丽江MS7.0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征.pdf

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1、第36卷第1期地震地质VoI．36．No．12014年3月Mar．．2O14SEISM0L0GYANDGE0L0GYdoi：10．3969／j．issn．0253—4967．2014．01．015丽江Ms7．0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征宋娟周永胜杨伟红。1)中国石油大学(华东)，青岛2665802)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京1000293)国土资源部中央地质勘查基金管理中心，北京100045摘要1996年丽江7．0地震的余震深度分布明显具有时间依赖性，主震发生后短时间内余震震源深度较深，随着时间的延续，余震震源深度变得越来越浅。余震

2、的这种深度分布受地壳脆塑性转化带深度控制，而脆塑性转化带的深度变化与地震前后断层的应变速率有关。由震后GPS地表变形数据得到的地表变形模型表明，震后地表变形主要来自地壳深部，震后滑动与地壳深部弹性松弛有关。根据鲜水河断层地表的滑动数据和按Marone’s(1991)给出的方程确定的震后滑动模型，估计的应变速率显示，主震发生后应变速率较高，随时间延续，应变速率逐渐下降。基于地壳P波速度结构和利用热流数据估计的丽江地区地壳温度，采用含水石英的塑性流变参数，估计了中地壳脆塑性转化带深度随震后应变速率的变化。结果表明，主震震源深度与余震深度分布下限与中地壳脆塑性转化带的深度随时间

3、变化趋势一致。由于断层的震后快速滑动致使断层带深部具有很高的应变速率，高应变速率引起断层脆塑性转化带深度下移，主震之后短时间内发生了较深的余震；随着震后时间的延续，断层逐渐进入蠕变阶段，断层滑动速率逐渐减小，地壳应变速率逐渐降低，断层脆塑性转化带也逐渐恢复到间震期的深度，相应余震深度随之变化。因此，余震分布的深度变化是中地壳流变结构和脆塑性转化带深度变化的直接反映。关键词震源深度余震脆塑性转化带流变丽江7．0地震中图分类号：315．2文献标识码：A文章编号：0253—4967(2014)0卜O186—1OO引言野外、实验和地震数据表明：浅部地壳变形以脆性破裂为主，深部地壳

4、变形以晶体塑性流变为主，即地壳脆性摩擦一塑性流变二元结构，其中，根据Byerlee(1978)摩擦定律限定了中上地壳的脆性变形强度，根据稳态流变方程限定了下地壳塑性变形强度(Goetzeeta1．，1979；Braceeta1．，1980；Sibson，1982；Kohlstedteta1．，1995；Btirgmanneta1．，2008)。在脆性变形和晶体塑性流变之间存在脆塑性转化带，而且地壳脆塑性转化的深度与地震深度分布具有很好的一致性(Sibson，1982；Cheneta1．，1983；Scholz，1988)，显示地壳流变结构和脆塑性转化深度控制了地震的深度分

5、布(Scholz，1988；Bokelmanneta1．，2000；Schafeta1．，2002)。也有研究[收稿日期]2013-04-08收稿，2013—11—04改回。[基金项目]地震动力学国家重点实验室自主课题(LED2010B03，LED2013A05)资助。通讯作者：周永胜，男，研究员，E—mail：zhouysh@ies．ac．cn。1期宋娟等：丽江M7．0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征187者认为断层从粘滑向稳滑转化控制着大震发生的深度(Tseeta1．，1986；Lieta1．，1987)，只有余震发生的深度与脆塑性转化深度有关，余震分布下限发

6、生在脆塑性转化带(Sibson，1982；Hobbseta1．，1986；Scholz，1988)。因此，余震深度的分布为我们提供了大量的地壳流变信息。另一方面，强震发生后，震后快速滑动和震后蠕变也为研究深部地壳塑性变形提供了条件。主震后的地表变形包含了浅部地壳弹性松弛和断层带的震后滑动(Sheneta1．，1994；Savageeta1．，1997；Btirgmanneta1．，2002)两部分，它们都是地壳深部变形过程的直接体现(Savage，1990)。因此，根据余震分布深度变化可以限定脆塑性转化带的深度(Iioeta1．，2003)，而利用流变实验数据和震后蠕变可

7、以反演断层带流变特征(Montesieta1．，2003；Maeta1．，2004)。本文通过1996年2月3日丽江地震及其余震的深度分布、地壳脆塑性转化深度随断层滑动速率变化，讨论余震深度分布揭示出的地壳脆塑性转化深度随时间的变化特征。1丽江7．0地震的主震和余震深度分布特征丽江7．0地震发生在1996年2月3日，主震及震后滑动阶段的余震深度的分布为我们研究地壳流变提供了条件。由中国地震台网记录的丽江7．0地震及其余震震中分布见图1a，图中震后滑动阶段的余震是指从1996年2月3日至2003年3月30日期间发生的地震。主震发