引用本文
陈云锅, 何平, 丁开华, 李水平, 王琪. 联合地震波和大地测量数据反演2015年皮山 MW6.4地震的同震破裂分布 [J]. 地震地质, 2019,41(1): 137-149.
CHEN Yun-guo, HE Ping, DING Kai-hua, LI Shui-ping, WANG Qi. GEODETIC AND TELESEISMIC CONSTRAINTS ON SLIP DISTRIBUTION OF 2015 MW6.4 PISHAN EARTHQUAKE [J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2019,41(1): 137-149.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2019.01.009
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联合地震波和大地测量数据反演2015年皮山 MW6.4地震的同震破裂分布
陈云锅1, 何平1,*, 丁开华1,2,3, 李水平1, 王琪1
1)中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院, 地球内部多尺度成像湖北省重点实验室, 武汉 430074
2)中国地质大学(武汉)信息工程学院, 武汉 430074
3)武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 武汉 430079
*通讯作者: 何平, 男, 1985年生, 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院固体地球物理系副教授, 主要研究方向为构造大地测量与地震活动, E-mail: phe@cug.edu.cn。

〔作者简介〕 陈云锅, 男, 1992年生, 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球物理学专业在读硕士研究生, 主要从事地震形变与地震活动的研究, 电话: 18202792541, E-mail: 18202792541@163.com。

收稿日期: 2018-04-10
基金项目: 国家自然科学基金项目(41704005)和中央高校基本科研业务费专项(CUGL160225, G1323531878)共同资助
摘要

2015年7月3日在西昆仑推覆构造带前缘发生了 MW6.4 新疆皮山地震, 是近40a以来该区域发生的最大的一次中强地震。文中利用近场大地测量数据, 包括4个高精度GPS点和一景高空间分辨率ALOS-2 InSAR干涉数据, 联合IRIS/USGS提供的25个远震台网P波数据, 基于有限断层理论, 采取多参数非线性模拟退火算法反演了此次地震的同震破裂模型。联合反演的断层滑移模型显示皮山地震的主破裂区深度集中于9~16km, 最大滑移量为95cm, 释放的矩能量相当于 MW6.42, 且沿断层走向N302°W单侧破裂, 与余震分布吻合。通过与单一数据源反演结果进行对比分析, 文中采用的多源数据可以同时约束地震矩能量和断层破裂分布, 有效解决了远震台网波形数据模型空间分辨率低(尤其对中强地震而言)和近场大地测量数据在地震矩评估方面不够精确的问题。

关键词: GPS; InSAR; 远震地震波; 同震破裂反演
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2019)01-0137-13
GEODETIC AND TELESEISMIC CONSTRAINTS ON SLIP DISTRIBUTION OF 2015 MW6.4 PISHAN EARTHQUAKE
CHEN Yun-guo1, HE Ping1, DING Kai-hua1,2,3, LI Shui-ping1, WANG Qi1
1)Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory, Institute of Geophysics and Geomatics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2)Faculty of Information Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
3)Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan 430079, China
Abstract

On July 3rd, 2015, a MW6.4 earthquake occurred on Pishan County, Xinjiang, located in the front of western Kunlun thrust belt, which is the largest earthquake( MW6.0~7.0)in the past 40 years in this region. In this study, we collected both the near-filed geodetic coseismic deformation observations including 4 GPS sites and one high-resolution ALOS-2 InSAR imagery, and far-field teleseismic P waveforms from 25 stations provided by IRIS/USGS, to invert the fault parameters(strike and dip)and coseismic rupture model of 2015 MW6.4 Pishan earthquake. Using the finite fault theory, a non-linear simulated annealing algorithm was employed to resolve our joint inversion problem. The strike (120°~130°) and dip angle(35°~40°)of optimal models are different from that of some previous studies, and the dip change is strongly constrained by combined data than that of strike. In fixing the geometric parameters of optimal fault model, we also considered data weight(5)(geodetic data/teleseismic P waveforms)and constrained weight from moment and smooth factor(2.5). Clearly, our results indicate that the slip distribution mainly concentrates in the depth range from 9 to 16km and a length range of 20km along the strike direction, which is similar to the spatial distribution of the relocated aftershocks. The maximum slip is ~95cm. The seismic moment release is 5.45×1018N·m, corresponding to MW6.42. Compared with the single data set, geodetic data or teleseismic waveform, our joint inversion model could simultaneously constrain the seismic moment and slip distribution well, thus avoiding effectively a lower-resolution rupture distribution determined by teleseismic-only inversion and a bias released moment estimated by the geodetic-only inversion. Importantly, we should consider both the near-field geodetic data and far-field teleseismic data in retrieving the rupture model for accurately describing the seismogenic structure of active fault in western Kunlun region.

Keyword: GPS; InSAR; teleseismic waveform; coseismic rupture inversion
0 引言

2015年7月3日新疆维吾尔自治区皮山县发生了 MW6.4 地震, 震源深度10km, 震中位于37.58° N, 78.14° E。 此次地震是自有地震观测记录以来惟一的一次发生于西昆仑前缘逆冲区域的中强地震(MW> 6)(He et al., 2016)。图1显示震中区的构造环境主要受西昆仑向塔里木块体逆冲所控制, 然而现今横贯西昆仑山脉的大地测量数据和第四纪山前地貌学特征显示这2个块体之间的会聚速率< 5mm/a, 处于低活动水平(Avouac et al., 1993; Wang et al., 2001; 李杰等, 2012)。由于地理环境的影响和山前历史强震资料的匮乏, 目前对西昆仑山前区域地震孕育机制的了解仍十分有限, 迄今为止国内外对西昆仑地区构造活动的研究程度仍然较低(Jiang et al., 2013)。

图 1 2015年 MW6.4皮山地震周边地区的区域构造及同震GPS测站位置
红色三角形为GPS测站; 黑框区域表示InSAR覆盖范围; 黑色沙滩球和红色沙滩球分别代表历史地震和皮山地震主震; 浅蓝色箭头表示区域速度场; 粉红色圆点代表余震分布(李金等, 2016)Fig. 1 Tectonics of 2015 MW6.4 Pishan earthquake epicenter region and its surroundings and location of GPS sites.

此次地震的发生, 为西昆仑前缘构造带地震形变特征的研究提供了契机, 引起了研究学者的广泛关注。利用现代空间大地测量技术(InSAR和GPS)提供的近场大地测量资料(图1)进行了研究(Feng et al., 2016; He et al., 2016; Sun et al., 2016; Wen et al., 2016), 结果显示, 此次地震地表最大同震位移约12cm, 发震断层几何走向ESE, 倾角22° ~27° , 最大滑动量接近1m, 震源深度约10km, 由此推断此次地震为位于泽普隐伏断裂上的逆冲事件。联合空间大地测量和地震波资料, Zhang等(2016)反演得到此次地震的破裂持续时间约15s, 破裂发生于地表5km以下, 主震的破裂模型由多个不连续的滑移体组成。利用地震台网波形数据, 李金等(2016)和张广伟等(2016)对皮山地震发震构造和余震序列进行了定位研究, 余震序列的空间分布揭示了塔里木块体向西昆仑造山带下插入的运动模式。利用地震波反射剖面、 钻井和地质地形等资料, Li 等(2016)和 Lu 等(2016)分析了2015年皮山地震所在区域的地质构造, 研究结果表明皮山地震发生于西昆仑前缘区域的褶皱带上。然而, 在已有的同震破裂模型研究中, 近场大地测量数据反演结果表明发震断层模型近似为简单的单倾角平面模型(He et al., 2016; Sun et al., 2016; Wen et al., 2016), 而联合远震P/SH波和InSAR反演推断的同震破裂模型为多个不连续滑移区(Zhang et al., 2016), 两者存在一定的差异。如何兼顾各类数据源的优势与不足并确定更为合理的断层破裂模型, 对正确理解此次地震的破裂机制和评估区域未来地震危险性而言十分必要。

本文收集了2015年皮山地震的近场GPS和InSAR大地测量数据以及全球地震台网P波波形数据, 基于有限断层理论和模拟退火非线性反演方法, 利用单一远震台网波形数据, 联合大地测量和地震波形数据, 分别对此次地震的断层几何结构(走向、 倾角)和同震破裂分布进行了反演。通过比较不同数据源约束反演结果的差异性, 讨论了联合反演中不同数据类型对同震破裂模型的约束问题。

1 数据
1.1 全球远震台网数据

随着数字地震仪技术的不断发展, 利用IRIS数据中心1(1http:∥www.iris.edu/hq/programs/gsn｡)高信噪比的宽频地震台网波形记录计算及反演中强地震的震源参数和破裂分布的技术在地震研究中得到了广泛的应用, 并日益成为地震研究中的一项常规性工作(Ji et al., 2002a; 刘成利等, 2013; Yue et al., 2014)。本文获取了2015年MW6.4皮山地震震中距为30° < Δ < 90° 的远震台站宽频P波波形记录, 剔除波形记录缺失或因其他环境因素导致的低信噪比波形数据后, 得到了覆盖震中0° ~360° 方位角的25个台站的高信噪比P波记录(图2a)。使用美国地震科学小组Treaty Verification Program 开发的SAC(Seismic Analysic Code)软件对原始波形数据进行预处理, 主要步骤包括: 1)利用rdseed解压获取了每个台站的观测文件和仪器响应文件; 2)利用SAC软件对每个台站的三分量波形数据进行去仪器响应和二重积分, 获得台站的地表位移记录; 3)利用带通滤波器(带宽0.005~0.5Hz)对波形数据进行滤波, 去除高频、 低频非地震体波信号; 4)将波形记录的N、 E、 U三分量转换到大圆路径下的R、 T、 Z三分量, 并参考Taup软件计算的P波理论到时截取0~35s 初至P波记录(图2a)。

1.2 近场大地测量同震形变场

本文利用的近场同震大地测量数据包括4个GPS点数据和1幅ALOS InSAR数据(He et al., 2016)。由于4个GPS点位中除A506垂直位移较为明显外, 其余点位均无明显垂向位移, 且信噪比较低, 因此仅参考He 等(2016)的GPS水平位移结果。4个GPS站点数据显示最大水平向同震位移达12cm, 其中EW向4.4cm、 SN向10.8cm(He et al., 2016), 位于震中区北部的A506点(图2b); 图2b显示震中主破裂区的南部最远的KELI站点具有约 2cm的水平位移, 反映了深部断层可能存在低角度滑脱逆冲的特征(He et al., 2016)。InSAR同震形变场显示主破裂区的视线向形变位移特征场为典型逆冲型地震的形变特征, 且主要集中在皮山县SW约40km× 25km的区域内; 最大视线向沉降位移位于形变区的南部, 达3cm; 同时, 最大视线向抬升位移可达12cm, 且位于皮山县SW 14km(图2b)。

图 2 P波形数据、 远震台站分布及同震大地测量形变场
a 全球远震台站分布及P波波形数据; b 同震大地测量形变场。 黑色虚线矩形框代表InSAR形变场覆盖区域; 红色虚线代表泽普断裂在地表的推测位置; 红色箭头代表GPS水平同震形变场Fig. 2 The global teleseismic stations and its P waveforms(0~35s)(a) and coseismic displacement field(b).

2 联合反演模型
2.1 反演方法及断层几何模型的构建

地震波数据(远震台网、 近震区域台网及强震动台站等记录的波形数据)已广泛地应用于震源特征研究中(Ji et al., 2002a, b), 然而仅利用地震波约束的反演破裂模型易受到断层几何模型结构的影响(Hartzell et al., 1996; Ji et al., 2003)。近场大地测量数据(GPS和InSAR)获取的同震形变场对断层的几何结构具有较强的约束作用, 但缺少时间分辨率, 难以精确地分离震后形变信息对同震破裂的影响。因此, 本文联合大地测量和地震波形数据反演地震精细破裂模型及时空滑移过程, 能有效体现2类数据的优势, 弥补各自的不足(Pritchard et al., 2006, 2007; 许才军等, 2012)。

在联合反演模型的构建中, 联立大地测量与地震波数据构建模型目标函数。对于地震波而言, 基于波形的频率特征, 可以在利用小波变换的同时将实测地震波形和理论合成波形按不同阶次分解, 再根据小波函数的尺度和幅度, 构建合成地震波幅值与实测波形幅值差的一阶和二阶范数之和(L1+L2), 并将其作为目标函数(Hartzell et al., 1996; Ji et al., 2003), 如式(1):

errwf=el+eh(1)

其中, errwf 为远震波形数据的目标函数, el为低频域波形数据的目标函数, eh为高频域波形数据的目标函数。

对于静态大地测量数据, 不需要变换到小波域, 直接使观测值和拟合值残差平方差最小来构建目标函数, 如式(2):

errstatic=∑i=1NSobsi-Ssyniσi(2)

其中, Sobsi和Ssyni分别为每一测点的观测位移和合成位移, σ _i 为测点的观测标准误差, errstatic为静态大地测量数据的目标函数。联立式(1)和式(2), 将联合反演目标函数定义为各类数据误差函数的加权值(Erf)最小:

Erf=errwf+Wst·errstatic+Wcr(3)

其中, Wst为静态数据相对于远震波形数据的权重, Wcr为方程中矩能量和光滑因子的约束权重(Ji et al., 2002a, b)。在式(3)的联合反演模型中, 待求参数包括子断层滑移量的大小和方向、 脉冲上升时间及破裂速度。 这是一个多参数的非线性反演问题。 本文利用模拟退火法搜索目标函数的最小值(Ji et al., 2002a, b)。

为了采用上述联合反演模型进行同震滑动震源参数的反演, 首先要确定断层的几何参数和模型待求参数的搜索范围。根据已有的大地测量约束下的发震断层几何结构、 通过地震反射剖面解译的地壳断层结构和重定位余震序列结果(He et al., 2016; 李金等, 2016; Lu et al., 2016), 设发震断层为32km× 42km(走向× 倾向)的平面结构(图3), 并沿断层的走向和倾向将其划分为16× 12的格网(子断层大小为2km× 3.5km), 发震断层的震中坐标为37.459° N, 78.154° E(参考USGS)。根据地震波和其他已有的研究资料(He et al., 2016; Sun et al., 2016; Wen et al., 2016), 确定其他参数的搜索范围: 子断层破裂速度为1.5~3.0km/s, 脉冲上升时间为0.5~4.0s, 断层走向为70° ~180° 、 倾角为10° ~50° 、 滑动角为70° ~120° 。

图3 AA’剖面(图1)下的地壳结构及2015年皮山MW6.4地震的余震序列、发震断层几何模型(深度参考Lu et al., 2016)Fig. 3 The crustal structure, the relocated aftershocks sequences, and rupture fault geometric model in the profile AA’.

图 4 a 不同数据相对权重(静态大地测量数据/地震P波)的残差变化; b 不同矩能量和光滑因子的约束权重残差曲线
模型粗糙度为衡量相邻网格滑移量差的指标。 a 红色三角形表示最佳权重因子Wst=5; b 红色三角形表示最佳约束权重因子Wcr=2.5Fig. 4 The error graph versus the different Wst(Wstatic/Wteleseismic)(the best Wst=5)(a), and the trade-off graph between the weighted root mean square(WRMS)and roughness(the best Wcr=2.5)(b).

2.2 同震滑动联合反演

在同震联合反演过程中, 首先利用权衡曲线确定了式(3)中联合数据之间的相对权重Wst、 矩能量和光滑因子约束权重Wcr的最优参数, 确定的权重因子为Wst=5(图4a), Wcr=2.5(图4b); 其次通过反演搜索确定最佳断层模型的走向为122° , 倾角为38° , 滑动为98° (图5)。

图 5 a 联合地震P波和大地测量数据约束下的不同走向、 倾角的断层模型残差分布图; b 断层走向110° ~130° 区间的细部图
a 搜索步长为5° ; b 红色五角星对应最佳模型的断层走向和倾角Fig. 5 Misfit distribution map for inverted models with varying fault strike and dip angle constrained by GPS, InSAR, and teleseismic P wave data(a), and the detailed diagram in strike of range from 110° to 130° (b).

利用上述搜索的最优参数确定的滑动模型联合反演结果如图6a所示。联合滑动模型的静态特征主要体现在几何形态和滑移量大小2方面。就破裂模型空间的几何形态而言, 图6a显示主破裂空间为长25km、 宽12km、 面积为300km2、 形态趋于不规则的多边形, 且滑移分布于震中的西侧。滑移最大值分布位置主要位于起破震中(USGS/NEIC)的西侧, 主破裂区域出现2个峰值, 达95cm。滑移量> 10cm的断层主要位于深度为9~16km的区域, 其平均值可达60cm。主破裂区域的能量释放更为集中, 且矩能量为5.45× 1018N· m, 震级相当于MW6.42, 比USGS和GCMT给出的结果更大。此外, 联合滑动模型的动态特征几乎为连续破裂, 主要由震中向N302° E单侧破裂, 且传播距离近25km, 破裂持续时间约10s(平均破裂速度为2.5km/s); 同时, 破裂模型的空间分布与余震序列空间分布较为一致(李金等, 2016)。利用图6a的联合反演滑动破裂模型, 分别正演了大地测量和远震波形数据的拟合程度(图6b, 图7)。图7a与图2a对比显示联合反演模型的大地测量数据(GPS+InSAR)拟合程度较好, GPS拟合数据与观测值较为一致, 平均残差< 0.5cm。图7b的InSAR数据拟合残差平均值为1.05cm, 主形变区域的残差范围约[-1.1, 1.1]cm, 远场拟合度下降。

图 6 a 近场大地测量与地震波联合反演同震滑移分布图(GPS+InSAR+Teleseismic); b 单一地震波约束下的破裂模型地震(红色实线)、 联合反演约束下破裂模型合成波(蓝色实线)与观测波形(黑色实线)的拟合图Fig. 6 The coseismic slip distribution jointly constrained by near-field geodetic data(GPS+InSAR) and teleseismic waveforms(a), and best-fitting diagram between synthetic waveforms and observed waveforms among the seismic-only inversion, joint inversion and observation(b).

图 7 联合同震破裂模型的GPS、 InSAR拟合图及InSAR残差图
a GPS、 InSAR拟合图; b InSAR残差分布图Fig. 7 GPS, InSAR and teleseismic fitting map(a) and InSAR RMS distribution map(b) of joint coseismic rupture model.

3 讨论

在此次地震已有的研究中(He et al., 2016; Sun et al., 2016; Wen et al., 2016; Zhang et al., 2016)可以看出, 不同类型数据对同震滑动模型反演的约束贡献存在差异性。虽然联合反演模型从理论上能够有效兼顾不同数据的优势, 获取更为稳健的结果, 然而不同类型的数据对该模型的具体影响如何, 在这方面的研究较少。比较不同类型数据约束反演与联合反演结果的差异性, 有助于全面理解已有结果产生差异的原因, 并可对同震滑动模型进行合理的评估。因此, 本文在联合反演的基础上, 基于相同的断层几何模型, 利用单一类型数据进行同震滑动模型反演, 并与本文的联合反演结果进行比较, 以分析这些结果之间异同点产生的原因。

仅利用大地测量数据, 基于与上述相同的断层模型和算法, 反演此次地震的同震破裂结果, 如图8a所示。结果显示近场大地测量数据约束下的同震破裂模型形态近似为长椭圆形(滑移量> 10cm), 走向方向的长度为30km, 倾向深度跨度约8km(6~14km), 且呈现从震中沿N302° W向的单侧破裂特征。就滑移分布而言, 最大滑移量达70cm, 位于深10km处; 滑移量> 10cm的面积约360km2, 释放矩能量为5.58× 1018N· m, 震级相当于MW6.42, 与联合反演结果相比偏大。同时, 在已有的仅利用大地测量资料对2015年皮山地震同震形变进行研究的结果中, 同震滑动分布包括2个滑动区(He et al., 2016; Wen et al., 2016), 一个为主破裂, 另一个为浅源滑动。对于该浅源滑动有2种推论: 一是沉积层的同震活动响应; 二是震后余滑效应。He等(2016)对震后5个月的GPS观测数据进行分析, 发现震后水平向有约1.7cm的位移。Feng等(2016)利用震后24d的单幅InSAR干涉图, 估计震后1个月内存在约2cm的LOS向震后位移。然而大地测量资料的时间分辨率比地震波数据低, 利用其准确分辨反演结果中存在的浅源滑动为同震或震后过程较为困难。虽然有学者在利用同震大地测量资料进行反演时将破裂分布约束至地表以下(Sun et al., 2016), 但存在先验假设, 同时无法避免将大地测量资料中的震后形变量引入到同震破裂模型中。在本文利用地震波和大地测量数据联合反演的结果中均未发现浅源滑动, 由此推断此次地震的同震滑动并未破裂到地表, 所得结果支持浅源滑动为震后效应的推论, 而非同震破裂活动。

仅利用地震波数据, 基于上述相同的断层模型和算法, 反演此次地震的同震破裂结果。图6b显示远震波形也与破裂模型合成的理论波形高度一致, 超过90%台站的相关性可达85%及以上。良好的数据拟合度表明本文联合反演的同震破裂模型具有较高的稳定性。基于上述构建的断层平面模型, 单独利用远震地震波数据反演的最优破裂模型如图8b所示。反演结果显示, 破裂模型最大滑移值约1m, 位于USGS/NEIC公布震中的NW侧, 其中主破裂区深度为5~13km, 走向方向的长度为20km。同时, 子断层滑移均值> 20cm的区域面积可达160km2, 释放的矩能量为4.89× 1018N· m, 震级相当于MW6.39, 与GCMT给出的解较为一致。但震源破裂模型的最大深度仅10km, 比GCMT的解小5km。同震破裂整体为连续破裂, 破裂方向由震中向浅部扩散, 为单侧连续破裂, 与Zhang等(2016)得到的主震的破裂模型由多个不连续的滑移体组成的结论存在一定差异。推测出现这种差异可能是由于Zhang等(2016)在构建断层模型时确定倾角为15° , 与本文给出的结果相比较低, 且在反演中地震波数据的权重较大, 更侧重于地震波形数据的拟合(表1)。作为2类不同来源的观测数据, 单一地震波和大地测量数据的反演结果存在着显著差异, 尤其体现在能量和破裂起点位置两方面。在释放能量方面, 单一地震波和大地测量数据约束的地震矩能量分别为4.89× 1018N· m和5.58× 1018N· m, 远震波约束下的矩能量与GCMT所提供的一致, 然而近场大地测量数据约束的同震破裂模型所释放的能量超过GCMT提供的矩能量近17.5%(表1)。在此次地震的破裂行为方面, 远震波形反演结果呈现自震中向NW侧辐射能量, 而近场大地测量资料约束的破裂模型并未从参考震中(与远震地震波震中位置一致)位置开始进行单侧能量辐射(图8a),

图 8 a 近场大地测量联合反演同震滑移分布图(GPS+InSAR); b远震台网约束下的破裂模型Fig. 8 The rupture model constrained by GPS and InSAR data(a), and the rupture model constrained by teleseismic P waveforms(0~35s)(b).

表1 2015年MW6.4皮山地震的震源参数 Table1 Source parameters of the 2015 MW6.4 Pishan earthquake

两者的起破位置相差约5km, 但其相对位置与联合反演模型一致。因此, 远震地震波数据可为联合反演模型提供较为准确的主破裂与破裂起点的相对位置。在滑移分布形态和量级上, 远震波约束下的分布形态与联合反演破裂相似, 最大滑移量略大于联合模型, 但是其覆盖面积与联合反演模型结果相比小近10%。根据前人的研究成果(Wang et al., 2011; 许才军等, 2012; Qiao et al., 2015), 这种差异性是由于不同数据源对破裂模型的某些参数或者空间位置敏感性约束程度不同所造成的, 其中远震地震波形对破裂模型的总体形态和矩能量大小较为敏感, 可为联合反演模型提供更为准确的矩能量释放和精确的主破裂与起破位置的相对情况(Yue et al., 2014)。

因此, 基于2种数据进行联合反演有利于较好地兼顾2类数据源的优势, 可提供更为丰富和合理的断层破裂信息。在针对2015年MW6.4皮山地震的已有的研究中, 一些学者利用近场大地测量数据对此次地震同震破裂的空间几何和分布特征提供了良好的约束(He et al., 2016; Sun et al., 2016; Wen et al., 2016), 与余震精定位结果吻合良好, 显示了近场大地测量数据具有良好的破裂空间分布约束能力。联合反演的滑移模型显示皮山地震的主破裂区集中于9~16km深度区, 最大滑移量为95cm, 释放的矩能量为5.45× 1018N· m, 介于2类单一数据反演的结果之间(表1), 震级相当于MW6.42, 且沿断层走向N302° W单侧破裂, 与余震分布吻合。此外, 2类数据源联合反演确定的断层破裂信息同时包含断层几何、 滑移分布和动态破裂参数(脉冲上升时间及破裂速度)。因此, 在条件允许的情况下, 应该尽量综合考虑使用2类不同的数据源联合反演模型。

4 结论

本文充分考虑了大地测量数据的强几何约束和地震波形对同震矩能量的高敏感性, 联合反演了2015年皮山MW6.4地震的同震破裂模型。本文的联合反演方法有效地兼顾了近场大地测量和远震地震波数据在空间域和时间域的互补性, 反演结果表明此次地震为单一主能量释放和连续破裂事件, 不存在其他破裂子事件, 且滑移量> 15cm的破裂区域深度为9~16km, 滑移量最大可达95cm, 地震并未破裂到浅地表(即深度< 9km)区域, 支持已有同震破裂模型中浅源滑动为震后余滑的推论。本文重精化的同震破裂模型有利于准确认识此次2015年 MW6.4皮山地震的同震破裂过程, 进而可促进对青藏高原西构造与塔里木盆碰撞构造区域地震活动的理解。

致谢 文章图件绘制利用GMT完成; 文中采用了IRIS提供的全球台网地震数据; 在成文过程中收到了审稿专家宝贵的修改意见, 使文章得以完善。 在此一并表示感谢!

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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