2017年九寨沟7.0级地震序列与1973～1976年松潘强震序列比较研究

姜祥华，臧 阳，孟令媛，周龙泉

(中国地震台网中心，北京 100045)

2017年8月8日21时19分四川九寨沟(33.20°N，103.82°E)发生MS7.0级地震，震源深度20 km。震中100 km范围内1970年以来共发生4次MS6.0以上地震，分别为1973年8月11日松潘黄龙MS6.5、1976年8月16日松潘MS7.2、1976年8月22日松潘MS6.7和1976年8月23日松潘MS7.2地震。后3次地震构成了强震群。以上5次地震均发生在巴颜喀拉地块[1]的东部顶角区，所处构造环境较为接近。本文拟从余震空间分布特征、序列M-t图和余震的等待时间三个方面分析九寨沟7.0级地震和历史上4次松潘强震的联系和区别。

1 地质构造背景及余震分布特征

空心圈：1973～1976年4次松潘强震及余震分布；实心圈：2017年九寨沟7.0级地震及余震分布(截至震后2个月)图1 九寨沟7.0级地震序列与松潘强震序列ML≥3.0地震分布比较

从区域地质构造背景来看，九寨沟7.0级地震和1973～1976年的4次松潘强震均位于青藏高原东部。此处青藏高原地壳受到鄂尔多斯地块和华南地块两个刚性地块的阻挡，使得该区域的构造活动较为活跃，发育了较多活动断裂[2]。从局部地质构造环境看，以上5次强震均处于东昆仑断裂带和龙门山断裂带的交汇地带[3]。

地震活动与构造密切相关，小震的空间分布特征有助于推断断层的几何形态，小震的时空演化特征也能在一定程度上反映地壳内部应力状态及动力学过程[4]。图1为2017年九寨沟地震序列和1973～1976年松潘强震序列ML3.0以上地震分布，所用目录为中国地震统一正式目录。1973～1976年4次松潘强震的发震断层为虎牙断裂，该断裂由两条大体平行的活动断层组成，全长约80 km[3,5]，4次松潘强震的余震展布与虎牙断裂的走向较为一致。九寨沟地震没有观察到明显的地表破裂带，推测的发震断层为东昆仑断裂向南延伸的一条分支断裂—树正断裂，该断裂走向与南侧的虎牙断裂近平行。从余震的空间分布看，九寨沟地震的余震区邻近前面4次松潘强震所形成的余震区，且两者的余震展布方向高度一致，进一步可推测九寨沟地震的发震断裂和虎牙断裂在构造上有较为紧密的联系。

Jones等[6]对1976年松潘强震群余震位置的研究显示，第一次7.2级地震发生后至第二次6.7级地震发生前，余震除了整体上沿虎牙断裂呈NNW向分布外，在余震区南侧还存在余震丛集活动，使得余震的展布在此处略微弯折向西南方向，第二次地震就发生在丛集区的边缘，使得余震序列进一步向南扩展，30个小时后在南约15 km处发生了第三次地震，其余震分布与第一次地震的余震分布近似平行[7]。2017年九寨沟地震的余震整体沿NNW方向展布，主震位于余震区中心位置，两侧余震分布较为均匀，为典型的双侧破裂，余震区宽度较为狭窄，呈较好的带状分布，不同于1976年8月16日松潘7.2级地震发生后余震的空间演化特征。因此九寨沟序列的空间演化与松潘震群不具有相似性。

图2 九寨沟7.0级地震序列与松潘强震序列ML≥3.0地震M-t图

2 序列M-t图的比较

绘出了2017年九寨沟地震、1976年松潘震群和1973年松潘黄龙地震的序列M-t图(参见图2)。九寨沟7.0级地震序列(参见图2a)的余震震级水平整体较低，最大余震为ML5.2，发生在主震后约13个小时。序列衰减迅速，ML4.0以上余震主要集中在主震后的一周之内，且震级呈减弱趋势，之后出现了超过50天的ML4.0地震平静，直到10月6日才发生了一次ML4.5余震，ML3.0以上余震数量随时间迅速衰减，余震时间间隔整体上逐渐变长。综上所述，九寨沟地震序列是一次衰减十分迅速的序列。图2b为1976年松潘震群序列M-t图，在8月16日第一次7.2级强震发生后，余震活动衰减特征不明显，在8月18日之前余震的最大震级为ML4.8，8月19日发生MS5.9(ML6.1)地震后，余震活动强度明显升级，随后在8月22日发生了震群中的第二次6.7级强震，强度进一步升级，紧接着在8月23日又发生了第三次7.2级强震。图2c为1973年松潘黄龙6.5级地震序列M-t图，余震震级水平与九寨沟地震相当，最大余震为ML5.2，发生在主震后第5天，ML4.0以上余震起伏活动的时间较长，余震衰减缓慢，与九寨沟地震有较大不同。

表1 序列中ML4.0以上余震数量分段统计及最大余震

表1列出了每次强震后ML4.0以上余震数量分段统计及最大余震情况统计。九寨沟地震和1973年松潘黄龙地震的最大余震均为ML5.2，1976年松潘震群第一次主震后的最大余震为ML6.1，震级显著高于前述两次地震的最大余震，第二次主震后的最大余震为ML4.6，第三次主震后的最大余震为ML5.5。松潘震群第一次主震后的最大余震震级较大，可能暗示震源区的能量释放并不充分，仍具有较高的应力水平，随后发生的6.7级和7.2级两次强震印证了这一点。从余震数量看，九寨沟7.0级地震和松潘黄龙6.5级地震的ML4.0以上余震活跃程度相当，松潘震群第一次主震后到第二次主震前不到6天时间内ML4.0以上余震活跃次数明显高于九寨沟地震和松潘黄龙地震，这种较高的余震活动水平也在一定程度上反映发震断层的能量释放并不完全。九寨沟地震在震级明显大于1973年松潘黄龙地震的情况下，ML4.0以上余震活跃程度却仅和后者相当，这种较低的余震活动水平再结合余震狭窄的带状分布特征(参见图1)，可能表明九寨沟主震破裂所释放的能量较为彻底。

综上所述，2017年九寨沟地震序列衰减迅速，ML4.0以上余震活动水平较低，主震破裂较为充分。1976年松潘震群在第一次主震后ML4.0以上余震较为活跃，并且存在强度逐渐升级现象，最大余震在最初三天由ML4.8升级到了ML6.1，不久又发生了第二次的6.7级主震和第三次的7.2级主震。1973年松潘黄龙地震序列衰减较为缓慢，ML4.0以上余震的活动时间较长。九寨沟序列和松潘震群序列呈现出不同衰减特征。

3 余震等待时间分布的比较

根据谷继成等[8]的研究，对于主震-余震型地震，其强余震的“等待时间”与“发生时间” 遵从双对数线性关系。其中，等待时间指余震距离上次余震的时间，发生时间指余震距主震的时间。利用上述关系拟合各事件ML4.0以上余震的等待时间分布，结果如图3所示。对于2017年九寨沟地震序列(参见图3a)，震后较短时间内，余震的等待时间与发生时间偏离双对数线性关系较大，随着时间推移，逐渐趋于双对数线性关系，即逐渐符合主余型序列的特征。对于1976年松潘震群序列(参见图3b)，余震的等待时间与发生时间不满足双对数线性关系。图3d～f给出了松潘震群第一次主震后至第二次主震前、第二次主震后至第三次主震前和第三次主震后余震的等待时间分布。不难发现，余震的等待时间与发生时间在第一、二次主震后均相对于双对数线性关系有很大偏离，直到第三次主震发生后才趋于双对数线性关系，线性特征随着时间的推移越来越好，随后序列中不再发生强震。对于1973年松潘黄龙地震序列(参见图3c)，余震的等待时间与发生时间整体上符合双对数线性关系，符合主余型序列的特征。综上所述，2017年九寨沟地震序列和1973年松潘黄龙地震序列的余震等待时间与发生时间较好地符合双对数线性关系，1976年松潘震群序列的余震等待时间与发生时间在最后一个主震发生前不符合双对数线性关系，在最后一个主震发生后符合较好。

图3 各事件ML≥4.0余震的等待时间拟合结果

4 结论与讨论

2017年九寨沟地震与1976年松潘震群和1973年松潘黄龙地震的震中位置较近，地质构造环境相似，但九寨沟地震序列的空间演化特征与松潘震群序列特征存在一定差异。九寨沟地震序列衰减迅速，余震活动水平较低，松潘黄龙地震序列的衰减则相对缓慢。松潘震群在第一次主震后余震较为活跃，并且出现了强度升级，随后发生了第二、三次主震。九寨沟地震序列和松潘黄龙地震序列余震的等待时间与发生时间均符合双对数线性关系，符合主余型序列的特征。松潘震群序列余震的等待时间与发生时间在前两次主震发生后不符合双对数线性关系，在最后一次主震发生后转而符合双对数线性关系。综上所述，九寨沟序列主震破裂所释放的能量较为彻底，为一次主余型地震序列，松潘震群则经历了三次强震才将能量充分释放，构成强震群序列。

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