川滇菱形块体东边界震源机制与应力场特征

文中利用四川、云南、重庆、青海、甘肃地震台网以及西昌密集台阵和巧家密集台阵的数字地震波形资料,采用CAP全波形反演方法及HASH初动极性和振幅比方法,获得了川滇菱形块体东边界区域3 951组M L≥1.0地震的震源机制。进而基于以上震源机制,采用阻尼区域应力场反演算法(MSTASI)和Vavrycuk的迭代联合反演方法获得了研究区的构造应力场分布特征、主要活动断裂的应力性质和摩擦系数。结果显示,研究区震源机制P轴、T轴以及最大主应力轴σ1和最小主应力轴σ3总体上倾角较小,揭示了近水平的挤压或剪切应力环境。σ1以NW-SE和NWW-SEE向为主,从北到南有顺时针旋转的趋势,应力性质以走滑型为主,局部兼有逆冲型和拉张型,整体分布特征与区内走滑型边界断裂活动性质一致。R值具有明显的空间差异,鲜水河断裂-龙门山断裂-安宁河断裂交会地区R值相对较高,有明显的挤压特征;鲜水河断裂带、安宁河断裂带北段和小江断裂带的R值均在0.25~0.5之间,表现为NE-SW向挤压和NW-SE向拉张,拉张应力可能远小于挤压应力;大凉山断裂带北段和则木河断裂带的R值均在0.5~1之间,表现为NW-SE向压缩和NE-SW向拉张,且挤压应力大于拉张应力。研究区域主要断裂的摩擦系数也有差异:安宁河断裂带和大凉山断裂带北段的摩擦系数相对较低,在0.75以下,鲜水河断裂带、则木河断裂带及大凉山断裂带南段的摩擦系数偏高,在0.80以上。川滇菱形块体东边界活动断裂带上的构造应力相对较高,尤其是鲜水河断裂带和小江断裂带的应力更高,需要关注其地震危险性。

川滇菱形块体东边界断层闭锁程度与滑动亏损动态特征研究

利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该断裂系统的影响范围和程度,并结合b值空间分布和地震破裂时-空结果分析了断裂系统的强震危险段.结果表明,汶川地震前鲜水河断裂最南端为完全闭锁（闭锁深度25km）,中南段地表以下10~15km深度为强闭锁状态,中北段基本处于蠕滑状态;安宁河断裂最南端闭锁很弱,其余位置闭锁深度为10~15km;则木河断裂除最南端闭锁较弱以外,其余位置基本为完全闭锁;小江断裂在巧家以南、东川以南、宜良附近、华宁以北等四处位置闭锁较弱,其余位置为强闭锁.10年尺度的GPS速度场反演所得断层闭锁程度所指示的强震危险段,主要为鲜水河断裂道孚—八美段、安宁河断裂中段、则木河断裂中北段、小江断裂北段东川附近、小江断裂南段华宁—建水段,该结果与地质尺度的断层地震空区和30年尺度的b值空间分布所指示的危险段落具有一致性.汶川地震后断裂带远、近场速度分布和块体运动状态发生变化,这种区域地壳运动调整使得负位错模型反演得到的断裂带闭锁情况发生一定变化.汶川地震前后川滇菱形块体东边界平行断层滑动亏损速率均为左旋走滑亏损,且在安宁河断裂北端、则木河断裂中北段滑动亏损速率最大;除鲜水河断裂中南段与最南端和小江断裂东川附近以外,其余断裂震后滑动亏损速率均有所增加.垂直断层滑动亏损速率既有拉张亏损也有挤压亏损,且鲜水河断裂最南端由震前挤压转变为震后拉张,其余断裂除了安宁河断裂和小江断裂中段与最北端存在挤压滑动亏损速率外均为拉张速率.

川滇菱形块体东边界断裂带内库仑应力演化及危险性

采用分层黏弹模型,考虑了川滇菱形块体东边界1480年以来34个强震和大地震的同震位错和震后黏滞松弛效应,以及各断层段的震间长期构造加载作用,计算了川滇菱形块体东边界18个断层段的断层面上的库仑应力变化随时间的演化。系统地研究了川滇菱形块体东边界鲜水河、安宁河、则木河、小江断裂带间的相互作用,分析断裂带各断层段之间、各断裂带之间先发生的地震对后发生地震的促进或延迟作用,进一步基于断层面上的库仑应力变化计算结果分析各断层段的强震危险性。应力触发的计算结果显示,各断裂带各断层段上先发生的强震可能触发后发生的强震,相邻断裂带上发生的强震之间也可能存在触发作用。各断层段上累积库仑应力变化随时间演化的计算结果显示,鲜水河断裂带的中段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁—西昌段、小江断裂带北部巧家—东川段和南部建水段的库仑应力增加显著,强震危险性值得关注。

川滇菱形块体东边界库仑应力演化及强震发生概率估算

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑强震或大地震同震位错、震后黏滞松弛及主断层段震间构造应力加载三方面效应,给出1480年以来,川滇菱形块体东边界鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带共20个断层段由三方面效应引起的累积库仑应力变化随时间的演化,分析强震间相互作用和强震发生的应力累积背景,定性分析各断层段的地震危险性.同时,分别采用现今台网地震目录和川滇菱形块体东边界各断层段强震复发间隔两种资料,定量计算2030年各断层段的强震发生概率;并基于摩擦本构理论,将周边强震引起的库仑应力变化量作为应力扰动,修正强震发生概率的计算结果.各断层段累积库仑应力演化的结果表明,鲜水河断裂带中部八美段、色拉哈段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁—西昌段、小江断裂带北部巧家—东川段和南部建水段的累积库仑应力显著增加.修正的强震发生概率计算结果显示,鲜水河断裂带中部八美—色拉哈—康定一带、安宁河断裂带冕宁—西昌段、小江断裂带南部华宁—建水一带强震发生概率较高,地震危险性值得关注.本研究基于库仑应力演化计算定性分析强震危险性的同时,基于摩擦本构律理论,结合地震引起的应力扰动和强震发生背景,定量计算修正的强震发生概率,为川滇菱形块体东边界强震危险地点及中长期发震紧迫程度判定提供方法和依据.

川滇菱形块体东边界地震精定位

选用四川及云南地震台站资料,采用多阶段地震定位法(Hypo2000+Velest+HypoDD),对四川境内川滇菱形块体东边界的道孚南至巧家段2010年1月1日~2014年12月31日7787次地震进行了精定位。精定位后,震源位置精度明显提高,震中分布与地震断裂带线性展布较一致。定位结果显示,鲜水河断裂带东南段地震分布相对密集,鲜水河南段与安宁河断裂带、小金河断裂带及以东的大凉山断裂带交叉区域相对密集。深度剖面图沿活动断裂带地震活动分段活动特征明显,横跨鲜水河、安宁河和大凉山等断裂的剖面呈现出石棉附近多断裂交汇处的断层间复杂的相互作用,地震明显分为深、浅两丛。15~20km深度范围地震非常稀少,这与朱艾斓提出的14~19km塑性流变的层厚和位置较一致。

川滇菱形块体东边界现今应变积累特征及强震危险性

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,综合分析芦山地震后川滇菱形块体东边界不同段的强震危险性。结果表明,川滇菱形块体东边界现今呈现出明显的左旋应变积累特征,三岔口地区剪切应变积累速率最大,最大量值为3.5×10^(-8)/a;同时,川滇菱形块体东边界还表现出NS-NE向的拉张和近EW-NW向的挤压变形,康定-石棉段EW向挤压应变率最高,为-3×10^(-8)/a;安宁河-则木河断裂带EW向挤压应变率为-2×10^(-8)/a~-3×10^(-8)/a,而小江断裂带由北至南挤压变形逐渐减缓,东川以南转为拉张变形;断层闭锁反演结果与GNSS应变率结果具有较好的一致性,同样反映出川滇菱形块体东边界左旋剪切应变兼局部挤压或拉张的应变积累特征。综合分析认为,鲜水河断裂带道孚-八美段、康定以南的磨西至安宁河断裂带及小江断裂带的巧家-东川段、宜良-建水段具有较高的闭锁程度和左旋滑动亏损速率,是强震危险性较高的段落。

川滇菱形块体东边界各断层段强震演化特征研究

在搜集整理川滇菱形块体东边界断裂带的断裂分段、特征地震和古地震资料基础上,结合各特征参数之间的经验关系,给出东边界断裂带各断层段的长度、宽度、特征地震震级、错动距离等参数.以GPS速度场为约束,利用弹性位错模型反演各断层段深部的年平均滑动速率;针对某些特征地震断层段,根据错动距离及复发周期,确定其位错年积累速率.比较这二种速率之间的定量关系,并利用这一关系给出所有断层段上地震位错年积累速率和地震复发周期.在此基础上,利用弹性位错模型逐次反演1700年以来所有M≥6.8级地震对各断层段位错积累的影响,并将这种影响纳入特征地震的离逝时间中,得到了离逝时间与复发周期的比值,并进行归一化处理最终获取了各断层段的临震危险程度.震例研究表明,当比值为0～1时,断层较安全;当比值>1时,断层段地震危险程度较高.2009年的结果表明:临震危险程度接近或大于1的断层段有鲜水河断裂带塔公段、安宁河断裂带北段、小江断裂带蒙姑-东川段、东川-寻甸段和宜良-澄江段,其临震危险程度分别为1.35,0.92,1.17,1.04和1.09.