2022年3月17日皮山M...S5.2地震序列重定位研究_金花.pdf
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1、书书书文章编号:1001-8956(2023)02-0121-07中图分类号:P3157文献标识码:A2022 年 3 月 17 日皮山 MS52 地震序列重定位研究金 花,张鹏程,周 斌(新疆维吾尔自治区地震局,新疆 乌鲁木齐 830011)摘要:运用双差定位法对 2022 年 3 月 17 日新疆皮山 MS52 地震及 254 个余震序列重新定位,结果显示:(1)皮山 MS52 地震重定位结果为 36025N,77839E,震源深度为 17 km。(2)皮山地震的破裂沿断层向 WS 向迁移,破裂区能量释放较为充分,序列主要呈 NE 或 SW 向分布。(3)皮山 MS52 地震主震发生在天神
2、达坂断裂的北侧,其余震大多数分布在主震南侧。由定位结果判断发震构造是近 NESW 向的隐伏断层,断层破裂不均匀且深部破裂尺度较小。关键词:皮山地震;双差定位;余震序列doi:1016256/jissn1001-89562023020012022 年 3 月 17 日 21 时 41 分新疆和田地区皮山县(361N,7786E)发生 MS52 地震,是继 2021 年 9 月 4 日皮山 MS51 地震和 9 月 5 日的叶城 MS50 地震后今年首次出现的 MS50地震,震源深度为 10 km,地震震中距皮山县城 173 km,和田市区 216 km。此次地震周边分布有天神达坂断裂,康西瓦断裂
3、和喀喇昆仑断裂,这些断裂均为全新世断层。同 2021 年的皮山MS51 地震相比,此次皮山地震发震断层为 NESW 向,发震断层为天神达坂附近的隐伏断层,余震深度分布在 30 km 内,相对较深,而 2021 年的皮山 MS51 地震发震构造为泽普隐伏断裂,断层近 NWSE 向且其余震深度分布在 20 km 内,因此两次地震是独立的断层。结合已有资料分析认为 2022 年 3 月 17 日皮山 MS52 地震与 2021 年的皮山 MS51 地震不是同一发震构造。近些年来皮山地区强震活动较为活跃,说明印度板块向北推挤造成欧亚板块的活动性在不断增强,值得进一步关注此区域的构造变化。截止 2022
4、 年 5 月 16 日,震源区共记录余震254 次,其中 ML3039 余震 17 次,ML4049 余震 5 次,最大余震为 ML43。此次皮山主震发生在天神达坂断裂的上方,其余震绝大多数分布于天神达坂断裂与喀喇昆仑断裂之间。天神达坂断裂与喀喇昆仑断裂组成了喀喇昆仑构造带的南北边界,均以右旋逆断性质为主。其中喀喇昆仑断裂带附近历史构造运动强烈,历史上发生过不少大地震,如 1895 年塔什库尔干MS70 地震,1996 年和田 MS71 地震,2008 年于田 MS73 地震等1。为得到更高精度的地震定位结果,本文中利用新疆地震台网波形资料,采用双差定位法对皮山 MS52 地震及序列进行重定位
5、,分析其余震活动的发震构造及分布特征。地震的精确定第37卷第2期2023年6月内陆地震INLANDEATHQUAKEVol37No2Jun2023收稿日期:2022-06-24;修回日期:2022-10-21课题项目:新疆地震科学基金(202303)作者简介:金花(1991),女,工程师,2014 年毕业于中央民族大学通信工程专业,主要从事地震监测工作 E-mail:1156390552 qqcom位是研究地壳内部构造和地震预报研究的基础,能够为震后减灾工作提供依据。大多数的地震事件会发生在活动断裂带上,具有一定的规律,而部分地震可能会发生在隐伏断裂带上,隐伏断裂活动时代较新,需要进一步研究其
6、发震断层走向及地震活动变化。因此本文中使用双差定位法来提高地震事件的定位精度,对皮山 MS52 地震及其余震序列进行精定位,对重定位前后的深度及震源分布位置进行比较,有利于进一步研究该地区的地震空间变化特征2-5。目前,双差定位法已在国内外得到广泛应用。如冉慧敏等将双差定位法应用于 2021 年 9 月新疆皮山 MS51、叶城 MS50 前震及余震序列的精定位研究,得出可靠的定位结果6,唐明帅等对于田 MS73 地震序列重定位,获得其震源位置信息,并推断震区地壳内可能存在脆韧转换带7。张志斌等对呼图壁 MS62 地震发震构造进行研究,计算得到发震断层为一个反冲断层8。前人的研究成果有效提升了地
7、震定位精度,为提升地震台网实时监测及精准定位具有实际意义。1双差定位法双差定位法由 Waldhauser 和 Ellsworth 在 2000 年提出,由主事件定位法改进而来,不取决于主事件位置,而是由每两个地震结合成一个地震对,然后建立观测走时差方程,定义主地震为空间从集里一群地震的中心,通过计算走时方程组,获取每个地震对相对中心的位置(相对位置),然后从空间分布上还原地理位置(绝对位置)。与通常使用的单个地震定位法相比,双差定位法利用信号走时差计算地震震源位置,可有效剔除震源至观测台站的共同传播路径效应,对地壳速度模型依赖性也相对较小9。双差定位法利用两个地震走时差的观测值与理论计算值的残
8、差确定其相对位置,tikmi/mtikmj/m=drijk(1)式中:drijk为双差,两事件 i,j 在台站 k 上的双差的定义,drijk=(tiktjk)obs(tiktjk)cal(2)式中:双差为第 i 个地震到第 k 个地震台站的地震波走时 tik与第 j 个地震到第 k 个台的地震波走时 tjk之差的观测值(tiktjk)obs与理论计算值(tiktjk)cal的残差。mi是第 i 个地震的震源参数的改变量,可由所有台站(k=1,2,N),所有地震(i,j=1,2,N)得到如式(1)的矩阵形式方程,WGm=Wd(3)式中:W 为每个方程的对角线矩阵,G 为一个 M4N 的偏微商矩
9、阵,N 为地震数,M 为双差观测数目,m 为待定的震源参数改变量(xi,yi,zi,i)T,i=1,2,N 组成维数为 4N 矢量,d 为双差资料矢量。计算中引进一个平均“位移”为零(即所有地震经过重定位后其矩心不动)的约束条件,Ni=1mi=0(4)用阻尼最小二乘法计算方程(3),问题归结,221内陆地震37 卷WGI m=Wd0(5)式中:是阻尼因子,I 是单位矩阵,由正则方程求解(5)得到,m=(GTW1G)1GTW1d(6)当地震丛集数目不是很大时,可以用奇异值分解法得到(5)的解,m=V1UTd(7)式中:为 G 的奇异值构成的对角线矩阵,U 和 V 为矩阵 G 的两个正交奇异矢量矩
10、阵。实际运用中,采用共轭梯度法求解式(5),求得阻尼最小二乘解,将奇异值分解法运用于资料中得到相关模型参数的分辨度、误差等信息10-12。双差计算中主要用到 ph2dt 数据预处理程序和 hypoDD 地震重定位程序。ph2dt 程序主要用于互相关方法和地震目录震相数据处理。hypoDD 程序确定双差震源位置和发震时刻,程序中可选择奇异值分解法(SVD)和共轭梯度法(LSQ),本文中采用共轭梯度法。在地震组队时,设置台站和事件对之间的最大距离为 500 km,事件对之间的最大距离设为 15 km,即不超图 1地壳速度模型Fig1Crustal velocity model过 15 km 的范围
11、内搜索邻居。将 P 波到时数据权重设为 1,S 波数据权重设为 0513-14。重定位计算过程中参考了人工测深与体波接收函数得到的速度结构模型15-16(图 1)。2数据分析本文中使用新疆地震台网记录的数字波形对皮山 MS52 地震及其余震序列进行精定位,选取 ML10 的 254 次余震事件,重定位前后地震分布图(图 2),由图可见主震和余震序列主要分布在天神达坂断裂两侧,主震位于断裂北东侧,余震主要集中在主震下方。本次皮山震群发生在甜水海地体内,甜水海地区构造上位于喀喇昆仑中生陆缘盆地和阿克赛钦古生代陆缘盆地结合处,北边为甜水海微陆块,呈 NWSE 向延伸,岩石变形强烈。南边为神仙湾古生代
12、边缘裂陷带,主要呈 NWSE 向短轴向斜、背斜构造17。甜水海地体在 1040 km 内为低速扰动覆盖,存在局部范围的熔融;在100 km 以下的地幔中存在向北倾的高速体,认为塔里木地体插入昆仑山下的时候同时受南部印度板块作用,使得北部的岩石圈裂解18。双差定位得到的主震结果与定位前得到的结果相比,更接近天神达坂断裂和余震震群,且余震分布也更为集中(图 2)。多数余震位于主震下方,主震上方地震很少,说明主震破裂使得破裂区能量释放较为充分。重定位后皮山地震主震经纬度为 36025N,77839E,震源深度为 16 km。和重定位前相比,与天神达坂断裂距离缩短了 6 km 左右,震源深度增加了 7
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