發(fā)生在正區(qū)的數(shù)量。

2.3 源地震斷層面傾向不確定性影響分析

所選取的15次源地震傾向范圍為26°～87°，保持其它參數(shù)不變，在10°～20°范圍內(nèi)以5°為變化量改變傾向，計(jì)算源地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化，通過分析余震在ΔCFS正負(fù)區(qū)分布變化情況，討論傾向因子對(duì)應(yīng)力觸發(fā)模型穩(wěn)定性的影響(表8)。

在15次地震中(表8)，在一定范圍內(nèi)改變傾向角度大小時(shí):2次(13%)震例應(yīng)力變化正區(qū)的余震數(shù)均大于負(fù)區(qū)，5次(33%)震例正區(qū)余震數(shù)目大于負(fù)區(qū)的概率不＜50%，5次(33%)震例正區(qū)余震數(shù)目大于負(fù)區(qū)的概率為25%，5次(33%))震例正區(qū)的余震數(shù)均小于負(fù)區(qū)。根據(jù)表1與表8進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得到結(jié)果如下(表9，圖5):

圖4 走向誤差對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的影響統(tǒng)計(jì)Fig.4 Effect on ΔCFS positive and negative area from strike error.

從震例統(tǒng)計(jì)看 (表9)，在15次地震中，傾向減小20°時(shí)，NPM＞NNM的震例有4次，NPM≤NNM的震例為11次;減小10°時(shí)，NPM＞NNM的震例只有2次，NPM≤NNM的震例為13次;增加10°時(shí)，NPM＞NNM的震例只有3次，NPM≤NNM的震例為12次;增加20°時(shí)，NPM＞NNM的震例有7次，NPM≤NNM的震例為8次。

從余震總數(shù)統(tǒng)計(jì)看 (表9)，在15次地震中，傾向減小20°時(shí)，NPA/NNA為106/137;減小10°時(shí)，NPA/NNA 為 94/157;增加 10°時(shí)，NPA/NNA 為 125/136;增加 20°時(shí)，NPA/NNA 為154/110，正區(qū)余震數(shù)量顯著增加，主要是由于2003年2月24日伽師地震和2008年3月21日于田地震的正負(fù)數(shù)量變化所致。

圖5 傾向誤差對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的影響統(tǒng)計(jì)Fig.5 Effect on ΔCFS positive and negative area from dip error.

從上述結(jié)果可以看出，傾向增加20°時(shí)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果有一些影響，而其他情況下傾向變化對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果沒有明顯的影響，在大多數(shù)震例中，發(fā)生在ΔCFS負(fù)區(qū)的余震數(shù)量多于發(fā)生在正區(qū)的數(shù)量。

2.4 源地震斷層面滑動(dòng)角不確定性影響分析

所選取的15次源地震滑動(dòng)角范圍為－108°～164°，保持其他參數(shù)不變，在10°～20°范圍內(nèi)以5°為變化量改變滑動(dòng)角，計(jì)算源地震產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化，通過分析余震在ΔCFS正負(fù)區(qū)分布變化情況，討論滑動(dòng)角因子對(duì)應(yīng)力觸發(fā)模型穩(wěn)定性的影響(表10)。

15次地震中，在一定范圍內(nèi)改變滑動(dòng)角角度大小時(shí)2次(13%)震例應(yīng)力變化正區(qū)的余震數(shù)均大于負(fù)區(qū)，5次(33%)震例正區(qū)余震數(shù)目大于負(fù)區(qū)的概率不＜50%，5次(33%)震例正區(qū)余震數(shù)目大于負(fù)區(qū)的概率為25%，5次(33%)震例正區(qū)的余震數(shù)均小于負(fù)區(qū)。根據(jù)表1與表10進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得到結(jié)果如下 (表11，圖6)。

從震例統(tǒng)計(jì)看(表11)，在15次地震中，滑動(dòng)角減小20°時(shí)，NPM＞NNM的震例有6次，NPM≤NNM的震例為9次;減小10°時(shí)，NPM＞NNM的震例也只有4次，NPM≤NNM的震例為11次;增加10°時(shí)，NPM＞NNM的震例只有4次，NPM≤NNM的震例為11次;增加20°時(shí)，NPM＞NNM的震例有5次，NPM≤NNM的震例為10次。

從余震總數(shù)統(tǒng)計(jì)看 (表11)，在15次地震中，滑動(dòng)角減小20°時(shí)，NPA/NNA為114/145;減小10°時(shí)，NPA/NNA 為105/148;增加10°時(shí)，NPA/NNA 為112/146;增加20°時(shí)，NPA/NNA 為115/141。

從上述結(jié)果可以看出，滑動(dòng)角增加20°時(shí)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果有一些影響，而其他情況下滑動(dòng)角變化對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果沒有明顯的影響，在大多數(shù)震例中，發(fā)生在ΔCFS負(fù)區(qū)的余震數(shù)量多于發(fā)生在正區(qū)的數(shù)量。

3 結(jié)論與討論

(1)在新疆地區(qū)，地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型沒有通過多數(shù)震例的驗(yàn)證。在15次震例中，80%的源地震發(fā)生后，其ΔCFS正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量少于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量;33%的源地震發(fā)生后，其正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量遠(yuǎn)少于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量(前者不到后者的一半);只有13.3%的源地震發(fā)生后，其正區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量遠(yuǎn)多于負(fù)區(qū)目標(biāo)余震數(shù)量(前者是后者的2倍以上)。

(2)如果考慮源地震的震源深度、斷層面走向、傾向和滑動(dòng)角的不確定性因素，基本結(jié)果相同，在大多數(shù)震例中，發(fā)生在ΔCFS負(fù)區(qū)的余震數(shù)量多于發(fā)生在正區(qū)的余震數(shù)量，與地震靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型不一致。

圖6 滑動(dòng)角誤差對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的影響統(tǒng)計(jì)Fig.6 Effect on ΔCFS positive and negative area from slip error.

(3)地震引起靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力的相對(duì)增大與減小，與地震短期危險(xiǎn)性的關(guān)系是復(fù)雜的。進(jìn)一步的推論可以認(rèn)為，基于應(yīng)力、應(yīng)變?cè)隽孔兓M(jìn)行地震短期預(yù)測(cè)可能是有局限性的。

(4)斷層面解誤差對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的余震數(shù)量的穩(wěn)定性影響不大。震源深度對(duì)ΔCFS正負(fù)區(qū)的余震數(shù)量的穩(wěn)定性有一定程度的影響，在應(yīng)用靜態(tài)應(yīng)力觸發(fā)模型時(shí)最好采用深度定位精度相對(duì)良好的結(jié)果。

致謝 工作中防災(zāi)科技學(xué)院萬(wàn)永革研究員提供了計(jì)算軟件，新疆維吾爾自治區(qū)地震局曲延軍研究員、聶小紅和熱孜萬(wàn)古力·艾買提等給予了幫助，在此表示感謝。衷心感謝審稿人的寶貴意見使本文得以完善。

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STUDY OF STATIC STRESS TRIGGERING MODEL THROUGH THE ACTIVITIESOF MAIN-AND AFTERSHOCKS IN XINJIANG

JIANG Hui1)DENG Zhi-hui1)WANG Hai-tao2，3)WANG Qiong3)LU Xing4)
1)Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)Lanzhou Science and Technology Innovative Base of Institute of Earthquake Prediction，CEA，Lanzhou 730000，China
3)Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830011，China
4)SITECH Engineering Technology Development Co.，Ltd，Beijing 100089，China

We select15 earthquakeswith MS≥6.0 in Xinjiang since 1970 as“source earthquakes”，and aftershocks of MS≥4.0 as target aftershocks.Test analysis has been done on the static stress triggering model.The results show that the static stress triggeringmodel is not so applicable in the Xinjiang region.For 80%of source earthquakes，the number of target aftershocks in positive ΔCFS area is less than that in negative area;for 33%of source earthquakes，the number of target aftershocks in positive ΔCFS area is far less than that in negative area(the former is less than half of the latter);only for 13.3%of the source earthquakes，the number of target aftershocks in positive ΔCFS area is farmore than that in negative area(the former is twice of the latter).Even the uncertainties are considered，e.g.the focal depth of the source earthquakes，the fault plane orientation and the slip angle，the results are basically the same.In most shock events，target earthquakes in negative ΔCFS area are more in number than that occurred in the positive area，which does not accord with static stress triggeringmodel.The further inference is that the short-term earthquake prediction based on stress and strain increment changes is limited.

earthquake，stress triggering，Coulomb stress，aftershock，Xinjiang

P315.72

A

0253－4967(2011)03－0586－16

10.3969/j.issn.0253 － 4967.2011.03.009

2011－03－01收稿，2011－06－02改回。

中國(guó)地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(2060302)、地震科學(xué)聯(lián)合基金(A07096)和國(guó)家自然科學(xué)基金(40841016、40372131和40702056)共同資助。

* 通訊作者:鄧志輝，研究員，電話:010 －62009089，E －mail:zhuihui@ies.ac.cn。

姜輝，女，1983年出生，2009年畢業(yè)于中國(guó)地震局蘭州地震研究所地球物理專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)于中國(guó)地震局地質(zhì)研究所攻讀博士學(xué)位，主要從事應(yīng)力觸發(fā)方面的研究，電話:010－62009082，E－mail:jh 100511@163.com。