利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型-论文.pdf

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1、第34卷第3期地震VoL34，No．32014年7月EARTHQUAKEJu1．，2014利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型李长军，任金卫，孟国杰，杨攀新，胡朝忠(中国地震局地震预测研究所，北京100036)摘要：搜集了19O()一2O13年间发生在中国大陆及其邻区的震源机制解资料，详细整理了其中的7O个7级及以上大震的震源参数、地表破裂带和地表位移资料。根据资料的完整程度将地震分成三类：A类存在地表破裂和地表位移观测资料；B类存在地表破裂资料，但缺少地表位移观测数据；C类缺少地表破裂带和地表位移观测资料。对B类和c类缺少地表位移

2、观测数据的地震，利用三角形模型模拟其位移分布。再根据地表位移分布及地震破裂带与本文使用网格模型之间的位置关系将地震分段。最后，利用分段前、后的地震数据和改进的双三次样条方法反演研究区域的彤变场模型。结果表明：①大震资料的分段处理改进了地震数据的反演结果，提高了反演模型的合理性和空间一致性；在喜马拉雅断裂带，形变场具有更好的连续性，其变形特征与地质等数据的反演结果基本吻合；塔里木盆地和阿尔金断裂的形变量减小，与该区域较低的地震活动性一致；戈壁一阿尔泰的变形从SE的挤压和NE的拉张调整到NE的挤压和NW的拉张；鄂尔多斯西缘的拉张分量明显减小。②113年的

3、地震资料解释了印度板块向欧亚板块运动总速率的3O～50，存在20mm／a左右的速度亏损，该亏损量可能包括断层蠕动、褶皱等非震形变，未监测到或者缺失的地震，及以弹性应变能形式存在通过潜在地震释放的应变。关键词：形变场模型；震源机制解；双三次样条函数；大震分段；应变率场；中国大陆中图分类号：P315．7文献标识码：A文章编号：1000—3274(2014)03—0001—12引言中国大陆地处印度板块与欧亚板块碰撞引起的复杂变形区内，地壳活动异常复杂。作为研究地壳形变场的基础资料之一，地震数据提供的变形方式和应变率主轴方向方面的信息，为地壳长期变形特征研究

4、提供了很好的约束。活断层等地质资料反映了研究区域长期平均变形特征。GPS等大地测量则提供了研究区域现今形变信息的总和。前人分别利用历史地震资料、第四纪活断层资料和GPS资料结合双三次样条反演方法反演了中国大陆及其邻区的形变场模型l_l。*收稿日期：201403—28；修改回日期：2014—05—04基金项目：国家自然科学基金青年基金(4l302171)资助作者简介：李长军(1990一)，男，甘肃庆阳人，在读硕士研究生，主要从事GPS与现今地壳形变等研究。2地震7级以上大震的破裂长度通常达到几十甚至几百km(例如昆仑山西口地震的地表破裂长度为420km

5、_1妇)，为反演模型网格尺度的数倍，而前人研究将这些地震矩释放到一个网格中。反演过程中，为了减少地震数据分布的不均匀性和人为因素的影响，需要平滑应变率观测值，平滑半径取几个网格宽度[2]，这就意味着将一个地震释放的应变平滑到以震中为圆心的大圆中，网格尺度和平滑次数决定大震形变的影响范围。在前人的研究中取3。×4。网格g]，若取一个网格作为平滑半径，每个大震产生的形变平滑到半径为300～4O0km的大圆中，那么，平滑后大震的能量分布范围大于大震产生的地表破裂带，从而引起反演结果的失真。研究表明，7级及以上地震释放了所有地震释放总能量的9O以上[1。因此

6、如何将大震产生的地震矩合理应用到反演模型中会对反演结果产生较大影响。本文详细搜集整理了1900年以来发生在中国大陆及其邻区的70个7级及以上大震的相关资料，一方面，为以后的研究提供资料基础；另一方面，通过网格加密和大震分段处理，使大震释放的应变按照其形变带分布。最后，利用分段前后的地震数据和改进的Haines方法[1H反演中国大陆及其邻区的形变场模型，为开展研究区域的地震危险性分析提供基础资料。1基本原理及网格划分Holt和HainesE叫提出了利用地震应变率张量反演地壳运动速度场的方法。由水平应变率场模型，可以得到唯一且完整的水平速度场。首先，利用

7、Kostrov求和公式[1(式1)计算网格区域的应变率观测值，即一东2v【_T∑台⋯m”(⋯1)式(1)中，N为区域内的地震总数；为剪切模量，值为3．0×10N·cm；V为研究区域的体积；T为地震记录的时间间隔；为标量地震矩；m为单位矩张量。m一(，+)(2)式(2)中，为破裂滑动方向的单位矢量；为断裂面的单位法向量。地球表面的连续水平速度场可以表示成如下形式，即甜(士)一舢(2)×2(3)式中，为地球表面任一点沿地球半径方向的单位矢量；r为地球半径；W(2)为三维旋转矢量函数，在曲线网格上可以表示成经度和纬度的双三次样条插值函数。水平应变率分量()

8、与旋转矢量函数((士))之间的关系可以表示为O￡一一c一os0·‘w+~ur(L4)dr一一．+(5)却一一