巴颜喀拉块体东北缘GPS应变率空间分布特征及其与2017年九寨沟MS7.0地震的关系

摘要/Abstract

摘要： 巴颜喀拉块体东北缘是构造变形和地震活动较强的区域, 2017年九寨沟M_S7.0地震就发生在该区域内。利用多尺度球面小波方法解算GPS应变率场, 分析巴颜喀拉块体东北缘2009年至2017年的应变率场分布特征, 该方法的优点是可以将GPS应变率场按照不同的空间尺度进行小波分解, 给出不同空间尺度的应变率场。结果表明在2017年九寨沟地震之前, 震中附近应变积累显著, 虎牙断裂北延断裂的左旋走滑速率为3.0 mm/a, 拉张速率为3.1 mm/a, 表明该条断裂以左旋走滑为主兼有拉张特征, 与九寨沟地震的震源机制解一致。除九寨沟震中附近外, 在岷县与漳县交界处、理县和汶川、青川等地区主应变率、面应变率、最大剪应变率也较大, 这可能与2013岷县漳县(M_S6.6)、 2008年汶川(M_S8.0)、 2014年理县(M_S4.8)以及2014青川县(M_S4.8)地震有关。

关键词: 巴颜喀拉东北缘, GPS观测, 多尺度球面小波, 应变率场, 2017年九寨沟M_S7.0地震

Abstract: The northeast margin of Balyan Har block is a region of strong tectonic deformation and active seismicity. The 2017 Jiuzhaigou M_S7.0 earthquake occurred in this zone. We use the method of multi-scale sphere wavelet to estimate GPS strain filed and analyse strain field in the northeast margin of Balyan Har block from 2009 to 2017. The advantage of this method is that the GPS strain rate field can be decomposed according to different spatial scales, and can give the strain rate field of different space scales. The results show that the before the 2017 Jiuzhaigou earthquake, the strain accumulation near the epicenter zone has been significant. Strike-slip rate in the extension of the north Huya fault is 3.0 mm/a, tensile rate is 3.1 mm/a. It indicates that the fault is dominated by left-lateral slip accompanied by tensile, which is consistent with the focal mechanism of the Jiuzhaigou earthquake. Besides, in the junction of Minxian and Zhangxian, Lixian, Wenchuan and Qingchuan areas, There also exists large principal strain rate, the dilatation rate, and maximum shear strain rate, which may relate with the 2013 Minxian-Zhangxian M_S6.6, the 2008 Wenchuan M_S8.0 and the 2014 Lixian M_S4.8, Qingchuan M_S4.8 Earthquakes.

Key words: GPS observations, Strain rate field, The 2017 Jiuzhaigou M_S7.0, The northeast margin of Bayan Har block

中图分类号:

P315.7

李承涛, 苏小宁, 孟国杰. 巴颜喀拉块体东北缘GPS应变率空间分布特征及其与2017年九寨沟M_S7.0地震的关系[J]. 地震, 2018, 38(2): 37-50.

LI Cheng-tao, SU Xiao-ning, MENG Guo-jie. Heterogeneous Strain Rate Field in the Northeast Margin of Bayan Har Block from GPS Observations and its Relationship with the 2017 Jiuzhaigou M_S7.0 Earthquake[J]. EARTHQUAKE, 2018, 38(2): 37-50.

参考文献

[1] 陈长云, 任金卫, 孟国杰, 等. 巴颜喀拉块体北东缘主要断裂现今活动性分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2012, 32(3): 27-30.
[2] 闻学泽, 杜方, 张培震, 等. 巴颜喀拉块体北和东边界大地震序列的关联性与2008年汶川地震[J]. 地球物理学报, 2011, 54(3): 706-716.
[3] Years R. Active faults of the World[M]. Cambridge: Cabridge University Press, 2012.
[4] 张军龙, 任金卫, 付俊东, 等. 东昆仑断裂带东部塔藏断裂带地表破裂特征及其构造意义[J]. 地震, 2012, 32(1): 1-16.
[5] 徐锡伟, 陈桂华, 王启欣, 等. 九寨沟地震发震断层属性及青藏高原东南缘现今应变状态讨论[J]. 地球物理学报. 2017, 60(10): 4018-4026.
[6] 任俊杰, 徐锡伟, 张世民, 等. 东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟M_S7.0地震孕震机制[J]. 地球物理学报, 2017, 60(10): 4027-4045.
[7] 汪建军, 许才军. 2017年M_W6.5九寨沟地震激发的同震库仑应力变化及其对周边断层的影响[J]. 地球物理学报, 2017, 60(11): 4398-4420.
[8] 李勇, 邵崇建, 李芃宇, 等. 九寨沟M_S7.0级地震的左旋走滑作用与动力机制[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 2017, 44(06): 641-648.
[9] 祝意青, 梁伟锋, 赵云峰, 等. 2017年四川九寨沟M_S7.0地震前区域重力场变化[J]. 地球物理学报, 2017, 60(10): 4124-4131.
[10] 陈长云, 任金卫, 孟国杰, 等. 巴颜喀拉块体北东地区现今水平运动与变形[J]. 地震, 2012, 32(4): 73-82.
[11] 陈长云, 任金卫, 孟国杰, 等. 巴颜喀拉块体东部活动块体的划分、形变特征及构造意义[J]. 地球物理学报, 2013, 56(12): 4125-4141.
[12] 刘晓霞, 武艳强, 江在森. GPS观测揭示的芦山M_S7.0地震前龙门山断裂带南段变形演化特征[J]. 中国科学, 2015, 45(8): 1198-1207.
[13] Herring T A, King R W, McClusky S C. GAMIT Reference Manual. GPS Analysis at MIT Release. 10.4. Massachussetts Institute Technology, 2010a, http:∥www-gpsg.mit.edu/~simon/gtgk/index.htm.
[14] Herring T A, King R W, McClusky S C. GLOBK Reference Manual.Global kalman filter VLBI and GPS analysis program. Release. 10.4. Massachussetts Institute Technology, 2010b, http:∥www-gpsg.mit.edu/simon/gtgk/index.htm.
[15] Meng G J, Su X N, Wu W W, et al. Heterogeneous strain regime in the eastern margin of Tibetan Plateau and its tectonic implications[J]. Earthq Sci, 2015, 28(1): 1-10.
[16] WilliaMsS.CATS: GPS coordinate time series analysis software [J] .GPS Solutions, 2008, 12(2): 147-153.
[17] Willia Ms S. Offsets in global positioning system time series[J]. J Geophys Res, 2003, 108(B6): 211-227.
[18] Altamimi Z, Métivier L, Collilieux X. ITRF2008 plate motion model[J]. J Geophys Res, 2010, 117: B07402.
[19] 吕志鹏, 伍吉仓, 孟国杰. 条件数对三角形法地应变计算精度的影响[J]. 大地测量与地球动力学, 2013, 33(6): 126-129.
[20] Shen Z K, Jackson D D, Ge B Z. Crustal deformation across and beyond the Los Angeles basin from geodetic measurements[J]. J Geophys Res, 1996, 101(B12): 27957-27980.
[21] 江在森, 刘经南. 应用最小二乘配置建立地壳运动速度场与应变场的方法[J]. 地球物理学报, 2010, 53(5): 1109-1117.
[22] 沈正康, 王敏, 甘卫军, 等. 中国大陆现今构造应变率场及其动力学成因研究[J]. 地学前缘, 2003, 10(Suppl.): 93-100.
[23] 朱守彪, 蔡永恩, 石耀霖. 青藏高原现今构造应变率场的计算及其结果的地球动力学意义[J]. 地球物理学报, 2005, 22(3): 292-302.
[24] 吴啸龙, 杨志强, 武继峰. 基于多面函数法的青藏高原应变特征分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2013, 33(4): 17-21.
[25] Tape C, Pablo M, Mark S, et al. Multiscale estimation of GPS velocity fields[J]. Geophys J Int, 2006, 179(2): 945-971.
[26] 苏小宁, 孟国杰, 王振. 基于多尺度球面小波解算GPS应变场的方法及应用[J]. 地球物理学报, 2016, 59(5): 1585-1595.
[27] Bogdanova I, Vandergheynst P, Antoine J R, et al. Stereographic wavelet frames on the sphere[J]. Appl Comput Harmonic Anal, 2005, 9(2): 223-252.
[28] 程鹏飞, 文汉江, 孙罗庆, 等. 中国大陆 GPS 速度场的球面小波模型及多尺度特征分析[J]. 测绘学报, 2015, 44(10): 1063-1070.
[29] 孙罗庆, 文汉江, 王智福, 等. GPS速度场球面小波模型中的吉洪诺夫正则化方法[J]. 测绘科学, 2015, 40(4): 43-47.
[30] Hansen P C. Rank-deficient and Discrete Ⅲ—posed Problem [M]. Philadephia: SIAM, 1998.
[31] Weisberg S. Applied Linear Regression[M]. 5th edn, Wiley, Hoboken, NJ, USA. 2005.
[32] Savage J C, Gan W J, Svarc J L. Strain accumalation and rotation in the Eastern California Shear Zone[J]. J Geophys Res, 2001, 106(B10): 21995-22007.
[33] 江在森, 杨国华, 王敏, 等. 中国大陆地壳运动与强震关系研究[J]. 大地测量与地球动力学, 2006, 26(3): 1-9.
[34] 唐文清, 刘宇平, 陈智梁, 等. 岷山隆起边界断裂构造活动初步研究[J]. 沉积与特提斯地质, 2004, 24(4): 31-34.
[35] 赵静, 武艳强, 江在森, 等. 芦山地震前龙门山断裂带闭锁程度与变形动态特征研究[J]. 地震学报, 2013, 35(5): 681-691.