新疆于田MS7.3地震余震序列重定位研究

詹小艷薛瑩瑩江昊琳王恒知王 俊朱元清

1）中國(guó)南京 210014江蘇省地震局

2）中國(guó)上海 200062上海市地震局

新疆于田MS7.3地震余震序列重定位研究

詹小艷1）薛瑩瑩1）江昊琳1）王恒知1）王 俊1）朱元清2）

1）中國(guó)南京 210014江蘇省地震局

2）中國(guó)上海 200062上海市地震局

截至2014年3月18日00時(shí)，新疆地震臺(tái)網(wǎng)共記錄于田MS7.3地震M≥3余震57次，2—3級(jí)余震147次。主震位置較為精確，可以采用基于初至波視速度的主事件定位技術(shù)，對(duì)余震序列進(jìn)行重新定位。通過(guò)對(duì)震源區(qū)附近進(jìn)行網(wǎng)格搜索，對(duì)序列地震中具有6個(gè)以上P波初至的M≥ 2事件重新定位，獲得182個(gè)高精度結(jié)果，為研究此次地震的發(fā)震構(gòu)造提供參考。

重定位；網(wǎng)格搜索；序列地震；視速度

0 引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心測(cè)定，2014年2月12日17時(shí)19分在新疆于田發(fā)生MS7.3地震，此次地震震源位置為36.1°N，82.5°E，震源深度12km。據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地震局調(diào)查結(jié)果顯示，新疆于田MS7.3地震震中區(qū)烈度為Ⅸ度，Ⅷ度區(qū)及Ⅸ度區(qū)分布在高山無(wú)人區(qū)。等震線長(zhǎng)軸呈NEE走向分布，災(zāi)區(qū)總面積約128 310km2，地震造成直接經(jīng)濟(jì)損失10.8億元，屬于較大的破壞性地震（http://www.eq-xj.gov.cn/）。此次地震位于青藏高原西北緣，塔里木盆地南緣，震源區(qū)附近地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是西昆侖地震帶康西瓦斷裂、阿爾金地震帶和東昆侖地震帶可可西里斷裂的交匯區(qū)域。目前，精確可靠的余震震源分布仍然是研究發(fā)震斷層構(gòu)造、破裂尺度的重要依據(jù)之一。如黃媛等（2008）通過(guò)對(duì)汶川地震及余震序列進(jìn)行重定位后研究了汶川地震的發(fā)震構(gòu)造，蘇金蓉等（2013）采用類似方法對(duì)2013年四川蘆山MS7.0地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明，對(duì)于具有明顯地表破裂特征的大地震，余震序列分布尺度與主震破裂尺度相當(dāng) （Wells et al，1994；Biasi et al，2006）；對(duì)于大量5—6級(jí)中強(qiáng)地震，地表破裂痕跡不明顯，可以利用余震序列的分布尺度粗略估計(jì)斷層破裂尺度（蔣海昆等，2007）。

1 重定位原理

本文采用的地震重定位原理為：①根據(jù)精定位后主震震中位置，計(jì)算主震震源到各個(gè)定位臺(tái)站路徑之間的初至波視速度，即地震波在地表的傳播速度（Bormann，2012）。使用的初至波包括Pg、Pn震相，共36個(gè)（含和田臺(tái)陣的10個(gè)子臺(tái)）基本等方位角分布，臺(tái)站分布見(jiàn)圖1。主震位置采用王俊等（2014）利用新疆區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)和新疆和田地震臺(tái)陣聯(lián)合定位方法精確測(cè)定的結(jié)果（36.197°N，82.467°E）。陳運(yùn)泰研究小組的結(jié)果（http:// www.cea-igp.ac.cn/，2014）顯示，此次MS7.3地震破裂比較集中，沿走向（242°）的破裂長(zhǎng)度約70km。從新疆地震臺(tái)網(wǎng)編目分布［圖7（a）］看，大部分余震僅分布在主震附近；②以1km為間隔，將震源區(qū)1°×1°的范圍（以主震為中心）網(wǎng)格化（圖2）；③根據(jù)主震視速度值（圖3），計(jì)算初至P波從網(wǎng)格點(diǎn)傳播到各臺(tái)站的理論走時(shí)；④將地震事件的實(shí)際觀測(cè)視速度走時(shí)與理論走時(shí)差的均方根作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行搜索（朱元清等，1997），主震的目標(biāo)函數(shù)搜索結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)，在潛在震源位置上，只搜索出1個(gè)目標(biāo)函數(shù)最小值，表明結(jié)果是收斂的，不存在多解，于是目標(biāo)函數(shù)最小值對(duì)應(yīng)的位置即為重定位后的主震位置。

圖2 震源區(qū)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)Fig.2 The grid points of source area

圖3 主震到定位臺(tái)站視速度2次冪擬合曲線Fig.3 The 2 power curve fi tting results of the apparent velocity between the main shock and stations

圖4 主震目標(biāo)函數(shù)的搜索結(jié)果Fig.4 The results of objective function of the main hock

從主震到定位臺(tái)站視速度2次冪擬合曲線（圖3）可見(jiàn)，視速度隨震中距的變化是漸變過(guò)程，沒(méi)有明顯起伏變化，對(duì)提高定位精度，即減小目標(biāo)函數(shù)殘差比較重要。統(tǒng)計(jì)顯示，對(duì)于M ≥ 3的地震，每個(gè)事件的平均初至個(gè)數(shù)為18個(gè)，2—3級(jí)地震的平均初至個(gè)數(shù)為6個(gè)。從圖5可見(jiàn)，初至震相Pn（藍(lán)色）、Pg（紅色）走時(shí)與震中距的線性度極高，說(shuō)明震相的拾取準(zhǔn)確性和精度均比較可靠。余震震相殘差均方根柱狀分布見(jiàn)圖6，其平均值約0.359 s，其中紅色線條為殘差均方根分布的包絡(luò)線，可見(jiàn)基本以0.3 s為中心正態(tài)分布。趙仲和（1983）認(rèn)為，當(dāng)?shù)綍r(shí)數(shù)據(jù)的誤差服從正態(tài)分布時(shí)，通過(guò)多加權(quán)的計(jì)算方法可以得到合理的定位結(jié)果。

圖5 P波初至走時(shí)與震中距的關(guān)系Fig.5 The travel time curve of P wave offset time

圖6 余震殘差均方根分布Fig.6 The distribution of aftershocks of the residual RMS

2 重定位結(jié)果

依據(jù)上述方法，對(duì)M ≥3（57次）余震及初至震相數(shù)大于等于6的2—3級(jí)地震進(jìn)行重新定位，最終獲得182個(gè)高精度定位結(jié)果，約占序列地震中M ≥ 2地震的89.2%。定位前后震中分布見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn)：①重定位后震中分布與構(gòu)造斷層的結(jié)合程度更高，且方向性更加顯著，地震序列呈NE向分布；②余震主要集中在WS部，呈近SN向分布，EN部余震較少；③余震區(qū)中間出現(xiàn)余震空段，推測(cè)可能存在尚未破裂的空區(qū)。

圖7 重定位前后余震分布Fig.7 The distribution of the aftershocks before relocation and after

中國(guó)地震局地球物理研究所、中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)急部、GCMT、USGS認(rèn)為，MS7.3地震斷層類型為走滑斷層，并給定其震源機(jī)制解，見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，斷層的震源機(jī)制解一致。參考中國(guó)地震局地球物理研究韓李波博士的矩張量反演結(jié)果（http://www.ceaigp.ac.cn/,2014）（斷層節(jié)面Ⅰ：走向239°，傾角82°，滑動(dòng)角－22°；斷層節(jié)面Ⅱ：走向332°，傾角68°，滑動(dòng)角－171°），取斷層節(jié)面Ⅰ、Ⅱ走向在震源區(qū)的投影，對(duì)應(yīng)圖7（b）中AA′、BB′節(jié)面。由圖7（b）可見(jiàn)，地震重定位后，余震分布沿BB′節(jié)面走向（近SN向）特征明顯，因此推測(cè)節(jié)面Ⅱ?yàn)橹鞯卣鹬髌屏衙?。也有學(xué)者認(rèn)為，該次級(jí)余震分布區(qū)可能是主破裂區(qū)外另一個(gè)被觸發(fā)的地震破裂面（程佳等，2014）。

表1 于田MS7.3地震震源機(jī)制解Table1 The focal mechanisms of Yutian MS7.3 earthquake

3 結(jié)論

采用主事件定位技術(shù)，對(duì)于田MS7.3地震具有6個(gè)以上P波初至的M≥ 2余震重新定位，所得空間分布與房立華（2014）采用雙差定位獲得的精定位結(jié)果基本一致，表明基于視速度的主事件定位方法可靠。

本研究定位誤差來(lái)源主要為主震位置誤差和余震分布震源區(qū)結(jié)構(gòu)差異。其中，主震震源位置的誤差，主要影響序列地震的絕對(duì)位置及相應(yīng)走時(shí)殘差，但不會(huì)影響地震相對(duì)位置。在獲取精確到時(shí)（誤差量級(jí)10 ms）資料時(shí)，主事件的震源位置定位誤差可控制在10 m量級(jí)（Deichmann et al，1992；周仕勇等，1997）。若以文中的0.359 s走時(shí)誤差計(jì)算，折合位置誤差僅約0.359km。主震位置的絕對(duì)誤差成為影響序列地震絕對(duì)誤差的主要因素。但由于主震位置采用結(jié)合臺(tái)陣方位角校正技術(shù)得到，誤差約1.5km，此即為序列地震的絕對(duì)誤差水平。此外，余震序列事件與主震距離（平均約23.5km）遠(yuǎn)小于事件到臺(tái)站的距離（平均約453km），在重定位中，對(duì)余震采用主震的視速度計(jì)算理論走時(shí)，能有效消除震源至臺(tái)站的共同傳播路徑效應(yīng)，因此震源區(qū)的結(jié)構(gòu)差異對(duì)計(jì)算結(jié)果影響有限。

感謝地震震源深度研究推進(jìn)小組全體成員對(duì)本研究工作的支持和幫助。

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黃媛，吳建平，張?zhí)熘?汶川8.0級(jí)大地震及其余震序列重定位研究［J］.中國(guó)科學(xué)（D輯），2008，38（10）：1 242 -1 240.

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Relocation of aftershock sequence of Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang

Zhan Xiaoyan1），Xue Yingying1），Jiang Haolin1），Wang Hengzhi1），Wang Jun1）and Zhu Yuanqing2）
1）Earthquake Administration of Jiangsu Province，Nanjing 210014，China
2）Earthquake Administration of Shanghai Municipality，Shanghai 200062，China

As of March 18，2014，Xinjiang Seismic Network recorded the aftershocks of magnitude 3 or more in the Yutian MS7.3 earthquake were 57 times，the aftershocks of magnitude 2 to 3 were 147 times.Because the accurate position of main shock has obtained，so we can use the main event of primary wave velocity based on positioning technology，to reorientation of the aftershock sequence.In this article，with the grid search method in the focal region，the sequence of earthquake M 2 or more and more than 6 initial P wave first arrivals are repositioned.The 182 results with high accuracy are obtained.The results can provide a reference for the study of seismogenic tectonics of the earthquake.

relocation，grid search，sequence of earthquakes，apparent velocity

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.04.003

詹小艷（1984—），女，工程師，現(xiàn)主要從事強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)及研究

江蘇省地震局青年基金（2015年度）、中國(guó)地震局測(cè)震臺(tái)網(wǎng)青年骨干專項(xiàng)（20140330）共同資助

本文收到日期：2014-12-26