芦山7.0级地震: 特殊的弯曲断层地震

张竹琪王伟涛任治坤张培震房立华吴建平中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，北京 100029中国地震局地球物理研究所，北京 100081

芦山7.0级地震: 特殊的弯曲断层地震

张竹琪1）王伟涛1）任治坤1）张培震1）房立华2）吴建平2）
1）中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，北京 100029
2）中国地震局地球物理研究所，北京 100081

震后资料均显示芦山地震是一次发生在隐伏断层上的地震。虽然余震的水平位置刚好沿龙门山前山断裂分布，但根据震源机制和投影关系，地震有可能发生在前山断裂以东的大邑隐伏断裂，或者大邑断裂下方的断层上。由于发震区的构造背景的复杂性，以及地震的隐伏特征，震后人们对芦山地震发震构造的认识存在许多不确定性。多个地震波形拟合结果显示，芦山地震破裂面上大约以震源为中间点，位错分布存在明显的分区性：震源以北存在左旋分量，以南有右旋分量，震源附近则呈现完全逆断特征。这种位错分布与汶川地震位错有明显区别，后者位错方向虽然沿走向发生变化，但都是逆断或者右旋，位错方向的变化也呈现一定的空间过渡，而芦山震源位错在相对小得多的破裂面内发生了左旋与右旋分量的突变。为了进一步了解芦山地震断层的结构特点，以及其与汶川地震断层的关系，利用余震精定位结果定性分析了发震断层的结构特征，在此基础上探讨了发震断层的运动学与断层面上同震应力的变化特征。

断层面上的余震通常在与同震位错相邻的部位。初步分析可以认为，芦山地震后，大部分余震活动沿主破裂面延伸方向分布，余震指示了主破裂面的几何形态。我们切取不同方向的剖面，探讨精定位余震的分布特征。结果显示，北西-南东方向的剖面近垂直于主震震源走向，其前缘均呈现铲形特征。其中，南北两端的剖面显示北西侧离开前缘约10 km距离内还密集地分布了许多余震，这与处于中间部位的剖面中的条带状余震分布明显不同。中间部位剖面显示在铲状余震分布的后上方 10～15 km深度还存在一个余震条带，这个余震条带向南北两端逐渐减弱，显示为陡立断层，说明不是主破裂面。北东-南西向剖面近平行于主震震源走向，显示出余震分布的北端和南端边缘也为铲状。综合两个方向的多条余震分布剖面显示的余震分布特征，可以推测主破裂面向下的延伸面为 “半碗”型的弯曲断层，南北两端北西-南东向剖面刚好顺“碗沿”切过， 所以在前缘的后上方有密集的余震，这些余震是北东-南西方向剖面的边缘面。

基于椭球几何方程，对精定位的余震分布进行拟合，我们获得主震破裂面的几何模型。利用几何模型,可以定量计算“半碗”型弯曲断层在简单水平地壳缩短下的运动学参数。结果显示，断层面上倾向位错以逆断为主，但在断层曲面的北缘出现了明显的正断位错，而断层面的北翼和南翼则分别呈现左旋和右旋特征。为了讨论芦山主震破裂与余震分布的关系，基于以上位错模型，我们进一步分析了弯曲断层面上的同震应力变化。结果显示，与通常的震例相似，破裂面上与位错区域相邻的部位库仑应力显著增加。当位错发生在断层面中等深度时，不论位错发生在断层面的北翼、中部或者南翼，都会造成与位错区域相邻的深部应力增加。当断层底部发生位错时，位错发生区域本身也出现大面积应力增加的区域，当位错为中等深度时，这种发生在位错区的应力增加虽然存在，但分布面积有限。当断层面发生全面破裂时，除了底部和两翼边缘处出现明显的应力下降以外，大部分区域库仑应力没有下降，反而显著增加。弯曲断层面上同震时库仑应力的变化特点一定程度上解释了余震集中发生在深部10～20 km的现象。

根据研究，芦山地震断层不同于汶川地震断层，是一种特殊的断层结构，这种断层的位错方式存在显著的横向变化，断层面上的地震也不一定导致位错区应力卸载，这些特殊性与断层面高度弯曲有关。