2016年7月30日馬里亞納群島M7.8地震震源機制解測定*

杜廣寶 鄒立曄※ 梁姍姍 徐志國

1) 中國地震臺網(wǎng)中心， 北京1000452) 國家海洋環(huán)境預(yù)報中心， 北京100081

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2016年7月30日馬里亞納群島M7.8地震震源機制解測定*

杜廣寶1)鄒立曄1)※梁姍姍1)徐志國2)

1) 中國地震臺網(wǎng)中心， 北京1000452) 國家海洋環(huán)境預(yù)報中心， 北京100081

本文簡要介紹了2016年7月30日馬里亞納群島M7.8地震的參數(shù)速報情況， 并利用全球地震臺網(wǎng)波形數(shù)據(jù)， 采用W-Phase方法， 測定了該地震的震源機制解， 結(jié)果為： 節(jié)面Ⅰ走向198.0°， 傾角35.7°， 滑動角135.9°； 節(jié)面Ⅱ走向326.2°， 傾角66.0°， 滑動角62.7°； 矩震級為MW7.72。 本文測定結(jié)果與GCMT等國際機構(gòu)所得震源參數(shù)相當(dāng)一致， 均為一次逆沖型為主的中源地震。

馬里亞納地震； 震源機制解； W-Phase方法

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心測定， 2016年7月30日05時18分23.2秒(北京時間)在馬里亞納群島(Mariana Islands， 18.44°N， 145.56°E)發(fā)生了M7.8地震， 震源深度為200 km[1]。 此次地震發(fā)生在馬里亞納群島北部的阿格里漢島(Agrihan)南南西方向約31 km， 馬里亞納海溝以西約200 km[2]， 尚無人員傷亡或財產(chǎn)損失的報道， 位于美國夏威夷的太平洋海嘯預(yù)警中心(Pacific Tsunami Warning Ceneter， PTWC)未發(fā)布海嘯預(yù)警[3]。

1 地震參數(shù)速報

對于國外地震， 中國地震臺網(wǎng)中心采用中國臺網(wǎng)數(shù)據(jù)與全球臺網(wǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合、 自動速報與正式速報相結(jié)合的模式， 從而保證了地震參數(shù)速報的快速與準(zhǔn)確。 就本次地震而言， 自動速報系統(tǒng)于北京時間05時24分49秒發(fā)布了"在馬里亞納群島附近發(fā)生7.6級左右地震(深源)"的信息， 地震參數(shù)的測定用時6分26秒(自發(fā)震時刻起， 至自動速報發(fā)布時止)； 此后， 中國地震臺網(wǎng)中心(CENC)于05時47分57秒發(fā)布終報結(jié)果， 正式結(jié)果與自動結(jié)果在發(fā)震時刻上相差約12 s， 在震中位置上相差約30.89 km， 震級為M7.8， 用時29分34秒(自發(fā)震時刻起， 至終報發(fā)布時止)。

本次地震發(fā)生后， 美國地質(zhì)調(diào)查局(U.S. Geological Survey， USGS)[2]、 歐洲地中海地震中心(European-Mediterranean Seismological Center， EMSC)[4]、 德國地學(xué)研究中心(German Research Centre for Geosciences， GFZ)[5]等地震機構(gòu)也都對該地震進行了迅速測定。 表1給出了中國地震臺網(wǎng)中心和各國際地震學(xué)機構(gòu)對本次地震的定位結(jié)果。 圖1是根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心定位結(jié)果繪制的震中位置及周邊區(qū)域歷史地震分布圖。

表1 中國地震臺網(wǎng)中心及各國際地震學(xué)機構(gòu)測定的馬里亞納群島地震基本參數(shù)

圖1 2016年7月30日(北京時間)馬里亞納群島M7.8地震震中位置圖

2 震源機制解

本文利用全球地震臺網(wǎng)(Global Seismograph Network， GSN)波形數(shù)據(jù)， 采用W-Phase方法， 測定了本次地震的震源機制解。 W震相是在S波之前到達的一種較明顯的長周期波(100 ～1000 s)[6]。 Kanamori和Rivera等[7]將W震相方法用于對MW≥7.5地震震源參數(shù)的反演。 結(jié)果表明， W-Phase方法能夠快速得到可靠的強震震源機制解。

我們從美國地震學(xué)研究聯(lián)合會數(shù)據(jù)管理中心(IRIS/DMC)獲取全球地震臺網(wǎng)準(zhǔn)實時波形數(shù)據(jù)， 選取其中震中距5°至90°范圍內(nèi)臺站的資料， 去除信噪比較低和記錄不完整的數(shù)據(jù)， 得到85個臺站的寬頻帶記錄， 包括BK、 CI、 CU、 G、 GT、 IC、 IU和TW等臺網(wǎng)， 儀器類型多為STS-1、 STS-2、 KS-54000等， 采樣率為每秒20個采樣點(sps)。 數(shù)據(jù)采用1.0 ～6.7 mHz (150～600 s)的頻帶范圍進行4階Butterworth帶通濾波； 當(dāng)震中距Δ≤12°時， 選取初至P波后180 s的時間窗長來提取W震相， 而當(dāng)12° <Δ≤90°時， W震相時間窗為初至P波至15Δs。 圖2和圖3分別給出了用于測定本次地震震源機制解的85個全球地震臺網(wǎng)的臺站分布圖及部分波形記錄圖。

圖2 測定馬里亞納群島地震震源機制解的85個GSN臺站分布圖

圖3 馬里亞納群島地震部分全球臺站波形記錄圖

我們以中國地震臺網(wǎng)中心速報結(jié)果為初始震源位置， 經(jīng)多次迭代搜索， 得到本次地震的最佳矩張量解。 結(jié)果為： 節(jié)面Ⅰ走向198.0°， 傾角35.7°， 滑動角135.9°； 節(jié)面Ⅱ走向326.2°， 傾角66.0°， 滑動角62.7°。 該地震是一次逆沖為主的事件(見圖4及表2)， 矩震級為MW7.72。

這次地震發(fā)生后， 本文及全球矩心矩張量項目(Global Centroid Moment Tensor， GCMT)[8]、 美國USGS[2]、 德國GFZ[5]、 法國GEOSCOPE臺網(wǎng)[9]等國際地震學(xué)機構(gòu)， 利用全球臺網(wǎng)數(shù)字觀測資料測定了該地震的震源機制解。 從表2所列本文及各機構(gòu)的測定結(jié)果來看， 不同機構(gòu)測定的震源機制解相當(dāng)一致， 斷層類型均為逆沖斷層， 矩震級除法國GEOSCOPE臺網(wǎng)為MW7.8外， 其他均為MW7.7。

圖4 本文所得馬里亞納群島地震震源機制解沙灘球示意圖

表2 本文及各國際地震學(xué)機構(gòu)測定的馬里亞納群島地震震源機制解結(jié)果

圖5顯示了GCMT測定的馬里亞納群島1976年以來±3.0°范圍內(nèi)MW≥ 6.0共33個歷史地震的震源機制解分布圖。 其中， 2000年以來， 本次地震震中±1.5°范圍內(nèi)曾發(fā)生1次MW≥7.0地震， 即2007年10月31日03時30分17.7秒(UTC)的MW7.2地震(18.90°N， 145.36°E)， 位于本次地震北北西方向0.50°(約55.1 km)， 同為逆沖為主的中等深度(223.2 km)事件10]。

圖5 馬里亞納群島歷史地震震源機制解分布圖

3 討論和結(jié)論

本文的震源機制解結(jié)果表明， 2016年7月30日馬里亞納群島地震是太平洋板塊向菲律賓海板塊下方俯沖的結(jié)果。 太平洋板塊相對于菲律賓海板塊以大約每年40 mm的速度移動， 而相對于馬里亞納板塊則以每年60 mm的速度移動[2]。 作為一次中源地震， 本次地震與同等規(guī)模的淺源地震相比較， 并未造成震中區(qū)域地表破壞， 而距震中約560 km處的關(guān)島地區(qū)則有明顯震感[11]。

本文使用全球地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)， 通過W-Phase方法測定了本次馬里亞納群島地震震源機制解， 并將其與GCMT等國際機構(gòu)所得震源參數(shù)進行對比， 結(jié)果相當(dāng)一致， 均為一次逆沖型為主的中源地震。

[1] 中國地震臺網(wǎng)中心地震數(shù)據(jù)管理與服務(wù)系統(tǒng)(CSNDMC)． 2016年7月30日05:18:23.2馬利亞納群島7.8級地震． [2016-07-30]． http:∥www.csndmc.ac.cn/newweb/qq_events/qq_20160730_0518232_78216.html

[2] US Geological Survey (USGS)．M7.7-31 km SSW of Agrihan， Northern Mariana Islands． [2016-07-30]． http:∥earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us100068jg

[3] Pacific Tsunami Warning Center (PTWC)． Tsunami Messages for the Pacific Ocean (Past 30 days)． [2016-07-30]． http:∥ptwc.weather.gov/?region=1

[4] European-Mediterranean Seismological Centre (EMSC)． Latest significant earthquakes． [2016-07-31]． http:∥www.emsc-csem.org/Earthquake/significant_earthquakes.php

[5] German Research Centre for Geosciences (GFZ)． Mariana Islands Earthquake． [2016-07-30]． http:∥geofon.gfz-potsdam.de/eqinfo/event.php?id=gfz2016ovhv

[6] Kanamori H． W phase． Geophys. Res. Lett.， 1993, 20(16)： 1691-1694

[7] Kanamori H, Rivera L． Source inversion of W phase： Speeding up seismic tsunami warning． Geophys. J. Int.， 2008, 175 (1)： 222-238

[8] Global Centroid Moment Tensor Project (GCMT)． Quick CMT solutions． [2016-07-30]． http:∥www.ldeo.columbia.edu/～gcmt/projects/CMT/catalog/NEW_QUICK/E201607292118A.ndk

[9] GEOSCOPE． Earthquake description (MARIANA ISLANDS 2016/07/29 21:18:25 UTCMW=7.8)． [2016-07-31]． http:∥geoscope.ipgp.fr/index.php/en/catalog/earthquake-description?seis=us100068jg

[10] Global Centroid Moment Tensor Project (GCMT)． Monthly CMT solutions． [2016-07-30]． http:∥www.ldeo.columbia.edu/～gcmt/projects/CMT/catalog/NEW_MONTHLY/2007/oct07.ndk， 2007

[11] Cable News Network (CNN)． 7.7-magnitude quake strikes Mariana Islands. [2016-07-31]． http:∥edition.cnn.com/2016/07/29/world/mariana-islands-quake/index.html

Determination of the focal mechanism solution of the July 30th 2016 M 7.8 earthquake in Mariana Islands

Du Guangbao1)， Zou Liye1)， Liang Shanshan1)， Xu Zhiguo2)

1) China Earthquake Networks Center， Beijing 100045， China 2) National Marine Environmental Forecasting Center， Beijing 100081， China

The rapid parameter determination of the July 30th 2016M7.8 earthquake in Mariana Islands is introduced in this paper. And then， based on the data from the Global Seismograph Network (GSN)， the focal mechanism of this event is calculated with the W-Phase method. The best double-couple solution is: for the nodal plane Ⅰ， strike=198.0°/dip=35.7°/slip=135.9°， while for the nodal plane Ⅱ， strike=236.2°/dip=66.0°/slip=62.7°; and the moment magnitude isMW7.72. This result is quite consistent with the ones from such international seismological institutions as the Global Centroid Moment Tensor (GCMT)， all indicating that this earthquake is a subduction event of reverse faulting at an intermediate depth.

Mariana earthquake; focal mechanism solution; W-Phase method

2016-08-18； 采用日期： 2016-10-11。

P315.3；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2016.11.006

※通訊作者： 鄒立曄， e-mail: zouly_xm@qq.com。