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2003年2月24日(北京时间10时03分),在我国新疆省巴楚县和伽师县交界处(北纬39.5°,东经77.2°)发生一次Ms6.8级强烈地震(据中国地震台网中心测定),此次地震是继1997年~1998年伽师地区连续9次6级以上地震组成的强震群后,时隔五年之久在该地区发生的又一次6级以上强烈地震,并且是新疆地区有地震观测记录以来损失最为惨重的一次地震。巴楚—伽师地处南天山南麓,是强烈的构造变形带,同时也是极有价值的地震孕育研究区域,另外伽师震群为多次强震震群,因此此次地震引起了地震学界的广泛关注。在地震现场观测中,发现有两个需要引起高度重视的现象:①该次地震余震优势分布为近东西走向;②该地区存在成组出现的特有震相。然而新疆伽师地区地处我国边境,地震监测能力相当薄弱。国家台网、新疆台网等机构给出的地震序列目录由于受台站分布和地壳速度模型等因素限制,均不够精确(定位残差一般在10km左右)。地震现场的流动数字地震台网(以下简称伽师流动台网)虽然是近台记录,但给出的震源位置也只是相对的准确,仍然无法满足进一步工作开展的需要。为进一步研究和解释发现的现象,该文选择目前国际上比较流行的双差定位算法(WaldhauserF,EllsworthWL,2000),同时结合使用新疆区域台网以及伽师流动台网记录,对此次地震序列进行重新高精度定位。
精定位后的结果与传统定位方法的原始定位结果比较发现:
(1)精定位后震中分布图像更加集中,与当地的烈度考察和震源机制解结果更加吻合;
(2)震源深度优势分布集中在15km-25km以内,与当地存在深度为近10km低速沉积层的地质构造情况相一致(马杏垣,1989);
(3)精定位后定位残差大幅度降低,由原来的3.94s降为0.24s,水平向误差平均可控制在1.1km以内,垂直向平均误差为2.4km。另一个问题是在伽师流动台网的近台记录中意外发现—组普遍存在的、根据以往经验无法解释的特有震相(该文暂时称PJ、SJ震相)。对该组震相传播机制的合理解释,必将能够揭示当地地壳构造中存在的特殊构造单元或速度间断面,获得当地地壳构造的简单模型。另外该特有震相的研究对于数字化地震资料的分析也具有普遍意义。
该文通过计算PJ、SJ震相的理论走时以及合成理论地震图检验,证明PJ、SJ震相属地表低速层导波。此次地震序列的震中位于塔里木沉积盆地边缘,地表覆盖了近十公里厚的低速沉积层(P波速度小于4.4km/s),而沉积层下表面为硬度很高的岩石层,这样正好构成一个利于导波传播的通道,PJ、SJ震相就是在此通道内形成的多次反射波。该文通过合成理论地震图工具(Kennett,1980,1983),采用重新精定位结果,逐步调整地表低速层的速度值和厚度值,正演出各个台站记录到PJ、SJ震相的基本波形,可发现与台站记录波形基本吻合。