汶川地震和蘆山地震對(duì)青藏高原東緣主要活動(dòng)斷層應(yīng)力變化的影響

熊林 何建坤 潘正洋 周云 劉玉琳

摘要：根據(jù)彈性無(wú)限半空間位錯(cuò)理論，結(jié)合汶川地震和蘆山地震的同震破裂模型，以及該地區(qū)活動(dòng)斷層幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，應(yīng)用Coulomb程序，計(jì)算了2008年汶川地震靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，并和余震分布特征進(jìn)行對(duì)比；同時(shí)，計(jì)算了2008年汶川地震和2013年蘆山地震共同作用產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，并將結(jié)果投影到青藏高原東緣主要活動(dòng)斷層上。結(jié)果表明：汶川地震產(chǎn)生的余震大部分分布在其造成的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力增加區(qū)；汶川地震在蘆山地震震中區(qū)域產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力顯著增加，增加值為0.010～0.050 MPa，汶川地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化使得蘆山地震提前到來(lái)；鮮水河斷裂北部、東昆侖斷裂、秦嶺南緣斷裂西段、青川斷裂東段、茶壩—林庵寺斷裂西段、灌縣—江油斷裂、大川—雙石斷裂的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力均有不同程度的增加；岷江斷裂、虎牙斷裂、汶川—茂縣斷裂、江油—廣元斷裂、鮮水河斷裂南部的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力有不同程度的降低；考慮到青藏高原東緣歷史大地震和余震分布情況，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鮮水河斷裂西北段和東昆侖斷裂地震危險(xiǎn)性的監(jiān)測(cè)與研究。

關(guān)鍵詞：地震觸發(fā)；汶川地震；蘆山地震；靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力；數(shù)值模擬；鮮水河斷裂；東昆侖斷裂；青藏高原

中圖分類號(hào)：P315.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者提出各種模型來(lái)計(jì)算地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力（簡(jiǎn)稱“應(yīng)力”）變化及其對(duì)后續(xù)地震的影響。計(jì)算應(yīng)力變化是一個(gè)相對(duì)成熟的過(guò)程，即由點(diǎn)源或者矩形源在各向均勻半無(wú)限空間彈性體內(nèi)產(chǎn)生變形[1]，然后得出應(yīng)力變化的空間分布[2]。一般而言，大地震的發(fā)生會(huì)改變周邊地殼應(yīng)力狀態(tài)，而應(yīng)力的改變會(huì)影響活動(dòng)斷層的地震危險(xiǎn)性。應(yīng)力增加的地方，余震發(fā)生的概率較大，地震危險(xiǎn)性增加；應(yīng)力減小的區(qū)域，余震發(fā)生較少，地震危險(xiǎn)性減小。1992年地方性震級(jí)（ML）為61的Joshua Tree地震震后30 d的余震分布與應(yīng)力變化的分布基本一致；ML為7.4的Landers 地震3.5 h后，發(fā)生了ML為6.5的Big Bear地震，該地震震中造成應(yīng)力增加022～029 MPa[2]。

2008年，矩震級(jí)（Mw）為7.9的汶川地震發(fā)生在龍門山斷裂中段，造成巨大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。關(guān)于汶川地震造成的應(yīng)力變化，Parsons等計(jì)算出汶川地震增加了四川盆地的危險(xiǎn)區(qū)，主震破裂帶南段、雅安斷層、昆侖斷裂平均應(yīng)力增加較大，熊坡斷裂、鮮水河斷裂應(yīng)力略有增加，其中雅安斷裂部分區(qū)域增加01 MPa[3]；Toda等計(jì)算得出昆侖斷裂、鮮水河斷裂部分應(yīng)力增加0.02 MPa以上[4]；萬(wàn)永革等計(jì)算了由汶川地震導(dǎo)致的周邊斷層上應(yīng)力變化數(shù)值，應(yīng)力增加的區(qū)域主要集中在龍門山斷裂兩端、昆侖斷裂、鮮水河斷裂上的部分位置[57]。隨著數(shù)據(jù)的積累和更多模型的公布，計(jì)算更加精確。解朝娣等計(jì)算得出應(yīng)力增加明顯的地方是青川斷裂和彭縣—灌縣斷裂，這些地方未來(lái)發(fā)生地震的可能性增加[8]；李玉江等利用三維黏彈性有限元模型，計(jì)算得出鮮水河、昆侖斷裂的一些區(qū)域應(yīng)力增幅很大[9]?？偠灾?，主要斷裂上的應(yīng)力有所增加。

2013年面波震級(jí)（Ms）為7.0的蘆山地震位于龍門山南部，距離汶川地震震中約80 km。前人討論了蘆山地震與汶川地震的關(guān)系：徐錫偉等認(rèn)為它們是不相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)地震事件[1011]；單斌等認(rèn)為汶川地震加速了蘆山地震的到來(lái)[7，1213]，這主要是基于汶川地震對(duì)雅安斷裂造成的應(yīng)力變化的增加值超過(guò)了0.01 MPa的閾值[1]；董培育等探討了蘆山地震造成的應(yīng)力變化的分布特征 [1415]。定量的模型計(jì)算能更有力地揭示蘆山地震和汶川地震的關(guān)系。

筆者基于汶川地震與蘆山地震有限斷層模型，通過(guò)Coulomb程序[2，4]，在彈性半空間內(nèi)，計(jì)算震后應(yīng)力變化的格局，進(jìn)一步明確汶川地震和蘆山地震的關(guān)系，并討論二者對(duì)周邊主要斷層應(yīng)力變化的影響，以期對(duì)余震發(fā)生趨勢(shì)和未來(lái)地震危險(xiǎn)性評(píng)估提供參考。

1研究區(qū)地質(zhì)概況

龍門山推覆構(gòu)造帶是華南活動(dòng)塊體的分界線，位于青藏高原東緣。由于印度洋板塊和歐亞板塊碰撞，青藏高原抬升，物質(zhì)向東和SE向逃逸[1617]，但受到周邊塊體的阻擋，從而擠壓形成龍門山斷裂帶[1819]。汶川地震發(fā)生在其中段，蘆山地震則發(fā)生在雅安地區(qū)（圖1）。雅安地區(qū)是中、強(qiáng)地震交匯的地方，該區(qū)地塊較為完整，新津—蒲江斷層和總崗山—高廟斷層是該區(qū)較大的斷裂[20]。

摘要：根據(jù)彈性無(wú)限半空間位錯(cuò)理論，結(jié)合汶川地震和蘆山地震的同震破裂模型，以及該地區(qū)活動(dòng)斷層幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，應(yīng)用Coulomb程序，計(jì)算了2008年汶川地震靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，并和余震分布特征進(jìn)行對(duì)比；同時(shí)，計(jì)算了2008年汶川地震和2013年蘆山地震共同作用產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，并將結(jié)果投影到青藏高原東緣主要活動(dòng)斷層上。結(jié)果表明：汶川地震產(chǎn)生的余震大部分分布在其造成的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力增加區(qū)；汶川地震在蘆山地震震中區(qū)域產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力顯著增加，增加值為0.010～0.050 MPa，汶川地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化使得蘆山地震提前到來(lái)；鮮水河斷裂北部、東昆侖斷裂、秦嶺南緣斷裂西段、青川斷裂東段、茶壩—林庵寺斷裂西段、灌縣—江油斷裂、大川—雙石斷裂的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力均有不同程度的增加；岷江斷裂、虎牙斷裂、汶川—茂縣斷裂、江油—廣元斷裂、鮮水河斷裂南部的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力有不同程度的降低；考慮到青藏高原東緣歷史大地震和余震分布情況，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鮮水河斷裂西北段和東昆侖斷裂地震危險(xiǎn)性的監(jiān)測(cè)與研究。

關(guān)鍵詞：地震觸發(fā)；汶川地震；蘆山地震；靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力；數(shù)值模擬；鮮水河斷裂；東昆侖斷裂；青藏高原

中圖分類號(hào)：P315.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者提出各種模型來(lái)計(jì)算地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力（簡(jiǎn)稱“應(yīng)力”）變化及其對(duì)后續(xù)地震的影響。計(jì)算應(yīng)力變化是一個(gè)相對(duì)成熟的過(guò)程，即由點(diǎn)源或者矩形源在各向均勻半無(wú)限空間彈性體內(nèi)產(chǎn)生變形[1]，然后得出應(yīng)力變化的空間分布[2]。一般而言，大地震的發(fā)生會(huì)改變周邊地殼應(yīng)力狀態(tài)，而應(yīng)力的改變會(huì)影響活動(dòng)斷層的地震危險(xiǎn)性。應(yīng)力增加的地方，余震發(fā)生的概率較大，地震危險(xiǎn)性增加；應(yīng)力減小的區(qū)域，余震發(fā)生較少，地震危險(xiǎn)性減小。1992年地方性震級(jí)（ML）為61的Joshua Tree地震震后30 d的余震分布與應(yīng)力變化的分布基本一致；ML為7.4的Landers 地震3.5 h后，發(fā)生了ML為6.5的Big Bear地震，該地震震中造成應(yīng)力增加022～029 MPa[2]。

2008年，矩震級(jí)（Mw）為7.9的汶川地震發(fā)生在龍門山斷裂中段，造成巨大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。關(guān)于汶川地震造成的應(yīng)力變化，Parsons等計(jì)算出汶川地震增加了四川盆地的危險(xiǎn)區(qū)，主震破裂帶南段、雅安斷層、昆侖斷裂平均應(yīng)力增加較大，熊坡斷裂、鮮水河斷裂應(yīng)力略有增加，其中雅安斷裂部分區(qū)域增加01 MPa[3]；Toda等計(jì)算得出昆侖斷裂、鮮水河斷裂部分應(yīng)力增加0.02 MPa以上[4]；萬(wàn)永革等計(jì)算了由汶川地震導(dǎo)致的周邊斷層上應(yīng)力變化數(shù)值，應(yīng)力增加的區(qū)域主要集中在龍門山斷裂兩端、昆侖斷裂、鮮水河斷裂上的部分位置[57]。隨著數(shù)據(jù)的積累和更多模型的公布，計(jì)算更加精確。解朝娣等計(jì)算得出應(yīng)力增加明顯的地方是青川斷裂和彭縣—灌縣斷裂，這些地方未來(lái)發(fā)生地震的可能性增加[8]；李玉江等利用三維黏彈性有限元模型，計(jì)算得出鮮水河、昆侖斷裂的一些區(qū)域應(yīng)力增幅很大[9]?？偠灾?，主要斷裂上的應(yīng)力有所增加。

2013年面波震級(jí)（Ms）為7.0的蘆山地震位于龍門山南部，距離汶川地震震中約80 km。前人討論了蘆山地震與汶川地震的關(guān)系：徐錫偉等認(rèn)為它們是不相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)地震事件[1011]；單斌等認(rèn)為汶川地震加速了蘆山地震的到來(lái)[7，1213]，這主要是基于汶川地震對(duì)雅安斷裂造成的應(yīng)力變化的增加值超過(guò)了0.01 MPa的閾值[1]；董培育等探討了蘆山地震造成的應(yīng)力變化的分布特征 [1415]。定量的模型計(jì)算能更有力地揭示蘆山地震和汶川地震的關(guān)系。

筆者基于汶川地震與蘆山地震有限斷層模型，通過(guò)Coulomb程序[2，4]，在彈性半空間內(nèi)，計(jì)算震后應(yīng)力變化的格局，進(jìn)一步明確汶川地震和蘆山地震的關(guān)系，并討論二者對(duì)周邊主要斷層應(yīng)力變化的影響，以期對(duì)余震發(fā)生趨勢(shì)和未來(lái)地震危險(xiǎn)性評(píng)估提供參考。

1研究區(qū)地質(zhì)概況

龍門山推覆構(gòu)造帶是華南活動(dòng)塊體的分界線，位于青藏高原東緣。由于印度洋板塊和歐亞板塊碰撞，青藏高原抬升，物質(zhì)向東和SE向逃逸[1617]，但受到周邊塊體的阻擋，從而擠壓形成龍門山斷裂帶[1819]。汶川地震發(fā)生在其中段，蘆山地震則發(fā)生在雅安地區(qū)（圖1）。雅安地區(qū)是中、強(qiáng)地震交匯的地方，該區(qū)地塊較為完整，新津—蒲江斷層和總崗山—高廟斷層是該區(qū)較大的斷裂[20]。

摘要：根據(jù)彈性無(wú)限半空間位錯(cuò)理論，結(jié)合汶川地震和蘆山地震的同震破裂模型，以及該地區(qū)活動(dòng)斷層幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，應(yīng)用Coulomb程序，計(jì)算了2008年汶川地震靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，并和余震分布特征進(jìn)行對(duì)比；同時(shí)，計(jì)算了2008年汶川地震和2013年蘆山地震共同作用產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化，并將結(jié)果投影到青藏高原東緣主要活動(dòng)斷層上。結(jié)果表明：汶川地震產(chǎn)生的余震大部分分布在其造成的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力增加區(qū)；汶川地震在蘆山地震震中區(qū)域產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力顯著增加，增加值為0.010～0.050 MPa，汶川地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化使得蘆山地震提前到來(lái)；鮮水河斷裂北部、東昆侖斷裂、秦嶺南緣斷裂西段、青川斷裂東段、茶壩—林庵寺斷裂西段、灌縣—江油斷裂、大川—雙石斷裂的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力均有不同程度的增加；岷江斷裂、虎牙斷裂、汶川—茂縣斷裂、江油—廣元斷裂、鮮水河斷裂南部的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力有不同程度的降低；考慮到青藏高原東緣歷史大地震和余震分布情況，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鮮水河斷裂西北段和東昆侖斷裂地震危險(xiǎn)性的監(jiān)測(cè)與研究。

關(guān)鍵詞：地震觸發(fā)；汶川地震；蘆山地震；靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力；數(shù)值模擬；鮮水河斷裂；東昆侖斷裂；青藏高原

中圖分類號(hào)：P315.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者提出各種模型來(lái)計(jì)算地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力（簡(jiǎn)稱“應(yīng)力”）變化及其對(duì)后續(xù)地震的影響。計(jì)算應(yīng)力變化是一個(gè)相對(duì)成熟的過(guò)程，即由點(diǎn)源或者矩形源在各向均勻半無(wú)限空間彈性體內(nèi)產(chǎn)生變形[1]，然后得出應(yīng)力變化的空間分布[2]。一般而言，大地震的發(fā)生會(huì)改變周邊地殼應(yīng)力狀態(tài)，而應(yīng)力的改變會(huì)影響活動(dòng)斷層的地震危險(xiǎn)性。應(yīng)力增加的地方，余震發(fā)生的概率較大，地震危險(xiǎn)性增加；應(yīng)力減小的區(qū)域，余震發(fā)生較少，地震危險(xiǎn)性減小。1992年地方性震級(jí)（ML）為61的Joshua Tree地震震后30 d的余震分布與應(yīng)力變化的分布基本一致；ML為7.4的Landers 地震3.5 h后，發(fā)生了ML為6.5的Big Bear地震，該地震震中造成應(yīng)力增加022～029 MPa[2]。

2008年，矩震級(jí)（Mw）為7.9的汶川地震發(fā)生在龍門山斷裂中段，造成巨大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。關(guān)于汶川地震造成的應(yīng)力變化，Parsons等計(jì)算出汶川地震增加了四川盆地的危險(xiǎn)區(qū)，主震破裂帶南段、雅安斷層、昆侖斷裂平均應(yīng)力增加較大，熊坡斷裂、鮮水河斷裂應(yīng)力略有增加，其中雅安斷裂部分區(qū)域增加01 MPa[3]；Toda等計(jì)算得出昆侖斷裂、鮮水河斷裂部分應(yīng)力增加0.02 MPa以上[4]；萬(wàn)永革等計(jì)算了由汶川地震導(dǎo)致的周邊斷層上應(yīng)力變化數(shù)值，應(yīng)力增加的區(qū)域主要集中在龍門山斷裂兩端、昆侖斷裂、鮮水河斷裂上的部分位置[57]。隨著數(shù)據(jù)的積累和更多模型的公布，計(jì)算更加精確。解朝娣等計(jì)算得出應(yīng)力增加明顯的地方是青川斷裂和彭縣—灌縣斷裂，這些地方未來(lái)發(fā)生地震的可能性增加[8]；李玉江等利用三維黏彈性有限元模型，計(jì)算得出鮮水河、昆侖斷裂的一些區(qū)域應(yīng)力增幅很大[9]。總而言之，主要斷裂上的應(yīng)力有所增加。

2013年面波震級(jí)（Ms）為7.0的蘆山地震位于龍門山南部，距離汶川地震震中約80 km。前人討論了蘆山地震與汶川地震的關(guān)系：徐錫偉等認(rèn)為它們是不相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)地震事件[1011]；單斌等認(rèn)為汶川地震加速了蘆山地震的到來(lái)[7，1213]，這主要是基于汶川地震對(duì)雅安斷裂造成的應(yīng)力變化的增加值超過(guò)了0.01 MPa的閾值[1]；董培育等探討了蘆山地震造成的應(yīng)力變化的分布特征 [1415]。定量的模型計(jì)算能更有力地揭示蘆山地震和汶川地震的關(guān)系。

筆者基于汶川地震與蘆山地震有限斷層模型，通過(guò)Coulomb程序[2，4]，在彈性半空間內(nèi)，計(jì)算震后應(yīng)力變化的格局，進(jìn)一步明確汶川地震和蘆山地震的關(guān)系，并討論二者對(duì)周邊主要斷層應(yīng)力變化的影響，以期對(duì)余震發(fā)生趨勢(shì)和未來(lái)地震危險(xiǎn)性評(píng)估提供參考。

1研究區(qū)地質(zhì)概況

龍門山推覆構(gòu)造帶是華南活動(dòng)塊體的分界線，位于青藏高原東緣。由于印度洋板塊和歐亞板塊碰撞，青藏高原抬升，物質(zhì)向東和SE向逃逸[1617]，但受到周邊塊體的阻擋，從而擠壓形成龍門山斷裂帶[1819]。汶川地震發(fā)生在其中段，蘆山地震則發(fā)生在雅安地區(qū)（圖1）。雅安地區(qū)是中、強(qiáng)地震交匯的地方，該區(qū)地塊較為完整，新津—蒲江斷層和總崗山—高廟斷層是該區(qū)較大的斷裂[20]。