两次于田MS7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

李玉江, 陈连旺, 杨树新, 刘少峰, 杨兴悦

1)中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室, 北京 100085; 2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 3)中国地震局兰州地震研究所, 甘肃兰州 730000

两次于田MS7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

李玉江1, 2), 陈连旺1), 杨树新1), 刘少峰2), 杨兴悦3)

1)中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室, 北京 100085; 2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 3)中国地震局兰州地震研究所, 甘肃兰州 730000

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型, 讨论 2008年于田 MS7.3级地震与 2014年于田MS7.3级地震之间的关系, 并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明: 1)2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa, 存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时, 震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa; 而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果, 2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4~24.9 a; 2)在较短的时间尺度内, 对于距离相近的两次地震之间, 同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化; 3)2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应, 地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显, 最大达2.8×10–3MPa; 玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10–4MPa; 东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10–4MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3MPa。

于田地震; 阿尔金断裂; 库仑破裂应力; 粘弹性松弛; 数值模拟

据中国地震台网测定, 北京时间 2014年 2月12日17时19分50.3秒, 新疆维吾尔自治区和田地区于田县发生 MS7.3地震, 震中位置: 36.1°N, 82.5°E, 震源深度: 12.0 km。截止到2月17日08 时00分, 共记录到余震3294次, 其中MS≥4.0地震17次, 余震序列大致沿NE向展布。根据United States Geological Survey(USGS)的地震矩张量反演结果, 地震节面Ⅰ的走向为 332°、倾角 86°、滑动角–172°; 节面Ⅱ的走向为242°、倾角82°、滑动角–4°, 综合震源区附近断层分布, 节面Ⅱ为地震的发震断层, 为北东向高角度左旋走滑型断层。

该次强震位于巴颜喀拉块体西缘NE向阿尔金断裂的西南段, 是自1924年阿尔金断裂发生7.2级左旋走滑型双震以来, 断裂带上的又一次左旋走滑型地震, 距离2008年于田地震约100 km(李海兵等, 2014)。阿尔金断裂是青藏高原北缘的一条以左旋走滑为主的主控边界断裂, 该断裂在中晚侏罗纪—早白垩纪和早第三纪曾发生过强烈的构造活动, 并在第四纪至今仍具有较强的构造活动性。而2008年于田MS7.3级地震就发生在西昆仑断裂与阿尔金断裂的转换带上(图1)。徐锡伟等(2003)基于高分卫星影像、航片、野外地质调查及同位素测年等多手段的研究认为, 阿尔金断裂的晚第四纪左旋走滑速率从中段的 17.5 mm/a向东有规律地递减到 2.2 mm/a;而西段康西瓦段的晚第四纪滑动速率最大达18 mm/a(李海兵等, 2008)。从地震发震的动力学背景分析, 印度板块相对欧亚板块的北东向运动, 造成青藏高原的南北向缩短和东西向扩张。由于高原物质东向运移, 产生高原内部大尺度的NE—近EW向阿尔金断裂和昆仑断裂的走滑运动及近 NS向玉龙—喀什断裂的正断运动等相适应的构造运动体系。虽然两次地震的发生未造成太大的人员伤亡,但是在短短不到6年的时间尺度内同一构造区发生两次 7.0级以上地震, 两次地震是否存在关联性？地震的发生对青藏高原东北缘主要活动断裂的应力场影响如何值得深入研究。

图1 青藏高原及邻区地质构造背景简图(断层数据据邓起东等, 2002)Fig. 1 Tectonic setting of the Tibetan Plateau and its adjacent regions(faults data after DENG et al., 2002)

近年来, 库仑破裂应力被广泛用来分析强震间相互作用及强余震序列之间的关系上(Stein et al.,1983, 1992; King et al., 1994; Deng et al., 1996, 1997; 沈正康等, 2003; 陈连旺等, 2008; 朱航等, 2009; Zhu et al., 2010)。万永革等(2010)研究2008年于田MS7.3地震造成周围断层库仑破裂应力的变化, 并发现2005年巴基斯坦地震对于田地震的弱加载效应。He 等(2011)考虑同震及震后效应的影响, 研究小江断裂带上自1500年以来近500年间发生的9次MS≥7.0强震之间的相互作用, 认为大部分强震间存在明显的触发作用。李玉江等(2013)应用有限单元法, 考虑粘弹性松弛等震后效应的影响, 分析汶川地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。单斌等(2013)研究芦山地震的发生导致周围断层的库仑应力变化,及其与汶川地震的关系。前人的研究总体表明, 强震序列间存在明显的触发或加载作用, 且主震的发生所产生的库仑应力变化能够较好地解释余震的分布, 库仑破裂应力变化可以作为判定未来地震危险区的参考依据。

本文基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型, 以野外地质科学考察获得的地震破裂参数作为约束(徐锡伟等, 2011), 通过将滑动量数据作为载荷加载到有限元模型中所对应的节点上, 模拟2008年于田MS7.3地震的发生。考虑地震震后近6年粘弹性松弛效应的影响, 探讨此次地震与 2014 年 MS7.3强震之间的关联性。在此基础上, 结合2014年于田 MS7.3级地震破裂过程结果(张勇等, 2014), 分析该地震的发生引起青藏高原东北缘主要活动断层的静态库仑破裂应力变化。

图2 青藏高原及邻区的三维地质模型Fig. 2 Three-dimensional geological model of the eastern Tibetan Plateau and its adjacent regions

1 青藏高原及邻区三维有限元模型

1.1 活动断裂与三维有限元模型

依据活动地块的概念, 张培震等(2003)将青藏高原地块主体区域分为 6个二级活动地块, 分别为拉萨地块、羌塘地块、巴颜喀拉地块、柴达木地块、祁连地块和川滇地块。而在块体之间发育一系列规模宏大、活动性强的弧形断裂带。青藏块体的南边界为喜马拉雅逆冲推覆构造带, 该带是印度板块与欧亚板块碰撞而形成的新生代造山带; 喀拉昆仑—嘉黎断裂带分割拉萨和羌塘块体, 是一条由多条不连续北西西向左旋走滑断裂成羽型式排列组成的复杂活动断裂带; 可可西里断裂带、玛尼—甘孜玉树断裂带构成巴颜喀拉块体的南边界, 岷江断裂、龙门山断裂构成巴颜喀拉块体的东边界; 东昆仑断裂构成巴颜喀拉块体和东昆仑—柴达木块体的北和南边界; 西秦岭北缘—柴达木盆地北缘断裂是东昆仑—柴达木块体和祁连山块体的边界; 祁连北缘断裂构成了祁连块体的北边界和东昆仑—柴达木块体的东边界。巨型的阿尔金断裂构成巴颜喀拉、东昆仑—柴达木、祁连块体的西边界; 而川滇块体则主要包括“三江”断裂带、鲜水河—安宁河—小江断裂带等。各断裂分布具体见图1。

考虑到研究目标的需要, 本文主要考虑上述活动断裂带, 将活动断裂处理为具有一定厚度的软弱带(10 km), 建立青藏高原及邻区的三维地质模型(图2), 其中, 2008年于田地震的发震断层玉龙—喀什断裂处理为倾角为45°、倾向西的正断层(Xu et al., 2013);龙门山断裂处理为上陡下缓的“铲状”结构(张培震等, 2008); 其他断层近似处理为垂直断层。模型范围为75°—108°E, 21°—42°N, 包含上地壳、中地壳和下地壳3层, 对应厚度分别为20 km、15 km和30 km。在地质模型的基础上, 通过模型网格化及断层区优化技术, 获得青藏高原及邻区较为精细的三维有限元模型, 模型包含441958个单元, 675477个节点。

1.2 介质物性参数与本构关系

用天然地震资料确定青藏高原及其邻区的三维地壳速度结构, 获得大量的研究成果。本文主要依据前人关于波速结构的研究成果(王椿镛等, 2003, 2008;徐强等, 2009), 根据杨氏模量与泊松比、纵波速度和密度之间的关系(王仁等, 1980), 确定各分区物性参数。其中断层的杨氏模量取周围介质平均值的 1/3,泊松比稍大。整个中、上地壳杨氏模量变化范围为(0.6~1.0)×1011Pa; 下地壳为(1.0~1.7)×1011Pa。上地壳处理为弹性介质, 中、下地壳处理为粘弹性介质,中下地壳的粘滞系数主要依据石耀霖等(2008)关于中国大陆岩石圈等效粘滞系数的研究成果。在中地壳, 除羌塘地块取 1020Pa•s外, 其他地块统一取1021Pa•s; 在下地壳, 拉萨地块、羌塘地块、巴颜喀拉地块取1020Pa•s, 其他取5×1020Pa•s。

本文采用Prony级数来模拟介质的粘弹性特征,其核方程如下:

其中, G为剪切模量, K为体积模量, G∞和K∞分别为时间无穷大时的剪切模量和体积模量, Gi和Ki则分别为第 i个 Prony单元的剪切和体积模量, nG和nK表示为Prony单元的个数,和为各Prony级数分量的松弛时间。

1.3 模型边界条件

本文利用 ITRF2000参考框架处理得到的中国大陆2004—2007年的GPS观测资料, 通过对速度场数据进行三次样条插值, 获得该速度值与计算时间步长的乘积, 作为有限元模型的位移边界条件。由于地壳运动速度在垂向的差异尚未明确定论, 作为一种近似, 本文所施加的边界条件不随深度变化,且模型底部水平向自由, 法向约束。

2 2008年于田地震对2014年于田MS7.3地震的影响

2.1 静态库仑破裂应力

根据库仑破裂假设, 岩石趋近于破裂程度的库仑破裂应力σf据King等(1994)为:

其中, τ为断层面上的剪应力, σn为正应力,定义张应力为正, p为孔隙流体压力, μ为断层面介质的摩擦系数。

目前, 精确确定地下应力张量是极为困难的,通常定义库仑破裂应力变化(Harris, 1998)。当 μ不随时间变化时, 由(1)式库仑应力变化为:

式中, Δτ为断层面上剪应力的变化(以断层滑动方向为正), Δσn和Δp分别为断层面上的正应力和孔隙压力的变化。如果Δσf＞0, 则有利于后续地震的发生。

为了简化孔隙压力变化的影响, 引入Skempton系数 B', 取值范围为 0~1, B'依赖于岩石体膨胀系数和流体所占体积比例的常数, 则。假定断层处比周围岩石更具有延展性, 则, 并假定,它给出孔隙流体和断层面上的介质属性, 范围为0~1, 那么库仑破裂应力变化Δσf变为:

2.2 2008年于田MS7.3地震造成2014年于田MS7.3地震破裂面的库仑应力变化

2008年于田MS7.3级地震发生在阿尔金断裂、康西瓦断裂与昆仑断裂带西段玛尔盖茶卡断裂的交汇部位, 为近东西向张性应力作用下形成的兼有正断和左旋走滑分量的地震(Elliott et al., 2010; Xu et al., 2013)。Furuya等(2011)利用合成孔径雷达数据及余震分布资料, 获得地震的破裂模型, 认为此次地震发生在近南北走向、倾向西的断层上, 且正断滑动量较大。张国宏等(2011)基于 InSAR数据, 反演于田地震的断层滑动分布。研究认为同震滑动主要集中在0~14 km, 且最大滑动量达3.2 m。野外地质调查结果表明, 地震位于近南北向玉龙—喀什断裂带上, 同震地表破裂带达 31 km, 且左旋走滑量和垂向运动量最大分别达1.8 m和2.0 m(徐锡伟等, 2011)。本文参考徐锡伟等(2011)关于破裂长度及同震运动量的研究结果, 研究2008年于田MS7.3级地震在 2014年于田地震破裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力变化。

从图 3视摩擦系数'μ=0.4和 0.6两种情况下, 在0~20 km深度范围内同震库仑应力变化(图3中a)和同震与粘弹性松弛效应产生的库仑破裂应力变化(图3中b)来看, 在'μ=0.4时, 2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的同震库仑破裂应力增加 0.0167 MPa, 而考虑近 6年的震后粘弹性松弛效应后, 由同震与粘弹性松弛效应共同产生的库仑应力增加量达0.0187 MPa;在'μ=0.6时, 2014年地震震源区同震库仑破裂应力增加 0.0170 MPa, 而同震与粘弹性松弛效应产生的库仑应力增加量达0.0194 MPa。在不同的摩擦系数取值时, 两种情况下库仑应力变化都高于地震触发的阈值0.01 MPa, 存在明显的触发作用。另外, 对于距离较近的两次地震, 在较短的时间尺度内, 同震应力变化远大于粘弹性松弛作用造成的应力变化。

图3 2008年于田MS7.3地震在2014年于田地震破裂面和滑动方向上的库仑破裂应力变化Fig. 3 Coulomb failure stress change caused by the antecedent MS7.3 Yutian earthquake in 2008 and projected on the fault plane and in the slip direction of the Yutian earthquake in 2014

3 2014年于田地震的发生造成周边断层的同震库仑应力变化

通过将同震滑动量数据作为载荷加载到有限元模型中所对应的节点上, 模拟地震的发生。利用数值模拟得到的任意点应力张量的 6个独立分量,既可以研究应力场的主应力和主方向, 也可以计算任一走向, 任一倾向断层面上的应力向量, 即正应力σn和剪应力τ(陈连旺等, 2008)。在计算过程中,对于接收断层参数的选取(走向、倾角、滑动角), 本文主要依据邓起东等(2002)中国大陆主要活动断裂特征的研究成果, 根据这些参数, 分别计算由地震产生的投影到给定断层面和滑动方向上的库仑破裂应力变化。参考Stein等(1983)和King等(1994)的做法, 视摩擦系数取μ'=0.4。

从图4于田地震引起周围断层的同震库仑破裂应力变化结果来看, 地震发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应, 地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显, 最大达 2.8×10–3MPa;玛尼—玉树断裂中段次之, 应力增加量最大达0.56×10–3MPa; 东昆仑断裂西段应力增加量最大达0.475×10–3MPa。相反, 地震的发生造成玛尼—玉树断裂西段、岷江断裂不同程度的卸载效应, 其中玛尼—玉树断裂西段最大卸载量达3.6×10–3MPa。

2014年于田MS7.3地震的发生造成青藏高原东北缘主要活动断裂不同程度的加载效应, 应力状态有一定增强, 但加载量还远远小于地震触发的阈值0.01 MPa(King et al., 1994)。

图4 2014年MS7.3于田地震造成周围断层的同震库仑破裂应力变化Fig. 4 Coseismic failure stress change of the surrounding faults caused by MS7.3 Yutian earthquake of 2014

4 结论与讨论

研究地震间相互作用及地震的发生对周围区域断层的影响, 对于理解断层间相互作用、主余震序列间关系、区域未来地震危险性分析具有重要的意义。本文基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型, 研究2014年于田MS7.3级地震与2008年于田 MS7.3级地震的关联性。在此基础上, 进一步探讨此次地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。研究结果表明, 2008年于田MS7.3地震对2014年于田MS7.3地震存在明显的触发作用, 造成2014年地震提前发生21.4~24.9 a。2014年于田地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的库仑破裂应力增加, 存在加载效应, 地震危险性有所增强。

4.1 两次地震之间的关联性分析

2008年于田MS7.3地震发生后, 万永革等(2010)基于Okada程序, 研究此次地震造成周围断层的同震库仑应力变化。结果认为地震的发生造成阿尔金断裂的库仑破裂应力增加 0~1.57×10–3MPa, 整条断裂带平均库仑应力增加量为3.26×10–4MPa; 2014年于田MS7.3地震的发震断层贡嘎错断裂东北段库仑破裂应力增加(1.049~4.358)×10–3MPa, 整条断裂带平均库仑应力增加量为 2.424×10–3MPa。同时,玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力减小(0.0005~1.514)×10–2MPa, 平均库仑应力减小3.204×10–3MPa。本研究考虑粘弹性松弛效应的影响, 分析 2008年于田 MS7.3地震在 2014年于田MS7.3地震破裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力变化。结果认为, 在视摩擦系数分别取0.4和0.6 时, 震源区同震库仑破裂应力增加量为0.0167 MPa 和0.0170 MPa; 而考虑粘弹性松弛效应时, 震源区库仑应力增加量为0.0187 MPa和0.0194 MPa, 都高于地震触发的阈值 0.01 MPa, 存在明显的触发作用。受于当时观测资料的限制, 利用经验公式确定的断层同震滑动量较本文采用的滑动量偏小, 从而造成应力变化量量值较本文要小。但两者所反映的加卸载效应的研究结果是吻合的。

以往的研究表明, 地震的发生不仅造成发震断层的应力变化, 同时向周围断层传递应力, 从而造成下一次的地震的提前或滞后, 具有触震与缓震效应(Hudnut et al., 1989)。而提前或滞后时间尺度定量表述为:(其中Δσf为库仑应力变化;为构造应力累计速率)(Parsons, 2002)。本文以2004 —2007年GPS观测资料作为边界约束, 获得2014年于田地震发震断层的构造应力年累计速率(图5)。

从图5可以看出, 2014年于田地震发震断层的构造应力累计年速率在733.6~880.7 Pa/a之间变化。其中, 2014年于田地震震中应力年累计速率为780 Pa/a, 这与以往基于最小二乘配置法给出的结果基本一致(Jiang et al., 2014)。结合震中区库仑应力增加量0.0167~0.0194 MPa, 我们认为2008年3 月21日于田MS7.3地震的发生造成2014年2月12日于田MS7.3地震发震时间提前21.4~24.9 a。

另外, 从同震作用及粘弹性松弛效应产生的应力变化来看, 在较短的时间尺度内, 同震应力变化远大于粘弹性松弛作用造成的应力变化。分析其原因认为, 依据中下地壳粘滞系数与弹性模量的取值, 中下地壳的松弛时间达300年, 而6年时间尺度的松弛效应相对 300年仅仅是应力松弛的开始,从而造成由于粘弹性松弛产生的应力变化较小。

图5 2014年于田地震发震断层的构造应力年累计速率Fig. 5 Tectonic stressing rate of the seismogenic fault of the 2014 Yutian earthquake

4.2 2014年于田 MS7.3级地震的发生对青藏高原东北缘主要活动断裂的影响

2014年于田MS7.3级地震发生后, 张勇等(2014)基于远场体波资料和有限断层反演地震的破裂过程,结果显示地震滑动分布较为集中, 且最大静态滑动量达1.8 m。基于地震的同震静态滑移量结果, 本研究进一步分析此次地震的发生对青藏高原东北缘主要活动断裂的影响。结果表明, 地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应, 地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显, 最大达 2.8×10–3MPa; 玛尼—玉树断裂中段次之, 应力增加量最大达 0.56×10–3MPa; 东昆仑断裂西段应力增加量最大达 0.475×10–3MPa。同时, 地震的发生也造成玛尼—玉树断裂西段、岷江断裂不同程度的卸载效应, 玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3MPa。这些库仑破裂应力变化的量值虽然很小, 但仍会对区域地震活动性产生一定影响。而纵观254个余震序列的精定位结果(张广伟等, 2014), 沿阿尔金断裂带主震的北东方向在本次地震发生后显示一个明显的地震丛集, 说明本次地震对该断裂带具有触发作用, 本文的研究结果同样表明该段库仑破裂应力增加最为明显。

汶川与芦山地震发生后, 前人通过对余震精定位、地震矩释放等综合研究表明, 两次地震产生的破裂没有贯通, 龙门山断裂带西南段仍存在一地震“破裂空段”(陈运泰等2013; 高原等, 2013)。结合本文2014年于田地震对地震“破裂空段”影响的研究结果, 我们认为, 虽然同震库仑破裂应力变化较小为 15 Pa, 但仍对西南段产生一定程度的加载效应。另外, 由于于田地震震中距离“破裂空段”约2000 km, 在如此远距离范围上, 动态触发作用造成的应力变化可能大于静态应力变化, 需要进一步考虑动态应力触发作用的影响(Kilb et al., 2010)。

4.3 地球动力学意义

青藏高原中北部的巴颜喀拉块体是我国现今地震活动最为强烈的地区之一, 块体周缘发育有东昆仑断裂带、玛尼—玉树—鲜水河断裂带、阿尔金断裂带及龙门山断裂带等大型活动断裂。自1997年玛尼MS7.5级地震以来, 周缘断裂带陆续发生2001年昆仑山口西MS8.1、2008年于田MS7.3、2008年汶川 MS8.0、2010年玉树MS7.0、2013年芦山MS7.0 及2014年于田MS7.3等一系列强震, 系列强震对青藏块体东北缘造成不同程度的影响(张希等, 2010)。震源机制表现出系列强震主要以左旋走滑为主(刁桂苓等, 2010), 是印度板块—欧亚板块的强烈碰撞造成青藏高原内部物质向东运移的响应。深入研究这些地震序列之间的相互关系及其对区域活动断裂运动特征的影响, 对于认识巴颜喀拉块体的运动学特征和地震活动性规律具有重要的参考价值。

需要说明的是, 地壳背景应力场状态是十分复杂的, 库仑应力的变化只是地震的一个触发因素,但库仑应力变化对解释各断裂地震危险性变化仍有重要意义。

致谢: 在本文完成过程中, 中国地震局地球物理研究所张勇博士提供于田地震的同震破裂过程反演资料, 中国地震局地壳应力研究所陆远忠研究员提出宝贵意见, 所有图件使用 GMT软件包绘制(Wessel et al., 1995), 在此一并表示感谢。

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Stress Triggering between the Two Yutian MS7.3 Earthquakes and the Influence of the Yutian Earthquake in 2014 on the Surrounding Faults

LI Yu-jiang1, 2), CHEN Lian-wang1), YANG Shu-xin1), LIU Shao-feng2), YANG Xing-yue3)
1) Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085; 2) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 3) Lanzhou Institute of Seismology, China Earthquake Administration, Lanzhou, Gansu 730000

In this paper, the three-dimensional finite element model for the Tibetan Plateau and its adjacent region was employed to explore the possible relationship between the 2014 Yutian MS7.3 earthquake and the antecedent Yutian MS7.3 earthquake in 2008. Then, the coseismic Coulomb failure stress change of the surrounding faults caused by the Yutian MS7.3 earthquake in 2014 was analyzed. Some preliminary conclusions have been reached: 1) the Coulomb failure stress change caused by the Yutian MS7.3 earthquake in 2008, which was projected in the slip direction of the 2014 Yutian earthquake epicenter, exceeded the earthquake triggering threshold, which demonstrates the apparent triggering effect. Specifically, the coseismic Coulomb failure stress changes were 0.0167 MPa and 0.0170 MPa when we assumed 0.4 and 0.6 as the apparent friction coefficients; meanwhile, theCoulomb failure stress changes incorporating the coseismic and viscoelastic relaxation effects were 0.0187 MPa and 0.0194 MPa respectively. The later 2014 Yutian earthquake advanced the antecedent Yutian earthquake in 2008 by 21.4~25.9 a, as shown by the tectonic stressing rate; 2) in a relatively short time scale, the stress change induced by the coseismic effect is greater than the viscoelastic effect for the two successive earthquakes; 3) the Coulomb failure stresses increased along the mid-north segment of Altun fault, middle segment of Mani-Yushu fault, western segment of Eastern Kulun fault, eastern segment of northern Qaidam fault and western segment of northern margin of West Qinling, suggesting the increasing seismic risk. Among these structures, the Coulomb failure stress increased by 2.8×10-3MPa in the middle segment of Altun fault at the maximum, 5.6×10-4MPa in the middle segment of Mani-Yushu fault, and 4.75×10-4MPa in the western segment of Eastern Kunlun fault. In addition, the Coulomb failure stress decreased by 3.6×10-3MPa in the western segment of Mani-Yushu fault.

Yutian earthquake; Altun fault; Coulomb failure stress; viscoelastic relaxation; numerical simulation

P315.01; O344.3

A

10.3975/cagsb.2015.01.11

本文由国家科技支撑计划项目(编号: 2012BAK19B03-6)、中央公益性科研院所基本科研业务专项(编号: ZDJ2014-03; ZDJ2012-09)和国家自然科学基金项目(编号: 41104058)联合资助。

2014-08-21; 改回日期: 2014-10-01。责任编辑: 张改侠。

李玉江, 男, 1982年生。助理研究员。从事构造应力场、地震活动性方面的数值模拟研究。通讯地址: 100085, 北京市海淀区西三旗安宁庄路1号。电话: 010-62842659。E-mail: toleeyj@gmail.com。

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