2.1 川滇地区总体定标律
本文所收集到125次地震的相关信息,除了时空强参数,还包括不同来源、不同方法测量得到的破裂参数(表1)。需要说明的是,由于震源机制解类型判断标准多样,本文并未对这些地震的错动类型重新分类,而是沿用了已有的研究结果。经统计,125次地震中,走滑型地震91次,正断型地震14次,逆冲型地震19次。由于1971年云南普洱6.2级地震没有分类,本文不纳入分析。从图1可以看出,逆冲型地震主要分布在龙门山断裂带和四川盆地区域; 川滇块体边界及其内部大多以走滑型地震为主; 正断型地震主要分布在川滇地区西侧一带。从图2可以发现,1970—2021年MS≥5.0地震并没有呈现出随着时间逐渐增加的迹象,因此MS≥5.0地震目录是完整的。
表1 1970—2021年川滇地区125次MS≥5.0地震的震源破裂长度数据及其来源
Tab.1 Source rupture-scale data of MS≥5.0 earthquakes in Sichuan-Yunnan region during 1970—2021 and their sources
图2 川滇地区125次MS≥5.0地震M-t图
Fig.2 The M-t diagram of the 125 selected MS≥5.0 events in Sichuan-Yunnan region
采用最小二乘法对125次MS≥5.0地震建立面波震级-震源破裂长度回归关系,相应的线性回归方程可通过α=0.05的显著性水平检验,本文对后续拟合关系都做同样要求。图3中用黑色圆点标记了3个明显偏离拟合线的离群事件,即超过±2倍均方差,该阈值可以明显区分丛集区和离群点,后续的分析采用同样的阈值标准。3个离群事件中小金MS6.6地震和泸县MS6.0地震均为孤立型,破裂长度偏小(易桂喜等,2021; 李欣蔚等,2022),这也是125次地震中仅有的2次孤立型震例。2008年汶川MS8.0地震明显高于逆冲型地震平均定标律,这是因为汶川MS8.0地震由多次子事件构成(王勤彩等,2009; 邓起东等,2011; 易桂喜等,2012),多次子事件显著拓展了主震破裂的长度,这说明地震序列中地震样本的丰富程度和破裂的复杂性会影响破裂长度的测量,同时也说明了在利用定标律开展震后趋势研判和灾害评估时,孤立型地震序列和巨大地震会偏离由大样本量回归得到的一般认识。
图3 川滇地区MS≥5.0地震震级-破裂长度的拟合关系
Fig.3 Fitted relation between lg L and the magnitude of the MS≥5.0 earthquakes in Sichuan-Yunnan region
2.2 不同错动类型地震定标律
不同错动方式对破裂长度的影响已被广泛研究(Wells,Coppersmith,1994)。为进一步研究川滇地区不同错动类型地震定标律的特征,本文分别得到走滑型地震、正断型地震与逆冲型地震的震级-破裂长度线性回归关系式(图4)。其中1989年小金MS6.6地震明显偏小于走滑型地震定标律给定的破裂长度理论值(图4a),而2008年汶川MS8.0地震明显偏大于逆冲型地震定标律给定的破裂长度理论值(图4b),正断型地震样本虽然较少,但其拟合关系仍通过了显著性检验,无明显离群点(图4c)。
将3种错动类型地震定标律绘制在图5中。由图可以看出,在相同震级条件下,走滑型地震的破裂长度大于逆冲型地震的破裂长度; MS≥6.5时,逆冲型地震的破裂长度大于正断型地震的破裂长度; MS≥5.5时,走滑型地震的破裂长度大于正断型地震的破裂长度。
由于不同因素会影响地震的实际破裂长度,使其显著高于或低于理论值,为此定义实际破裂长度和拟合破裂长度之间的偏差量为:
R=(L-LS)/L (1)
式中:L为实际破裂长度; LS为拟合破裂长度; R<0为“欠冲”,R>0为“过冲”。
图6给出了川滇地区的R值地震空间分布,可以看出“欠冲”地震在云南地区分布较多并且较为分散,R<-0.3的显著“欠冲”事件发生在块体内部而不是主要边界带上; R>0.2的“过冲”地震更多发生在块体边界的断裂带上。
图4 川滇地区3种错动类型地震的震级-破裂长度的拟合关系
Fig.4 Fitted relations between MS and lg L of three types of earthquakes in Sichuan-Yunnan region
图5 川滇地区不同错动类型地震震级-破裂长度的拟合关系
Fig.5 Fitted relations between MS and lg L of different types of earthquakes in Sichuan-Yunnan region
图6 川滇地区带有偏差量R值的地震震中分布
Fig.6 Epicentral distribution involving R-value in Sichuan-Yunnan region
2.3 不同区域构造环境定标律
川滇地区包含了青藏高原东南缘和华南块体西北缘的四川盆地(张培震等,2003; 徐锡伟等,2003),二者的演化过程、区域构造环境有很大差异。近年来,四川盆地中强地震频发,其发震构造和机理被广泛研究(易桂喜等,2019,2020,2021; 张致伟等,2012; Long et al,2020; 李欣蔚等,2022)。不少研究指出,四川盆地南缘的显著地震可能为区域内工业活动触发所致(雷兴林等,2014,2020; Lei et al,2019a,b; Meng et al,2019)。因此本文将川滇地区分为青藏高原东南缘和四川盆地2个区域进行定标律研究。青藏高原东南缘有116次MS≥5.0地震,四川盆地有9次MS≥5.0地震。
在对青藏高原东南缘进行定标律构建时,发现116次MS≥5.0地震有着较好的线性特征(表2),但从青藏高原东南缘震级-破裂长度的拟合关系(图7)可以看出,2008年汶川MS8.0地震和1989年小金MS6.6地震仍表现为离群点。由于四川盆地样本偏少,在线性回归时未能通过α=0.05显著性检验。为此,本文将震级下限降低到MS4.5,并收集采用CAP波形反演方法计算得到的矩震级MW(表3),最终获得15次MW≥4.5地震,20次MS≥4.5地震,同时建立两种震级标度下的定标律,回归方程均通过α=0.05显著性检验(表2)。图8显示,MW比MS拟合效果更好,后者的R2要显著小于前者。这可能反映了盆地的场地响应和复杂的结构影响了MS测量的稳定性(吴微微等,2016)。易桂喜等(2020)也发现川东南地区MW与MS之间存在统计差异。
图7 青藏高原东南缘地震震级-破裂长度的拟合关系
Fig.7 The fitted relation between MS and lg L of earthquakes in the Qinghai-Tibet Plateau
图8 四川盆地地震震级-破裂长度的拟合关系
Fig.8 The fitted relation between MS and lg L of earthquakes in the Sichuan Basin
2.4 不同时间段的定标律
四川地震台网和云南地震台网均在2007年完成数字化升级改造,形成数字化台网,监测能力得到提升(龙锋等,2009)。所以本文从时间维度上将125次MS≥5.0地震分为2个时间段进行讨论,1970—2007年为第一时段,2008—2021年为第二时段,建立震级-破裂长度的线性回归方程,见表2。
从图9中2个时段的定标律对比发现,偏离定标的地震均与全部样本量定标律相同,但第一时段地震的R2(0.626 3)小于第二时段地震的R2(0.699 8),说明测震台网高质量的观测数据对地震的破裂长度有着较好的约束。第二时段的拟合斜率大于第一时段,有可能是监测能力的提升使得余震记录更完备,进而拓展了破裂的长度。
表2 川滇地区地震震级-破裂长度的线性回归结果
Tab.2 Regression results of earthquake magnitude-source rupture length in Sichuan-Yunnan region
表3 四川盆地地震的震源破裂长度数据及其来源
Tab.3 Source rupture scale data of earthquakes in the Sichuan Basin and their sources
图9 1970—2007年(a)和2008—2021年(b)地震震级-破裂长度的拟合关系
Fig.9 The fitted relation between MS and lg L of earthquakes from 1970 to 2007(a)and from 2008 to 2021(b)
