西藏地区地震类型特征研究

2022-10-24高锦瑞益西拉姆次吉卓玛格桑尼玛

地震地磁观测与研究 2022年4期

高锦瑞益西拉姆次吉卓玛格桑尼玛

（中国拉萨 850000 西藏自治区地震局）

0 引言

具有时空丛集特征的许多地震总称为地震序列，这些地震在时间上相对密集、空间上相对集中，成因上具有某种有机的物理关联。狭义来说，地震序列是指一次较显著地震发生前后，在震源区及附近发生的一系列地震的时空群集（吴开统等，1990）。一次浅源大地震常伴随大量余震，某些大地震还有前震或前兆性震群，它们共同构成一个大地震序列的孕育、发生、衰减的全过程（焦远碧等，1987）。目前，国内在地震序列研究方面取得了较大进展。中国大陆中强地震余震序列的研究（王华林等，1997；刁守中等，2002；蒋海昆等，2006a）表明，中强地震序列类型在空间分布上具有较明显的区域特征。地震序列类型的空间分布特征与历史地震活动、应力作用方式、区域构造、区域深部介质环境等有关（王华林等，1997；宋美琴等，2011；林松建等，2011；祁玉萍等，2021）。通过对地震序列的研究，可以帮助判断一次地震或一组地震事件发生后发震区或相关区域未来地震活动趋势，提高对地震发生发展规律的认识。在显著地震或震群发生后，震后趋势判定的主要工作内容和目标就包括地震序列类型判定，即通过分析地震发生地区的地质构造及历史地震类型，结合地震发生区域及周边地区存在的中短期异常，初步判定地震序列类型，预测近期余震活动趋势等。

西藏是我国地震最多的地区之一，地震活动的强度和频度均较大，地震序列类型较复杂，对该区域地震序列特征的认识也不统一，因此对西藏地区地震序列进行全面、细致、深入的研究非常必要。本文通过分析西藏地区5 级以上地震序列特点，划分地震序列类型，并对地震序列类型特征进行分析，以期为震后趋势判定提供参考依据。

1 地震序列目录整理及序列类型划分原则

1.1 收集整理地震序列目录

按照中国大陆地震序列目录收集整理技术规范要求，收集整理西藏地区1970 年以来5 级以上地震的序列目录，包括余震序列目录及余震区后续地震目录2 部分。不同地震目录对西藏地区历史地震的记载有一些差别，本文通过对比不同来源的地震目录和收集地震史料记载，对5 级以上地震目录进行审核和更正，以进一步提高目录的准确性。5 级以上地震目录主要采用《中国地震目录（公元前23 世纪—公元2010 年5 月）》（中国地震局监测预报司，2010），使用《西藏自治区地震目录（公元642 年—1995 年）》（李兴海等，1998）和中国地震台网中心编制的全国5 级地震目录对其进行校核。地震序列中的小震目录采用西藏地震台网编制的地震目录。在研究时间段内，西藏地区的县界和地名有过多次变动，为了使震中位置、地名统一，将地震目录中原来的地名按照现在的县界划分和地名进行了更改。

1970 年以来，西藏地区共记录5 级以上地震330 次，去除5 级以上的余震及将多震型地震算作一次地震事件，得到139 组5 级地震序列目录。

1.2 地震序列类型划分原则

从定量研究的角度，以序列中最大震级地震释放的能量Emax占全序列地震释放总能量Etotal的比例，即RE＝Emax/Etotal来划分序列类型，具体标准是（周蕙兰等，1980）：①孤立型：RE≥99.9%；②主—余型：90%≤RE＜99.9%；③多震型：RE＜90%。这种方法具有较清晰的物理含义，但西藏地区小震监控能力很弱，地震序列的记录中可能有缺失，无法计算得到全序列所释放的总能量，因此该方法在西藏并不十分适用。另一种更常用的序列类型划分方法是基于序列最大地震M0与次大地震M1的震级差ΔM=M0-M1来进行，这种方法使用起来更方便、简洁。划分标准分别为：①孤立型：ΔM＞2.4；②主—余型：0.6 ≤ΔM≤2.4；③多震型：ΔM＜0.6。“主—余型”包括“前震—主震—余震型”。“多震型”包括以往文献中经常提及的“双震型”及“震群型”（蒋海昆等，2006a）。根据西藏地震的实际情况，选择最大与次大地震的震级差来划分序列类型。为了使震级统一标度，对于采用ML震级的地震序列，根据MS=1.13ML-1.08 换算为MS震级，然后再进行序列类型划分。根据震后趋势判定实际需求，对于余震统计时间，5.0—6.9 级地震选择1 年内的，7 级及以上地震选择2 年内的。

2 地震序列类型统计

2.1 地震序列类型判定结果

按照上述划分原则对1970 年以来西藏地区139 组5 级以上地震序列类型进行判定，其中，孤立型53 次，约占38.1%；主—余型57 次，约占41%；多震型（含双震型）29 次，约占20.9%。由此可见，西藏地区5 级以上地震序列以主—余型、孤立型为主。蒋海昆等（2006b）研究结果显示，1970—2005 年中国大陆294 次5 级以上地震序列中（5.0—5.9 级192 次；6.0—6.9 级81 次；7.0—8.9 级21 次），孤立型、主—余型、多震型分别约占23.1%、59.2%、17.7%，孤立型和主—余型序列占比合计为82.3%。本文统计结果显示（图1），西藏地区地震序列类型与中国大陆地震序列类型中主—余型和孤立型占比合计均约为80%。该统计结果表明，在一次中强地震发生后，序列类型为主—余型或孤立型的概率较大。西藏地区多震型地震活动与中国大陆地区较接近，孤立型地震活动强度大于大陆地区，主—余型地震活动强度小于大陆地区。造成这种差异的原因可能是早期西藏地区地震监测能力普遍低于中国大陆平均水平，2000 年之前因无法记录到余震，西藏地区部分主—余型地震被判定为孤立型地震。

图1 地震序列类型频次统计Fig.1 Statistical chart of seismic sequence type and frequency

2.2 地震序列类型与主震震级间关系分析

蒋海昆等（2007）研究发现，地震序列类型与序列主震震级间有一定关系，从中国大陆范围来看，随着主震震级的增加，孤立型所占比例减少，主—余型及多震型所占比例增加。1970年以来，西藏地区139组地震序列中5.0—5.9级地震103次，6.0—6.9级地震34次，7.0—7.9 级地震2 次。根据不同主震震级范围进行序列类型统计发现（表1），7.0 级以上地震没有孤立型和多震型，并且86.8%的孤立型序列和75.9%的多震型序列的主震震级小于6 级。此外，主—余型地震在5.0—5.9 级地震中占34%，在6.0—6.9 级地震中占58.8%，在7 级以上地震中占100%。由此可见，随着主震震级的增加，主—余型所占比例逐渐增加，孤立型和多震型所占比例减少，这种趋势与蒋海昆等（2007）研究结果基本一致。

表1 不同主震震级范围内序列类型统计Table 1 Statistics of sequence types within different main shock magnitudes

3 地震序列类型特征分析

3.1 最大震级余震与主震时间间隔

在一次地震发生后，后续多长时间将发生最大震级余震是震后趋势判定工作中非常重要的一项内容。刘蒲雄等（1996）研究认为，对于绝大多数地震序列，最大余震一般在主震后3 个月内发生。从1970—2021 年西藏地区地震序列类型最大震级余震与主震时间间隔统计可见（表2），最大震级余震与主震的间隔时间为0—270 天，其中，41 次孤立型地震未记录到余震；在记录到余震的12 次孤立型地震中，有7 次最大震级余震发生在主震后3 天内，10 次发生在3 个月内。在57 次主—余型地震中，有32 次最大震级余震发生在主震后3 天内，55 次发生在3 个月内。在29 次多震型地震中，有17 次最大震级余震发生在主震后3 天内，26 次发生在3 个月内。总的来看，西藏地区绝大多数地震序列的最大震级余震在主震后3 个月内发生，约占总数的93%。其中，1 个月内的占80%，3 天内的占57%，统计结果与刘蒲雄等（1996）的研究结果基本一致。

表2 最大震级余震与主震时间间隔Table 2 Statistics of time interval between maximum aftershocks and main shocks

3.2 地震序列类型时间分布特征

地震序列类型从时间分布上来看，2000 年之前发生主—余型地震25 次，孤立型地震38 次，比例为1∶1.52；2000—2021 年发生主—余型地震32 次，孤立型地震15 次，比例为1∶0.47。由此可见，2000 年之前孤立型地震占比更大。出现这种现象的原因主要与地震监测能力有关。当时西藏地区仅有5 个地震监测台站，地震监测能力较低，大部分地区最小完备震级为4.5 级，因此，对于部分5 级左右的主—余型地震序列只能记录到主震，从而判定为孤立型。之后，随着监测台站的不断建设，地震监测能力逐渐提升，因此记录到的主—余型地震明显增多（图2）。

图2 主—余型、孤立型地震M—t 图（a）主—余型；（b）孤立型Fig.2 M-t diagram of mainshock-aftershock type sequence and M-t diagram of isolated type sequence

1970 年以来，西藏地区平均每年发生5 级以上地震4—5 次。统计分析发现，29 组多震型地震中，有17 组发生在年频次为6 次及以上的年份，9 组发生在年频次为4—5 次的年份，仅有3 组发生在年频次低于平均水平的年份（图3）。因此，从西藏地区5 级以上地震的年频次和多震型地震发生的时间可以看出，多震型地震主要发生西藏5 级以上地震活跃时段，因此在西藏及邻区5 级以上地震频次较高时需注意多震型地震的发生。

图3 1970 年以来西藏地区5 级以上地震年频次和多震型地震M—t 图（a）年频次；（b）M—t 图Fig.3 M-t diagram of annual frequency of earthquakes with M ≥5 and multiple-mainshock sequence

3.3 地震序列类型空间分布特征

地震序列类型和余震空间分布与断层性质、发震构造位置及规模、断层几何结构等因素有关（蒋海昆等，2007）。从1970 年以来西藏地区地震序列类型空间分布（图4）来看，孤立型、主—余型地震在西藏全区分布较均匀，而多震型地震则有较明显的区域性。多震型地震主要分布在西藏北部的唐古拉地震带，西藏中西部申扎—谢通门、尼玛—改则—仲巴，以及西藏南部的错那地区。从地震序列类型与构造间的关系来看，孤立型、主余型地震大多发生在构造相对单一的地区，而多震型地震大多发生在构造复杂且存在多组构造交汇的区域。这从一定程度上说明，地震序列类型与地震构造及应力条件间有一定的关联。当一次中强以上地震发震断层构造运动特征与震源区周围历史地震基本吻合时，则此次地震序列类型与历史地震序列类型相同的可能性较大。所以，基于地震震源位置、地震序列分布、发震断层构造条件等的类比分析，有助于对地震序列类型的判定及对后续强震进行预测。