1879年武都南8級(jí)大地震斷層面參數(shù)和滑動(dòng)性質(zhì)的厘定

劉白云 袁道陽 張 波 陳文凱 牛延平

1)中國(guó)地震局蘭州地震研究所，蘭州 73000

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)甘肅省地震局，蘭州 730000

1879年武都南8級(jí)大地震斷層面參數(shù)和滑動(dòng)性質(zhì)的厘定

劉白云1)袁道陽1，2)張 波1)陳文凱3)牛延平3)

1)中國(guó)地震局蘭州地震研究所，蘭州 73000

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)甘肅省地震局，蘭州 730000

1879年武都南8級(jí)大震發(fā)生在高山峻嶺之間，由于受自然環(huán)境和交通條件所限，一直難以進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)地考察。到目前為止，關(guān)于此次地震的發(fā)震構(gòu)造的研究較少且觀點(diǎn)不一。依據(jù)成叢小震發(fā)生在大震斷層面附近的原則以及參考前人給出的極震區(qū)長(zhǎng)軸形態(tài)，我們采用1985—2009年發(fā)生在該地震破裂區(qū)的精定位地震目錄，選定了一個(gè)長(zhǎng)條狀研究區(qū)域，將模擬退火算法和高斯－牛頓算法結(jié)合，給出了1879年武都南8.0級(jí)地震震源斷層是一條長(zhǎng)約30km、埋深2～23km的NNE走向、高傾角并在NNW－SSE向壓應(yīng)力作用下發(fā)生右旋走向滑動(dòng)的斷層。該區(qū)域地殼深部(H＞24km)至今沒有地震發(fā)生，推測(cè)震源斷層沒有擴(kuò)展到地殼深部。震源斷層位置在文縣高樓山(33.01°N，104.74°E)和梨坪(33.22°N，104.90°E)之間。另外，我們發(fā)現(xiàn)在極震區(qū)以西的雄黃山地區(qū)小震成叢發(fā)生，但野外調(diào)查并未發(fā)現(xiàn)明顯的斷面，這些小震應(yīng)該與1879年武都南8級(jí)地震沒有關(guān)系。

小震叢集 武都南地震 最小二乘解 斷層面解

0 引言

清光緒五年五月十二日(公元1879年7月1日)，在甘肅階州發(fā)生的地震是中國(guó)近代歷史上一次巨大地震，影響范圍很廣，多達(dá)10余個(gè)省市(中央地震工作小組辦公室，1971;顧功敘，1983;謝毓壽等，1985;國(guó)家地震局震害防御司，1995)。清政府高度重視此次地震，光緒帝曾多次下旨撥款，責(zé)令地方官吏做好賑災(zāi)工作。因此，有關(guān)這次地震的文史資料也較為豐富。前人曾利用有關(guān)史料結(jié)合地質(zhì)考察對(duì)此次地震做過研究(國(guó)家地震局蘭州地震研究所，1985，1989;國(guó)家地震局蘭州地震研究所等，1993;馮希杰，2005;侯康明，2005)。但由于該地震發(fā)生在高山深溝及交通條件所限，給深入考察帶來了諸多困難，因此對(duì)該地震至今仍缺乏系統(tǒng)的、具有說服力的研究成果。這也成為中國(guó)19個(gè)8級(jí)地震中地震與活動(dòng)斷裂關(guān)系仍不明了的三大地震之一(鄧起東等，2003)。

一般來說，大地震發(fā)生后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，大量小震不斷在斷層面及其附近發(fā)生。因此，根據(jù)小震震源位置的空間分布可以較精確地勾畫出斷層面的產(chǎn)狀和位置。假定發(fā)震斷層可以用一個(gè)平面來模擬，且設(shè)大多數(shù)小震發(fā)生在此斷層面附近，則可以通過小震震源位置參數(shù)求解發(fā)震斷層的走向、傾角及位置(王鳴等，1992)。萬永革等(2008)最初采用模擬退火全局搜索和高斯－牛頓局部搜索相結(jié)合的方法計(jì)算了唐山地震斷層面參數(shù)。周翠英(2010)應(yīng)用此方法，計(jì)算反演了1668年郯城8y2級(jí)強(qiáng)震震源區(qū)地震斷裂在深部的產(chǎn)狀。為該斷裂帶未來強(qiáng)震孕育發(fā)生規(guī)律及其預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

根據(jù)成叢小震發(fā)生在大震斷層面附近的原則及參考前人給出的極震區(qū)長(zhǎng)軸方向，我們采用1985—2009年發(fā)生在地震破裂區(qū)的精定位地震目錄，選定了一個(gè)長(zhǎng)條狀研究區(qū)域，將模擬退火算法和高斯－牛頓算法相結(jié)合，給出了利用小震密集程度求解到的主震斷層面走向、傾角和位置。并根據(jù)已有的局部應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)得到斷層滑動(dòng)角及其誤差。在此基礎(chǔ)上結(jié)合已有的認(rèn)識(shí)，分析了此次地震的震源斷層的幾何學(xué)特征及深部產(chǎn)狀。通過本項(xiàng)研究希望這種方法能在甘東南活動(dòng)斷層探測(cè)及歷史地震的研究中發(fā)揮一定的作用。

1 理論基礎(chǔ)

王澤皋(1985)通過對(duì)中國(guó)內(nèi)陸地區(qū)歷史上一些7級(jí)以上大震區(qū)地震活動(dòng)時(shí)、空、強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，許多大震區(qū)時(shí)過幾十年、幾百年乃至近千年，都還有不少小震活動(dòng)，從而提出了大震區(qū)的“長(zhǎng)期活動(dòng)”概念，認(rèn)為這是一種普遍現(xiàn)象。這是因?yàn)榇笳鹬蟮拈L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)震區(qū)處于應(yīng)力調(diào)整狀態(tài)，大量小震會(huì)在發(fā)震斷層面附近發(fā)生，斷層完全愈合需要較長(zhǎng)時(shí)間。這使得通過現(xiàn)今小震的活動(dòng)情況來推斷歷史大震震源的狀況成為可能。近年來的研究表明，在具有長(zhǎng)期活動(dòng)的歷史大震區(qū)，可通過對(duì)現(xiàn)今小震震源位置群體特征和震源機(jī)制的研究，給出歷史大震震源斷層的位置及其在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)方式(劉瀾波等，1995;刁桂苓等，1999;胡新亮，2002)。這種采用地震學(xué)分析，由眾多小地震資料反推震源斷層空間取向及其運(yùn)動(dòng)方式的嘗試，對(duì)于認(rèn)識(shí)歷史大震發(fā)震構(gòu)造、形成機(jī)制是有幫助的。然而，以往的研究只是大致給出了震源斷層空間取向及其運(yùn)動(dòng)方式等定性化結(jié)果，而未給出確定斷層走向和傾角的誤差、斷層面位置及斷層上滑動(dòng)角的估計(jì)方法。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，計(jì)算速度越來越快。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者相繼提出一些效率更高的反演算法，使得我們?cè)谇蠼庖粋€(gè)超定非線性擬合問題時(shí)，不僅能夠快速獲得最佳解，還可求得解的誤差范圍，從而對(duì)解進(jìn)行評(píng)價(jià)。萬永革等(2008)首次將模擬退火算法和高斯－牛頓算法相結(jié)合，利用小震密集程度求解唐山地震主震斷層面走向、傾角、位置及其誤差。在此基礎(chǔ)上考慮區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力參數(shù)，給出了估計(jì)在已求得的斷層面上的滑動(dòng)角的方法。其基本思路是，尋求一個(gè)平面，使所有小震震源位置到這個(gè)平面距離的平方和最小(王鳴等，1992)。建立目標(biāo)函數(shù)為所有小震到斷層面垂直距離與觀測(cè)誤差比值的平方和

其中，E為關(guān)于ρ，φ，δ的三元非線性函數(shù);n為參加擬合的小震數(shù)目;σi為第i個(gè)小震的定位誤差;Di為第i個(gè)震源點(diǎn)(x，y，z)到所求平面的距離;ρ為斷層面距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離;φ，δ分別為所求斷層面的走向和傾角。

尋找參數(shù)ρ，φ，δ的值，使得上式為最小值。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)給定的局部應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)，可進(jìn)一步求出斷層的滑動(dòng)角。

根據(jù)小震密集程度確定斷層面位置。由于確定斷層段斷層參數(shù)的小震已知，因此采用90%的小震所在區(qū)域?yàn)閿鄬用娴奈恢盟坪跏呛侠淼摹＿@樣只有10%的小震落在斷層面外的區(qū)域。因此，我們將震源最淺的2.5%小震的底邊界作為該斷層面的上邊界，將震源最深的2.5%的小震的頂界作為該大震斷層面的下邊界，將地震叢集最左端的2.5%小震的右邊界作為大震斷層面的左邊界，將地震叢集右端的2.5%小震的左邊界作為大震斷層面的右邊界。由此可以確定大震斷層面的4個(gè)頂點(diǎn)位置(萬永革等，2008)。

2 資料的選取

2.1 地震資料的選擇

甘肅測(cè)震臺(tái)網(wǎng)始建于1970年，組建之初臺(tái)站數(shù)量少，觀測(cè)設(shè)備以模擬儀器為主。經(jīng)過“九五”、“十五”兩次大規(guī)模地?cái)U(kuò)建、改建，現(xiàn)在臺(tái)站數(shù)量已達(dá)到44個(gè)，臺(tái)站布局也進(jìn)一步趨向合理，而且臺(tái)站儀器已完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，監(jiān)控能力進(jìn)一步提升，對(duì)大部分地區(qū)的監(jiān)測(cè)能力達(dá)到ML2.5以上。資料的大大增加，為研究歷史地震的震源斷層狀況提供了基礎(chǔ)條件。另一方面，隨著地震精定位方法在地震學(xué)中的應(yīng)用(楊智嫻，2003;朱艾斕，2005)，小震定位精度越來越高，可達(dá)到＜1km的精度，基本可以滿足地震構(gòu)造分析的需求。豐富的觀測(cè)資料以及較高的定位精度，使得采用小震的叢集性定量化描述深部活斷層幾何形態(tài)成為可能。中國(guó)地震局蘭州地震研究所馮建剛工程師曾利用Hyp2000定位程序?qū)?985—2009年甘肅測(cè)震臺(tái)網(wǎng)記錄的地震資料進(jìn)行了重新定位。Hyp2000定位法非常重視因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而產(chǎn)生的誤差，它可以在震源區(qū)設(shè)立非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型。對(duì)區(qū)域地質(zhì)進(jìn)行一定的研究后可獲得大量的結(jié)構(gòu)信息，從這些結(jié)構(gòu)信息出發(fā)，預(yù)先構(gòu)制所需要的模型，可提高定位的精度，反演出地震構(gòu)造的精細(xì)特征(李文軍，2004)。

馮建剛利用Hyp2000對(duì)甘肅地區(qū)小震進(jìn)行了精定位，張?jiān)肨－D定位程序?qū)Ω蕱|南臺(tái)陣記錄的震區(qū)小震進(jìn)行了精定位，我們采用他們的定位結(jié)果，同時(shí)考慮到＜2.0級(jí)的地震的隨機(jī)性較強(qiáng)而予以剔除。根據(jù)小震叢集程度、大震等震線長(zhǎng)軸取向等，在1879年武都南8.0級(jí)地震最高烈度(Ⅹ度)區(qū)域范圍內(nèi)選擇小震樣本，反演此次地震震源斷層的幾何形態(tài)。選擇范圍如圖1中矩形框所示。

2.2 局部應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)的選擇

在研究地震震源機(jī)制和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)之間的關(guān)系時(shí)，不僅需要知道應(yīng)力場(chǎng)P軸走向φp、俯角δp、T軸走向φT、俯角δT，還需引入表示主應(yīng)力相對(duì)大小的量R。萬永革(2009)將中國(guó)大陸劃分為2°×2°的子區(qū)，利用中國(guó)及其鄰區(qū)地殼應(yīng)力數(shù)據(jù)庫(kù)和哈佛大學(xué)1976—2005年的矩心矩張量目錄資料，反演出每個(gè)子區(qū)內(nèi)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主應(yīng)力方向和相對(duì)應(yīng)力大小值。其中就包括我們研究的甘東南地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和R值的大小?？紤]到8級(jí)大震應(yīng)當(dāng)受大尺度構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制，而甘東南構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力方向在百年尺度上是穩(wěn)定的，我們選取了其研究結(jié)果中能代表該區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)(表1)。這些數(shù)據(jù)說明該區(qū)現(xiàn)代地殼應(yīng)力活動(dòng)以水平運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)，震源類型多為走滑擠壓型。這與其他學(xué)者給出的該區(qū)域地震構(gòu)造應(yīng)力方向一致(鄧起東等1979;許忠淮等，1989)。

圖1 1879年武都南震區(qū)的小震(圓圈)分布、反演斷層走向和傾角所用的小震范圍(粗方框)Fig.1 Spatial distribution of small earthquakes(circles)and the data selection area(thick rectangle)used for inversion of fault strike and dip.

3 計(jì)算結(jié)果及其分析

利用在斷層矩形區(qū)域內(nèi)選擇的小震事件(圖l)進(jìn)行反演，求得了斷層的走向、傾角、距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離、滑動(dòng)角及斷層的4個(gè)頂點(diǎn)位置(表2)。

表1 武都地區(qū)(震區(qū))平均應(yīng)力張量Table 1 Regional stress field of Wudu(seismic region)and adjacent area

反演過程中總共選擇了103個(gè)小震參與擬合震源斷層面的計(jì)算，這些小震基本上都分布在1879年武都南8級(jí)地震的最高烈度區(qū)域范圍內(nèi)(國(guó)家地震局蘭州地震研究所等，1993)。反演得到斷層近于直立(圖2 c)。小震距反演斷層面距離的分布(圖2 d)表明大部分小震分布在所求斷層面的附近，并且基本以斷層為中心向兩邊呈對(duì)稱分布。

表2 使用精定位小震資料反演得到的武都南8級(jí)地震斷層面走向、傾角和位置Table 2 Fault plane parameters determined using precisely located earthquakes

圖2 震區(qū)精確定位的小震分布Fig.2 Distribution of precisely located small earthquakes in earthquake area.

基于模擬退火算法和高斯－牛頓算法相結(jié)合，擬合出的震源斷層的幾何形態(tài)為:走向38°、傾角89.5°、距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離0.8m，其各自的標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.5°、1.5°、160m。反演得到的斷層面頂點(diǎn)位置見表2。其下界深度23km，上界埋深約2km(圖2 c)。反演得到的滑動(dòng)角為－162°，標(biāo)準(zhǔn)差為23°，表明其滑動(dòng)性質(zhì)為以右旋為主兼有部分正斷，震源斷層未切穿地殼至地表。震源斷層的長(zhǎng)度約30km，由南向北從文縣高樓山(33.01°N，104.72°E)延伸至文縣梨坪(33.22°N，104.90°E)。

前人對(duì)該地震斷層面的研究較少，只有侯康明(2005)給出過研究結(jié)果是主斷面走向N38°～70°E，與本文的走向38°基本一致，而本文研究結(jié)果與小震的分布更為接近(圖2 a)。對(duì)于斷層的傾角，前人只是說近于直立，沒有給出具體的數(shù)值，我們反演到的傾角為89°。從震源深度剖面圖(圖2 c)上似乎可以看出，在擬合到的震源斷層兩側(cè)小震對(duì)稱分布，根據(jù)其分布特征可以勾勒出另外2條高傾角斷層，其與主斷層的距離在3km左右。它們的傾角向下逐漸變緩，最終收斂于地下23km處。另外，根據(jù)局部應(yīng)力場(chǎng)數(shù)據(jù)得到的震源斷層以右旋走滑運(yùn)動(dòng)為主兼具一定的正斷，而前人給出的地表斷裂卻以左旋為主并具有較大的傾向滑動(dòng)分量(侯康明，2005)。我們認(rèn)為這可能意味著武都震區(qū)深部構(gòu)造與淺部構(gòu)造是不一致的，淺部斷裂是在深部震源斷層的牽引下產(chǎn)生某種扭動(dòng)作用的結(jié)果。

4 發(fā)震機(jī)制討論

1879年武都南8級(jí)大震發(fā)生在青藏高原東北緣地區(qū)，本區(qū)的東昆侖斷裂帶與西秦嶺北緣斷裂帶的2條大型左旋走滑斷裂之間可以看成是一個(gè)巨大的左階巖橋區(qū)(袁道陽，2004)，它們之間通過多條次級(jí)剪切斷裂實(shí)現(xiàn)構(gòu)造轉(zhuǎn)換，其上有多次中強(qiáng)地震發(fā)生。在這2條大型走滑斷裂的“挾持”下，其內(nèi)部塊體發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此次地震正是發(fā)生在轉(zhuǎn)換部位。我們認(rèn)為其發(fā)震機(jī)理是青藏塊體原來由西向東的推擠作用，在受到SN向構(gòu)造帶阻擋后，這種推擠作用沿SN向構(gòu)造帶轉(zhuǎn)換為以剪切作用為主的結(jié)果。在這一剪切力的作用下，在秦嶺與南北構(gòu)造帶交會(huì)的武都南地區(qū)形成應(yīng)力集中區(qū)，最終孕育此次大地震。破裂強(qiáng)度以西強(qiáng)東弱、南強(qiáng)北弱為特征，小震活動(dòng)性也證實(shí)了這一點(diǎn)(圖1)，其破裂方式類似汶川8.0級(jí)地震(張培震，2009)。甘東南地區(qū)P軸優(yōu)勢(shì)方向主要在NE和近NS向，基本與青藏高原邊緣呈垂直分布。研究區(qū)內(nèi)多數(shù)震源機(jī)制解反映的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主壓應(yīng)力軸方向呈現(xiàn)出規(guī)律性變化，整體構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)基本上保持穩(wěn)定狀態(tài)。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究表明甘東南地區(qū)的應(yīng)力作用以水平擠壓為主，與區(qū)域主要活動(dòng)斷裂走向基本一致，表明了區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方式以走滑活動(dòng)為主，與本文得出的結(jié)論一致。

5 主要結(jié)論和認(rèn)識(shí)

大地震的成因是很復(fù)雜的，研究震源狀況對(duì)于開展地震預(yù)測(cè)是有意義的(郭安寧等，2010)。現(xiàn)代地震學(xué)研究結(jié)果認(rèn)為，淺源構(gòu)造地震的彈性振動(dòng)發(fā)源于地殼內(nèi)擴(kuò)展的剪切破裂面，這個(gè)不連續(xù)面被稱為震源斷層。構(gòu)造斷層是巖層或巖體的一條或一組破裂面，沿破裂面兩側(cè)的巖層或巖體發(fā)生了顯著相對(duì)位移，對(duì)于地震破裂而言是地質(zhì)歷史時(shí)期形成的先存斷裂。地震斷層則是強(qiáng)震區(qū)伴隨地震出現(xiàn)的地面破裂帶，是震源斷層延伸到地表的結(jié)果。華北地區(qū)的邢臺(tái)、唐山等強(qiáng)震區(qū)的深淺構(gòu)造關(guān)系研究表明，發(fā)震斷層是在深部陡立的震源斷層的牽引下，淺部鏟形斷裂產(chǎn)生相應(yīng)的走滑或傾滑等調(diào)整運(yùn)動(dòng)(邵學(xué)鐘等，1993)。因此，震源斷層、構(gòu)造斷層、地震斷層是既互相聯(lián)系又有一定區(qū)別的概念(高祥林等，1992)。震源斷層更多地代表了地震斷層的深部情況。本文基于小震叢集性反演得到了1879年武都南8級(jí)地震震源斷層狀況，結(jié)果表明這是一條長(zhǎng)約30km、埋深2～23km的NNE走向、高傾角并在NNW－SEE向壓應(yīng)力作用下，發(fā)生右旋走向滑動(dòng)的斷層。地殼深部(H＞24km)至今沒有地震發(fā)生，推測(cè)震源斷層沒有擴(kuò)展到地殼深部。

1993年由蘭州地震研究所、甘肅省計(jì)劃委員會(huì)完成的“甘肅省地震危險(xiǎn)區(qū)劃研究”，對(duì)該次地震進(jìn)行了考察，收集補(bǔ)充了大量野外觀測(cè)資料，對(duì)地表破裂現(xiàn)象進(jìn)行了分類歸納。在此基礎(chǔ)上，首次提出武都南地震的宏觀震中位于文縣的屯寨一帶，并給出長(zhǎng)軸為NNE—NE向的橢圓形極震區(qū)形態(tài)(國(guó)家地震局蘭州地震研究所等，1993)。其長(zhǎng)軸走向基本上與我們反演得到的斷層面走向一致。馮希杰等(2005)通過對(duì)TM衛(wèi)星影像解譯，認(rèn)為此次地震的發(fā)震斷裂為NEE向的范家壩－臨江斷裂。2009年甘肅省地震局在汶川地震隴南災(zāi)后重建項(xiàng)目開展的1/5萬地震地質(zhì)填圖中，對(duì)這條斷裂進(jìn)行了詳細(xì)的地震地質(zhì)調(diào)查，認(rèn)為該斷裂晚第四紀(jì)以來活動(dòng)性不強(qiáng)，排除了其為1879年武都南地震發(fā)震斷裂的可能性。另外，采用小震精定位結(jié)果，我們首次發(fā)現(xiàn)極震區(qū)以西的雄黃山地區(qū)小震明顯呈條帶狀分布，根據(jù)小震的叢集程度也可擬合出另一條震源斷層。但在地質(zhì)填圖過程中對(duì)該區(qū)域進(jìn)行調(diào)查時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的斷面。且距離極震區(qū)較遠(yuǎn)，應(yīng)該與1879年武都南8級(jí)地震無關(guān)。

1879年武都南8級(jí)地震破裂長(zhǎng)度不足60km，與同樣發(fā)生在青藏高原東北緣的汶川8級(jí)地震形成的長(zhǎng)達(dá)240km的地震破裂帶相比，本文反演到的震源斷層似乎是短了一些。作者認(rèn)為此次地震破裂雖以走滑破裂為主，但卻兼有較明顯的正斷層傾滑活動(dòng)。野外實(shí)測(cè)得到的斷層陡坎分布資料表明，武都南地震同震斷裂走滑量平均可達(dá)6m，傾滑量3～5m，發(fā)震斷裂垂直與水平分量之比為1︰2～1︰1.2(侯康明，2005)。由于較大的傾滑分量分解吸收了沿走滑方向的擴(kuò)展量，這是造成地震破裂相對(duì)較短的原因。

2009年甘肅省地震局承擔(dān)了汶川災(zāi)后重建隴南轄區(qū)活斷層調(diào)查項(xiàng)目，其中一項(xiàng)很重要的任務(wù)就是要查明此次8級(jí)地震的發(fā)震斷裂。但由于本次地震為多點(diǎn)破裂(從等震線分析具有從SW向NE擴(kuò)展的特征)，致使地表破裂形跡不清楚，加之受后期侵蝕、人為改造等因素的影響以及受限于自然環(huán)境、交通不便的原因，進(jìn)行詳細(xì)野外調(diào)查是非常艱難的。目前可見最清晰的地震地表破裂帶長(zhǎng)度僅15km左右。這對(duì)于認(rèn)識(shí)此次地震的發(fā)震構(gòu)造是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。歷史大地震區(qū)持續(xù)有小地震發(fā)生，是大震區(qū)長(zhǎng)期活動(dòng)的一種表現(xiàn)，屬于震源體附近地殼的繼承性活動(dòng)。因此，可以由這些小地震的群體特征來描述歷史大地震震源體的特征。這種采用地震學(xué)分析，由眾多小地震資料推測(cè)震源斷層空間取向及其運(yùn)動(dòng)方式的嘗試，對(duì)認(rèn)識(shí)地震構(gòu)造尤其是歷史疑難地震的發(fā)震構(gòu)造情況是有益的。本文利用小震分布情況反演了此次地震的震源斷層狀況，并結(jié)合已有的研究結(jié)果詳細(xì)分析了1879年武都南8級(jí)地震發(fā)震斷裂的幾何學(xué)特征、滑動(dòng)性質(zhì)等。作為主震斷層面詳細(xì)探測(cè)的一部分工作，彌補(bǔ)了由于交通不便導(dǎo)致野外無法完成的任務(wù)。希望這種方法能在甘東南地區(qū)確定主震斷層面和探測(cè)活斷層位置及歷史地震的研究中發(fā)揮一定的作用。

致謝 在本文的完成中萬永革研究員給予了悉心的指導(dǎo)，計(jì)算所用地震目錄由西部強(qiáng)震預(yù)測(cè)研究室邵延秀提供，在此一并深表謝意。

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DETERMINATION OF FAULT PARAMETERS AND SLIDING BEHAVIOR OF THE 1879 SOUTHERN WUDU M8.0 EARTHQUAKE

LIU Bai-yun1)YUAN Dao-yang1，2)ZHANG Bo1)CHEN Wen-kai3)NIU Yan-ping3)

1)Lanzhou Institute of Seismology，China Earthquake Administration，Lanzhou 730000，China
2)Lanzhou Base of Institute of Earthquake Prediction，China Earthquake Administration，Lanzhou 730000，China
3)Earthquake Administration of Gansu Province，Lanzhou 730000，China

The southern Wudu M8.0 great earthquake occurred in 1879，many places in Wudu and adjacent areas had suffered destruction in various degrees.So far，the research results on the causative structure of this earthquake are less and inconsistent.Because it occurred in lofty mountains and the traffic is inconvenient，it is hard to make detailed field study on the earthquake site.Based on the assumption that clustered small earthquakes often occur in the vicinity of fault plane of large earthquake，and referring to the morphology of the major axis of the meizoseismal area obtained by the predecessors，we selected a strip-shaped zone from the relocated earthquake catalog which occurred near the earthquake rupture zone in the period from 1985 to 2009 to calculate fault plane parameters of the earthquake，such as strike and dip，with the simulated annealing and Gauss-Newtonian nonlinear inversion algorithms.On this condition，the rake angles of the fault plane are further inferred from regional tectonic stress parameters.We discussed the causal mechanism of the earthquake and finally identified the length and location of the seismogenic fault.In addition，clustered small earthquakes occurred frequently in the Xionghuangshan area west of the mezoseismal area，but we didn't find clear fault planes in field investigation，so，they should not have relation with the 1879 M8 southern Wudu earthquake.

small earthquake clustering，the southern Wudu earthquake，least-squares solution，fault plane solution

P312.5

A

0253－4967(2012)03－0415－10

10.3969/j.issn.0253 － 4967.2012.03.003

2011－11－23收稿，2012－05－28改回。

中國(guó)地震局蘭州地震研究所地震科技發(fā)展基金(2012Y03)和星火計(jì)劃項(xiàng)目(XH12047)聯(lián)合資助。

劉白云，男，1980年生，2004年畢業(yè)于西北師范大學(xué)電子工程專業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)地震局蘭州地震研究所在讀碩士研究生，工程師，主要從事活動(dòng)構(gòu)造與地震關(guān)系等方面的研究，電話:0931－8275393，E －mail:leng168258@sohu.com。