对汶川8·0级地震前后震源的重新定位

黄玉婷，朱介寿，曹家敏，黄晓萍

（成都理工大学 地球物理学院，成都 610059）

对汶川8·0级地震前后震源的重新定位

黄玉婷，朱介寿，曹家敏，黄晓萍

（成都理工大学 地球物理学院，成都 610059）

Hypo2000；龙门山断裂带；汶川地震；非均匀速度模型；重新定位

0 前言

汶川地震发生在四川龙门山逆冲推覆断裂带上，该断裂带位于松潘～甘孜地块和扬子地块的结合部，并于岷山隆起共同构成了青藏高原东部边界的中北段，是中国中西部结合带的北东向宏观构造带。该地带地震后频繁的自然灾害严重，一直是众多地震学者研究关注的地带。国内很多学者对该区域进行了研究，如朱介寿［2］等对汶川地震的岩石圈深部结构与动力学背景研究，得出汶川8·0级大地震发生在中央断裂带上，并引起长约300km的断裂带破裂，在地面造成极大的破坏。傅莺等［3］利用Hypocenter和Hypo2000地震定位法对四川攀枝花～会理发生的地震序列进行精确定位，就二种定位法的震中分布、深度剖面、地震震中平面距离差、震源深度做了对比分析。

汶川地震发生后，很多地震学的学者对汶川地区的余震进行了重新的定位，例如：黄援［4］、吕坚［5］等用双差定位方法对汶川8·0级地震及余震进行了重新定位，定位8·0级主震的震中位置大致为31.00°N，103.38°E，震源深度13km左右。他们大部份只用了震后几个月的资料，研究方法也基本是双差定位方法，采用单一均匀速度模型。作者在本文中选用了震前震后十余年的八千多个震相可靠的地震资料，采用了很少人使用的Hypo2000地震定位方法，重新定位后得出汶川8·0级主震的震中位置大致为31.00°N，103.36°E，震源深15km左右。考虑到龙门山断裂带东区和西区的地壳厚度和地壳上地幔速度结构存在很大差异，东西二区结构的阶跃变化，Hypo2000定位程序选用了分区速度模型。它可以考虑比较复杂的地下结构状况也可以在震中附近地区设置多达十个梯度层结构的模型。

作者在总结前人对龙门山构造带研究的基础上，以Hypo2000程序定位方法为技术支持，以5·12汶川大地震及余震观测数据为资料基础，对汶川Ms8·0级地震及其余震进行了重新定位并通过对定位结果的分析和构造解释，来研究龙门山断层的地下构造，从而为我们了解龙门山断层构造带的地质结构特征提供更多的信息。同时也为更清楚地认识汶川地震的发生机制提供地球物理学依据。具体做了以下几方面的研究工作：

（1）将记录的震相资料进行复核，筛选符合条件的震相报告文件，对台站资料进行逐一核对。整理1999年～2011年地震台网记录的龙门山断裂带地区地震观测数据资料，并转换为Hypo2000程序中的输入格式，设置参数，选取并分析速度模型。

（2）绘制震前震后分布图及震后深度剖面图。

（3）重新定位结果的成图和成果的地质构造解释及讨论。

1 HYPO2000定位方法区重新定位

1.1 HYPO2000定位方法

从网上下载hypo2000的Linux程序包，并安装在Linux操作系统下，进行定位时需以下文件：

（1）各台站的P波、S波到时文件，需要转换成hopo2000需要的文件格式：×××.arc。

（2）命令参数控制文件：×××.inp。

（3）打印文件：×××.prt。

（4）输出存档文件：×××.out.arc。

（5）台站信息文件，需要台站编号、经纬度：station.txt。

（6）速度模型文件：Lm1.crh～Lm6.crh。

1.2 分区速度模型的计算与选取

确定所用地壳模型的算法是见图1：如果震中位于包围任何一个节点的圆内，则排他地使用该模型。对每个节点还必须定义一个外圆，描述该模型向外的影响有多远。如果震中位于内圆和外圆之间，它对那个模型接受一个部份“权”。该权是在内圆（权1）和外圆（权0）之间的平滑余弦削减。对于给定的地震位置，对每个节点进行测试（按其被定义的顺序），看该震中是否位于该节点的外圆之内，但当发现震中位于三个外圆之内时测试停止。如果总权值大于1.0，则这些权值被归一化到1.0；如果它们的总权值小于1.0，则差值部份用默认模型补上，使得总的权值总为1.0；如果震中位于所有圆圈之外，则排他地使用默认模型。模型的混合是对每次迭代的确定，震中可以从一个模型迁移到另一个模型。

Hypo2000定位程序对震中所在的不同区域进行分区分块对应，得出分区分层多重非均匀速度模型，利用爆破地震剖面和其它地球物理方法得到的地壳速度模型，给出了本次定位所使用的分区地壳模型（见下页表1）。作品也依据龙门山两侧的构造情况的特殊，把龙门山断裂带速度模型由龙门山西侧十个梯度的横向速度模型和龙门山东侧九个梯度的横向速度模型组成。

图1 两地壳模型区和其过渡区算法Fig.1 Two crustal model area and its transition zone algorithm

定位程序中使用的分区速度模型（见下页表2及图2），龙门山西侧采取青藏高原的地壳速度模型，莫霍面选60km，选取的三个圆的主区带，半径分别为83km、140km、52km，对应的过渡带宽为112km、101km、76km；龙门山东侧采取扬子地台的地壳速度模型，莫霍面选45km，选取的三个圆的主区带半径分别为：112km、101km、76km，对应的过渡带宽为7km、34km、31km（见下页图3），我们可以用主区圆和过渡区圆的组合来定义一个不规则的地区。如果震中在某个所包围的主区圆内，定位时只唯一使用这个主区圆所对应的速度模型；如果震中在过渡区圆的交汇区域，定位时应该用那个速度模型赋予部份权重，两个过渡圆的交汇区域，其权重为两种模型的平均，如果是三个模型的交汇，则是三者的平均；如果震中位于所有圆之外，只使用默认的速度模型值。

1.3 重新定位结果

通过后面的图4和图5得出：

（1）汶川8·0级地震前九年的中小地震活动基本发生在映秀及其以北的都江堰市虹口一带及彭州西北龙门山镇和小鱼洞一带，而且都集中发生在映秀～北川断层上。在映秀以南三江镇以北，地震反而很少。这些中小地震活跃区，也是汶川8·0级地震及余震活动区。

表1 地壳模型对照表Tab.1 Crustal model table

表2 Hypo2000定位速度模型Tab.2 Hypo2000positioning velocity model

图2 Hypo2000定位分区速度模型Fig.2 Hypo2000positioning velocity model partition

图3 Hypo2000定位过渡带模型Fig.3 Hypo2000positioned transition zone model

（2）震前龙门山断裂带北端即北川以北，没有太多地震，主要还是活跃在中南部映秀地带，汶川8·0级地震也发生在这个地区。震后余震沿龙门山断裂带往北，北川以北出现了较多的余震。

（3）震后较震前定位结果比较，震中分布图像更加集中，震前主震发生在破裂带南端，重定位震中分布图像显示，此次地震为单向破裂，地震的主发震构造为龙门山中央断裂，余震基本分布在断层上盘，地震断层大致与龙门山中央断裂一致，但在青川县以北，余震分布偏离龙门山中央断裂向西发展，并穿过青川～平武断裂，沿该断裂继续向北分布。

（4）汶川8·0级地震前龙门山断裂带中南段地震活动性明显较北段活动性强；越靠近主震发震区域，随着区域应力场的逐渐增强，主震周围的震群活动有增多的迹象。汶川8·0级地震余震的震中沿北东～南西向分布，总长度约300km，余震主要集中在龙门山断裂带中央断裂上；在北川以北余震带主要集中在中央断裂以西，向平武～青川断裂偏移，向北横穿了平武～青川断裂。根据余震震中分布图的线性分布特征，推断后山断裂和青川平武断裂之间可能存在一条隐伏断裂带。

1.4 2008.5～2011.3地震深度剖面图选取（见图6）

从震后的震中分布图上看出，地震序列的主要发震构造为龙门山中央断裂，主震和大部份余震都发生在该断裂。2008年5月12日主震位于余震区最南端，有较明显的单侧破裂特征。龙门山断裂构造结合地震的分段活动特性，垂直于断裂带的走向选取五个剖面：AA′、BB′、CC′、DD′、EE′段。

（1）AA′段位于龙门山断裂带的最北端，包括文县、青川、剑阁等地区。

（2）BB′段处于龙门山断裂带北端，包括平武江油等地区。

（3）CC′段包括北川、安县、绵阳等地区。DD′段包括茂汶、汉旺、绵竹等地区。

（4）EE′段包括理县、映秀、都江堰、彭州等地区，主震发生在此。

图6 震后深度剖面图选取Fig.6 Depth profile selected after the earthquake

1.5 余震分段讨论

（1）AA′剖面（见下页图7）位于龙门山断裂带的最北端，此段是龙门山断裂带北端余震分布最密集处，余震主要分布在青川～平武断裂和中央断裂上。F1表示龙门山后山断裂；F2表示龙门山主中央断裂；F3表示龙门山山前断裂；F4表示龙门山前隐伏断裂；F5青川～平武断裂。中央断裂二侧均有余震分布，余震分布在30km以上，在10km～20km处尤为集中，具有花状破裂结构，走滑型地震在断层两侧的余震分布相对均匀。

（2）BB′剖面（见下页图8）处于龙门山断裂带北端，此段余震主要分布在青川～平武断裂和中央断裂之间，中央断裂上余震分布较多，主要也是集中在10km～20km。北段的余震分布宽度相对较窄，可能几条发震断裂的倾角都相对较陡，是否在青川～平武间有一个隐伏断层，这还要作进一步的研究。

（3）CC′剖面（见下页图9）余震主要集中在龙门山中央断裂偏西方向，震源深度较集中在20km以上，其下有缺震层，推测为龙门山推覆构造带底部滑脱带。

（4）DD′剖面（见图10）余震主要集中在龙门山中央断裂和山前断裂之间，震源深度较集中在20 km以上。剖面中央余震比较密集，二边余震相比要少些。

（5）EE′剖面（见图11）余震基本覆盖了龙门山断裂的后山断裂，中央断裂和前山断裂，形成叠瓦状破裂分布，余震主要集中在20km以上。此段含有整个地震最宽的地区，这一特征和地表考察破裂一致，在映秀、理县和黑水有一条北西向的余震带与龙门山断裂带的分布的捩断层一致。

2 结束语

（1）作者用Hypo2000定位程序对龙门山断裂带地区（29.5°～34°N，101°～106.5°E）十余年（1999年1月1日～2011年3月31日）187个地震台网记录进行了整理、筛选。从输出的二万多个大于2·0级的地震中挑选了八千多个震相可靠的地震（汶川8·0级地震前震级大于2·0的地震4 404个，震后震级大于3·0的地震3 903个）进行重新定位。定位得到时残差为±0.36s，震源水平距离误差为±1.04km，深度误差±2.73km。

（2）通过Hypo2000定位方法和非均匀速度模型重新定位后我们发现，重新定位的震源位置得到了改善，无论是汶川8·0级地震以前的中小地震还是地震后的余震，重新定位后震源深度主要分布在0km～20km间的上地壳，25km～40km的下地壳也有少量地震发生，与下地壳存在脆性变形的断裂活动相对应。

（3）汶川8·0级地震余震的震中沿北东～南西向分布，总长度约300km，余震主要集中在龙门山断裂带中央断裂上。在北川以北，余震带主要集中在中央断裂以西，向平武～青川断裂偏移，向北横穿了平武～青川断裂。从震源分布在空间的变化上，地震破裂由南向北单侧破裂且存在明显的分段活动性，推测可能存在逆冲推覆与右旋走滑破裂相互转换的过程。从余震深度剖面图看出，汶川大地震余震的震源深度与震前中小地震的震源深度分布特征相同，地震密集区总与已知断层有密切关系，其中震源的簇状分布与龙门山铲状断裂及龙门山前隐伏铲状断裂有明显关系。结合深度剖面图，在一定程度上验证了断层的性质，分析出断层中南段以逆冲为主，北段以走滑为主。

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book=134,ebook=134

1001—1749（2012）03—0272—06

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001－1749.2012.03.06

黄玉婷（1987－），女，硕士，从事深部地球物理方面研究。

国家自然基金（41074062、40839969）

2012－01－05改回日期：2012－03－14