利用断层首波分析2010年玉树MW6.9地震断裂带的速度差异特征

2015-05-13微彭志刚王宝善李泽峰袁松湧中国地震局地球物理研究所北京100081美国佐治亚理工学院美国亚特兰大303320340

地震科学进展 2015年9期

杨微彭志刚王宝善李泽峰袁松湧中国地震局地球物理研究所，北京 100081美国佐治亚理工学院，美国亚特兰大 30332-0340

杨微1）彭志刚2）王宝善1）李泽峰2）袁松湧1）
1）中国地震局地球物理研究所，北京 100081
2）美国佐治亚理工学院，美国亚特兰大 30332-0340

断层首波是在断裂带两侧介质的地震波速度存在差异，在地震波速度较慢一侧的台站可记录到比直达体波优先到达的初至波。目前，断层首波主要在板块边界附近的断裂带观测到，但没有得到很好的应用。但由于断层首波的存在，对地震初至波识别、地震定位、震源机制解及震源破裂过程的分析研究带来了更大的误差。另外，断裂带两侧介质存在速度差异会影响地震的震源特征，例如，地震破裂的优势方向。对于非超剪切的破裂，地震破裂方向会沿着低速块体的滑移方向传播，而对于超剪切破裂来说，刚好相反。

断层首波的走时路径主要沿着断层面来传播，对断层面比较敏感，为进一步了解断裂带内部的信息提供了一种高精度的技术手段。目前研究断层首波采用的方法是走时特征和偏振分析，根据断层首波的传播路径，可利用偏振分析来确定断层首波和直达P波的震相，结合获得的断层首波和直达P波的走时差特征及相应的台站信息，可利用公式Δt～r(1/α2-1/α1)～r(Δα/α2)，推算出断层两侧的速度差异（Δα/α），其中Δt是断层首波和直达P波的走时差，α1是介质传播较快的速度，α2是介质传播较慢的速度，r是台站到震源的距离，Δα是速度差，α是平均速度。

2010年4月14日07时49分，在青海省玉树州发生了MW6.9地震。该地震区域处于青藏高原中部，发生在甘孜-玉树地震断裂带上。甘孜-玉树断裂带倾角近垂直，左旋-走滑性质，东北侧为巴颜喀拉地块，西南侧为羌塘地块，历史上曾发生过多次强烈地震。利用玉树地震震后科考的流动观测台站数据，围绕甘孜-玉树断裂带进行了断裂带两侧介质的速度差异分析。

研究结果表明，在结隆盆地周围的断裂带附近的流动地震台站观测到了断层首波，沿甘孜-玉树断裂带的走向方向上，从玉树Mw6.9主震震中往西北方向的速度差异相差5%～8%，而往东南方向的速度差异在1%～3%（图1），与目前该地区成像的结果比较一致，该结果表明板块内存在不同性质的断裂带也会产生断层首波。通过分析认为断层首波产生的主要是由于甘孜-玉树断裂带在隆宝地块附近存在着速度较低的结隆盆地所引起的，但观测到的速度差异并不随震源深度的增加而变化，说明结隆盆地产生的低速层并未延伸到地震的孕震深度，仅局限在地壳的浅层几公里。该研究区域的地震破裂方向与断裂带波速差异特征之间的关系需进一步的研究。