鲜水河断裂西北段地震周期过程滑动分布的时空演化及机理研究

来源 :中国地震局地震研究所 | 被引量 : 1次 | 上传用户:q542936575
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鲜水河断裂位于四川省内,属于青藏高原内部巴颜喀拉和川滇块体的边界,区域断层活动剧烈,地震发生频繁,地震危险性较高。其西北段断层发生过多次M7大地震,如1893年八美地震、1923年仁达地震、1981年道孚地震和1973年炉霍地震,此四次地震的地表破裂均位于鲜水河断裂西北段,总长度约200 km,并存在破裂重叠区。本文基于弹性半空间模型和最小二乘算法,利用同震地质考察资料反演地震滑动分布模型,跨断层短基线数据反演鲜水河断裂西北段断层滑动分布的时空演化;再采用速率-状态准则估计断层摩擦参数,综合分析该区域地震孕育与发生的物理机制;最后构建鲜水河断裂西北段横向非均匀断层摩擦属性概略模型,为此区域地震危险性评估提供参考。本文主要完成以下工作:(1)收集仁达地震和炉霍地震地质考察资料及跨断层短基线数据,并根据跨断层短基线时间序列分析,剔除地震同震和季节性形变的影响;再将两类数据转换至东西、南北方向的位移,为进一步反演地震滑动分布模型和断层滑动分布的时空演化提供数据支撑。(2)基于弹性位错模型和最小二乘算法,采用运动学方法反演仁达地震和炉霍地震同震滑动分布模型,及鲜水河断裂西北段断层滑动分布的时空演化特征。本文研究结果表明,仁达地震同震滑动分布的最大滑动量约3.3 m,位于炉霍县大寨村附近,矩震级为Mw7.0;炉霍地震同震滑动分布的最大滑动量约3.7 m,位于旦都附近,矩震级为Mw7.3;两次地震的最大滑动量均位于地壳浅部5 km,且震源机制相似,均以左旋走滑为主。19761980年,断层滑动分布显示虾拉沱附近存在最大滑动量,约25.6 mm,共释放地震矩M0=1.61×10177 N·m(Mw5.47);19761990年、19762000年和19762010年的累积滑动随着时间积累不断增加,34年累积最大滑动量位于虾拉沱附近,约140 mm。(3)根据断层滑动分布时空演化估计断层平均滑动速率和震后滑动积累的时空演化规律。本文研究结果表明,虾拉沱附近蠕滑显著,可能主要受1973年炉霍地震同震和震后的影响;19761980年平均滑动速率约7 mm/yr,19902000年逐渐减小至3 mm/yr。其中,19902000年与20002010年的平均滑动速率大致相同,故推测1990年以后,局部区域以长期滑动速率为主,且推断1973年炉霍地震的震后效应可能持续至1990年。通过分析鲜水河断裂目前已有的研究结果,发现采用不同的数据和数值模拟方法计算鲜水河断裂深部的长期滑动速率,其结果略有差异。(4)基于库仑破裂准则,利用本文地震破裂模型,计算仁达地震同震和震后库仑应力变化,结合地震平均复发间隔,分析仁达地震对炉霍地震的应力触发作用。本文研究结果表明,仁达地震同震及震后效应引起炉霍地震震中区域的库仑应力增强约29.79 kPa,达到地震触发阈值10 kPa,对炉霍段断层产生较大的应力积累,再综合炉霍段和仁达-恰叫段的地震复发周期分析,故推断仁达地震对炉霍地震的发生具有一定的触发作用。(5)利用随时空演化的断层滑动分布和炉霍地震滑动分布模型,采用Scholz解析法和结合同震应力的Perfettini解析法,研究确定断层摩擦参数,为动力学方法研究地震孕育与发生的物理机制提供参考基础。本文研究结果表明,虾拉沱附近(B区域)蠕滑显著,摩擦参数最大值约0.052,其次侏倭附近(A区域)约0.01,沟普附近(C区域)约0.008。由于观测资料均属于近场数据,使用两种不同的方法分别研究摩擦参数随深度的变化,发现两种方法研究结果在地壳深部5 km以下部分存在较明显的差异,但在浅部05 km基本一致,总体差异RMS≤0.002。(6)根据川西高原已有研究的地壳分层结构,对鲜水河断裂西北段断层进行分层,并确定断层摩擦参数与蠕滑属性的分布,构建横向非均匀断层摩擦属性概略模型,分析地震破裂与蠕滑行为的相互影响。基于断层属性、断层活动性、微地震分布、地震平均复发周期及地质考察研究,综合分析,推断老乾宁附近存在M7地震危险性。
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