蘆山4.20地震破裂過(guò)程及其致災(zāi)特征初步分析

張 勇，許力生，陳運(yùn)泰

中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081

蘆山4.20地震破裂過(guò)程及其致災(zāi)特征初步分析

張 勇，許力生，陳運(yùn)泰＊

中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081

采用全球地震臺(tái)網(wǎng)的遠(yuǎn)震地震波數(shù)據(jù)快速反演了2013年4月20日雅安蘆山地震（蘆山4.20地震）的破裂過(guò)程，在震后3小時(shí)得到并發(fā)布了相關(guān)測(cè)定結(jié)果.結(jié)果顯示這次地震的震級(jí)約MW6.8，包括兩次破裂子事件，但都發(fā)生在斷層面上震源（破裂起始點(diǎn)）附近，整個(gè)地震沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的破裂方向性.雅安蘆山地震的破裂沒(méi)有大規(guī)模出露地表，主要地震災(zāi)害集中在斷層上盤(pán)，位于蘆山縣和寶興縣一帶.

地震波形反演，地震破裂過(guò)程，雅安蘆山地震

1 引 言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心測(cè)定，2013年4月20日上午08點(diǎn)02分（北京時(shí)間），四川雅安市蘆山縣境內(nèi)發(fā)生了MS7.0地震.這次地震是繼2008年5月12日汶川地震之后在龍門(mén)山斷裂帶上發(fā)生的又一次災(zāi)害性地震事件.地震之后，作者立即開(kāi)展了破裂過(guò)程的快速反演研究工作，在震后3小時(shí)左右成功確定了結(jié)果，并通過(guò)電子郵件方式和中國(guó)地震局相關(guān)渠道進(jìn)行了發(fā)布和上報(bào).在這一工作中，我們力求通過(guò)確定震源破裂特征來(lái)分析地震災(zāi)害分布，并希望可以為地震救援和災(zāi)害評(píng)估等工作的開(kāi)展提供力所能及的支持.

2 數(shù)據(jù)和方法

我們采用由IRIS數(shù)據(jù)中心提供的全球地震臺(tái)網(wǎng)（GSN）遠(yuǎn)震寬頻帶數(shù)據(jù)，篩選了全球范圍內(nèi)震中距介于30°～90°的方位角分布均勻的39個(gè)臺(tái)站（圖1a）垂直向P波波形.基于AK135大陸速度結(jié)構(gòu)模型［1］，采用Wang［2］的方法計(jì)算得到格林函數(shù).在反演中，我們對(duì)數(shù)據(jù)和格林函數(shù)同時(shí)進(jìn)行了0.01～0.4 Hz的帶通濾波.

此次快速測(cè)定工作作為汶川地震之后國(guó)內(nèi)外大地震破裂過(guò)程快速反演系列工作的延續(xù)［3］，作者沿用了本次地震之前發(fā)展的破裂過(guò)程線性反演方法進(jìn)行反演［4－6］.該方法在近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的一系列大地震研究，如2008年汶川地震和2010年玉樹(shù)地震的快速反演和后續(xù)研究中［6－7］，都得到了成功的應(yīng)用.由于線性反演在計(jì)算效率方面的優(yōu)勢(shì)，這一方法可以有效保證我們?cè)谡鸷笠宰羁斓乃俣却_定和發(fā)布破裂過(guò)程結(jié)果，為地震應(yīng)急救援提供相關(guān)信息.

3 破裂過(guò)程快速反演

快速反演采用了USGS最早發(fā)布的WPhase矩張量反演結(jié)果，在走向219°、傾角33°的斷層平面上，選取了一個(gè)足夠大的長(zhǎng)63km、寬48km的平面作為潛在的破裂斷層面，將其劃分為21×16＝336個(gè)子斷層，每個(gè)子斷層的尺度為3km×3km.采用USGS發(fā)布的震中位置（30.284°N，102.956°E）和震源深度（12.3km），將其置于走向方向第11個(gè)、傾向方向第8個(gè)子斷層處.

快速反演得到的結(jié)果見(jiàn)圖1，我們得到的這次地震的地震矩約1.69×1019N·m，對(duì)應(yīng)的矩震級(jí)約為MW6.8.震源時(shí)間函數(shù)結(jié)果（圖1b）表明此次地震包括兩次主要的子事件，其中第一次子事件發(fā)生在0～10.5s，是這次地震最大也最主要的一次子事件，矩震級(jí)規(guī)模MW6.6，釋放的地震矩1.12×1019N·m，約占總地震距的2／3；第二次子事件發(fā)生在10.5～27s，其規(guī)模約為第一次子事件的一半.整體而言，兩次子事件都沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的破裂方向性，因此斷層面上的靜態(tài)滑動(dòng)量分布比較簡(jiǎn)單（圖1c），只存在一個(gè)長(zhǎng)寬皆約為25km的滑動(dòng)集中區(qū)域，且主要分布在震源附近，其最大滑動(dòng)量約1.3m.從斷層面上滑動(dòng)分布隨時(shí)間的變化過(guò)程看（圖1d），主要滑動(dòng)在第一次子事件期間（0～10.5s）就已經(jīng)形成；相比之下，第二次子事件所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)分布比較零散.

圖1 雅安蘆山地震破裂過(guò)程快速反演結(jié)果（a）震中－臺(tái)站位置分布；（b）震源時(shí)間函數(shù)；（c）斷層面上靜態(tài)滑動(dòng)量分布；（d）斷層面上滑動(dòng)量分布隨時(shí)間的變化.Fig.1 Fast inversion results of rupture process of The Lushan 4.20earthquake（a）The epicenter and used stations；（b）Source time function；（c）Static fault slip distribution；（d）Temporal variation of fault slip distribution.

圖2 觀測(cè)波形與合成波形的比較黑線表示觀測(cè)波形，紅線表示合成波形.子圖左方的字符和數(shù)字從上到下依次為：臺(tái)站名、震相名與分量名、觀測(cè)地震與合成波形的最大振幅（單位為m／s）、以及觀測(cè)波形與合成波形之間的相關(guān)系數(shù).Fig.2 Comparison of observed and synthetic wavesBlack lines are the observed waves and red lines are the synthetic waves.In each sub－graph，on the left from top to bottom are stations code，phase and component name，maximum amplitude of observed and synthetic waves（in m／s），and the correlation coefficient of observed and synthetic waves，respectively.

反演得到的合成地震波形與觀測(cè)波形的比較見(jiàn)圖2，平均相關(guān)系數(shù)約0.92，反演結(jié)果很好地解釋了絕大多數(shù)臺(tái)站的地震波形.

4 致災(zāi)特征初步分析

圖3顯示了斷層面上靜態(tài)滑動(dòng)量分布在地表的投影.如果我們采用的震源位置基本準(zhǔn)確，那么滑動(dòng)分布主要集中在震源附近，基本沒(méi)有大規(guī)模的地表出露.因此，斷層下盤(pán)臨近斷層地表出露線的區(qū)域，如雅安、名山和邛崍等地區(qū)，估計(jì)地震災(zāi)害不會(huì)特別嚴(yán)重；而在斷層上盤(pán)位于主要滑動(dòng)區(qū)域上方的蘆山、寶興等地，由于破裂的上盤(pán)效應(yīng)，人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失都可能會(huì)比較嚴(yán)重.這一災(zāi)害分布特征與2008年汶川地震有明顯區(qū)別.汶川地震中，由于主要破裂大規(guī)模出露地表［6］，地震災(zāi)害最嚴(yán)重的區(qū)域都位于在斷層線附近，如北川、映秀、都江堰等地；而在斷層上盤(pán)處的汶川縣城和茂縣縣城，破壞程度相對(duì)較弱.

因此，破裂是否出露地表是影響和判定地震災(zāi)害分布特征非常重要的一個(gè)因素，也是我們進(jìn)行破裂過(guò)程快速反演所重點(diǎn)關(guān)注的一大震源特征.所幸的是，此次雅安蘆山地震沒(méi)有發(fā)現(xiàn)破裂大規(guī)模出露地表，否則造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失都將比實(shí)際情況嚴(yán)重得多.

圖3 斷層面滑動(dòng)量分布在地表的投影紅線為震中區(qū)域的活斷層［8］，白色八角形星表示震中位置.Fig.3 Surface projection of fault slip distributionRed lines are the active faults［8］in the epicentral area.White aniseed star denotes the epicenter.

5 討論和結(jié)論

作者快速反演得到的矩震級(jí)約為MW6.8，略大于USGS通過(guò)地震矩張量反演所得到的MW6.6，這可能是因?yàn)榫貜埩糠囱葜饕从车氖俏覀兊玫降牡谝淮巫邮录男畔?如果我們只考慮第一次子事件，那么得到的矩震級(jí)約為MW6.6，與USGS的結(jié)果一致.第二次子事件的規(guī)模較小，所釋放的地震矩約為第一次子事件的一半.由于其對(duì)應(yīng)的破裂空間分布也比較零散，其真實(shí)性尚需進(jìn)一步研究確證.

本文介紹了作者在2013年4月20日雅安蘆山地震之后3小時(shí)得到和發(fā)布的破裂過(guò)程快速反演結(jié)果.這一結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地震破裂大規(guī)模出露地表的跡象，因此推測(cè)主要災(zāi)害區(qū)域集中在發(fā)震斷層上盤(pán)的蘆山、寶興一帶，而在斷層下盤(pán)處的雅安、名山和邛崍等地，災(zāi)害損失將相對(duì)較輕.

（References）

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Rupture process of the Lushan 4.20earthquake and preliminary analysis on the disaster－causing mechanism

ZHANG Yong，XU Li－Sheng，CHEN Yun－Tai＊
Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing100081，China

Fast inversion for the rupturing process of the 20April 2013Lushan，Ya′an earthquake was conducted about 3hours after the earthquake occurrence by using the GSN teleseismic waveform data.The obtained moment magnitude is MW6.8.It included two subevents during the rupturing process，which occurred near the hypocenter or rupture initiation point and did not show significant rupture direction.The rupture of the earthquake did not break through the ground surface，and seismic disaster is concentrated on the hanging wall of the fault，around Lushan county and Baoxing county of Sichuan Province.

Seismic waveform inversion，Earthquake rupture process，The Lushan earthquake

10.6038／cjg20130435

P315

2013－04－24，2013－04－26收修定稿

國(guó)家自然科學(xué)基金（41090291），地震行業(yè)基金（201108002），中國(guó)地震局地球物理所基本業(yè)務(wù)費(fèi)（DQJB11C12）資助.

張勇，男，1981年生，副研究員，主要從事震源反演方面的研究.

＊通訊作者陳運(yùn)泰，男，研究員，院士，主要從事地震學(xué)和地球物理學(xué)方面的研究.E－mail：chenyt＠cea－igp.ac.cn

張勇，許力生，陳運(yùn)泰.蘆山4.20地震破裂過(guò)程及其致災(zāi)特征初步分析.地球物理學(xué)報(bào)，2013，56（4）：1408－1411，

10.6038／cjg20130435.

Zhang Y，Xu L S，Chen Y T.Rupture process of the Lushan 4.20earthquake and preliminary analysis on the disaster－causing mechanism.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2013，56（4）：1408－1411，doi：10.6038／cjg20130435.

（本文編輯 胡素芳）