周 云 潘正洋 王衛(wèi)民 何建坤 王 洵 李國(guó)輝

1)中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081 2)中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所，大陸碰撞與高原隆升重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101 3)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036

0 引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心正式測(cè)定，2020年1月19日在新疆喀什地區(qū)伽師縣發(fā)生MS6.4地震(下文簡(jiǎn)稱(chēng)2020年地震)，震源深度為16km。根據(jù)USGS地震目錄可知，本次地震是繼1996—1998年一系列地震以及2003年MW6.3地震(下文簡(jiǎn)稱(chēng)2003年地震)以來(lái)，發(fā)生在伽師地區(qū)的又一次MW>6的地震事件?；贗nSAR資料得到的發(fā)震斷層模型，結(jié)合破裂運(yùn)動(dòng)學(xué)特征推測(cè)，這次伽師地震的發(fā)震構(gòu)造是柯坪塔格褶皺帶山前出露的柯坪塔格逆斷裂(李成龍等，2020)。伽師地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)頻繁，與所處的大地構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。該區(qū)位于天山、帕米爾和塔里木塊體3大構(gòu)造的接觸部位，新生代以來(lái)，受印度-歐亞板塊遠(yuǎn)程碰撞作用的影響，天山造山帶重新活動(dòng)并再次隆升，成為歐亞大陸內(nèi)部規(guī)模最大的再生造山帶(Tapponnieretal.，1977；Avouacetal.，1993)。同時(shí)，天山造山帶夾持在古老而穩(wěn)定的準(zhǔn)噶爾地塊和塔里木地塊之間，在持續(xù)隆升的同時(shí)向兩側(cè)擴(kuò)展，向S逆沖于塔里木地塊之上，在山前和盆地北緣形成了逆沖斷層和大規(guī)模褶皺帶(張培震等，2003)，這導(dǎo)致伽師地區(qū)成為世界范圍內(nèi)破壞性地震頻發(fā)、致災(zāi)程度嚴(yán)重的強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)。

地震應(yīng)力觸發(fā)理論認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)地震發(fā)生后，它將調(diào)節(jié)周邊活動(dòng)斷裂的應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而觸發(fā)或抑制周邊潛在斷裂的地震危險(xiǎn)性(Dengetal.，1997；Linetal.，2004)。這種調(diào)節(jié)作用包括彈性同震應(yīng)力階變和震后黏彈性松弛導(dǎo)致的應(yīng)力場(chǎng)變化。在早期研究中，人們普遍采用彈性半空間位錯(cuò)模型研究大地震與后續(xù)地震之間的應(yīng)力觸發(fā)關(guān)系。如1992年美國(guó)加州MW7.3 Landers地震，King等(1994)計(jì)算發(fā)現(xiàn)地震使距震中30km處Big Bear地區(qū)的同震庫(kù)侖應(yīng)力值增加了0.3MPa，進(jìn)而觸發(fā)了隨后的MW6.3地震；針對(duì)1857年Fort Tejon大地震的研究發(fā)現(xiàn)，1857—1907年間的13次南加州5.5級(jí)以上的地震中，至少有11次與1857年的地震有應(yīng)力觸發(fā)關(guān)系(Harrisetal.，1996)。然而，僅用同震庫(kù)侖應(yīng)力難以解釋所有的地震觸發(fā)作用，這是由于巖石圈的下地殼和上地幔并非是完全彈性而是黏彈性的，在震后較長(zhǎng)的時(shí)間里(幾十a(chǎn)甚至幾百a)黏滯松弛效應(yīng)可將應(yīng)力傳遞到孕震層，從而改變斷層的應(yīng)力狀態(tài)(Pollitz，1992；Lorenzo-Martínetal.，2006)。如對(duì)1992年MW7.3 Landers地震和1999年MS7.1 Hector Mine地震的研究表明，如果僅考慮同震應(yīng)力的作用，Hector Mine地震位于Landers地震的應(yīng)力影響區(qū)(Parsonsetal.，2000)；但如果同時(shí)考慮同震應(yīng)力和震后黏彈性效應(yīng)，則可認(rèn)為L(zhǎng)anders地震觸發(fā)了后續(xù)地震(Freedetal.，2001)?；陴椥詫訝罱橘|(zhì)模型，沈正康等(2003)模擬了1937年以來(lái)發(fā)生在東昆侖斷裂帶上的5個(gè)M>7地震斷層錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致的應(yīng)力演化過(guò)程，結(jié)果表明前面4個(gè)地震對(duì)2001年可可西里MW7.8地震有觸發(fā)作用。對(duì)紅河斷裂帶庫(kù)侖應(yīng)力變化的研究發(fā)現(xiàn)，1833年發(fā)生的嵩明M8.0地震至今仍然影響著紅河斷裂帶的地震活動(dòng)(尹鳳玲等，2017)。這些研究結(jié)果均表明了考慮黏彈性應(yīng)力松弛過(guò)程在估計(jì)地震危險(xiǎn)性及分析地震應(yīng)力觸發(fā)時(shí)的重要性。因此，在計(jì)算地震導(dǎo)致的長(zhǎng)期應(yīng)力場(chǎng)變化時(shí)，同震應(yīng)力和震后黏彈性效應(yīng)都不可忽視。

1998年以來(lái)，伽師地區(qū)發(fā)生了3次MW>6的地震，這些地震相互之間的距離均<50km(圖1)。那么，這些地震之間是否也有著相互觸發(fā)關(guān)系？如果有，同震應(yīng)力階變和震后黏彈性松弛，哪個(gè)發(fā)揮了主要作用？為了解決這一問(wèn)題，本文首先利用地震波形資料，反演了前2次地震的震源機(jī)制與破裂過(guò)程；然后基于更符合實(shí)際的分層黏彈性地球介質(zhì)模型和得到的破裂滑動(dòng)分布結(jié)果，采用已有的研究方法(Wangetal.，2006)計(jì)算了1998年和2003年2次地震對(duì)伽師地區(qū)造成的應(yīng)力場(chǎng)變化及其對(duì)2020年地震造成的影響，以研究三者的相互觸發(fā)作用。

1 地震震源特征

震源機(jī)制解顯示，2003年地震的震源深度為15.2km，節(jié)面1和節(jié)面2的走向、傾角和滑動(dòng)角分別為78°、73°、56°和293°、20°、124°?？紤]到該地震有一定的逆沖分量，而節(jié)面1的傾角比較大，同時(shí)地震考察結(jié)果表明發(fā)震斷層是一條近EW走向且向N傾的逆斷層(沈軍等，2006)，因此選擇節(jié)面2為斷層破裂面。將震源機(jī)制反演計(jì)算的理論地震圖與觀測(cè)波形資料進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示波形的相關(guān)性較好(圖2)。表1 為2次地震的震源機(jī)制解。

圖2 1998年和2003年2次伽師地震的震源機(jī)制解Fig.2 Focal mechanisms of two Jiashi earthquakes in 1998 and 2003.采用下半球投影，同時(shí)給出了點(diǎn)源模型的P波垂向位移理論圖(紅線(xiàn))與資料(黑線(xiàn))的擬合情況。圖形下方給出了2組節(jié)面解(圖a中，λ、δ、θ、h分別表示斷層滑動(dòng)角、斷層傾角、斷層走向、震源深度)和點(diǎn)源模型的震源時(shí)間函數(shù)(b)

表 1 1998年和2003年2次MW>6地震震源及斷層參數(shù)Table 1 Source and fault parameters of the two earthquakes(MW>6)in 1998 and 2003

根據(jù)有限斷層反演方法(王衛(wèi)民等，2008；周云等，2015)，結(jié)合2次地震的點(diǎn)源模型反演結(jié)果，選用沿走向長(zhǎng)51km、沿傾向?qū)?8km的斷層面，并將其劃分成3km×2km的153個(gè)子斷層，使用P波和SH波數(shù)據(jù)進(jìn)行斷層面時(shí)空破裂過(guò)程反演。計(jì)算同震位移響應(yīng)采用基于分層介質(zhì)模型的廣義反射透射系數(shù)矩陣方法(謝小碧等，1989)，震源區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)模型獲取自Crust2.0。反演使用非線(xiàn)性最優(yōu)化的模擬退火技術(shù)，目標(biāo)函數(shù)由采用波形相關(guān)系數(shù)與同震位移矢量差的歸一化加權(quán)疊加定義。圖3 為反演得到的2次伽師地震的斷層滑動(dòng)分布。結(jié)果顯示，2次地震均為MW6.3地震，1998年地震的破裂較為集中，最大滑動(dòng)量為60cm，標(biāo)量地震矩為3.22×1018N·m，該結(jié)果與趙翠萍(2006)的滑動(dòng)分布結(jié)果類(lèi)似： 最大滑動(dòng)量為63cm，呈雙側(cè)破裂特征。2003年地震的破裂較為分散，最大滑動(dòng)量為56cm，標(biāo)量地震矩為3.15×1018N·m。其中2003年的地震以SE向單側(cè)破裂為主，這與沈軍等(2006)野外考察得出的該地震為N傾逆沖斷層自NW向SE由深至淺破裂的結(jié)果一致。

圖3 1998年和2003年2次伽師地震斷層破裂滑動(dòng)分布Fig.3 Fault slip distribution of Jiashi earthquakes in 1998 and 2003.a 1998年8月27日MW6.3地震斷層滑動(dòng)分布；b 2003年2月24日MW6.3地震斷層滑動(dòng)分布

2 應(yīng)力計(jì)算方法及參數(shù)

2.1 研究方法

地震發(fā)生后，同震和震后應(yīng)力調(diào)整均會(huì)導(dǎo)致斷層面上庫(kù)侖應(yīng)力變化。根據(jù)庫(kù)侖破裂準(zhǔn)則，接收斷層的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化可以表示為

ΔCFS=Δτ+μΔσ

(1)

式中，ΔCFS為斷層面上庫(kù)侖應(yīng)力的變化量，Δτ為斷層面上剪切應(yīng)力的變化量，μ為斷層的有效摩擦系數(shù)，Δσ為斷層面上正應(yīng)力的變化量，以拉伸為正。在不同的研究中，μ的取值也有所不同，但不會(huì)改變庫(kù)侖應(yīng)力變化的整體分布形態(tài)(張國(guó)宏等，2008；萬(wàn)永革等，2009)。在本文的計(jì)算中，取μ=0.4。因本次研究主要計(jì)算2003年和2020年地震發(fā)震斷層面受到的影響，參考前文反演結(jié)果和王衛(wèi)民等(1)http: ∥www.itpcas.ac.cnkycgyjcg/202001/t20200122_5494135.html。的結(jié)果，選取地下15km為計(jì)算庫(kù)侖應(yīng)力變化的深度。

在計(jì)算庫(kù)侖應(yīng)力時(shí)，本文使用了德國(guó)波茨坦地球科學(xué)中心(GFZ)Wang等(2006)開(kāi)發(fā)的PSGRN/PSCMP程序。該軟件主要包括2個(gè)部分，PSGRN用來(lái)計(jì)算給定分層模型下基本位錯(cuò)源的時(shí)變格林函數(shù)，所得結(jié)果為第2個(gè)程序PSCMP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，之后通過(guò)線(xiàn)性疊加方法對(duì)點(diǎn)位錯(cuò)進(jìn)行計(jì)算，得到同震和震后形變的結(jié)果。計(jì)算時(shí)重力和分層介質(zhì)影響都被考慮在內(nèi)，通過(guò)使用基于反混淆技術(shù)的快速傅里葉變換得到格林函數(shù)，保證了結(jié)果的穩(wěn)定性。

2.2 模型參數(shù)

本文的模型計(jì)算范圍為(38°～41°N，76°～79°E)。在進(jìn)行格林函數(shù)計(jì)算時(shí)，需要先建立地下速度介質(zhì)模型。選擇何玉梅等(2001)以及趙翠萍(2006)研究伽師地震群采用的速度模型(表2)，該模型綜合了上地殼速度反演結(jié)果和劉啟元等(2000)利用接收函數(shù)得到的深部速度結(jié)構(gòu)。石耀霖等(2008)認(rèn)為，塔里木塊體中地殼的等效黏滯系數(shù)為1021～1023Pa·s，下地殼的黏滯系數(shù)為1021～1022Pa·s。本模型中彈性層厚度為16km，黏彈性中下地殼采用Burgers體模型。中地殼的穩(wěn)態(tài)黏滯系數(shù)取1.0×1022Pa·s，下地殼穩(wěn)態(tài)黏滯系數(shù)取2.0×1021Pa·s，瞬時(shí)與穩(wěn)態(tài)黏滯系數(shù)一般差1個(gè)數(shù)量級(jí)(Ryderetal.，2011)。地幔黏滯系數(shù)比下地殼大得多，取為2.0×1022Pa·s。

表 2 伽師地區(qū)巖石圈地層介質(zhì)模型Table 2 Layered lithosphere medium model in Jiashi region

2003年伽師MW6.3地震的發(fā)震斷層(圖1 中的F1)為隱伏斷裂，未能很好地確定其斷層參數(shù)，因此在設(shè)置接收斷層參數(shù)時(shí)，我們參考了該地震的震源機(jī)制解。2020年MW6.0地震的發(fā)震斷層(圖1 中的F2)為柯坪塔格逆斷裂的一部分，我們根據(jù)周德敏(2013)的結(jié)果給出了斷層滑動(dòng)參數(shù)，如表3 所示。

表 3 2003年和2020年地震的發(fā)震斷層參數(shù)Table 3 Fault parameters of earthquakes in 2003 and 2020

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 對(duì)發(fā)震斷層應(yīng)力的影響

圖4 發(fā)震斷層上的庫(kù)侖應(yīng)力變化Fig.4 Coulomb stress change on the seismogenic faults.a 1998年地震的同震應(yīng)力；b 2003年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布；c 2003年地震發(fā)生之后的應(yīng)力分布，黑色小圓圈為2003年2月24日—2003年4月30日M>3.5的余震(黃媛等，2006)；d 2020年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布

為了進(jìn)一步研究1998年以來(lái)的3次MW≥6地震之間的相互關(guān)系，我們計(jì)算了同震及黏彈性松弛導(dǎo)致的2003年2月24日MW6.3地震的發(fā)震斷層F1和2020年1月19日MW6.0地震的發(fā)震斷層F2上的庫(kù)侖應(yīng)力變化，如圖4 所示。圖4a為1998年地震導(dǎo)致的發(fā)震斷層上的同震庫(kù)侖應(yīng)力變化，可以看到本次地震使斷層F1西段的應(yīng)力值增加，東段的應(yīng)力值減小，變化量基本都超過(guò)了0.01MPa；同時(shí)，該地震使F2西段應(yīng)力減小，東段應(yīng)力增加。經(jīng)過(guò)4.5a的調(diào)整后，圖4b顯示應(yīng)力分布和應(yīng)力值并沒(méi)有明顯的變化，2003年地震位于應(yīng)力增加區(qū)范圍內(nèi)，應(yīng)力增加值為0.01～1MPa，達(dá)到了0.04MPa。圖4c為在原有的應(yīng)力基礎(chǔ)上增加了2003年地震同震應(yīng)力的情況，本次地震明顯調(diào)整了斷層F1的應(yīng)力狀態(tài)，卸載了F1西段的應(yīng)力，增加了東段的應(yīng)力，同時(shí)也擴(kuò)張了斷層F2東段的應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)。黃媛等(2006)重定位后的余震主要集中在斷層的應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)，同時(shí)余震的分布也支持發(fā)震斷層N傾的結(jié)論。在2020年MW6.0地震發(fā)生之前，經(jīng)過(guò)近20a的震后調(diào)整，斷層面上應(yīng)力變化不大，2020年地震位于應(yīng)力增強(qiáng)區(qū)內(nèi)，應(yīng)力增加值介于0.003～0.006MPa之間，為0.005MPa。

3.2 改變黏滯系數(shù)對(duì)斷層庫(kù)侖應(yīng)力分布的影響

圖5 調(diào)整黏滯系數(shù)后發(fā)震斷層上的庫(kù)侖應(yīng)力變化Fig.5 Coulomb stress change on the seismogenic faults after adjusting viscosity coefficient.a 1998年地震的同震應(yīng)力；b 2003年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布；c 2003年地震發(fā)生之后的應(yīng)力分布，黑色小圓圈為2003年2月24日—4月30日M>3.5的余震(黃媛等，2006)；d 2020年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布

前文的計(jì)算結(jié)果顯示，震后調(diào)整對(duì)應(yīng)力分布的作用并不明顯。在計(jì)算震后的應(yīng)力場(chǎng)演化時(shí)，地層黏滯系數(shù)的選取對(duì)結(jié)果可能會(huì)有一定影響。我們主要參考了石耀霖等(2008)給出的塔里木盆地的黏滯系數(shù)參數(shù)，由于發(fā)震區(qū)位于盆山交會(huì)處，而山體與盆地的黏滯系數(shù)一般并不相等，因此，本文另外選取了一組黏滯性參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。由于研究區(qū)域西南天山地殼和地幔黏滯系數(shù)尚無(wú)較好的約束，故參考了青藏高原的參數(shù)數(shù)值。石耀霖等(2008)認(rèn)為青藏高原下地殼等效黏滯系數(shù)較低，約為1019～1020Pa·s，因此將中地殼和下地殼的黏滯系數(shù)調(diào)低為5.0×1020Pa·s 和5.0×1019Pa·s，上地幔黏滯系數(shù)設(shè)為5.0×1020Pa·s，計(jì)算結(jié)果如圖5 所示?？梢钥吹?，與圖4 相比，經(jīng)4.5a的調(diào)整后，1998年地震導(dǎo)致F1西段的應(yīng)力有所減弱；在2020年MW6.0地震發(fā)生之前，經(jīng)過(guò)近20a的震后調(diào)節(jié)，F(xiàn)1中段的應(yīng)力有所減小。震后下地殼和上地幔中的同震應(yīng)力變化，向上傳遞到上地殼孕震層的過(guò)程中，黏滯系數(shù)越低，應(yīng)力傳遞越快(Shanetal.，2013)。而天山的下地殼和上地幔黏滯系數(shù)可能比青藏高原更大(盧雙疆等，2013)，因此在本次伽師地震應(yīng)力計(jì)算中，改變黏滯系數(shù)對(duì)應(yīng)力分布并無(wú)明顯影響。

3.3 改變接收斷層參數(shù)對(duì)斷層庫(kù)侖應(yīng)力分布的影響

由于未能很好地界定發(fā)震斷層F1和F2的斷層參數(shù)，而不同的接收斷層參數(shù)會(huì)對(duì)應(yīng)力分布的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，我們參考了前人的反演結(jié)果對(duì)斷層參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置。前人利用CDSN的數(shù)字波形資料反演得到了2003年地震的震源機(jī)制解(走向306°、傾角50°、滑動(dòng)角129°)(徐錫偉等，2006)；而根據(jù)InSAR反演獲得的2020年地震的斷層走向?yàn)?70°、傾角為15°、滑動(dòng)角為85°(李成龍等，2020)。以3.2節(jié)中的參數(shù)作為地殼和地幔的黏滯系數(shù)，計(jì)算結(jié)果如圖6 所示。從圖中可知，1998年地震加載了F1西段的應(yīng)力，2003年地震震源處的應(yīng)力增加>0.01MPa，同時(shí)卸載了東段的應(yīng)力。2003年地震卸載了F1西段的應(yīng)力，加載了東段的應(yīng)力，與余震分布的相關(guān)性較好；同時(shí)，加載了F2東段的應(yīng)力，在2020年地震震源處的應(yīng)力改變≤0.01MPa。總體而言，與圖4 和圖5 相比，接收斷層參數(shù)的改變對(duì)應(yīng)力分布的影響不大。

圖6 調(diào)整斷層參數(shù)后發(fā)震斷層上庫(kù)侖應(yīng)力變化Fig.6 Coulomb stress change on the seismogenic faults after adjusting fault parameter.a 1998年地震的同震應(yīng)力；b 2003年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布；c 2003年地震發(fā)生之后的應(yīng)力分布，黑色小圓圈為2003年2月24日—4月30日M>3.5的余震(黃媛等，2006)；d 2020年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布

3.4 改變地球模型參數(shù)對(duì)斷層庫(kù)侖應(yīng)力分布的影響

不同的地球模型參數(shù)會(huì)對(duì)應(yīng)力分布的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。我們參考了周德敏(2013)在研究柯坪-阿克蘇地震帶時(shí)使用的介質(zhì)模型。由于文中只給出了P波速度，故根據(jù)波速比1.73計(jì)算S波速度，得到的速度模型如表4 所示。計(jì)算應(yīng)力時(shí)采用3.2節(jié)中的黏滯系數(shù)。

表 4 柯坪-阿克蘇巖石圈的地層介質(zhì)模型Table 4 Layered lithosphere medium model in Aksu region

圖7 調(diào)整地球模型參數(shù)后發(fā)震斷層上的庫(kù)侖應(yīng)力變化Fig.7 Coulomb stress change on the seismogenic faults after adjusting Earth model parameter.a 1998年地震的同震應(yīng)力；b 2003年地震發(fā)生之前的應(yīng)力分布；c 2003年地震發(fā)生之后的應(yīng)力分布，黑色小圓圈為2003年2月24日—4月30日M>3.5的余震(黃媛等，2006)；d 2020年地震發(fā)生前的應(yīng)力分布

計(jì)算結(jié)果如圖7 所示。相比于圖4、圖5 和圖6，更改地球模型參數(shù)沒(méi)有改變應(yīng)力的整體分布。1998年地震使得2003年地震震源處的庫(kù)侖應(yīng)力增加值>0.01MPa；前2次地震對(duì)2020年地震震源處的應(yīng)力影響介于0.006～0.01MPa之間。震后的黏彈性松弛作用依然不明顯。

4 討論

當(dāng)斷層面上的庫(kù)侖應(yīng)力增量>0.01MPa，就有可能會(huì)觸發(fā)地震，即認(rèn)為0.01MPa為 “觸發(fā)閾值”(Kingetal.，1994)。本文的計(jì)算結(jié)果表明，1998年MW6.3地震對(duì)斷層F1在2003年地震震中所在區(qū)域附近產(chǎn)生的應(yīng)力增量為0.01～1MPa，超過(guò)了觸發(fā)閾值，表明兩者之間存在觸發(fā)作用。王瓊等(2007)認(rèn)為1998年地震對(duì)2003年地震沒(méi)有觸發(fā)作用，產(chǎn)生的應(yīng)力增加近似為0。兩者的差異可能是斷層破裂模型不同所導(dǎo)致的。王瓊等(2007)基于斷層長(zhǎng)度估算公式，根據(jù)地震震級(jí)構(gòu)建了破裂模型，并認(rèn)為滑動(dòng)是均勻分布的。這種處理方法計(jì)算的應(yīng)力結(jié)果對(duì)較遠(yuǎn)的斷層影響較小。然而2003年地震的發(fā)震斷層F1距離1998年的地震震中很近(圖4)，這樣得到的應(yīng)力結(jié)果誤差可能比較大。本文根據(jù)基于地震波形反演得到的破裂滑動(dòng)分布計(jì)算庫(kù)侖應(yīng)力，可相對(duì)更真實(shí)地反映斷層的應(yīng)力狀態(tài)。本文的計(jì)算結(jié)果表明，2020年地震也位于庫(kù)侖應(yīng)力增加區(qū)內(nèi)，但應(yīng)力增加值為0.003～0.006MPa，<0.01MPa，說(shuō)明前2個(gè)地震對(duì)后一個(gè)地震并沒(méi)有明顯的觸發(fā)作用，本次地震的發(fā)生可能為其他因素所導(dǎo)致，如區(qū)域應(yīng)力加載或者以前大地震的黏彈性觸發(fā)等。同時(shí)計(jì)算結(jié)果也顯示，經(jīng)歷長(zhǎng)期應(yīng)力演化后，2003年地震的發(fā)震斷層F1東段的應(yīng)力加載依然>0.01MPa，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該段的地震危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)工作。

影響斷層上庫(kù)侖應(yīng)力分布的因素較多，例如地球模型參數(shù)、接收斷層參數(shù)和地殼黏彈性系數(shù)等。本文考慮了不同的影響因素，對(duì)應(yīng)力的分布情況進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，斷層面上的應(yīng)力在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的黏彈性松弛后并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，這可能是由于地震震級(jí)較小導(dǎo)致的。從反演結(jié)果來(lái)看，前2次地震都為MW6.3地震。根據(jù)斷層傾角的計(jì)算結(jié)果，2個(gè)發(fā)震斷層的破裂最大深度均≤20km，且破裂主要發(fā)生在淺部，最大滑動(dòng)量≤60cm，在斷層模型深部幾乎沒(méi)有明顯破裂(圖3)，說(shuō)明這2個(gè)地震對(duì)下地殼和地幔的應(yīng)力擾動(dòng)有限。黏彈性松弛理論認(rèn)為，熱的下地殼和地幔的流變作用，使得在震后的數(shù)年至數(shù)百年時(shí)間里，下地殼和上地幔的同震應(yīng)力場(chǎng)變化傳遞到上地殼的孕震層中，進(jìn)而影響斷層的力學(xué)性質(zhì)(Pollitz，1992；Marsanetal.，2003；Freedetal.，2007)。由于2個(gè)地震在深部產(chǎn)生的同震應(yīng)力較小，故黏彈性松弛作用也不明顯。因此，在對(duì)后續(xù)地震的影響中，由同震產(chǎn)生的應(yīng)力階變依然占據(jù)主導(dǎo)地位。

1997年1月—2003年3月，新疆伽師地區(qū)發(fā)生了一系列強(qiáng)震活動(dòng)。尤其是自1997年1月21日起，在短短4個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，該區(qū)域發(fā)生了7次MS≥6.0的大地震，這種現(xiàn)象在中國(guó)大陸甚至世界范圍內(nèi)都是極為罕見(jiàn)的。張竹琪等(2008)計(jì)算了1997年強(qiáng)震間的庫(kù)侖應(yīng)力作用，認(rèn)為這些地震之間存在觸發(fā)關(guān)系，且伽師地震的正斷層活動(dòng)在地震發(fā)生中起到了重要的促進(jìn)作用，這在一定程度上解釋了伽師地震群的發(fā)震機(jī)制。然而，依然有一些問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決，例如： 為什么是短時(shí)間內(nèi)發(fā)生多次零散的5級(jí)、6級(jí)地震，而不是發(fā)生1次7級(jí)地震使得能量一次性全部釋放出來(lái)？根據(jù)應(yīng)力觸發(fā)理論，這些地震是否是一個(gè)早期特大地震(比如1902年阿圖什M8地震)導(dǎo)致的庫(kù)侖應(yīng)力變化后的連續(xù)觸發(fā)？黏彈性應(yīng)力轉(zhuǎn)化在這一過(guò)程中起到了多大的作用？以上這些問(wèn)題有待于未來(lái)更進(jìn)一步的研究。

5 結(jié)論

本文基于遠(yuǎn)場(chǎng)波形反演，重新構(gòu)建了1998年8月27日與2003年2月24日2次MW6.3地震的破裂滑動(dòng)分布，并基于震后黏彈性松弛的方法計(jì)算了2次地震與2020年MW6.0地震相互之間的應(yīng)力作用，得到的結(jié)論如下：

(1)1998年地震為典型的左旋走滑型地震，震源深度為11.5km，破裂比較集中，斷層的走向?yàn)?7°，傾角為81°；2003年地震為逆沖兼走滑型地震，震源深度為15.2km，發(fā)震斷層為一條向N低角度傾斜的逆斷裂，斷層的走向?yàn)?93°，傾角為20°，地震以SE單方向破裂為主。

(2)1998年地震經(jīng)4.5a的應(yīng)力調(diào)整之后，導(dǎo)致2003年地震發(fā)震斷層的西部應(yīng)力增加，東部應(yīng)力卸載，使得2003年地震震源處附近應(yīng)力增加了0.01～1MPa，前者對(duì)后者具有明顯的觸發(fā)作用。前2個(gè)地震導(dǎo)致2020年地震的發(fā)震斷層?xùn)|部應(yīng)力增加，但震中位置處的應(yīng)力增加≤0.006MPa，因此對(duì)2020年地震不具有明顯的觸發(fā)作用，2020年地震的發(fā)生主要由其他因素所致。在這一過(guò)程中，震后黏彈性松弛作用并不明顯，同震應(yīng)力階變占據(jù)了主導(dǎo)地位。

致謝本文利用IRIS地震波形資料進(jìn)行計(jì)算；圖件由GMT軟件生成；使用汪榮江老師的PSGRN/PSCMP程序計(jì)算庫(kù)侖應(yīng)力。在此一并表示感謝!