2017年12月15日青海泽库MS4.9地震序列分析

2019-06-21李启雷李玉丽刘文邦

防灾减灾学报 2019年2期

李启雷，李玉丽，刘文邦

（青海省地震局，青海西宁 810001）

0 引言

一次较强地震发生前后，在震源区及其附近往往会接连发生一系列地震。这些发生时间、空间及发震机制相近的地震就构成了一个地震序列。随着地震监测台网的不断加密，有感地震发生后也会观测到一系列小震。根据地震序列的能量分布、主震能量占全序列能量的比例、主震震级和最大余震的震级差等，地震序列可划分为主震型、震群型和孤立型三个类型。加强对余震序列的研究，不仅能了解不同发震构造的地震活动特征，还有助于研究地震的发生机理、衰减规律，为地震趋势判定和强余震预测提供科学依据。

根据中国地震台网测定，2017年12月15日2时54分，在青海省黄南藏族自治州泽库县发生MS4.9地震，震中位于北纬35.13°，东经101.87°，震源深度7 km。本文将分析和讨论青海泽库4.9级地震序列的特征。

1 余震序列特征分析

据青海测震台网统计，截至2018年1月31日共发生余震124次，ML0～0.9级 36次，ML1.0～1.9级 74次，ML2.0～2.9级 10次，ML3.0～3.9级3次,ML4.0～4.9级1次，1级档地震在所有余震的比例为60%，0级档地震仅占29%。从频度与M-t图（图1-2）可以看出，青海泽库4.9级地震序列（下文简称泽库地震）余震衰减快，余震在主震发生后三天内比较密集，后续余震的频次、震级均呈现快速下降态势。2018年1月3日以后1级档地震的时间间隔多在2天以上，最长间隔6天，2级档地震仅发生9次，时间间隔多在4天以上，最长间隔16天。

图1 泽库4.9级地震序列M-t图Fig.1 The M-t map of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

图2 青海泽库4.9级地震序列频度图Fig.2 The N-t map of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

从泽库地震震中分布图看出（图3），主震发生在日月山断裂附近，余震则发生在日月山断裂与军功断裂之间，距离两断裂带交汇点以南约10 km。从空间展布上看，余震主要分布在距离主震10 km范围内，且很多在原震区发生，没有显著的分布特征，也没有明显向外扩张的迹象。

图3 青海泽库4.9级地震序列震中分布图Fig.3 The epicenter distribution of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

2 区域地质构造背景及历史地震情况

2.1 区域地质构造背景

2017年12月15日青海泽库4.9级地震发生在柴达木地块上，该地块北邻祁连地块，南接巴颜喀拉地块，是夹在东昆仑山、阿尔金山和祁连山之间的三角形盆地。泽库属弧后前陆盆地，板块构造理论认为，由于板块间的俯冲作用，岛弧裂离大陆或岛弧本身分裂而形成弧后盆地。弧后硅铝层上的裂陷盆地、边缘海盆地及弧间盆地等就是这种弧后扩张的产物，前陆盆地则是原先的边缘海盆地因受后期挤压而转化成为挤压性盆地。

在泽库县境内主要有军功断裂和日月山断裂，本次4.9级地震发生在日月山断裂附近（距离小于5 km），该断裂长约350 km，为NE/SW倾向右旋走滑，该断裂受到东昆仑断裂和祁连—海原断裂等主边界断裂控制，形成了块体内部夹持于主边界断裂之间的次级构造。日月山断裂带附近最老地层为前震旦亚界尕让群上亚群，广泛分布于日月山西段、哈尔盖河两侧及大通山一带，晚更新世晚期以来古地震的复发间隔约为3360aBP，最新一次事件距今已有2000a左右，具有较强的地震危险性，故应加强对该断裂带的关注[1]。

2.2 历史地震情况

有历史记录以来震中附近200 km范围内共发生MS6.0级以上地震8次[2]，其中：6.0～6.9级5次，7～7.9级3次（图4）。距离最近的地震是1936年2月7日甘肃康乐西南6.8级地震，距离137.1 km；时间最近的地震是1994年1月3日青海共和6.0级地震，距当前地震198.1 km。

图4 青海泽库MS≥5.0地震发震构造及历史地震震中分布图Fig.4 Seismogenic structures and the distribution of the historical earthquakes of MS≥5.0 Zeku earthquake

3 青海泽库4.9级地震序列及后续地震趋势分析

3.1 用传统方法分析青海泽库4.9级地震序列

3.1.1 地震序列类型

通过对本次地震序列进行震群参数计算得到U=0.0191（U≤0.50为非前兆震群）、F=0.0426（F≤0.70为非前兆震群）、ρ=0.3715（ρ＜0.55为前兆震群）、K=0.0995（K＜0.70为非前兆震群）、h=2.2000（h≥1.00为非前兆震群）、b=0.5195（b＜0.65为非前兆震群）。通过分析，以上6个参数中有5个参数不满足前兆震群判定条件。故认为本次地震序列为非前兆震群[3]。

3.1.2 历史地震序列类型

由于泽库地处青藏高原腹地，经济欠发达，人口稀少，地震监测设施建设较晚，早期的地震目录不完备，故本文仅统计了自1977年以来柴达木地块震中距在1000 km范围内的地震序列类型分布（表1）。

从表1看，柴达木地块内的地震序列类型多为主余型，6个月内无地震响应的占60%。泽库地震最大余震震级MS3.9，主余震震级差1级，符合主余型地震的判别标准，故青海泽库地震序列为主余型[4]。

表1 泽库4.9级地震震源区1000 km范围内6级地震序列类型及6个月内地震响应

3.2 泽库4.9级地震视应力

3.2.1 基本概念

视应力作为一个应力场参数在地震预测研究等方面受到了重视。应力场的绝对大小不容易获知，但在震源介质的均匀弹性、地震破裂的脆性性质假定下，地震视应力可由地震波信息获得，是一个与区域平均应力呈正比的物理量。

地震视应力σapp是平均应力下限值的一个估计，与地震辐射能量Es和标量地震矩Mo有关，其定义为：

式中，μ为剪切模量，通常情况下取值3.0×104MPa，σapp值越高，震源区应力水平越高。地震辐射能量Es和标量地震矩Mo的测定是根据陈学忠等给出的方法，在此不再赘述[5]。

3.2.2 计算结果

2017年12月15日泽库MS4.9级地震及其ML≥3.0级余震的视应力计算结果见表2。从计算值看，泽库MS4.9级地震视应力为1.031 MPa，其他4次ML≥3.0级余震的视应力分布在0.081 MPa至 0.319 MPa。

为了分析泽库序列ML≥3.0级地震视应力的高低，我们与2016年以来青海地区ML≥3.0地震视应力进行对比，图5给出了视应力与震级拟合关系，可以看出泽库MS4.9级地震视应力位于拟合值之上，相对偏高；其余震视应力基本在拟合线上及附近，视应力相对稳定。分析认为泽库MS4.9级地震视应力相对偏高对青海东部地区地壳应力场增强有指示意义[6]。

表2 泽库4.9级地震序列ML≥3.0地震视应力值

图5 泽库4.9级ML≥3.0地震视应力与震级的关系Fig.5 The relationship between the magnitude and the ML≥3.0 seismic apparent stress of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

3.3 泽库地震序列震源机制解

泽库地震震中附近地震监测能力尚可，台站基本包围震中，震中20 km范围内共有10个地震监测台（图6），可以监测ML0.5左右的地震，适用CAP方法（“Cut And Paste”）进行震源机制解反演。CAP方法是基于双力偶源的假设下提出的一个新的震源反演方法，将宽频带地震记录分解成体波（Pnl）和面波（Snl）两部分，并赋予不同的权重，在全球参数空间范围内利用格点搜索的方法进行地震震源机制的反演，对不同的波段数据分别做互相关，得到不同深度上的震源机制和误差。当误差为极小值时对应的断层面解即为最佳震源机制解。

该方法可以同时反演地震的震源机制以及矩震级大小，它的一大优势是反演结果对速度模型和地壳横向变化的依赖性相对较小，对台站数量和方位角分布的要求较低。

图6 泽库4.9级地震序列震中与台站分布图Fig.6 Distribution of the earthquake epicenter and seismic station around the MS4.9 Zeku earthquake sequence

本文利用CAP方法反演了泽库地震序列MS3.0以上地震的震源机制解[7]，结果显示三次地震的震源机制解均以走滑为主（图7），其中主震节面Ⅰ为左旋滑动，节面Ⅱ为右旋滑动，构造主要受压应力作用，P轴方向为NNW，T轴方向为WWS。图8为主震的波形拟合图，其中红色实线表示理论地震图，黑线表示实际观测地震，其下的数字分别表示理论地震图相对观测地震图的移动时间和二者的相关系数，波形左侧的文字分别为台站名与震中距。8个台站体波部分和面波部分共40个震相，相关系数0.6以上的震相有35个，占全部相关系数的87%，说明理论地震图与观测地震图吻合得较好，反演结果可靠[8]。