基于連續重力觀測研究2014智利Iquique地震的震源機制解?

江 穎 李 輝 劉子維 張曉彤 韋 進 申重陽（中國地震局地震研究所地震大地測量重點實驗室，武漢 430071）

基于連續重力觀測研究2014智利Iquique地震的震源機制解?

江 穎 李 輝 劉子維 張曉彤 韋 進 申重陽
（中國地震局地震研究所地震大地測量重點實驗室，武漢 430071）

智利西部沿海處于納斯卡板塊和南美板塊之間，由于納斯卡板塊以約8 cm/a的收斂速度向南美板塊俯沖，該地區大地震頻發。2014年4月1日23時46分在智利西北部Iquique近海地區發生了MW8.1地震，震中為19.642°S，70.817°W，震源深度25 km。地震發生后，國際上一些著名的地震科研機構和學者采用不同的數據和方法計算得到此次地震的震源機制解，但這些結果存在較大差異。特別是標量地震矩M0之間的差異顯著，Global-CMT、USGS CMT、USGS WPHASE、Yagi等、Lay等、An等。計算的M0分別為：1.9×1021、2.1×1021、2.35×1021、1.5×1021、1.7×1021、1.22×1021Nm，最大值約為最小值的2倍，而這種差異不容忽視。地球長周期自由振蕩的振幅主要依賴于地震矩的大小及地震斷層的破裂方式，可以很好地約束地震震源機制。

模擬計算臺站自由振蕩需要的參數有：地震發生的時間、位置、走向、傾角、滑動角、標量地震矩、臺站的位置等。在參考的震源機制解中，地震的震源機制模型將震源等效為雙力偶點源，根據雙力偶地震矩心矩張量理論，由地球格林函數對矩張量加權求和，可計算矩張量源激發產生的地球自由振蕩位移。Iquique地震發生后，連續重力觀測臺網的重力儀清晰地記錄了重力變化。選取分布廣泛的16個彈簧重力儀觀測數據（臺站包括：北京、福州、高臺、格爾木、海拉爾、拉薩、蘭州、牡丹江、憑祥、瓊中、獅泉河、炭山、烏加河、烏什、西安、漳州）進行分析，為了避免環境噪聲在簡正模振幅上的影響，選取16個臺站采樣間隔為1 s，時間長度為16 h的重力觀測數據，觀測數據和模擬數據在經過漢寧窗處理后進行離散傅里葉變換獲取線性振幅譜?；?.5～5.3 mHz頻段中所有的球型自由振蕩的模擬值和觀測值進行比較，計算殘余方差F（不符合度）和比例因子S（符合度）。另外，基于格爾木重力臺站的模擬值與觀測值定量分析不同震源機制解參數對自由振蕩振幅的影響。

研究發現，基于USGS WPHASE震源機制解的自由振蕩模擬結果與實測結果最接近，其不符合度F的平均值為0.090，比例因子S為0.992，最接近1，F和S的標準偏差也最小，分別為0.055和0.065，最能反映地震釋放能量的大小?；贕lobal-CMT和USGS CMT震源機制解的模擬值與觀測值的殘余方差也較小，分別為0.098和0.091，顯示了較高的符合度。但是，基于An等的震源機制解的模擬值與觀測值相差較大，其不符合度F的平均值為0.214，比例因子S達到1.610。即基于美國地質調查局USGS WPHASE反演的震源機制解的自由振蕩模擬值與實際觀測符合最好，其相應的震級能較好反映Iquique地震釋放的總能量，而利用海嘯數據反演的標量地震矩偏小，聯合遠場和近場長周期觀測數據反演可顯著改善震源機制解。根據定量分析的結果，表明地震的標量地震矩M0對自由振蕩振幅的影響最大，而斷層走向、傾角、滑動方向角和震源深度對自由振蕩的振幅影響相對較小。因此，利用自由振蕩的方法可以較好地判斷地震的震源機制和有效約束地震的震級。

另外，地球自由振蕩觀測只能對震源機制解進行總體綜合評估，而不能單獨對各個參數的影響單獨評估。如果能利用其他大地測量手段，如近場GPS觀測約束震源傾角、滑動方向角，結合地球自由振蕩的觀測和模擬可更細致地評估震源機制解。

基金項目：?科研院所基本科研業務費（中國地震局地震研究所所長基金）（編號：IS 201526225），大地測量與地球動力學國家重點實驗室開放基金（SKLGED2015-1-2-EZ），國家自然科學基金（No.41404064）資助。