2023年土耳其双震震源处的断裂几何形状与应力场

2023年土耳其东南区域的东安纳托利亚断裂附近发生两次大于7级的大震,震后大量余震位置及震源机制数据为求解东安纳托利亚东南段的断裂形状和区域应力场提供了良好的基础.本研究首先搜集了土耳其双震序列之后的精定位结果,采用模糊聚类求解断层面的方法求解得到了双震余震集中区的8条子断层的几何形状.结果表明MW7.8级地震的4个子断层均为较陡、倾向西北的断层,与东安纳托利亚断裂的东北段的倾向一致;MW7.6级地震主破裂为陡倾北的断层,西端存在2条相向倾向、走向西北-东南的子断层,东端存在1条走向东北、倾向与东安纳托利亚断裂相向的断层.这些结果为精细研究地震破裂模型提供了基础.然后本研究搜集了土耳其双震周围的地震震源机制,分区域求解周围应力场.发现MW7.8地震破裂东北区呈现以NE-SW向挤压和NW-SE向拉张的走滑应力状态,表现了阿拉伯板块对安纳托利亚板块的斜向推挤导致的东安纳托利亚断裂走滑运动;MW7.8西南破裂区则表现为东西向拉张和南下-北上挤压的过程,此处在阿拉伯板块、非洲板块和安纳托利亚块体的交界部位,反映了非洲板块和阿拉伯板块对该地的北上向推挤和安纳托利亚块体被迫西向运移导致的东西向拉张状态;位于安纳托利亚块体内部的MW7.6地震破裂区应力场则表现为近南北向挤压和西下拉张,反映了阿拉伯板块和非洲板块的推挤作用和该块体的西向伸展的状态.将地震破裂应力场投影到这两次地震的震源机制中心解节面上,发现MW7.8地震的应力释放方向与构造应力场方向较为一致,而MW7.6地震发震断层面的应力释放方向与构造应力场方向相差较大,表明MW7.6可能受到MW7.8地震的触发而发生.

2023年2月6日土耳其双震地震动显著持时特征

2023年2月6日土耳其东安纳托利亚断裂带连续发生2次M_(W)7.8、M_(W)7.5强震,震害调查表明地震序列下工程结构更易发生破坏。本研究选取2次强震中台站记录的311组地震动数据,通过随机效应回归方法给出了土耳其双震下水平及竖直方向5%~75%显著持时D_(S5-75)和5%~95%显著持时D_(S5-95)回归模型,与现有研究结果进行比较,验证了本研究回归模型的合理性。研究结果表明,土耳其2次地震竖直方向D_(S5-75)和D_(S5-95)均明显高于水平方向,断层距>10 km时显著持时回归结果随断层距增大速率大于其他模型。本研究得到的地震动水平和竖直方向显著持时特征可为此次土耳其双震部分震害特征提供合理解释,同时表明了地震动竖向显著持时研究的重要性,可为序列型地震显著持时研究提供参考。

基于先验约束和InSAR数据估计土耳其双震的同震破裂分布

2023年2月6日土耳其发生了两次震级大于7.0级的破坏性大地震.迄今为止,用不同观测资料得到的土耳其破裂模型仍存在较大的差异,其中美国地质调查局给出的有限断层模型是目前所能得到的最为准确的一个综合性模型,所以我们选择采用美国地质调查局给出的有限断层模型作为本研究的先验模型,并结合哨兵一号获取的InSAR观测数据反演出土耳其双震的同震破裂分布,得到的结果如下:(1)反演得出的总地震矩为1.6268×1021N·m,相当于一次Mw8.1级的大地震;(2)在东安纳托利亚主断层上的破裂多集中在地下0~15 km的范围内,东安纳托利亚北部分支断层?ardak-Sürgü断裂带上的破裂多集中在地下5~20 km范围内.在东安纳托利亚主断层中,破裂呈现为两个明显的高值区,一处位于Narlidag断裂带与东安纳托利亚主断层的交汇处,另一处位于Narlidag断裂带与东安纳托利亚主断层的交汇处往西南方向大约65 km的位置,其中破裂的最大走滑分量可达到9.0 m,最大的倾滑分量约为3.0 m;在?ardak-Sürgü断裂带中,总体形态表现为两个高值区,一个位于7.5级土耳其地震的震中附近,一个则是位于?ardak-Sürgü断层西北角东南—西北走向与东北—西南走向断层的交汇处,其中走滑分量的最大值约为8.1 m,倾滑分量的最值约为6.1 m.土耳其双震产生的破裂以走滑分量为主,倾滑分量为辅,且两个发震断层东安纳托利亚主断层和?ardak-Sürgü断裂带总体都呈现为左旋走滑性质,但在局部范围内也呈现出明显的逆冲性质与正断性质.

2023年土耳其双强震震源机制中心解及震源区构造应力场特征分析

为理解2023年2月6日土耳其双震震源区的构造应力场特征,剖析双强震的孕育背景和发生条件,根据1976年1月至2022年10月全球CMT目录的震源机制解反演了土耳其双强震震源区及其邻区震前构造应力场,并模拟在其作用下各种形状断层上产生的相对正应力和剪应力分布情况。结果表明:(1)研究区域震前主要处于NNW-SSE向挤压和WWS-EEN向的拉张状态,且以拉张应力为主。这与阿拉伯板块向北运动,推挤安纳托利亚地块和安纳托利亚块体被迫向西逃逸相对应。(2)M_(W)7.8地震的断层破裂几乎沿应力场的最大剪应力平面发生,是在区域走滑型构造应力场作用下,沿应力场最大剪应力平面进行的正常能量释放。M_(W)7.5地震与背景构造应力相差较远,推测为M_(W)7.8地震产生的应力变化触发的结果。

2023年土耳其双重地震不同破裂过程与地震结构的关系

大地测量和地震学观测揭示了2023年土耳其双重地震破裂的初始过程和扩展模式,然而,沿东安纳托利亚断裂带深部结构变化在双重地震破裂过程中的作用尚不清楚.为了阐明该双重地震破裂过程与深部构造的关系,通过收集到的大量高质量P波和S波走时数据对,采用地震双差重定位和非线性多参数联合反演方法获得了双重地震破裂带的高分辨率速度(V_(P)、V_(S))和泊松比(σ)结构.研究结果显示,该双重地震具有明显不同的诱发机制,并与断裂带强烈对比的地震结构属性变化以及不同板块构造过程密切相关.第一个7.8级地震发生在死海断裂带最北端的岩石强度强-弱变化的刚性过渡区,而第二个7.6级地震则起始于地震孕震层的塑性带,该孕震带以低地震波速度和高流体饱和度为特征,并且沿着?ardak断层左右延伸.研究认为,沿着7.8级地震破裂带所观察到的显著地震结构差异主要是由东安纳托利亚板块弱化部分与阿拉伯块体的脆性部分之间强烈倾斜碰撞造成的,而7.6级地震破裂带则是因为塞浦路斯板片向北俯冲以及随后拆沉引起的流体侵入,提高了震源区流体应力而导致的塑性变形.此外,第一次地震(E1)的发生有助于减轻第二次地震(E2)断层上的剪切应力,从而可能减缓E2事件的破裂.但与此同时,由于两个大走滑断层交汇形成的三角区域内存在双左旋走滑结构,第一个地震显著降低了东安纳托利亚板块作用在E2断层上的正应力,这种正应力减少不仅降低了?ardak断层面的有效摩擦力和增加断层内岩石孔隙度,而且导致应变力下降和库仑应力的重新分布,进而有助于E2事件发生.这一解释很好地阐明了第二次地震发生在大约9个小时之后的原因,即流体从深部渗入到震源区,需要积累足够长时间以达到诱发断层失衡所需的应力.本研究所提出的双震破裂模式与控制单个地震破裂的模型不同,为减轻土耳其或欧洲潜在地震灾害提供重要信息.同时,从这次事件中汲取的经验教训也有助于重新评估中国南北地震带或全球其他具有类似地质构造地区发生灾难性地震风险.