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2014年8月3日,云南省鲁甸县发生了Ms6.5级地震,为2000年以来云南省内发生的最大地震。震区人口密集,房屋抗震能力较差,地震及其引发的滑坡、泥石流、堰塞湖等次生地质灾害造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
云南地区构造活动剧烈,断层遍布。鲁甸地震发生于地质构造复杂的南北地震带中南段,震区附近的大型断裂有北东向的鲁甸-昭通断裂,近南北向的大凉山断裂和北西向的小江断裂等。确定鲁甸地震的发震断层,是地震灾害评估、孕震过程研究的基础,也可为灾后恢复重建规划提供关键资料。研究表明,以往强震的余震往往集中分布在主震的断层附近;然而,鲁甸地震的余震空间分布并非呈现简单的一个条带状,而是显示出近东西向和近南北向两个条带,给判断主震的发震断层走向带来了困难,阻碍了该地震成因的深入研究。
构造地震的破裂一般从一个点(起始震中)开始,然后沿着断层面向外扩展直至终止。地震破裂经过时,断层面两侧岩石发生错动;根据位错量进行加权平均,可以得到地震的质心震中。当质心震中与起始震中不重合时,两点的连线方向就应该是地震破裂的方向。对于大地震,质心震中和起始震中可能有显著区别;对于小地震,可认为二者非常接近。
当选择主震附近较大的余震作为参考地震时,可以先由相对定位法测定主震和参考地震的起始震中的相对位置,再使用波形互相关法测定主震和参考地震的质心震中的相对位置。假设参考地震的起始震中与质心震中非常接近,就能得到主震的质心震中与起始震中的相对位置,继而推断出地震破裂的方向。
中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学技术大学及中国地震台网中心的研究者将此方法应用于鲁甸地震,选择其中鲁甸地震的6个4级以上余震作为参考事件,测定得到地震破裂方向与震区附近的次级断裂北西向包谷垴-小河断裂的走向一致;破裂由西北向东南延展。该结果与震后野外科学考察所获得的地震烈度分布一致。
鲁甸地震破裂方向性示意(箭头指向)及地震烈度图
对于中等走滑型地震,利用该方法有望快速判断发震断层;然而,对于倾滑型地震,该方法仍需改进。该研究中采用余震作为参考事件,需要在主震之后等待较大余震的发生,限制了该方法的时效性。如能利用震区附近的历史地震作为参考事件,将有助于快速测定破裂方向性,为震后救灾提供基础信息,而这些将是下一步需要开展研究工作。
相关研究论文由中科院测量与地球物理研究所倪四道研究员作为通讯作者撰写,于近期发表于《中国科学:地球科学》2015年第3期,刊物网站可阅读原文:
何骁慧,倪四道, 刘杰. 2014年8月3日云南鲁甸M6.5地震破裂方向性研究. 中国科学地球科学, 2015, 45(3): 253-263.
http://earth.scichina.com:8080/sciD/CN/abstract/abstract516924.shtml
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