新疆于田MS7.3地震余震序列重定位研究

詹小艷薛瑩瑩江昊琳王恒知王 俊朱元清

1）中國南京 210014江蘇省地震局

2）中國上海 200062上海市地震局

新疆于田MS7.3地震余震序列重定位研究

詹小艷1）薛瑩瑩1）江昊琳1）王恒知1）王 俊1）朱元清2）

1）中國南京 210014江蘇省地震局

2）中國上海 200062上海市地震局

截至2014年3月18日00時，新疆地震臺網共記錄于田MS7.3地震M≥3余震57次，2—3級余震147次。主震位置較為精確，可以采用基于初至波視速度的主事件定位技術，對余震序列進行重新定位。通過對震源區附近進行網格搜索，對序列地震中具有6個以上P波初至的M≥ 2事件重新定位，獲得182個高精度結果，為研究此次地震的發震構造提供參考。

重定位；網格搜索；序列地震；視速度

0 引言

據中國地震臺網中心測定，2014年2月12日17時19分在新疆于田發生MS7.3地震，此次地震震源位置為36.1°N，82.5°E，震源深度12km。據新疆維吾爾自治區地震局調查結果顯示，新疆于田MS7.3地震震中區烈度為Ⅸ度，Ⅷ度區及Ⅸ度區分布在高山無人區。等震線長軸呈NEE走向分布，災區總面積約128 310km2，地震造成直接經濟損失10.8億元，屬于較大的破壞性地震（http://www.eq-xj.gov.cn/）。此次地震位于青藏高原西北緣，塔里木盆地南緣，震源區附近地質結構復雜，是西昆侖地震帶康西瓦斷裂、阿爾金地震帶和東昆侖地震帶可可西里斷裂的交匯區域。目前，精確可靠的余震震源分布仍然是研究發震斷層構造、破裂尺度的重要依據之一。如黃媛等（2008）通過對汶川地震及余震序列進行重定位后研究了汶川地震的發震構造，蘇金蓉等（2013）采用類似方法對2013年四川蘆山MS7.0地震的發震構造進行研究。研究結果表明，對于具有明顯地表破裂特征的大地震，余震序列分布尺度與主震破裂尺度相當 （Wells et al，1994；Biasi et al，2006）；對于大量5—6級中強地震，地表破裂痕跡不明顯，可以利用余震序列的分布尺度粗略估計斷層破裂尺度（蔣海昆等，2007）。

1 重定位原理

本文采用的地震重定位原理為：①根據精定位后主震震中位置，計算主震震源到各個定位臺站路徑之間的初至波視速度，即地震波在地表的傳播速度（Bormann，2012）。使用的初至波包括Pg、Pn震相，共36個（含和田臺陣的10個子臺）基本等方位角分布，臺站分布見圖1。主震位置采用王俊等（2014）利用新疆區域地震臺網和新疆和田地震臺陣聯合定位方法精確測定的結果（36.197°N，82.467°E）。陳運泰研究小組的結果（http:// www.cea-igp.ac.cn/，2014）顯示，此次MS7.3地震破裂比較集中，沿走向（242°）的破裂長度約70km。從新疆地震臺網編目分布［圖7（a）］看，大部分余震僅分布在主震附近；②以1km為間隔，將震源區1°×1°的范圍（以主震為中心）網格化（圖2）；③根據主震視速度值（圖3），計算初至P波從網格點傳播到各臺站的理論走時；④將地震事件的實際觀測視速度走時與理論走時差的均方根作為目標函數進行搜索（朱元清等，1997），主震的目標函數搜索結果見圖4。由圖4可見，在潛在震源位置上，只搜索出1個目標函數最小值，表明結果是收斂的，不存在多解，于是目標函數最小值對應的位置即為重定位后的主震位置。

圖2 震源區的網格節點Fig.2 The grid points of source area

圖3 主震到定位臺站視速度2次冪擬合曲線Fig.3 The 2 power curve fi tting results of the apparent velocity between the main shock and stations

圖4 主震目標函數的搜索結果Fig.4 The results of objective function of the main hock

從主震到定位臺站視速度2次冪擬合曲線（圖3）可見，視速度隨震中距的變化是漸變過程，沒有明顯起伏變化，對提高定位精度，即減小目標函數殘差比較重要。統計顯示，對于M ≥ 3的地震，每個事件的平均初至個數為18個，2—3級地震的平均初至個數為6個。從圖5可見，初至震相Pn（藍色）、Pg（紅色）走時與震中距的線性度極高，說明震相的拾取準確性和精度均比較可靠。余震震相殘差均方根柱狀分布見圖6，其平均值約0.359 s，其中紅色線條為殘差均方根分布的包絡線，可見基本以0.3 s為中心正態分布。趙仲和（1983）認為，當到時數據的誤差服從正態分布時，通過多加權的計算方法可以得到合理的定位結果。

圖5 P波初至走時與震中距的關系Fig.5 The travel time curve of P wave offset time

圖6 余震殘差均方根分布Fig.6 The distribution of aftershocks of the residual RMS

2 重定位結果

依據上述方法，對M ≥3（57次）余震及初至震相數大于等于6的2—3級地震進行重新定位，最終獲得182個高精度定位結果，約占序列地震中M ≥ 2地震的89.2%。定位前后震中分布見圖7。由圖7可見：①重定位后震中分布與構造斷層的結合程度更高，且方向性更加顯著，地震序列呈NE向分布；②余震主要集中在WS部，呈近SN向分布，EN部余震較少；③余震區中間出現余震空段，推測可能存在尚未破裂的空區。

圖7 重定位前后余震分布Fig.7 The distribution of the aftershocks before relocation and after

中國地震局地球物理研究所、中國地震臺網中心應急部、GCMT、USGS認為，MS7.3地震斷層類型為走滑斷層，并給定其震源機制解，見表1。由表1可見，斷層的震源機制解一致。參考中國地震局地球物理研究韓李波博士的矩張量反演結果（http://www.ceaigp.ac.cn/,2014）（斷層節面Ⅰ：走向239°，傾角82°，滑動角－22°；斷層節面Ⅱ：走向332°，傾角68°，滑動角－171°），取斷層節面Ⅰ、Ⅱ走向在震源區的投影，對應圖7（b）中AA′、BB′節面。由圖7（b）可見，地震重定位后，余震分布沿BB′節面走向（近SN向）特征明顯，因此推測節面Ⅱ為主地震主破裂面。也有學者認為，該次級余震分布區可能是主破裂區外另一個被觸發的地震破裂面（程佳等，2014）。

表1 于田MS7.3地震震源機制解Table1 The focal mechanisms of Yutian MS7.3 earthquake

3 結論

采用主事件定位技術，對于田MS7.3地震具有6個以上P波初至的M≥ 2余震重新定位，所得空間分布與房立華（2014）采用雙差定位獲得的精定位結果基本一致，表明基于視速度的主事件定位方法可靠。

本研究定位誤差來源主要為主震位置誤差和余震分布震源區結構差異。其中，主震震源位置的誤差，主要影響序列地震的絕對位置及相應走時殘差，但不會影響地震相對位置。在獲取精確到時（誤差量級10 ms）資料時，主事件的震源位置定位誤差可控制在10 m量級（Deichmann et al，1992；周仕勇等，1997）。若以文中的0.359 s走時誤差計算，折合位置誤差僅約0.359km。主震位置的絕對誤差成為影響序列地震絕對誤差的主要因素。但由于主震位置采用結合臺陣方位角校正技術得到，誤差約1.5km，此即為序列地震的絕對誤差水平。此外，余震序列事件與主震距離（平均約23.5km）遠小于事件到臺站的距離（平均約453km），在重定位中，對余震采用主震的視速度計算理論走時，能有效消除震源至臺站的共同傳播路徑效應，因此震源區的結構差異對計算結果影響有限。

感謝地震震源深度研究推進小組全體成員對本研究工作的支持和幫助。

程佳，楊文，劉杰，等.2014.2014年2月12日新疆于田MS7.3地震序列及其構造背景研究［J］.地震學報，36（3）：350-361.

房立華.余震序列重新定位結果［EB/OL］.2014，http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/269361.shtml.

黃媛，吳建平，張天中.汶川8.0級大地震及其余震序列重定位研究［J］.中國科學（D輯），2008，38（10）：1 242 -1 240.

蔣海昆，鄭建常，曲延軍，等.中國大陸中強以上地震余震分布尺度的統計特征［J］.地震學報，2007，29（2）：151-164.

王俊，宋秀青，陳向軍，等.新疆于田MS7.0地震主震精定位研究［J］.中國地震，2014，30（2）：188-197.

趙仲和.1983.區域地震臺網地震定位能力分析［J］.地震學報，5（4）：567-476.

周仕勇，許忠淮，韓京，等.主地震定位法分析以及1997年新疆伽師強震群高精度定位［J］.地震學報，1997，21（3）： 258-265.

朱元清，趙仲和.提高地震定位精度新方法的研究［J］.地震地磁觀測與研究，1997，18（5）：59-67.

Bormann P.New Manual of Seismological Observatory Practice ［M］.GFZ，NMSOP-2，2nd web edition，2012，doi:10.2312/GFZ.NMSOP-2_ch2.

Biasi G P，Weldon R J.Estimating surface rupture length and magnitude of paleoearthquakes from point measurements of rupture displacement［J］.BSSA，2006，96（5）:1 612-1 623.

Deichmann N，Mariano G.Rupture geometry from high-precision relative hypocenter locations of microearthquake clusters ［J］.Geophys J Int，1992，110：501-517.

Wells D L，Coppersmith K J.New empirical relationships among magnitude，rupture，length，rupture width，rupture area and surface displacement［J］.BSSA，1994，84（4）：974-1 002.

Relocation of aftershock sequence of Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang

Zhan Xiaoyan1），Xue Yingying1），Jiang Haolin1），Wang Hengzhi1），Wang Jun1）and Zhu Yuanqing2）
1）Earthquake Administration of Jiangsu Province，Nanjing 210014，China
2）Earthquake Administration of Shanghai Municipality，Shanghai 200062，China

As of March 18，2014，Xinjiang Seismic Network recorded the aftershocks of magnitude 3 or more in the Yutian MS7.3 earthquake were 57 times，the aftershocks of magnitude 2 to 3 were 147 times.Because the accurate position of main shock has obtained，so we can use the main event of primary wave velocity based on positioning technology，to reorientation of the aftershock sequence.In this article，with the grid search method in the focal region，the sequence of earthquake M 2 or more and more than 6 initial P wave first arrivals are repositioned.The 182 results with high accuracy are obtained.The results can provide a reference for the study of seismogenic tectonics of the earthquake.

relocation，grid search，sequence of earthquakes，apparent velocity

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.04.003

詹小艷（1984—），女，工程師，現主要從事強震動監測及研究

江蘇省地震局青年基金（2015年度）、中國地震局測震臺網青年骨干專項（20140330）共同資助

本文收到日期：2014-12-26