中国地震  2022, Vol. 38 Issue (2): 370-382
2022年6月10日四川马尔康6.0级地震应急产品及震源参数初步分析
张建勇, 戴丹青, 杨志高, 席楠, 邓文泽, 徐泰然, 孙丽     
中国地震台网中心, 北京 100045
摘要:北京时间2022年6月10日1时28分四川阿坝州马尔康市(32.25°N, 101.82°E)发生6.0级地震。中国地震台网中心于震后3min发布自动速报结果、震后约7min发布正式速报结果, 同时联合多家单位启动地震应急产品产出工作, 共产出震源参数、历史地震、地质构造、震源机制、余震精定位、推测烈度和震源破裂过程等9类应急产品, 对于发震断层的孕震构造给出了初步约束。结果显示, 本次地震发生在松岗断裂附近, 位于青藏高原巴颜喀拉块体东部的阿坝次级地块; 震源机制解表明该地震是一次走滑型事件, 余震与主震性质整体一致。余震烈度速报推测极震区烈度达Ⅸ度, 区域面积约70km2; Ⅷ度及以上区域面积约734km2, 涉及7个乡。
关键词马尔康地震    地震速报    震源机制    地震烈度    破裂过程    
Preliminary Analysis of Emergency Production and Source Parameters of the M6.0 Earthquake on June 10, 2022 in Maerkang City, Sichuan Province
Zhang Jianyong, Dai Danqing, Yang Zhigao, Xi Nan, Deng Wenze, Xu Tairan, Sun Li     
China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China
Abstract: At 01:28 on June 10, 2022(Beijing time), an earthquake of magnitude 6.0 occurred in Maerkang city(32.25°N, 101.82°E), Sichuan Province. The China Earthquake Early Warning Network released the first early warning results in 9.0 seconds after the earthquake, and released the automatic quick report results in 3 minutes after the earthquake. The official quick report results was released by China Earthquake Network Center in 7 minutes after the earthquake. Then, together with other institutes, the China Earthquake Network Center produced emergency production, including source parameters, historical earthquakes, seismic tectonics, focal mechanism, aftershock location, and estimated intensity, which gives a preliminary constraint on seismogenic structures of faults. The results show that the earthquake occurred in the Songgang fault zone, located in the Aba sub-block at the eastern part of the Bayan Har block on the Tibet plateau. The focal mechanism solutions indicate that the mainshock occurred on a strike-slip fault and the focal mechanism of the large aftershocks is similar to that of the mainshock. Based on the intensity rapid report, the intensity of the extreme earthquake area reaches Ⅸ degree, with a total area of about 70km2, and the total area of Ⅷ degree and above is about 734km2, which is from 7 towns involved.
Key words: The Maerkang earthquake     Seismic quick report     Focal mechanism     Seismic intensity     Rupture process    
0 引言

据中国地震台网正式测定,北京时间2022年1时28分四川阿坝州马尔康市(32.25°N,101.82°E)发生6.0级地震,震中距马尔康市约53km,距成都市约278km,震中10km范围内平均海拔约3588m,震中20km范围内人口约1.1万人,50km范围内约5.1万人,人口稀疏。截至2022年6月17日,地震使当地部分房屋和交通线路等受到不同程度的损毁,6人受伤,无人员失踪和遇难。

http://www.cenc.ac.cn/cenc/dzxx/399316/index.html

此次地震发生在巴颜喀拉块体东部阿坝次级块体内部松岗断裂附近,在龙日坝断裂带西北一侧(图 1)。巴颜喀拉块体位于青藏高原中部,受印度-欧亚板块碰撞挤压影响,不仅块体边界变形强烈,在块体内部也发育许多断裂,使得巴颜喀拉块体成为中国大陆中强震最为集中的地区之一(熊仁伟,2010任俊杰,2013陈永顺等,2014)。其中,龙日坝断裂带将巴颜喀拉块体东部分为东、西2个次级块体,分别为龙门山次级块体和阿坝次级块体(陈长云等,2013)。分析此次发生在阿坝次级块体内部松岗断裂附近的马尔康地震的震源性质和发震构造特征,对于开展阿坝次级块体内部强震孕震环境和发震机理等研究具有一定意义。

图 1 研究区构造环境和地震活动分布(应急管理部国家自然灾害防治研究院徐锡伟提供)

地震震源性质对于约束震源区发震构造和理解地表破裂具有重要意义(房立华等,2014Ross et al,2019Shelly,2020)。地震精定位和震源机制解可以提供断层在地表和地下的几何形态以及发震类型,有助于更好地认识震源区应力状态(房立华等,2018Wang et al,2020张建勇等,2022)。断层错动的时空分布反映了震源运动学和破裂传播的特征,是利用地面运动预测方程(GMPE)及基于物理波场模拟进行地震危险性评估的重要手段(朱音杰等,2022)。可靠的震源破裂的时空分布对科学研究和地震减灾均有重要意义。因此,基于快速、准确且丰富的马尔康6.0级地震应急产品(包括震源参数、历史地震、地质构造、震源机制、余震精定位、推测烈度和震源破裂过程等9类),本文对震源区地下断层几何形态、区域应力环境给出初步约束,进而加深对断层相互作用、地震破裂过程以及区域构造的理解。

1 地震参数速报

本次地震发生在预警示范区内,中国地震预警网于震后9s产出首报地震预警结果,预警震级为5.6级,震中位置偏差3.5km,共5个台站参与计算(图 2),最早触发台站为SC/U0103,触发用时2.6s,震中距2.4km;震后16.6s产出第二报地震预警结果,预警震级为6.1级。中国地震台网中心于震后3min发布自动速报结果,震中位置为四川阿坝州红原县附近(32.33°N,101.89°E),震级为5.8级;约震后7min发布正式速报结果:2022年6月10日1时28分四川阿坝州马尔康市发生6.0级地震(32.25°N,101.82°E),震源深度13km。

图 2 四川马尔康6.0级地震预警台站分布
2 应急产品产出

随着对应急产品时效性与准确性的要求逐步提高,中国地震台网中心已实现了震后应急产品和图集的自动产出和汇集(戴丹青等,2021邓文泽等,2021支明等,2022),其中图集包含地震参数、区域构造、历史地震分布、区域台站分布、震源机制、地震烈度及震源破裂过程等多种产品。《2022年6月10日四川马尔康6.0级地震应急数据产品综合图集》由中国地震台网中心联合中国地震局地质研究所、中国地震局地球物理研究所、中国地震局地震预测研究所和应急管理部国家自然灾害防治研究院共同产出,该图集于震后20min自动生成第一版,随后不断更新,于6月10日9时更新为最终版本。各类应急产品为震后趋势判定、应急救援工作和相关研究提供了第一手数据资料。

2.1 历史地震分布

马尔康6.0级地震发生在松岗断裂附近,震中500km范围内共有测震台站90个,其中最近的参与定位台站为马尔康台站,震中距约51km(图 3)。地震震中附近地震较少,东南侧的龙门山断裂带地震活动频繁。自1970年以来,震中50km范围内发生5.0级以上地震3次,6.0级以上地震1次,即此次马尔康6.0级地震;震中100km范围内发生5.0级以上地震4次,6.0级以上地震2次,其中震级最大的为1989年9月22日四川小金北6.5级地震,该地震距本次震中约98km;震中200km范围内发生5.0级以上地震28次,6.0级以上地震9次,7.0级以上地震1次,为1973年2月6日四川炉霍附近发生的7.6级地震,距本次震中约149km(图 3)。

图 3 四川马尔康6.0级地震震中周边台站和历史地震分布
2.2 地震序列精定位分析

截至2022年6月10日7时18分,对257个地震事件进行重定位,结果展示出马尔康地震序列的时空展布,如图 4所示。从构造方面来看,余震大致沿松岗断裂分布,走向近NW向。随着余震数量增多,可以看出余震分布呈现分叉现象,大致分为东北、西南2个线性分支,两分支中间余震数量稀少。西南分支走向大致平行于松岗断裂,而东北分支斜交于松岗断裂。马尔康6.0级主震位于东北支,而马尔康5.8级地震(6月10日0时3分,32.27°N、101.82°E)发生在两分支的中部。从余震的时空分布来看,马尔康5.8级地震发生后,西南分支首先破裂,余震主要发生在西南分支;而后发生的马尔康6.0级地震触发了东北分支破裂,在其之后的余震主要集中在东北分支(图 4(a))。

图 4 四川马尔康地震序列重定位结果(中国地震局地球物理研究所房立华提供)

研究地震震中处断裂带的几何形态对于理解马尔康6.0级地震的破裂过程至关重要。为了进一步精细刻画发震断层的形态变化、了解发震断层的倾向变化,本研究依据地震分布特征对余震分布进行纵向切片研究。其中,与松岗断裂近垂直的剖面AA′结果(图 4(b))显示,主震震中处断裂带近垂直;与松岗断裂近平行的剖面BB′结果(图 4(c))显示,余震沿断裂方向破裂长度约10km。余震深度主要集中在7~18km,而在更浅部余震较少,表明马尔康6.0级主震的同震形变主要集中在浅部。

2.3 震源机制解

为深入了解地震的发震机制,对马尔康6.0级地震进行了详细的震源机制解研究。中国地震台网中心目前运行基于区域全波形反演方法(Herrmann,2013)和W-phase方法(Kanamori et al,2008)两套矩张量自动反演系统,其给出的震源机制解显示,此次马尔康6.0级地震为一次走滑型事件,矩震级MW5.9,矩心深度约14km,断层节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为58°、80°、164°,断层节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角分别为151°、74°、10°。进一步收集了中国地震局及部分国际科研机构关于本次地震的震源机制解反演结果,各机构给出的震源机制解结果大体一致(表 1),但反演结果中各节面的走向、倾角和滑动角存在些许差异,可能是由于各机构使用的数据资料与方法并不完全相同,且该地区速度结构复杂,利用一维模型进行远场数据反演时会受到不同程度的影响。从震源机制解结果中可以看出,此次地震震源矩心深度较深,大约在15~20km范围内,这与精定位结果较为一致;而此次地震的发震断层的倾角较陡(约80°),也与地震精定位结果中断层面近直立相对应(图 4)。由进一步获得的马尔康地震序列中较大地震的震源机制解结果表明,这些地震均为走滑型,与此次6.0级地震基本一致(图 5表 2)。

表 1 四川马尔康6.0级地震震源机制解的各机构产出结果

图 5 马尔康地震序列中较大余震的震源机制解

表 2 四川马尔康地震序列中较大地震的震源机制解

全球矩心矩张量数据中心(GCMT)给出的历史5级以上地震的震源机制解结果显示(Dziewonski et al,1981Ekström et al,2012),该区域地震事件的震源机制类型以走滑型为主,震中东南侧的龙门山断裂带多发育逆冲型地震,震中小范围内则以走滑型为主,此次地震的震源机制类型与震中附近区域历史地震一致(图 6)。

图 6 震源区周边GCMT历史震源机制解

考虑数据质量及距离加权的平滑计算结果表明,震中附近水平最大主应力方向为NW-SE向(图 7(a)),非均匀尺度在50km左右(图 7(b)),表明区域应力场具有较强的非均匀性。基于震中周边历史震源机制解,采用距离加权反演获得的区域构造应力场表明,震后研究区最大主应力轴的方向为NEE-SWW向、最小主应力轴为NNE-SSW向(图 7(c))。

图 7 震源区周边构造应力场分布(应急管理部国家自然灾害防治研究院胡辛平提供)

综上所述,根据地震精定位结果(图 4)和震源机制解(表 1~2),并结合该区域地震地质研究成果,认为四川马尔康6.0级地震是沿松岗断裂发生的具有走滑特征的强震事件,是巴颜喀拉块体东部阿坝次级块体内部主要断裂活动的结果。“中国地壳运动观测网络”1999—2007年的GPS区域网测站相对于欧亚参考框架的速度显示,阿坝次级块体和龙门山次级块体水平向东的运动速率分别为(13.34±1.65)mm/a和(8.47±1.59)mm/a(陈长云等,2013),而这2个次级块体之间运动的衰减主要被龙日坝断裂带的右旋走滑运动所吸收(徐锡伟等,2008)。此次马尔康地震的发生,可能是东北向挤压的青藏高原遇到四川盆地等坚硬块体的阻挡,使得块体内部形成与块体边界相似的断裂,从而发生强震活动。

2.4 震源破裂过程

中国地震台网中心利用迭代反褶积和叠加IDS(Iterative Deconvolution and Stacking)方法(郑绪君等,2018Zhang et al,2014),使用近场强震动台站数据反演了马尔康5.8级地震和6.0级地震的破裂过程(图 8),其中,断层参数依据中国地震台网中心震源机制解反演结果,震中位置参照余震精定位结果,震中深度设为15km。对于马尔康5.8级地震,反演共使用19个台站的三分量加速度记录(图 8(c)),得到的矩震级为MW5.6,整个地震能量释放较为集中,整个过程持续约6.5s(图 8(d));破裂过程以5.8级地震为起始点向地表传播,水平破裂方向不明显,沿走向两侧均有破裂,破裂长度约10km;深度方向从起始破裂点沿断层面近垂直方向向浅部破裂,破裂主要集中在5~15km,5km以浅破裂程度较小,但破裂方向略微改变;断层的主要破裂长度和深度与余震精定位结果(图 4)基本一致。对于马尔康6.0级地震,反演共使用16个台站的三分量加速度记录(图 8(g)),得到的矩震级为MW5.9,整个地震能量释放较为集中,整个过程持续约7s(图 8(h));马尔康6.0级地震在深度方向破裂同样主要集中在5~15km,破裂方向近垂直,5km以浅破裂程度较小但破裂方向发生变化(图 8(f)),与5.8级地震浅部破裂方向相反(图 8(b)),推测可能不存在地表破裂。

图 8 马尔康地震破裂过程
2.5 静态库仑应力

马尔康6.0级地震产生的同震静态库仑应力变化如图 9所示,结果显示,主震发生后沿破裂区周边产生了强烈的应力扰动,尤其是在发震断裂的西北、东南两侧,静态库仑应力变化均为正值,说明应力积累较大,表明应力具有向西北和东南两侧迁移的趋势,是未来可能发生余震的区域。发震断裂的南侧完全处于静态库仑应力变化阴影区,说明该处应力释放较为充分,不利于余震的继续发生。在主震震中东北侧同样存在一处静态库仑应力变化为正值的区域,未来余震可能会向该区域延伸。

图 9 四川马尔康6.0级地震震源区静态库仑应力变化(中国地震局地震预测研究所华卫提供) 注:红色实线表示静态库伦应力变化为0.01MPa的等值线
2.6 地震动强度分布

中国地震台网中心烈度速报系统实时接收台站波形记录并进行数据处理,计算台站地震动参数,同时,利用实测地震仪器烈度,结合震源参数与区域构造,快速判断地震破裂断层方向和破裂分布,并对衰减关系进行修正,评估地震烈度分布,产出地震烈度速报结果。在此次地震中,烈度速报系统在震后5min产出仪器地震烈度图(图 10(a)),并在震后2h内持续更新,综合余震分布、震源机制等结果对推测地震烈度图进行修正(图 10(b))。地震发生后2h内,中国地震台网中心收集强震动数据与烈度计数据,共计793组,震中距50km范围内有10个台站,震中距100km范围内有55个台站,其中震中距最近的台站为位于马尔康市康山乡的烈度计台站U0103,震中距15km。地震仪器烈度达到7.0及以上的台站共2个,仪器烈度最高台站为位于康山乡的烈度计台站U0103,仪器烈度达到7.8。根据GB50011—2010《建筑抗震设计规范》的要求(中华人民共和国住房和城乡建设部等,2016),马尔康市抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度值为0.10g,红原县抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度值为0.10g。从推测烈度分布图可以看出,本次地震推测烈度最高达到Ⅸ度,仅涉及草登乡部分区域,区域面积约70km2;Ⅷ度区面积约734km2,区域涉及查尔玛乡、茸安乡、康山乡、日部乡、草登乡、脚木足乡和龙尔甲乡。根据台站数据记录,多个台站峰值加速度高于该区域抗震设防标准,表明此次地震可能造成震中附近房屋损坏、道路破坏,此外,该地区人口密度较低,截至6月17日12时,马尔康6.0级地震共造成6人受伤,无人员失踪和遇难。

图 10 仪器地震烈度图(a)和推测地震烈度图(b)
3 结论

2022年6月10日四川马尔康6.0级地震发生后,中国地震台网中心快速、准确地完成了主震和余震的参数测定,并联合多家单位完成了震后应急产品产出,对各类地震数据进行及时加工、整理,共计获得9类数据产品并汇集编制图集,为震后应急救援、震情分析等工作提供科学资料和参考依据。

综合各类应急产品,并结合区域地震构造、地震精定位、震源机制解和破裂过程等结果,获得以下认识和结论:

(1) 震源机制解结果表明,此次地震为一次发生在松岗断裂的走滑型地震事件,破裂方向为NW-SE向,该地震的发生可能是东北向挤压的青藏高原遇到四川盆地等坚硬块体的阻挡,使得块体内部形成与块体边界相似的断裂,从而发生强震活动。

(2) 余震空间分布显示,余震走向近NW向,大致沿两分支展布,西南分支近平行于松岗断裂,东北分支与松岗断裂斜交。6.0级主震发生在东北分支上,余震分布于主震震中两侧,延伸总长约10km。纵向切片结果显示,发震断层近垂直,与震源机制结果吻合较好;余震震源深度主要集中在7~18km,且5km以浅余震较少。

(3) 震源破裂过程表明,本次地震破裂方式为双侧破裂。马尔康5.8级地震与6.0级地震触发的破裂在水平方向延伸约10km,深度方向均集中在5~15km,破裂方向均近垂直,与余震精定位结果相一致;在5km以浅破裂程度较小,可能未破裂至地表。

(4) 震源区静态库仑应力结果表明,沿松岗断裂走向两端库仑应力变化均为正值,可能是未来余震发生的优选区域;南侧完全处于静态库仑应力变化阴影区,说明该处应力释放较为充分,不利于余震的继续发生。

(5) 烈度速报推测极震区烈度达Ⅸ度,区域面积约70km2,Ⅷ度及以上区域总面积约734km2,涉及7个乡,可能造成震中附近房屋损坏、道路破坏;震中附近人口密度较低,未造成人员失踪和遇难。

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