集集地震序列和震源破裂过程初步分析

【摘要】：1999年9月21日01时47分,我国台湾省南投县集集镇发生了Ms7.6地震。利用台湾“中央”气象局地震测报中心资料和中国数字化地震台网记录的数据,研究了这次地震余震序列的特征和主震的震源破裂过程。得出:单位时间内余震次数n随时间按修正的大森公式衰减:对于ML≥4.5的余震,n=K/(t+c)~p,其中,K=25.7,c=0.11,p=0.81。而累积的震级-频度关系为lgN=a-bM,a=5.95,b=0.84。余震震中分布在北北东—南南西至近北—南方向上的长约100km,宽约40km的矩形区域内,与矩张量反演所得到的发震断层走向一致。沿断层面走向和垂直于断层面走向的深度剖面则显示,余震震源的深度越向北越深,越向东越深。余震空间分布与矩张量反演所得到的发震断层倾斜方向一致,表明了集集地震的发生与欧亚大陆板块向东俯冲,菲律宾海板块向西北俯冲的地震构造密切关联。 作者运用中国数字地震台网记录的这次地震的数字波形资料,用矩张量反演方法求得了这次地震的震源机制;用经验格林函数反褶积方法从不同台站的P波和s波震相中提取了相对的震源时间函数;通过反演这些依赖于方位的相对的震源时间函数获得了这次地震震源破裂的时空过程。矩张量反演表明,这次地震的错动总体上以逆冲为主,具有较小的左旋走滑分量。反演所得节面Ⅰ参数为:走向17°,倾角28°,滑动角87°;节面Ⅱ参数为:走向201°,倾角62°,滑动角92°。由余震震源分布和震源破裂过程的反演分析判断,这次地震的发震断层为矩张量反演所得的节面Ⅰ,即这次地震是发生在走向17°,倾向107°,倾角28°,滑动角87°的断层面上的左旋-逆断层错动。标量地震M_0=3.5×10~(20)N·m,矩震级M_w=7.6。从不同台站的P波和S波震相中提取的相对震源时间函数表现出方位依赖性,表明了这次地震的滑动分布与破裂过程的复杂性;但从所求得的平均的震源时间函数看,总体上,这次地震的整个破裂过程持续约27S。反演依赖于方位的相对的震源时间函数获得的关于这次地震震源破裂过程的“快照”(snapshot)揭示了这次地震破裂过程的时空复杂性。从“记忆式”快照看,较浅部的破裂开始于断层的南端,然后向北、向浅部发展,总体上是一单侧破裂。从“遗忘式”快照看,尽管破裂由南向北、由深到浅传播,但破裂并不是“一往直前”,而是“迂回曲折”发展的。从滑动的静态分布看,这次地震有多个破裂区,最大错距大于4.0m的破裂区有三个:第一个破裂区中心在断层南部,深约28km,最大错距约4.4m;第二个破裂区的中心在第一个破裂区中心北四方向50km处,深约15km,最大错距约4.5m;第三个破裂区达到了地表面,其破裂中心在断层面的北部,是这次地震错动最大的区域,错距达6.0m。所有破裂区构成在南北方向长约100km、倾向方向宽约75 km的破裂区。