地震学报  2011, Vol. 33 Issue (2): 262-267
2011年云南盈江MS5.8地震及其余震序列重定位
房立华, 吴建平 , 张天中, 黄静, 王长在, 杨婷    
中国地震局地球物理研究所, 100081
摘要:使用川滇地区三维走时表和三维速度模型,利用单纯形法对2011年3月10日云南盈江MS5.8地震进行了重新定位.震中位置为97.901°E, 24.677°N;震源深度13.1 km.使用双差定位方法对其余震序列进行了重定位.余震呈现明显的时空分布特征:余震主要分布在大盈江断裂的两侧及中段和北东段的转折处,余震带长度约12 km;余震自西南沿大盈江断裂带北东段向北东方向移动,在大盈江断裂中段和北东段的交界处,余震逐渐向中段断裂移动;余震震源深度有向地表迁移的趋势,主震发生后10个小时内的余震最小深度接近2 km,表明这次地震的破裂已接近地表.结合地震定位结果,作者认为这次地震震中位于盆地内部、深度浅、距县城近是导致本次地震破坏严重的主要原因
关键词盈江地震     大盈江断裂     余震序列     双差地震定位    
Relocation of mainshock and aftershocks of the 2011 YingjiangMS5.8 earthquake in Yunnan
Fang Lihua, Wu Jianping , Zhang Tianzhong, Huang Jing, Wang Changzai, Yang Ting    
Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, 100081
Abstract: Based on the 3-D travel-time tables and 3-D velocity model of Sichuan -Yunnan region, we relocated the YingjiangMS5.8 earthquake occurred in Yunnan Province on March 10, 2011, by using the simplex algorithm. The relocated mainshock is 97.901°E, 24.677°N, and the focal depth is 13.1 km. Aftershocks were relocated by applying the double-difference method. The aftershocks show obviously spatial and temporal variation, and mainly distribute along the two sides of Dayingjiang fault and near the junction of the middle and northeast section of Dayingjiang fault. The length of the aftershock zone is about 12 km. Aftershocks were moving from southwest to northeast along the northeast segment of Dayingjiang fault, while near the junction between the middle and northeast segment of Dayingjiang fault aftershocks were moving to the middle segment of Dayingjiang fault gradually. The focal depths of aftershocks tend to migrate to the surface. The minimum depth of aftershocks in the first 10 hours approached to 2 km, indicating that the rupture is close to the surface. Combined with the relocation result, we analyzed the factors causing damage to buildings. The main reasons for the destruction of buildings include that the epicenter is located in the basin, the focal depth is shallow, and the epicenter distance is short to Yingjiang city
Key words: Yingjiang earthquake     Dayingjiang fault     aftershock sequences     double-difference relocation    
引言

2011年3月10日12时58分(北京时间),云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生MS5.8地震(简称盈江地震),极震区烈度达Ⅷ度. 截止2011年3月13日7时,共记录到500多次余震. 其中4级以上余震4次,最大余震4.7级. 此次地震给盈江县城及附近地区造成了重大的经济损失和人员伤亡,基础设施严重受损,多处房屋倒塌. 据初步统计,本次灾害共造成25人死亡,314人受伤,经济损失高达27亿元(http://news.sina.com.cn/c/2011- 03-13/204922107389.shtml).

此次地震发生在大盈江断裂的西侧,腾冲—龙陵—澜沧地震带的西南侧(图 1a). 大盈江断裂是滇西地区一条重要的断裂带,沿该断裂曾多次发生地震. 这次地震发生后,中国地震局地球物理研究所迅速启动应急响应. 在地震行业科技专项“川滇地区地震走时表”项目的研究基础上,我们使用新开发的基于该区域三维走时表和三维速度模型的地震定位软件系统,对主震进行了重定位,并使用双差定位方法对余震序列进行了重定位研究. 重定位结果为分析盈江地震的发震机理,分析余震活动的时空分布特征,以及余震活动趋势判定提供了重要参考.

图 1(a)大盈江断裂及邻区地质构造图(安晓文等,2009);
(b)盈江地震主震重定位时使用的台站
图(a)中F1表示大盈江断裂(F1-1为北东段,F1-2为中段,F1-3为西南段),F2表示瓦德龙断裂,F3表示龙陵—瑞丽断裂,F4表示腾冲断裂,F5表示怒江断裂,F6表示措勤—嘉黎断裂,红色八角星表示2008年和2011年地震震中,红色方框表示余震区. 图(b)中蓝色三角形为国内台站,红色三角形为缅甸境内的MYI台,红色八角星表示2011年盈江地震的主震震中
Fig. 1(a)Geological map of Dayingjiang fault and adjacent areas(after An et al,2009);
(b)stations used for relocating mainshock of the Yingjiang earthquake
In(a),F1: Dayingjiang fault(F1-1,NE segment; F1-2,middle segment; F1-3,SW segment); F2: Wadelong fault; F3: Longling- -Ruili fault; F4: Tengchong fault; F5: Nujiang fault,F6: Cuoqin- -Jiali fault; red aniseed stars represent the epicenter of two earthquakes occurred in 2008 and 2011; the red rectangular indicate the earthquake source region of 2011 earthquake. In(b),blue triangles denote seisimic stations in China,red triangle denotes MYI station in Myanmar, and red aniseed star denotes the epicenter of Yingjiang earthquake occurred in 2011
1 主震重定位

我们利用国家数字测震台网数据备份中心提供的波形数据(郑秀芬等,2009),对主震的震相进行了分析. 在对主震进行定位时,除使用云南、 四川固定地震台站的波形数据外,还使用了中国地震局“境外地震台网项目”在缅甸境内安装的MYI台的波形数据(图 1b). 这一台站的加入有效地改善了射线的方位覆盖,使定位的结果更加可靠.

地震定位使用的软件由地震行业科技专项“川滇地区地震走时表编制”提供. 该软件考虑了地球扁率、 台站高程、 地形起伏等因素的影响,基于三维速度间断面和三维速度模型,可同时使用区域地震的多种主要震相数据,定位算法为单纯形法. 我们使用了52个地震台站的波形数据,选择信噪比高、 震相清楚的波形记录进行震相标注,最终使用62个震相到时数据(包括Pg,Pn,Sg),对本次地震的主震进行了重新定位. 震中位置为97.901°E,24.677°N; 震源深度13.1 km. 纬度、 经度、 深度方向的定位误差分别为0.7 km,1.0 km,0.9 km.

2 余震序列重定位

利用从中国地震台网中心下载的2011年3月10日12时至2011年3月13日7时的震相数据(97°E—99°E,24°N—26°N),使用双差定位方法(Waldhauser,Ellsworth,2000杨智娴等,2003),对盈江MS5.8地震的余震序列进行重定位. 由于云南地区台站间距较大,且均分布在震中的东侧,致使可以用于重定位的地震数量有限. 盈江地震发生后,共观测到508次余震. 震相数据中有2 507个P波到时,280个S波到时. 平均每次地震只有6个震相数据. 重定位时,使用的分层速度模型参考了胡鸿翔等(1986)张中杰等(2005)的人工地震测深结果. 模型共分7层,每层的顶界面深度分别是0,1,14,18,30,38,60 km,对应的层速度分别为5.0,6.1,6.4,6.6,7.2,8.0,8.1 km/s. 根据附近台站的接收函数h-k扫描结果,波速比设定为1.76.

采用双差方法进行地震重定位前,根据采用三维模型确定的主震位置与区域台网确定的主震位置的差异,对区域地震台网的所有地震定位结果进行了整体的平移,并作为重定位的初始位置. 重定位后得到了主震和419次余震的震源位置参数,南北向平均误差为0.02 km,东西向平均误差为0.02 km,深度误差为0.05 km. 详细定位结果如下:

1)主震震中位置为97.903°E,24.680°N; 震源深度13.4 km(图 2图 3). 余震震源深度主要集中在5—10 km(图 4). 余震沿大盈江断裂走向展布约12 km,表明此次地震的破裂长度在12 km左右.

图 2 重定位后不同时间段的余震震中分布图
圆点表示余震震中,圆点大小与震级成正比,圆点的不同颜色随时间(小时)增加由蓝变红; 红色曲线表示大盈江断裂; 红色八角星表示用三维走时表确定的主震震中位置,黄色八角星表示用双差定位方法确定的主震震中位置; 黑色圆圈表示盈江县城; 蓝色十字表示主震和余震的平均位置. 图上的色标表示距主震发生的时间差
Fig. 2 Distribution of the relocated epicenters of aftershocks and its temporal change
Solid circles denote epicenters of aftershocks with circle size proportional to its magnitude; red curve represents the Dayingjiang fault; red aniseed star denotes the epicenter of the mainshock relocated using three-dimensional travel-time tables,yellow aniseed star denotes the epicenter of the mainshock relocated with double-difference relocation method; black dot indicates the location of Yingjiang city, and blue cross indicates the average epicenter value of mainshock and aftershocks. The color scale represents the difference of occurrence time between aftershocks and mainshock

图 3 震源深度沿大盈江断裂走向(左图,北东方向为正)和倾向方向的分布 (右图,北西方向为正). 剖面的中心位置是主震和余震位置的平均值(如图 2中的蓝色 十字所示). 黄色八角星表示主震位置,其余图例同图 2 Fig. 3 Cross sections of focal depths along the strike(left panel,positive direction is NE) and dip direction(right panel,positive direction is NW)of Dayingjiang fault. The average epicenter value of mainshock and aftershocks is taken as the centroid of the sections(indicated in Fig. 2 with blue cross). Yellow aniseed star denotes the location of the mainshock, the other legends are same as those in Fig. 2

图 4 震源深度分布柱状图 Fig. 4 Histogram of focal depths

2)余震分布呈现两个优势方向. 一支沿大盈江断裂呈北东向分布,另一支沿大盈江断裂中段和北东段的错断分布.

3)余震分布呈现明显的时空变化. 主震发生后的24小时内,余震向盈江县城移动,进一步跨过县城继续向东北方向移动; 之后余震主要向盈江县城南东方向运动. 震源深度自主震发生后有向地表迁移的趋势.

3 讨论与结论

安晓文等(2009)的研究表明大盈江断裂带由3条次级断层组成,彼此呈左阶羽列式排列. 本研究给出的定位结果显示余震主要发生在大盈江断裂的两侧,与大盈江断裂的左旋走滑特征一致. 有较大部分余震分布在大盈江断裂中段与北东段的交界部位,表明断裂的交界部位性质较为软弱,有利于余震的扩散. 同时根据余震震源深度判断,这一断裂较深,至少有20 km深,这与该地区的地球物理探测结果基本一致(傅竹武等,2007).

关于主震的震源位置和深度,不同单位给出的结果略有差异,尤其是震源深度差异较大. 中国地震台网中心给出的速报结果是97.9°E,24.7°N; 震源深度10 km. 基于三维速度模型的地震定位结果是97.901°E,24.677°N; 震源深度13.1 km. 双差定位的结果是97.903°E,24.680°N; 震源深度13.4 km. 台网中心和双差定位使用的都是国内地震台站的震相数据,这些台站都处在震中的东侧,张角较大,导致定位结果误差较大. 同时,双差定位方法是一种相对定位方法,定位的结果可能出现整体性的位置偏移. 而对主震进行定位时,除使用国内的台站外,还使用了缅甸境内的MYI台. 这一台站有效地改善了台站的方位覆盖,使定位的结果更加可靠. 此外,我们使用的定位方法还考虑了地球扁率、 台站高程、 地形起伏等因素的影响,并基于三维速度间断面和三维速度模型计算理论震相的走时. 因此,我们认为本文给出的主震震源位置和震源深度是较为可信的.

2011年3月10日MS5.8地震与2008年8月21日在盈江地区发生MS5.9地震相比,虽然这次地震震级稍小,但它造成的人员伤亡、 建筑物损坏及经济损失却更大. 结合地震定位结果,我们认为主要原因是震源深度浅(13 km)、 震中距县城近(4 km). 震后10个小时内,余震的最小深度约2 km,表明主震的破裂已接近地表. 主震发生后,在短短的7分钟内,又在盈江县城周边连续发生了3次较大的余震,分别是MS4.7,MS4.5和MS4.1,导致周边建筑物短时间内强烈震动,故而破坏严重. 此外,主震发生在沉积盆地内部,县城及周边乡镇大多处在大盈江冲积平原与丘陵山区的交界地带,由于盆地效应和土层效应,增大了对建筑物的破坏力.

本文得到中国地震台网中心提供的震相数据,国家数字测震台网数据备份中心提供的波形数据,杨大克研究员提供了境外台站波形数据. 在此一并表示诚挚的谢意.

参考文献
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