張麗峰，李啟雷，趙玉紅，胡維云，劉文邦

(青海省地震局，青海 西寧 810001)

0 引 言

縱觀半個世紀以來國內(nèi)外學者關(guān)于震群的研究，大致可將其歸納為兩個方面。第一，以巖石力學實驗為主的震群活動機制研究。此方面的代表學者為Mogi。Mogi基于實驗室觀測和日本的地震活動模式認為主震—余震序列出現(xiàn)在均勻應(yīng)力場的均勻介質(zhì)地區(qū)，而震群則發(fā)生在介質(zhì)性質(zhì)和應(yīng)力都非常不均勻的地區(qū)[1]。第二，震群序列類型的判別。當出現(xiàn)震群活動時，地震分析預報人員最為關(guān)注的是其與未來主震的關(guān)系，即其是否為前兆震群，此方面的研究又可分為兩類。一是利用序列本身在時、空、強方面表現(xiàn)出來的某些特征來判別震群，如b值、U值、K值、ρ值、h值等；二是利用地震波形資料來判別震群。

近年來關(guān)于震群的研究又取得了一些新進展。敖雪明等對新疆天山近7級地震前的震群活動進行研究，認為震前未來震中附近震群數(shù)量增多且空間分布集中，形成震群空區(qū)或空段，震群空區(qū)內(nèi)出現(xiàn)填空，可作為近7級強震進入短期階段的參考標志[2]。崔子健研究了判別小震群序列類型的新方法，引進譜振幅相關(guān)分析法來研究小地震震源機制是否相似的問題，以探討小震群序列類型判定的可能性[3]。薛艷等的研究認為震群活動與區(qū)域強震關(guān)系密切，將震群半年累計頻度超過8次作為區(qū)域預測指標，預測時間為異常出現(xiàn)后10個月內(nèi)[4]。竇喜英等對甘肅地區(qū)的前兆震群及其預測意義進行了研究，認為利用前兆震群預測甘肅及鄰區(qū)后續(xù)中強震有一定的效果，尤其是甘東南地區(qū)利用震群預測中強震效果更佳，地震一般發(fā)生在震群結(jié)束后6個月內(nèi)[5]。

本文結(jié)合前人研究，通過測震學參數(shù)及數(shù)字地震學兩方面對雜多—治多震群是否為前兆震群進行了論證，對該震群所處的動力學環(huán)境進行討論并探討了其形成機制，最后依據(jù)歷史震群對應(yīng)地震的情況分析了該震群的預測意義。

1 震群活動分析

1.1 震群基本信息

2020年11月3日起，在青海省雜多縣東北部至治多縣東南部出現(xiàn)小范圍地震密集活動現(xiàn)象(以下簡稱“雜多—治多震群”)，截止2020年12月1日共記錄到地震103次。其中，ML1.0～1.9地震19次；ML2.0～2.9地震74次；ML3.0～3.9地震10次。震群以2級以上地震活動為主，最大地震為11月14日ML3.4(33.21°N、95.53°E)及11月19日ML3.4地震，次大地震為3次ML3.3地震。根據(jù)陸遠忠等人和《地震學分析預報方法程式指南》給出的震群定義[6-7]，認為此次地震密集事件屬于震群活。雜多—治多震群集中發(fā)生在11月9～16日，最大日頻次出現(xiàn)在11月11日，為13次，后續(xù)幾天日頻次均相對較高，第一個最大地震發(fā)生后，日頻次逐漸降低，至17日后日頻次降低到5次以下，震群仍在活動。雜多—治多震群在空間上分布在15 km半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，但分布并不集中，震群以多叢小震密集為表現(xiàn)形式。

圖1 雜多—治多震群分布

圖2 雜多—治多震群M-T圖(a)及N-T圖(b)

1.2 測震學參數(shù)分析

根據(jù)青海省測震臺網(wǎng)監(jiān)測能力和本次地震序列目錄，取序列最小完整性震級ML2.0為起算震級、時間步長為1天，對雜多—治多震群的地震活動性參數(shù)進行了計算，計算結(jié)果如表1所示。根據(jù)前兆震群的判別依據(jù)，震群活動性參數(shù)單性指標U>0.5、K>0.7、ρ<0.55、b>0.65、h<1.0，凡滿足其中一項，即判斷該震群為前兆震群；若U>0.5、K>0.7、ρ<0.55，則認為是U～K～ρ型前兆震群，并稱其為典型的前兆震群[7]。一般利用多項指標判定前兆震群預報效能要優(yōu)于單項指標，對照該震群的參數(shù)來看，每一項單項指標都符合前兆震群條件，也必然滿足多項指標以及典型的U～K～ρ組合指標，因此該震群的前兆意義顯著。

表1 雜多—治多震群地震活動性參數(shù)

1.3 數(shù)字地震學分析

陳颙的研究發(fā)現(xiàn)強震前中小地震震源機制解趨于一致的現(xiàn)象也時有發(fā)生[8]。本文選用震群300 km范圍內(nèi)的12個地震臺站波形數(shù)據(jù)，采用CRUST 2.0速度模型，利用CAP(Cut And Paste)方法[9]反演了震群中8次ML≥3.0地震的震源機制解(圖3)。波形擬合結(jié)果中理論波形與實際觀測波形相關(guān)系數(shù)大于0.6的有40個分量，占比為67%，擬合結(jié)果相對可靠。其中7次地震的震源機制解結(jié)果為正斷型，兼有少量走滑分量，1次地震震源機制解為逆沖型。雜多縣境內(nèi)5次ML≥3.0 級地震的震源機制解均以正斷型為主。震源機制解結(jié)果與以近東西向走滑為主的深大斷裂帶構(gòu)造背景差別較大，推測此次震群可能不是構(gòu)造活動直接作用的結(jié)果，而是區(qū)域應(yīng)力增強觸發(fā)次級斷裂活動所致。

圖3 震群中8次ML≥3.0級地震震源機制解及波形擬合

2 震群形成機理探討

朱傳鎮(zhèn)等的研究認為震群是局部范圍內(nèi)發(fā)生微破裂造成應(yīng)力釋放，與局部地區(qū)介質(zhì)的強度降低或應(yīng)力集中有關(guān)[10]。本次震群發(fā)生在青藏高原羌塘塊體北部，鄰近巴顏喀拉塊體。受印度板塊的擠壓，青藏高原不斷隆升，物質(zhì)向東逃逸。徐錫偉等對青藏高原塊體運動模型的研究認為，青藏高原物質(zhì)逃逸分為東北方向和東南方向，塊體的東向運動近似于剛性運動，塊體內(nèi)部的變形量相對邊界帶要小，主要變形發(fā)生在分割一級、二級塊體的邊界斷裂帶上[11]。在青藏高原受印度板塊持續(xù)擠壓的應(yīng)力背景下，雜多—治多震群所處區(qū)域物質(zhì)持續(xù)向東北方向逃逸，該震群的發(fā)生可能是物質(zhì)持續(xù)東移過程中區(qū)域應(yīng)力的集中所致。與雜多—治多震群相距最近的是玉樹南—風火山南麓斷裂帶(垂直距離僅12 km)，其所屬構(gòu)造帶為巴顏喀拉塊體與羌塘塊體的分割線，一般構(gòu)造變形以及應(yīng)力變化較為突出，震源機制解顯示雜多—治多震群并非構(gòu)造的直接活動，那么該震群可能與斷裂帶及其周圍應(yīng)力變化所致的區(qū)域應(yīng)力集中有關(guān)。

雜多—治多震群周圍的歷史震群也很豐富，自1980年以來，在青海境內(nèi)上述塊體分割線附近的震群主要集中在雜多—玉樹一帶，分割線斷裂帶兩邊50 km范圍內(nèi)的震群如圖4黑框中所示。本文分析了這些震群與后續(xù)5級以上地震的對應(yīng)關(guān)系(表2)，可以看出，震群與唐古拉地區(qū)的地震有較好的對應(yīng)關(guān)系。這說明該區(qū)域的震群很有可能對未來地震孕育過程中大范圍的應(yīng)力調(diào)整變化較為敏感，對一定地區(qū)的地震有“窗”的作用。從對震群的形成探討、歷史震群的集中分布以及與中強震的對應(yīng)關(guān)系可以看出該區(qū)域?qū)?yīng)力變化敏感，這些震群的形成或許與上述兩種動力因素均有關(guān)系，從物質(zhì)東移與板塊邊界應(yīng)力調(diào)整變化到雜多—玉樹一帶對應(yīng)力變化敏感發(fā)生震群再到一定地區(qū)持續(xù)的應(yīng)力積累變化發(fā)生地震或許是一個整體過程。

圖4 歷史震群分布

表2 1980年以來雜多—玉樹一帶震群與周邊5級以上地震對應(yīng)關(guān)系

3 預測意義

雜多—治多震群的測震學參數(shù)及數(shù)字地震學參數(shù)均表明其具有前兆特性，且該震群所處區(qū)域?qū)?yīng)力變化敏感，該震群或許正是未來某次地震應(yīng)力積累過程中的表現(xiàn)。通過統(tǒng)計1980年以來雜多—玉樹一帶震群與中強震的對應(yīng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，該區(qū)震群活動與唐古拉地區(qū)5級以上地震有良好對應(yīng)關(guān)系，對應(yīng)率為100%；空間上最遠為430 km，時間集中在200天以內(nèi)(占比85%)，震級均在MS5.0～5.6之間。據(jù)此雜多—治多震群可預測未來半年內(nèi)唐古拉地區(qū)的5級以上地震。

青海境內(nèi)自2019年底多地出現(xiàn)震群活動(2019年11月20日唐古拉震群、2019年12月18日都蘭震群、2019年12月28日格爾木震群、2020年2月19日烏蘭震群、2020年3月6日烏蘭震群)，雜多—治多震群發(fā)生在青海震群活動增強期。陳玉華等的研究認為青海及鄰區(qū)6.5級以上地震前1～2年震群活動會出現(xiàn)增強態(tài)勢[12]。目前青海地區(qū)大范圍的震群增強活動對青海及鄰區(qū)未來6.5級以上地震有預測意義。

4 結(jié) 論

2020年11月3日在青海雜多—治多縣交界出現(xiàn)的地震密集活動事件屬于震群活動，以多叢小震密集為表現(xiàn)形式，與近年來青海地區(qū)其他震群相比更為突出。對震群進行地震活動性參數(shù)分析，結(jié)果顯示所有參數(shù)均滿足前兆震群的條件，震群具有前兆意義。震源機制解結(jié)果顯示大多地震為正斷型，雖與區(qū)內(nèi)構(gòu)造屬性差別較大，但顯示出了較好的震源機制一致性，具有一定的前兆特性。

雜多—治多震群附近歷史震群集中活躍，該地區(qū)對應(yīng)力變化敏感，震群的形成可能與青藏高原背景應(yīng)力變化及塊體邊界應(yīng)力變化導致的區(qū)域應(yīng)力集中有關(guān)。分析該震群的預測意義認為未來半年內(nèi)唐古拉地區(qū)存在發(fā)生5級以上地震的可能?？v觀青海地區(qū)的震群活動，分析認為雜多—治多震群發(fā)生在震群活躍期，對未來1～2年青海及鄰區(qū)6.5級以上地震有預測意義。