馬茹瑩, 王培玲, 黃 浩, 劉文邦, 張朋濤, 張麗峰(青海省地震局, 青海 西寧 810001)

0 引言

據青海數字測震臺網測定,2017年1月20日青海省稱多縣發(fā)生震群事件,截至2017年12月16日該震群共記錄到438次地震,其中最大為2月8日20時33分8秒ML2.9。

稱多縣位于五道梁—曲麻萊—清水河地震構造帶上。該構造帶由數條斷裂組成,在青海境內展布長達800 km,往東延至四川,與鮮水河斷裂相連,也是一條新生代以來活動強烈的超千千米的大斷裂帶,總體呈NWW向展布,并有NEE向和NW向構造與之交匯[1]。

本次稱多震群所在區(qū)域附近分布有清水河斷裂和雜孕—楚瑪爾河斷裂兩條NW向斷裂以及橫向切割雜孕—楚瑪爾河斷裂的一條NE向斷裂(圖1)。清水河斷裂和雜孕—楚瑪爾河斷裂均形成于燕山期,斷裂帶傾向南,具有左旋走滑兼逆斷層性質,斷裂帶新生代以來活動顯著,控制并切割了沿帶分布的新生代盆地,在曲麻萊、清水河等地段上三疊統(tǒng)逆沖于第三紀紅層之上,沿帶發(fā)生過MS5.0～6.5地震[1]。

圖1 2017年稱多震群震中分布圖Fig.1 Epicentral distribution of Chengduo earthquake swarm in 2017

稱多縣所在唐古拉地震帶內地震活動頻繁、地震強度大。自有記錄以來,在本次震群活動150 km范圍內共記錄到MS≥5.0地震22次,最大地震為2010年4月14日玉樹MS7.1地震,距本次震群中最大地震約80 km。但該地區(qū)2008年前僅有玉樹臺一個測震臺,1980年以來記錄到的一些震群事件主要以玉樹臺記錄為主,其他區(qū)域因無測震臺,監(jiān)測能力較弱(ML≥3.5)。2008年9月青海數字地震臺網開始運行,唐古拉地震帶內新架設了4個測震臺(分別為雜多、囊謙、曲麻萊和清水河測震臺)[2],監(jiān)測能力得到大幅提升。

本次震群為稱多縣首次記錄到的ML≤3.0小震群活動,填補了該地區(qū)小震群活動記錄的空白。另外,前人對青海地區(qū)其他震群的研究結果顯示,85%以上震群對相應地區(qū)的后續(xù)中強地震有較好的指示意義[3]。因此,對該震群的分析研究將對本區(qū)域內的地震趨勢判定提供參考依據。

1 稱多震群活動特征

據青海省測震臺網測定,自2017年1月20日起,青海省稱多縣(33.9°N,96.9°E)發(fā)生震群事件。截止到2017年12月16日,本次震群共記錄到地震438次,其中ML2.0～2.9地震47次,ML1.0～1.9地震233次,ML0.0～0.9地震158次?？啥ㄎ坏卣?93次,最大地震為2月8日20時33分8秒ML2.9。2017年稱多震群震中分布見圖1。

稱多震群從2017年1月20日開始活動,2月1—3日平靜3天以后,從2月4日開始小震活動更加地密集,并且ML≥2.0地震次數明顯增多,2月8日發(fā)生的ML2.9地震為本震群最大地震,后序列緩慢衰減。5月震群又進入新一輪的密集活動,直到6月中旬,震群整體活動迅速衰減,ML≥1.0地震成叢活動特征明顯,小震活動起伏,頻度下降(圖2)。

本次震群活動震級普遍較低,主要以ML0.5～2.2地震為主,地震目錄記錄較為完整,經過兩輪的集中密集活動后,迅速衰減。最大日頻度達到17次/天(2月26日),最大月頻度達到155次/月(2月)。通過震群參數計算(表1),除叢集度ρ值外,其余參數計算結果均判定本次震群為前兆震群。

圖2 2017年稱多震群序列M-t、頻度N 、N-M和lgN-M圖Fig.2 M-t, frequency, N-M, and lgN-M diagrams of Chengduo earthquake swarm in 2017

表1 稱多震群參數計算結果Table 1 Parameter calculation results of Chengduo swarm

從圖3(a)給出的唐古拉山地震帶上MS≥5.0地震的M-t圖可以看出,該地震帶上的MS≥5.0地震活動具有成叢性。對1980年以來唐古拉地震帶內ML≥4.0地震頻次(窗長12個月,步長1個月)滑動掃描分析,結果顯示該區(qū)域2016年ML≥4.0地震活躍[圖3(b)]。在此背景下,本次小震群活動為顯著的地震事件。

對青海地區(qū)1980年以來34個震群事件的研究[3]中發(fā)現,其中29個在其后1～2年 500 km范圍內發(fā)生過M5～7地震,占研究震群總數的85%,即前兆震群與后續(xù)中強震的對應率為100%。

1980年以來,除本次震群外,由于監(jiān)測臺站少且距離稱多地區(qū)較遠,在監(jiān)測能力較低的情況下,青海地震臺網未曾記錄到稱多地區(qū)(33°～35°N,96°～98°E)小震群事件。但對比唐古拉地震帶上玉樹地區(qū)的8次歷史震群活動情況來看(表2),震群對應中強地震的優(yōu)勢發(fā)震區(qū)域以唐古拉地震帶為主,震群發(fā)生后對應后續(xù)中強震與震群的距離基本都在300 km以上,優(yōu)勢對應時間為20個月左右[4]。

此次稱多震群持續(xù)時間較長,頻次較低,且震級均在ML3.0以下。從頻次和震級強度上來看,與1980年10月22日、1991年6月11日和1992年10月5日的玉樹震群相似,震群中的小震比較活躍,強度不高;從持續(xù)時間上來看,本次稱多震群的持續(xù)時間超過了歷史上玉樹地區(qū)所有小震群的持續(xù)時間。1980年10月22日玉樹ML2.6震群發(fā)生后17個月在距震群620 km處發(fā)生了1982年3月7日雜多北MS5.1地震;1992年10月5日玉樹MS3.2震群發(fā)生后15個月之后,分別在唐古拉地區(qū)發(fā)生了1994年1月2日MS5.7和1994年6月3日MS6.3地震;1984年12月5日玉樹發(fā)生的MS4.6震群持續(xù)了114天,為該地區(qū)小震群持續(xù)活動時間最長的一次,震群結束后1個月發(fā)生了1985年1月16日雜多MS5.2地震。

(紅色橫線:地震成叢活動;紅色虛線:地震平靜)圖3 唐古拉地震帶MS≥5.0地震M-t圖和ML≥4.0地震頻度參數時間掃描曲線Fig.3 M-t diagram of with MS≥5.0 earthquakes and time scanning curve of frequency of ML≥4.0 earthquakes in Tanggula seismic zone

序號震群概況地點開始時間經緯度(N,E)最大震級個數持續(xù)時間/天對應中強地震地震基本信息(時間、地名、震級、經緯度)距離/km時間間隔/m1玉樹1980-05-0238.28°,90.92°3.230302玉樹1980-10-2238.01°,91.00°2.61553玉樹1984-12-0533.01°,91.00°4.63021144玉樹1985-02-0633.01°,97.00°2.7123465玉樹1991-05-0936.23°,94.67°3.2726玉樹1991-06-1133.03°,97.00°2.91767玉樹1991-07-1433.04°,97.00°3.32348玉樹1992-10-0533.00°,97.00°3.231101982-03-07 雜多北5.1 33.41°N,94.82°E1985-01-16 雜多5.2 32.64°N,95.24°E1986-08-2唐古拉6.4 34.60°N,91.72°E1994-01-2唐古拉5.7 33.17°N,94.47°E1994.06.3唐古拉 6.3 32.66°N,93.47°E65022620174001520184003241037420313303642030330354201533020

根據上述玉樹地區(qū)的歷史震群活動對應中強震情況,本文認為本次稱多震群的發(fā)生表明唐古拉地震帶小震活動增強趨勢明顯,未來可能有發(fā)生MS≥5.0地震的潛在危險。

2 震源機制及視應力分析

2.1 震群震源機制及P波初動分析

稱多震群震區(qū)周圍僅有清水河、曲麻萊、玉樹和雜多4個臺站,有可能獲得信噪比較高的地震波形,因此在震群后采用P波初動性和S/P振幅比聯(lián)合的HASH方法[5]計算了11次ML≥2.5地震的震源機制解,該方法大大降低了對臺站布局和大量P波初動的依賴程度。結果列于表3。

震源機制結果顯示,11次地震中有7次為走滑型地震,3次逆斷型,1次正斷型。考慮到有4次地震(表3中3號、5號、8號和9號)僅有3個臺站能識別出P波的初動符號,計算得到的震源機制解可靠性較差,因此稱多震群的震源機制解應以走滑為主。

依靠數量有限的震源機制無法推測稱多震群的震源機制一致性特征,因此選用波形記錄較好的清水河臺和玉樹臺來識別震后10個月內臺網定位的173次ML≥0地震的P波初動符號。清水河臺距離稱多震群約28 km,震相記錄清晰,P波初動方向能夠清楚判斷,絕大部分地震初動向上,自第二天起初動方向開始發(fā)生變化,共有18次地震的初動向下;玉樹臺距離震群約80 km,大部分地震初動向上,第六個地震初動方向發(fā)生改變,共26次地震的初動方向無法識別?？傮w來看,清水河臺的初動符號較為穩(wěn)定,雖然清水河和玉樹臺的大部分初動都向上,但兩個臺站的記錄結果顯示在震群發(fā)展初期P波方向都存在明顯的反向變化,故震源機制一致性不夠顯著。

圖4 震群中ML≥2.5震源機制分布Fig.4 Distribution of focal mechanisms of ML≥2.5 earthquakes

表3 震群中ML≥2.5地震的震源機制Table 3 Focal mechanisms of ML≥2.5 earthquakes

2.2 震區(qū)ML3.0地震視應力分析

地震視應力σapp是表征震源區(qū)應力水平的物理量,可作為區(qū)域絕對應力水平的下限估計[6]。其定義為:

式中:ES為地震波輻射能量;M0為地震矩;μ為震源區(qū)介質剪切模量,通常取3.0×104MPa。ES與M0之比表示單位地震矩輻射出的地震波能量。在本文的計算過程中,對于某次地震,先利用記錄到該地震的各個臺站的觀測波形資料,計算得到每個臺站相應的視應力值,然后求取平均值[7]得到最終結果。

本文對2010年以來稱多震群5 km范圍內發(fā)生的7次ML≥3.0地震的視應力值[6-7]進行了計算,結果列于表4?？梢钥闯?2015年之前3次地震視應力值均值要高于2015年之后發(fā)生的4次同震級地震;2016年開始,本區(qū)域3級地震視應力背景值有所降低,但2016年10月18日稱多ML3.0地震視應力值明顯高于背景值。

表4 稱多震群活動地區(qū)ML≥3.0地震視應力值

2016年10月18日ML3.0地震是緊接著2016年10月17日雜多MS6.2地震后發(fā)生的,距離雜多地震約200 km。其是否是雜多地震觸發(fā)的地震有待于進一步研究,但本次地震的視應力較高,可能是雜多MS6.2地震后的快速響應。

3 討論與結論

本次稱多震群序列的震級普遍較低,結合唐古拉地震帶1980年以來MS≥5.0地震成叢活動特征、強震發(fā)震背景下ML≥4.0地震活躍以及該地震帶上震群對中強地震發(fā)震的指示意義,綜合考慮認為未來唐古拉地震帶發(fā)生中強震的可能性較大,應關注該區(qū)域震情發(fā)震趨勢。另外,在距離本次稱多小震群西北約70 km處于2018年5月發(fā)生了稱多MS5.3震群事件,也證明該地震帶還處在中強地震成叢活躍期內。

致謝:青海省地震局信息中心(原監(jiān)測中心)沙成寧為本文的撰寫提供了監(jiān)測資料,在此表示衷心感謝！