蘆山7.0級地震: 特殊的彎曲斷層地震

張竹琪王偉濤任治坤張培震房立華吳建平中國地震局地質(zhì)研究所地震動力學國家重點實驗室，北京 100029中國地震局地球物理研究所，北京 100081

蘆山7.0級地震: 特殊的彎曲斷層地震

張竹琪1）王偉濤1）任治坤1）張培震1）房立華2）吳建平2）
1）中國地震局地質(zhì)研究所地震動力學國家重點實驗室，北京 100029
2）中國地震局地球物理研究所，北京 100081

震后資料均顯示蘆山地震是一次發(fā)生在隱伏斷層上的地震。雖然余震的水平位置剛好沿龍門山前山斷裂分布，但根據(jù)震源機制和投影關系，地震有可能發(fā)生在前山斷裂以東的大邑隱伏斷裂，或者大邑斷裂下方的斷層上。由于發(fā)震區(qū)的構(gòu)造背景的復雜性，以及地震的隱伏特征，震后人們對蘆山地震發(fā)震構(gòu)造的認識存在許多不確定性。多個地震波形擬合結(jié)果顯示，蘆山地震破裂面上大約以震源為中間點，位錯分布存在明顯的分區(qū)性：震源以北存在左旋分量，以南有右旋分量，震源附近則呈現(xiàn)完全逆斷特征。這種位錯分布與汶川地震位錯有明顯區(qū)別，后者位錯方向雖然沿走向發(fā)生變化，但都是逆斷或者右旋，位錯方向的變化也呈現(xiàn)一定的空間過渡，而蘆山震源位錯在相對小得多的破裂面內(nèi)發(fā)生了左旋與右旋分量的突變。為了進一步了解蘆山地震斷層的結(jié)構(gòu)特點，以及其與汶川地震斷層的關系，利用余震精定位結(jié)果定性分析了發(fā)震斷層的結(jié)構(gòu)特征，在此基礎上探討了發(fā)震斷層的運動學與斷層面上同震應力的變化特征。

斷層面上的余震通常在與同震位錯相鄰的部位。初步分析可以認為，蘆山地震后，大部分余震活動沿主破裂面延伸方向分布，余震指示了主破裂面的幾何形態(tài)。我們切取不同方向的剖面，探討精定位余震的分布特征。結(jié)果顯示，北西-南東方向的剖面近垂直于主震震源走向，其前緣均呈現(xiàn)鏟形特征。其中，南北兩端的剖面顯示北西側(cè)離開前緣約10 km距離內(nèi)還密集地分布了許多余震，這與處于中間部位的剖面中的條帶狀余震分布明顯不同。中間部位剖面顯示在鏟狀余震分布的后上方 10～15 km深度還存在一個余震條帶，這個余震條帶向南北兩端逐漸減弱，顯示為陡立斷層，說明不是主破裂面。北東-南西向剖面近平行于主震震源走向，顯示出余震分布的北端和南端邊緣也為鏟狀。綜合兩個方向的多條余震分布剖面顯示的余震分布特征，可以推測主破裂面向下的延伸面為 “半碗”型的彎曲斷層，南北兩端北西-南東向剖面剛好順“碗沿”切過， 所以在前緣的后上方有密集的余震，這些余震是北東-南西方向剖面的邊緣面。

基于橢球幾何方程，對精定位的余震分布進行擬合，我們獲得主震破裂面的幾何模型。利用幾何模型,可以定量計算“半碗”型彎曲斷層在簡單水平地殼縮短下的運動學參數(shù)。結(jié)果顯示，斷層面上傾向位錯以逆斷為主，但在斷層曲面的北緣出現(xiàn)了明顯的正斷位錯，而斷層面的北翼和南翼則分別呈現(xiàn)左旋和右旋特征。為了討論蘆山主震破裂與余震分布的關系，基于以上位錯模型，我們進一步分析了彎曲斷層面上的同震應力變化。結(jié)果顯示，與通常的震例相似，破裂面上與位錯區(qū)域相鄰的部位庫侖應力顯著增加。當位錯發(fā)生在斷層面中等深度時，不論位錯發(fā)生在斷層面的北翼、中部或者南翼，都會造成與位錯區(qū)域相鄰的深部應力增加。當斷層底部發(fā)生位錯時，位錯發(fā)生區(qū)域本身也出現(xiàn)大面積應力增加的區(qū)域，當位錯為中等深度時，這種發(fā)生在位錯區(qū)的應力增加雖然存在，但分布面積有限。當斷層面發(fā)生全面破裂時，除了底部和兩翼邊緣處出現(xiàn)明顯的應力下降以外，大部分區(qū)域庫侖應力沒有下降，反而顯著增加。彎曲斷層面上同震時庫侖應力的變化特點一定程度上解釋了余震集中發(fā)生在深部10～20 km的現(xiàn)象。

根據(jù)研究，蘆山地震斷層不同于汶川地震斷層，是一種特殊的斷層結(jié)構(gòu)，這種斷層的位錯方式存在顯著的橫向變化，斷層面上的地震也不一定導致位錯區(qū)應力卸載，這些特殊性與斷層面高度彎曲有關。