2014年新疆于田MS7.3地震序列重定位及其發(fā)震構(gòu)造初步研究

唐明帥， 王海濤， 李艷永， 熱依木江， 孔祥艷， 魏蕓蕓， 上官文明， 魏斌

新疆維吾爾自治區(qū)地震局， 烏魯木齊　830011

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2014年新疆于田MS7.3地震序列重定位及其發(fā)震構(gòu)造初步研究

唐明帥， 王海濤*， 李艷永， 熱依木江， 孔祥艷， 魏蕓蕓， 上官文明， 魏斌

新疆維吾爾自治區(qū)地震局， 烏魯木齊830011

摘要2014年2月12日在新疆于田縣發(fā)生了MS7.3地震，主震前一天在震區(qū)發(fā)生了MS5.4前震，震后余震活動(dòng)頻繁，由于震區(qū)臺(tái)站十分稀疏和不均勻、地殼速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，臺(tái)網(wǎng)常規(guī)定位結(jié)果精度有限，很難從中獲得序列的空間分布特征和活動(dòng)趨勢(shì)的正確認(rèn)識(shí).本文首先利用位于震區(qū)附近的于田地震臺(tái)5年記錄的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)，采用接收函數(shù)方法研究了震區(qū)附近的地殼結(jié)構(gòu)，建立了震源區(qū)的地殼速度模型.在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合震相到時(shí)和方位角對(duì)2014年于田MS7.3地震序列(從2014年02月11日—2014年04月30日，共計(jì)577次地震)進(jìn)行了重新絕對(duì)定位.結(jié)果顯示，(1) 重定位后的前震和主震震中位置明顯向地表破裂帶及其附近的阿爾金分支斷裂(南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂)靠近，兩者相距5.4 km，主震位置為36.076°N、82.576°E，震源深度為22 km, 前震位置為36.055°N、82.522°E，震源深度為19 km； (2) 本文重定位結(jié)果顯示，余震序列沿NEE-SWW展布，優(yōu)勢(shì)分布長(zhǎng)度約73 km、寬度約16 km，平均震源深度為14.8 km，其中77%的余震分布在地表破裂帶的西南端，這部分余震中少數(shù)沿阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂分布，絕大多數(shù)沿北東東向的南肖爾庫(kù)勒斷裂分布，位于地表破裂帶東北端的余震沿阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂分布，但發(fā)生在地表破裂帶的余震極少；重定位后，位于地表破裂帶西南側(cè)的震中分布由臺(tái)網(wǎng)目錄的近南北向變?yōu)楸睎|向，與地表破裂帶、南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂走向一致； (3) 沿重定位剖面的地震分布，可推斷位于地表破裂帶西南段的南肖爾庫(kù)勒斷裂與位于北東段的阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂傾向反向，南肖爾庫(kù)勒斷裂的傾向?yàn)镾E，阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的傾向?yàn)镹W，這與本次地震野外考察得到的斷裂性質(zhì)一致.綜合重定位結(jié)果、地表破裂帶分布、震源機(jī)制解、南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的性質(zhì)認(rèn)為，2014年于田MS7.3地震的發(fā)震構(gòu)造為阿爾金斷裂西南尾段的兩條分支斷裂——南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂.

關(guān)鍵詞2014年于田MS7.3地震序列；聯(lián)合震相到時(shí)和方位角絕對(duì)定位法；重新定位；發(fā)震構(gòu)造

Using the teleseismic waveforms data recorded by station Yutian near the 2014 Yutian epicenter region in Xinjiang, we investigated the crustal thickness, Poisson′s ratio and the depth of crustal discontinuity beneath station Yutian by grid-search-stacking method of receiver function, further obtained the crustal S-wave velocity structure. Finally, we established the crustal velocity model in the source region for relocating the earthquakes. Based on the crustal velocity model, we relocated the 557 earthquakes which belong to the 2014 Yutian, Xinjiang,MS7.3 earthquake sequence (February 11-April 30, 2014) by the combined seismic phase arrival time and azimuth absolute location algorithm.

The following characteristics can be found in the relocated result. (1) The epicenters of the relocated mainshock and the foreshock are much closer to the surface rupture and the Altyn Tagh branch faults (the south Xor Kol fault and the Ashikule -Xor Kol fault) near surface fracture, and the two epicenters are only 5.4 km apart from each other. The location of the mainshock is 82.576°E, 36.076°N and the focal depth is 22 km. The location of the foreshock is 82.522°E, 36.055°N and the focal depth is 19 km. (2) The relocated distribution of the earthquakes are consistent with the surface rupture of the mainshock. The aftershock zone is mainly along NEE-SWW direction with a spatial scale of approximately 73 km long and 16 km wide. Strong variations can be found in the spatial distribution of the aftershocks southwest to the rupture fault, where the aftershock zone changes it strike direction from N-S to northeastward, which is consistent with the strike of the south Xor Kol fault and the Ashikule-Xor Kol fault, which are branches of the Altyn Tagh Fault that is close to the rupture fault. Around 77% aftershocks occurred at the southwest end of the surface rupture zone, mainly along the south Xor Kol fault, and few aftershocks occurred along the surface rupture zone, and the aftershocks at the northeast end of the surface rupture zone mainly occurred on the Ashikule-Xor Kol fault. (3) According to earthquakes distribution along profiles, the dip direction of the south Xor Kol fault (along SE direction) is opposite to that of the Ashikule-Xor Kol fault (along NW direction), which is confirmed by the field surveys.

Taking the characters of the south Xor Kol fault and the Ashikule-Xor Kol fault, and the distributions of relocation results, and focal mechanism solution and surface rupture zone into consideration, we speculate that the seismogenic faults of 2014 YutianMS7.3 earthquake are the south Xor Kol fault and the Ashikule-Xor Kol fault, which are two branches of the Altyn Tagh fault zone.

1引言

北京時(shí)間2014年2月12日下午17時(shí)19分，在新疆和田地區(qū)于田縣發(fā)生了MS7.3強(qiáng)烈地震(簡(jiǎn)稱2014年于田7.3地震)，主震前一天在震區(qū)發(fā)生了MS5.4前震，震后余震活動(dòng)頻繁,震中區(qū)的烈度為Ⅸ度，等震線長(zhǎng)軸呈北東東向分布 (新疆維吾爾自治區(qū)地震局，2014).此次地震位于2008年3月21日于田MS7.3地震震中東側(cè)約110 km，位于我國(guó)巴顏喀拉塊體西邊界的阿爾金斷裂帶西南段.

2014年于田MS7.3地震發(fā)生后，不同研究單位或研究小組開(kāi)展了相關(guān)的地震學(xué)研究，給出了此次地震的震源位置(圖1，表1)、震源機(jī)制解(周云等，2015)、破裂過(guò)程(張勇等，2014)和地震分布特征(張廣偉等，2014；王俊等，2014；王曉欣等，2014；吳傳勇等，2014；房立華等，2015)，這些結(jié)果對(duì)于理解本次于田地震的發(fā)生機(jī)理具有重要意義.多家機(jī)構(gòu)給出的震源機(jī)制結(jié)果認(rèn)為，本次于田地震顯示出左旋走滑性質(zhì).震源破裂過(guò)程結(jié)果表明，此次地震破裂主要集中深部(張勇等，2014).此次于田MS7.3 地震震區(qū)周邊地震臺(tái)站十分稀疏且基本分布在震中北邊，除主震外，只有極少數(shù)余震才能被位于震中南邊的個(gè)別地震臺(tái)站記錄到，圖2為參加地震定位的近臺(tái)(包括臨時(shí)臺(tái))分布.加之震區(qū)地殼結(jié)構(gòu)、活動(dòng)構(gòu)造十分復(fù)雜，這些因素導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外各機(jī)構(gòu)或不同研究小組給出主震和前震的震中平面位置相差較大，分布在阿爾金斷裂帶西南段的不同分支附近(圖1，表1)；圖3為新疆地震臺(tái)網(wǎng)基于塔吉克3400走時(shí)表，利用單純型定位方法獲得此次地震序列的震中和深度分布情況，可以看出此次地震的余震主要集中在主震南部，該部分的余震呈現(xiàn)近南北向分布、跨越了不同的分支斷裂，近南北向的分布特征與主震的震源機(jī)制解明顯不一致.

圖1　不同研究機(jī)構(gòu)或小組給出的主震與前震的震中分布圖中的斷層和地表破裂數(shù)據(jù)引自李海兵等(2014)，虛線為推測(cè)斷裂，其中f1為南硝爾庫(kù)勒斷裂，f2為阿什庫(kù)勒—硝爾庫(kù)勒斷裂，f3為北硝爾庫(kù)勒斷裂.Fig.1　The epicenter distribution of mainshock and foreshock by different research institutions and groupsThe fault data and rupture data are from Li (2014). Dotted line are inferred faults; f1 is the south Xor Kol fault, f2 is the Ashikule-Xor Kol fault, f3 is the north Xor Kol fault.

圖2　參加地震定位的近臺(tái)分布Fig.2　The distribution of near-seismic stations in study region

地震定位的精度不僅受臺(tái)網(wǎng)布局、可用定位震相以及射線路徑上速度結(jié)構(gòu)等因素影響，還與定位方法密切相關(guān).因此，要獲得對(duì)此次地震及其序列的準(zhǔn)確位置和深入研究，必須選用合理的地殼速度結(jié)構(gòu)和適合臺(tái)站稀疏地區(qū)地震定位的方法.由于位于新疆南部的阿爾金斷裂帶西南地區(qū)自然條件十分惡劣，在2008年以前該地區(qū)沒(méi)有地震臺(tái)站，目前對(duì)該區(qū)域的地殼結(jié)構(gòu)研究只有大區(qū)域的地震層析成像研究，其分辨率明顯不足.遠(yuǎn)震體波接收函數(shù)方法是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外運(yùn)用遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)獲得地震臺(tái)站下方間斷面深度的最有效手段(Langston，1979).我們?cè)趯?duì)2008年于田MS7.3地震及其序列重新定位的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)到，在臺(tái)網(wǎng)稀疏的情況下，可靠的震相方位角參與地震定位能明顯提高地震的定位精度(Bratt and Bache，1988；唐明帥等，2010).本文基于震區(qū)附近的于田地震臺(tái)5年記錄的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)，應(yīng)用接收函數(shù)方法研究了臺(tái)站下方的地殼結(jié)構(gòu)，建立了用于地震定位的地殼速度模型，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)精細(xì)分析震相到時(shí)和部分臺(tái)站記錄的P波方位角，采用聯(lián)合震相到時(shí)和方位角的定位方法(Schweitzer, 2001)對(duì)2014年于田MS7.3地震序列進(jìn)行了重新絕對(duì)定位，獲得了更加精確的地震定位結(jié)果，對(duì)余震的空間分布特征和發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行了分析.本文的定位結(jié)果對(duì)深入研究和正確認(rèn)識(shí)2014年于田MS7.3地震的發(fā)震斷層及其性質(zhì)、地表破裂組合特征和地震破裂過(guò)程等科學(xué)問(wèn)題提供了更準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和約束條件.

圖3　初始震中分布圖和震源深度沿經(jīng)度方向的剖面數(shù)據(jù)來(lái)自新疆地震臺(tái)網(wǎng)的分析結(jié)果. 圓點(diǎn)表示余震震中(大小與震級(jí)成正比),不同圓點(diǎn)的顏色代表不同的震源深度. 紅色五角星表示主震和前震的震中位置，色標(biāo)表示震源深度的范圍.斷裂數(shù)據(jù)同圖1.Fig.3　The distributions of initial epicenter and focal depth profiles along the longitudeThe data are from observation reports of Xinjiang Earthquake Administration. Red stars represent the locations of mainshock and foreshock. Circles represent aftershocks with magnitude proportional to its size. The color of the circles changes with depth from blue to red. The fault is same as Fig.1.

2地震定位資料分析

2014年2月12日于田MS7.3地震震中周圍的地震臺(tái)站分布十分稀疏.當(dāng)時(shí)距震中100 km內(nèi)的地震臺(tái)站只有1個(gè)于田(YUT)臺(tái)(約56 km)，500 km內(nèi)的地震臺(tái)站有8個(gè)且都位于震中的北面.主震發(fā)生之后，于13日23點(diǎn)和14日18點(diǎn)，新疆地震局在震區(qū)北面架設(shè)了流動(dòng)1(LD1)、流動(dòng)2(LD2)兩個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)，兩個(gè)流動(dòng)臺(tái)到主震的距離分別為92 km、82 km(圖2).

根據(jù)新疆地震局目錄結(jié)果，本文選取了震源區(qū)ML≥1.6(時(shí)間段為2014年2月11日—4月30日、有3組完整的震相或者記錄地震臺(tái)站≥4個(gè))的577次地震進(jìn)行重新定位，其中447次地震的定位臺(tái)數(shù)介于3～5個(gè).在重定位過(guò)程中，根據(jù)每次重定位地震的臺(tái)站分布情況，我們分析了部分臺(tái)站記錄地震波形的方位角，并讓這些方位角參與地震定位，增強(qiáng)了對(duì)震源信息的約束；同時(shí)我們結(jié)合當(dāng)時(shí)新疆?dāng)?shù)字地震臺(tái)網(wǎng)記錄實(shí)際波形的情況，對(duì)ML≥3.6且定位地震臺(tái)站大于11個(gè)的48次地震做了重新選臺(tái).2014年于田主震定位的臺(tái)站分布，除了應(yīng)用新疆臺(tái)網(wǎng)19個(gè)臺(tái)站(YUT、MIF、YJB、QMO、TAZ、HTTZ、SSL、YCH、BCH、AKS、RUQ、KUC、BAC、LTA、 KOL、KSH、KMS、SSH、YMS)記錄的數(shù)據(jù)外，還使用了西藏獅泉河(SQHE)、改則(GZE)、雙湖(SUH)地震臺(tái)，青海沱沱河(TTH)、小黑山(XHS)、烏圖美仁(WTM)地震臺(tái)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于改善臺(tái)網(wǎng)布局具有重要作用，共有25個(gè)地震臺(tái)參與了主震重定位，臺(tái)站布局最大空隙角為67°.

3震區(qū)附近速度結(jié)構(gòu)研究

在地震定位中，震源區(qū)的速度結(jié)構(gòu)是影響地震定位精度的重要因素(Aki and Richards，1980).由于2014年于田MS7.3地震震區(qū)附近的地殼結(jié)構(gòu)研究程度很低.因此，本文利用于田地震臺(tái)從2009年1月—2013年12月記錄的遠(yuǎn)震波形數(shù)據(jù)，應(yīng)用接收函數(shù)的H-κ疊加方法(Zhu and Kanamori，2000)和線性反演方法(Randall，1989；Ammon et al.，1990；Herrmann, 2004)研究了該臺(tái)下方的地殼結(jié)構(gòu).于田臺(tái)的接收函數(shù)波形中，在滯后初至P波約3.0 s處存在一組能量較強(qiáng)且連續(xù)的震相，我們推斷其為地殼內(nèi)某界面的一次轉(zhuǎn)換波Ps震相，由該間斷面產(chǎn)生的多次轉(zhuǎn)換波PpPs、PsPs+PpSs震相也較明顯，圖4A中的紅線分別標(biāo)出了該間斷面產(chǎn)生不同震相的理論到時(shí).參考震區(qū)附近的人工源地震勘探結(jié)果(李秋生等，2000；賀日政等，2001)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況，選取6.2 km·s-1和5.5 km·s-1分別作為于田臺(tái)的地殼和殼內(nèi)間斷面之上的平均P波速度，用于接收函數(shù)的H-κ疊加.本文選取位于于田臺(tái)東南方位的接收函數(shù)獲得于田臺(tái)下方的地殼厚度為60.8 km、地殼波速比為1.65(圖4b)，于田臺(tái)下方的殼內(nèi)間斷面深度為24.8 km、地殼波速比為1.64(圖4a).

圖4　于田臺(tái)接收函數(shù)結(jié)果及定位采用的速度模型 (a) 于田臺(tái)下方殼內(nèi)間斷面的H-κ疊加振幅； (b) 于田臺(tái)下方Moho面的H-κ疊加振幅, 圖中右上角的數(shù)字分別表示間斷面厚度和平均波速比、字母表示臺(tái)站名，dH代表間斷面厚度誤差、dκ代表波速比誤差. (A)—(B)為(a)—(b)對(duì)應(yīng)的接收函數(shù)剖面圖, 紅線為根據(jù)H-κ疊加結(jié)果對(duì)應(yīng)間斷面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換波(Ps)和多次波(PpPs, PsPs+PpSs)的理論到時(shí)；(C)為定位采用的速度模型.Fig.4　The results of receiver functions at station Yutian and velocity model used in the study(a) The results of inter-crustal discontinuity H-κ grid-stacking-search beneath station YUT； (b) The results of Moho H-κ grid-stacking-search, the numbers in the right above are the discontinuity thickness and wave velocity ratio, the letter is station name, dH is the error of discontinuity thickness, dκ is the error of wave velocity ratio. (A)—(B) are corresponding receiver functions profiles of (a)—(b), the red lines are arrival times of Ps, PpPs, PsPs+PpSs phases for the discontinuity converted waves by the results of H-κ grid-stacking-search.(C) is velocity model used in the study.

鑒于于田臺(tái)下方地殼結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及到2014年于田地震震區(qū)存在一定距離(約56 km)，為了更好地獲得對(duì)震源區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，我們應(yīng)用和達(dá)法(李善邦，1981)計(jì)算了于田地震序列中定位臺(tái)數(shù)介于3～5個(gè)的447次地震的波速比，獲得從震區(qū)到臺(tái)站(YUT、LD1、LD2、YJB、MIF)的平均波速比為1.70.基于上述對(duì)于田臺(tái)地殼結(jié)構(gòu)和震區(qū)波速比的研究、結(jié)合于田臺(tái)接收函數(shù)的線性反演結(jié)果，我們建立了用于2014年于田MS7.3地震序列定位的地殼速度結(jié)構(gòu)如圖4C.

4聯(lián)合震相到時(shí)和方位角的線性定位方法

為了最大限度地讓一切可用的數(shù)據(jù)參與地震定位，Schweitzer開(kāi)發(fā)了HYPOSAT絕對(duì)定位方法(Schweitzer，2001)，該方法是基于經(jīng)典的Geiger法(Geiger,1910，2012)，除采用傳統(tǒng)的震相(Pn、Sn、Pg、Sg等)到時(shí)外，還可應(yīng)用震相到時(shí)差、臺(tái)站方位角和地震射線參數(shù)等來(lái)參與定位.其可采用的地球結(jié)構(gòu)速度模型包括使用者給定的具體區(qū)域模型和通用的全球模型.Hyposat定位方法基于方程(1)求解的.

(1)

其中ti是走時(shí)數(shù)據(jù)；Δti是走時(shí)殘差； dtj是同一臺(tái)站兩種震相的走時(shí)差；Δdtj是兩震相走時(shí)差的殘差；pk是觀測(cè)射線參數(shù)；Δpk是射線參數(shù)的殘差；Zb是觀測(cè)后方位角；ΔZb是觀測(cè)后方位角的殘差；δt0是一次迭代震源時(shí)間的改變量；δφ是一次迭代震源緯度改變量；δλ是一次迭代震源經(jīng)度改變量；δz0是一次迭代震源深度改變量.多次迭代求解方程組，求得震源參數(shù).剔除計(jì)算過(guò)程中殘差過(guò)大的數(shù)據(jù).

5定位結(jié)果與分析

基于本文建立的速度模型，我們采用HYPOSAT地震定位方法，引入P波震相觀測(cè)后方位角，設(shè)置置信水平為95%，對(duì)選取的577次地震進(jìn)行了重定位.重定位后的誤差橢圓平均半長(zhǎng)軸為3.27 km、平均半短軸為2.16 km、平均取向?yàn)?31.5°，走時(shí)殘差為0.397 s.

5.1前震、主震定位結(jié)果和分析

我們獲得2014年于田MS7.3地震及其前震的震源位置信息，并與國(guó)內(nèi)外不同權(quán)威機(jī)構(gòu)定位結(jié)果進(jìn)行了比較(表1，圖1).其中前震位置為36.055°N、82.522°E，震源深度為19 km，對(duì)應(yīng)的誤差橢圓半長(zhǎng)軸為3.77 km，半短軸為2.8 km、取向?yàn)?72.2°，走時(shí)殘差為0.890 s.主震位置為36.076°N、82.576°E，震源深度為22 km，對(duì)應(yīng)的誤差橢圓半長(zhǎng)軸為3.46 km、半短軸為3.32 km、取向?yàn)?67.9°，走時(shí)殘差為1.000 s.本文主震的震源深度為22 km，符合地震一般發(fā)生在中上地殼的規(guī)律.

由表1可知，本文的主震震中緯度與其他研究機(jī)構(gòu)或小組給出的主震震中緯度的最大差為0.171°、最大經(jīng)度差為0.109°，小于其他不同研究機(jī)構(gòu)或小組給出主震震中之間的最大緯度差0.315°、最大經(jīng)度差0.133°.從圖1可知，各機(jī)構(gòu)給出的前震和主震位置有較為明顯的差異，其震中分別分布在阿爾金斷裂帶的不同分支附近.本文重定位后的前震和主震震中更靠近地表破裂帶及其附近的阿爾金分支斷裂(南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂)，與新疆測(cè)震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定的結(jié)果相比，前震緯度向北移動(dòng)了約0.113°、主震緯度向南移動(dòng)了約0.047°，均位于地表破裂帶西南端西北，兩者的震中相距5.4 km，遠(yuǎn)小于新疆地震目錄給出的前震與主震的震中距離(20.2 km).震后實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)本次地震的破裂帶沿阿爾金斷裂帶西南段的兩條近平行的分支斷裂南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂分布，以左旋走滑性質(zhì)的破裂為主，這種破裂性質(zhì)與南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的運(yùn)動(dòng)特征一致(李海兵等，2014，2015)，也與前震和主震的震源機(jī)制結(jié)果一致(周云等，2015；李金和王瓊，2015).2014年于田MS7.3地震位于阿爾金斷裂帶尾端多條分支斷裂的構(gòu)造區(qū)，本文重定位后前震和主震震中介于南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂之間，靠近阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂，到南肖爾庫(kù)勒斷裂的垂直距離為5.5 km.綜合上述分析，我們推斷此次于田MS7.3地震的發(fā)震斷層為阿爾金斷裂西南段的分支斷裂——南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂.

5.2重定位的余震震中空間分布特征

表1　不同研究機(jī)構(gòu)或小組給出的前震和主震定位結(jié)果(表1中帶*深度表示矩心深度)

精確的震源位置不僅可以為發(fā)震構(gòu)造的判定提供依據(jù)，還是研究震源區(qū)孕震環(huán)境、地震活動(dòng)性、深部構(gòu)造以及地球內(nèi)部物理學(xué)等的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(張國(guó)民等，2002).此外，還可為地震序列的相對(duì)定位提供可靠的參考位置(Waldhauser and Ellsworth，2000).震后野外考察表明此次于田地震的地表破裂帶沿南肖爾庫(kù)勒斷裂分布長(zhǎng)約15 km, 沿阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂分布長(zhǎng)約10 km，兩條斷裂間不連續(xù)分布右階雁行狀張剪裂隙長(zhǎng)5 km(李海兵等，2014，2015).重定位后的余震分布圖像(圖5)與重定位前的結(jié)果(圖3)相比，重定位后的余震震中分布明顯向南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂靠近，條帶性更加明顯，整體沿NEE-SWW走向展布，與地表破裂帶、南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的走向一致.重定位后的余震震中分布長(zhǎng)度約73 km，但其分布并不連續(xù)，沿地表破裂帶余震很少，而在地表破裂帶之外的西南端和北東端呈兩個(gè)條帶分布(圖5).其中位于地表破裂帶北東的余震約占余震總數(shù)的23%，余震分布相對(duì)均勻，有少數(shù)震級(jí)大于4.0的余震，震中分布長(zhǎng)度約為22 km，起始點(diǎn)緊鄰地表破裂帶東端，余震總體走向和位置與地表破裂帶東段延長(zhǎng)線一致.位于地表破裂帶西南的余震數(shù)量和強(qiáng)度都顯著大于地表破裂帶西北的余震規(guī)模，數(shù)量約占余震總數(shù)的77%，震中分布長(zhǎng)度約為31 km，起始點(diǎn)緊鄰破裂帶西端，總體走向和位置與地表破裂帶西段延長(zhǎng)線一致.余震數(shù)量在主震北東和西南兩側(cè)存在差異，表明兩側(cè)斷裂特征存在差異.

重定位前后變化最顯著的是位于地表破裂帶西南端的余震分布.臺(tái)網(wǎng)目錄給出這部分地震的震中為近南北向展布，跨越了阿爾金斷裂帶西南段尾端的多條分支斷裂(圖3)，重新定位后的這部分余震分布更加密集,其震中分布的優(yōu)勢(shì)方向呈北東向展布，少量分布在阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂兩側(cè)，大多數(shù)分布在南肖爾庫(kù)勒斷裂兩側(cè)，南盤偏多(圖5)，符合野外考察(李海兵等，2015)獲得的斷層性質(zhì)(走滑兼逆沖)，與走滑型地震在斷層兩側(cè)的余震分布相對(duì)均勻、逆沖型地震的余震主要分布在斷層上盤(Chang et al., 2000；房立華等, 2013；黃媛等，2008)的結(jié)論吻合.位于地表破裂帶北東端的余震主要沿阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂展布.從主震、余震空間分布可以看出，本次地震破裂具有雙向破裂的特點(diǎn)，即從主震分別向北東、西南兩側(cè)擴(kuò)展.根據(jù)重定位序列分布求得的地震斷層面傾角(萬(wàn)永革等，2008)為88.77°，與阿爾金走滑斷裂西南端傾角較陡的情況吻合，對(duì)此次地震序列的震源機(jī)制特征分析表明，震源機(jī)制解給出的節(jié)面傾角90°，位于地表破裂帶西南端的地震有走滑、正斷和逆斷型地震(李金和王瓊，2015).綜合以上分析，我們推斷2014年于田MS7.3地震的發(fā)震斷層為左旋走滑兼有逆斷分量的南肖爾庫(kù)勒斷裂和左旋走滑兼有伸展分量的阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂.

我們把距斷層走向剖面(圖5中的LK剖面)6km范圍內(nèi)的地震定位結(jié)果投影到斷層面靜態(tài)滑動(dòng)量分布圖(圖6)上，可以看出在主震破裂區(qū)靜態(tài)滑動(dòng)量大的區(qū)域，余震分布很少且震級(jí)較小，余震主要分布在滑動(dòng)量較小甚至為零的區(qū)域，表明主破裂區(qū)的大部分應(yīng)力在主震過(guò)程中得以釋放，而在主震沒(méi)有破裂的區(qū)域，可能是介質(zhì)強(qiáng)度相對(duì)較大，主震破裂導(dǎo)致的應(yīng)力增強(qiáng)不足以引起同震破裂，但引起了應(yīng)力積累，最終以余震的方式釋放(王衛(wèi)民等，2005；趙翠萍等，2008；冀戰(zhàn)波等，2014).

5.3重定位的震源深度分布及其意義分析

2014年于田地震發(fā)生后, 國(guó)內(nèi)外不同機(jī)構(gòu)給出了此次于田MS7.3地震及其前震的震源深度(表1),大部分結(jié)果在10～12 km之間.對(duì)于前震和主震，GCMT給出的矩心深度分別為21.7 km和18.3 km，本文重定位給出的震源深度分別為19 km和22 km.圖3和圖8a顯示，地震目錄給出于田地震序列的震源深度主要集中在5～10 km(約占73%)，分布在0～5 km的約占18%.本文重定位后的地震序列平均震源深度為14.8 km(圖7、圖8b)，約80%的地震事件分布在6～25 km的深度范圍內(nèi)，約11%分布在0～5 km，大部分余震的震源深度淺于主震的震源深度，其中地震序列中的46次ML≥3.5余震中有30次地震的深度位于15～26 km，在主震上方的地震極少，表明主震破裂使得破裂區(qū)能量釋放較為充分，而在地表破裂帶兩側(cè)地震分布在深度上較為均勻(圖6、圖7).應(yīng)用PTD方法測(cè)得此次地震序列106次地震的平均震源深度為10.6 km,其中有70次地震的震源深度介于10～20 km(宋秀青等,2014).使用雙差定位方法對(duì)這次地震序列進(jìn)行重定位得到的震源深度主要集中在4～12 km(房立華等，2015).使用CAP方法反演獲得此次地震序列前震、主震、及早期MS≥3.5共18次地震的平均震源深度為15.6 km，大部分地震的震源深度為15～20 km(李金和王瓊，2015).上述不同研究得到震源深度的差異主要是由于臺(tái)站分布稀疏, 缺乏足夠近的震相數(shù)據(jù),導(dǎo)致地震定位時(shí)對(duì)深度的約束較差(唐明帥和王海濤，2011)，以及使用不同的速度模型和定位方法時(shí)，可能導(dǎo)致較大的深度差異(房立華等，2013).

圖6　主震破裂滑動(dòng)量(來(lái)自張勇等，2014)與地震在破裂面上的分布圓點(diǎn)表示地震，大小與震級(jí)成正比，五角星同圖2．Fig.6　The distribution of static fault slip and earthquake sequence (Zhang et al,2014)Red stars represent the locations of mainshock and foreshock. Circles represent aftershocks with magnitude proportional to its size.

圖7　震源深度分布剖面剖線位置如圖5，沿AB剖線每個(gè)地震到剖線的距離小于8 km，到其余剖線的距離小于5 km.Fig.7　The distributions of focal depth along different profilesProfile′s locations and legends are the same as in Fig.5. The distance between each earthquake and the axis of the cross-section is less than 5 km, along profile AB less than 8 km.

圖7(b、c、e)顯示，本文重定位后地震在深度方向具有近垂直分布的特征, 這與阿爾金走滑斷裂傾角較陡的特征一致.圖5和圖7(b、c))顯示分布于南肖爾庫(kù)勒斷裂南邊的地震多于北邊的，同時(shí)可推斷南肖爾庫(kù)勒斷裂的傾向?yàn)镾E，這與本次地震野外考察(李海兵等，2015)得到的結(jié)論(沿南硝爾庫(kù)勒斷裂分布的地表破裂帶不僅具有左旋走滑位移，而且反映出擠壓性質(zhì)，具有逆沖分量，斷裂南盤略有上升，因此，推測(cè)地震斷裂面應(yīng)向南陡傾)一致.圖5和圖7e顯示分布于阿什庫(kù)勒—硝爾庫(kù)勒斷裂南邊的地震多于北邊的，從圖7e可推斷阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的傾向?yàn)镹W，與本次地震野外考察(李海兵等，2015)給出的結(jié)論(沿阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂分布的同震地表破裂帶不僅具有左旋走滑性質(zhì)，而且還具有伸展性質(zhì)，沿?cái)嗔寻l(fā)育較多的張性裂縫，并且斷裂北盤略帶有下降，反映出地震斷裂面向NNW方向陡傾，反映出走滑-伸展性質(zhì))一致.上述結(jié)論說(shuō)明本文重定位給出了地震序列可靠的空間分布特征.

圖8　重定位前(a)、后(b)的震源深度分布柱狀圖Fig.8　Histogram of focal depth distribution before (a) and after (b) earthquake relocation

本文重定位后的震源深度分布下界約為26 km(圖7)，而震源深度的下界面有可能取決于脆-韌性轉(zhuǎn)換帶的深度.震區(qū)附近的殼內(nèi)間斷面深度約為24.8 km，與重定位后的震源深度的下界一致，我們推斷在震區(qū)地殼內(nèi)約25 km深度位置可能存在脆-韌轉(zhuǎn)換帶.這一結(jié)果對(duì)于確定阿爾金斷裂西南段地殼內(nèi)的發(fā)震層厚度，闡明地震的成因和機(jī)制以及地震危險(xiǎn)性分析提供了重要的約束條件(張國(guó)民和李麗，2003).而位于帕米爾東北緣的西克爾地震臺(tái)附近的殼內(nèi)間斷面和震源深度的下界面的深度約為21 km(趙翠萍，2006；唐明帥等，2014)，說(shuō)明位于新疆不同區(qū)域，可能存在不同深度的脆-韌轉(zhuǎn)換帶.研究表明(李海兵等，2015)，2014年于田MS7.3地震震區(qū)的斷裂與郭扎錯(cuò)和龍木錯(cuò)斷裂構(gòu)成“阿爾金斷裂”向西南方向的延伸部分，表明這些斷裂的發(fā)育成熟度低于阿爾金主斷裂，這可能在一定程度上造成了地殼強(qiáng)度上的差異(宋美琴等，2012)，從而造成了位于地表破裂帶北東方向余震的深度下限略深于西南方向余震深度這一現(xiàn)象.

6結(jié)論

本文首先研究了位于震源區(qū)附近于田地震臺(tái)下方的地殼結(jié)構(gòu)，建立了震源區(qū)的地殼速度模型.在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合震相到時(shí)和方位角對(duì)2014年于田MS7.3地震序列進(jìn)行了重定位，獲得以下結(jié)論.

(1) 本文選取位于于田臺(tái)東南方位的接收函數(shù)獲得臺(tái)站下方的地殼厚度為60.8 km、地殼波速比為1.65，殼內(nèi)間斷面深度為24.8 km、波速比為1.64，以及相應(yīng)的速度結(jié)構(gòu).

(2) 重定位后的前震和主震震中位置明顯向地表破裂帶、阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂和南肖爾庫(kù)勒斷裂靠近，兩者相距5.4 km，前震位置為36.055°N、82.522°E，震源深度為19 km；主震位置為36.076°N、82.576°E，震源深度為22 km.

(3) 重定位后的震中優(yōu)勢(shì)沿NEE-SWW方向展布，與此次地震地表破裂帶和附近的斷裂走向一致.余震序列長(zhǎng)度約73 km、寬度約16 km，平均震源深度為14.8 km.77%的余震分布在地表破裂帶的西南部、沿南肖爾庫(kù)勒斷裂分布；23%的余震分布在地表破裂帶東北部、沿阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂分布.位于地表破裂帶西南部的震中分布格局變化較大，由臺(tái)網(wǎng)目錄的近南北向變?yōu)楸睎|向，與地表破裂帶、南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂走向一致.

(4) 根據(jù)重定位后沿剖面的地震分布(圖7)，可推斷位于西南段的南肖爾庫(kù)勒斷裂與北東段的阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂傾向反向，南肖爾庫(kù)勒斷裂的傾向?yàn)镾E，阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的傾向?yàn)镹W，這與本次地震野外考察得到的斷層性質(zhì)一致.

(5) 綜合重新定位結(jié)果、地表破裂帶分布、震源機(jī)制解、南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂的性質(zhì)分析認(rèn)為，2014年于田MS7.3地震的發(fā)震構(gòu)造為阿爾金斷裂西南段分支斷裂——南肖爾庫(kù)勒斷裂和阿什庫(kù)勒—肖爾庫(kù)勒斷裂.

致謝本文大部分圖件使用GMT軟件繪制(Wessel and Smith,1991)，特此申明.在本文成文過(guò)程中，萬(wàn)永革教授提供了利用小震分布確定大震斷層面參數(shù)的計(jì)算程序，張勇博士提供了此次地震的破裂過(guò)程數(shù)據(jù)，葛粲博士和冀戰(zhàn)波博士給予了無(wú)私幫助，在利用定位結(jié)果分析斷層性質(zhì)時(shí)與吳傳勇博士進(jìn)行了有益的討論，在此對(duì)他們深表感謝.感謝審稿專家對(duì)本文細(xì)致的審閱和提出富有建設(shè)性的修改意見(jiàn)，提高了文章的質(zhì)量.

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(本文編輯胡素芳)

基金項(xiàng)目中國(guó)地震局“測(cè)震臺(tái)網(wǎng)青年骨干培養(yǎng)”專項(xiàng)(20160527)，地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目(XH15046)，新疆維吾爾自治區(qū)科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)資金(2013016)，新疆地震科學(xué)基金項(xiàng)目(201405)，國(guó)家自然科學(xué)基金(41274104，41474051，41174086)聯(lián)合資助.

作者簡(jiǎn)介唐明帥，女，1976年生，高級(jí)工程師，主要從事地震監(jiān)測(cè)和地震學(xué)研究. E-mail:tmings65@aliyun.com *通訊作者王海濤，男，研究員，主要從事地震學(xué)研究． E-mail：ht.wang@263.net

doi:10.6038/cjg20160618 中圖分類號(hào)P315

收稿日期2015-11-19，2016-03-10收修定稿

Relocation of the 2014 Yutian, Xinjiang,MS7.3 earthquake sequence and a preliminary study of its seismogenic structure

TANG Ming-Shuai， WANG Hai-Tao*， LI Yan-Yong， REYI-Mu-Jiang， KONG Xiang-Yan，WEI Yun-Yun, SHANGGUAN Wen-Ming， WEI Bin

EarthquakeAdministrationofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urumqi830011，China

AbstractOn February 12, 2014, an MS7.3 earthquake occurred in Yutian County, Xinjiang, China. One day before this earthquake there was an MS5.4 foreshock occurred in the same place. After the mainshock, the seismicity of aftershocks was highly active. Study on the characteristics of this earthquake sequence may help us to strengthen our understanding of the seismogenic environment in this area. However, due to the sparse distribution of the seismic network and the complex crustal structure in the source region, it is hard to obtain a precise distribution of the earthquakes to further analyze the seismic sequence spatial distribution and the earthquake occurrence tendency in this source region.

Keywords2014 Yutian MS7.3 earthquake sequence； Combined seismic phase and azimuth absolute location algorithm； Relocation； Seismogenic structure

唐明帥， 王海濤， 李艷永等. 2016. 2014年新疆于田MS7.3地震序列重定位及其發(fā)震構(gòu)造初步研究. 地球物理學(xué)報(bào)，59(6):2126-2137,doi:10.6038/cjg20160618.

Tang M S, Wang H T, Li Y Y, et al. 2016. Relocation of the 2014 Yutian, Xinjiang,MS7.3 earthquake sequence and a preliminary study of its seismogenic structure.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(6):2126-2137,doi:10.6038/cjg20160618.