2017年12月15日青海澤庫MS4.9地震序列分析

李啟雷，李玉麗，劉文邦

（青海省地震局，青海 西寧 810001）

0 引言

一次較強地震發(fā)生前后，在震源區(qū)及其附近往往會接連發(fā)生一系列地震。這些發(fā)生時間、空間及發(fā)震機制相近的地震就構成了一個地震序列。隨著地震監(jiān)測臺網(wǎng)的不斷加密，有感地震發(fā)生后也會觀測到一系列小震。根據(jù)地震序列的能量分布、主震能量占全序列能量的比例、主震震級和最大余震的震級差等，地震序列可劃分為主震型、震群型和孤立型三個類型。加強對余震序列的研究，不僅能了解不同發(fā)震構造的地震活動特征，還有助于研究地震的發(fā)生機理、衰減規(guī)律，為地震趨勢判定和強余震預測提供科學依據(jù)。

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2017年12月15日2時54分，在青海省黃南藏族自治州澤庫縣發(fā)生MS4.9地震，震中位于北緯35.13°，東經(jīng)101.87°，震源深度7 km。本文將分析和討論青海澤庫4.9級地震序列的特征。

1 余震序列特征分析

據(jù)青海測震臺網(wǎng)統(tǒng)計，截至2018年1月31日共發(fā)生余震124次，ML0～0.9級 36次，ML1.0～1.9級 74次，ML2.0～2.9級 10次，ML3.0～3.9級3次,ML4.0～4.9級1次，1級檔地震在所有余震的比例為60%，0級檔地震僅占29%。從頻度與M-t圖（圖1-2）可以看出，青海澤庫4.9級地震序列（下文簡稱澤庫地震）余震衰減快，余震在主震發(fā)生后三天內比較密集，后續(xù)余震的頻次、震級均呈現(xiàn)快速下降態(tài)勢。2018年1月3日以后1級檔地震的時間間隔多在2天以上，最長間隔6天，2級檔地震僅發(fā)生9次，時間間隔多在4天以上，最長間隔16天。

圖1 澤庫4.9級地震序列M-t圖Fig.1 The M-t map of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

圖2 青海澤庫4.9級地震序列頻度圖Fig.2 The N-t map of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

從澤庫地震震中分布圖看出（圖3），主震發(fā)生在日月山斷裂附近，余震則發(fā)生在日月山斷裂與軍功斷裂之間，距離兩斷裂帶交匯點以南約10 km。從空間展布上看，余震主要分布在距離主震10 km范圍內，且很多在原震區(qū)發(fā)生，沒有顯著的分布特征，也沒有明顯向外擴張的跡象。

圖3 青海澤庫4.9級地震序列震中分布圖Fig.3 The epicenter distribution of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

2 區(qū)域地質構造背景及歷史地震情況

2.1 區(qū)域地質構造背景

2017年12月15日青海澤庫4.9級地震發(fā)生在柴達木地塊上，該地塊北鄰祁連地塊，南接巴顏喀拉地塊，是夾在東昆侖山、阿爾金山和祁連山之間的三角形盆地。澤庫屬弧后前陸盆地，板塊構造理論認為，由于板塊間的俯沖作用，島弧裂離大陸或島弧本身分裂而形成弧后盆地。弧后硅鋁層上的裂陷盆地、邊緣海盆地及弧間盆地等就是這種弧后擴張的產(chǎn)物，前陸盆地則是原先的邊緣海盆地因受后期擠壓而轉化成為擠壓性盆地。

在澤庫縣境內主要有軍功斷裂和日月山斷裂，本次4.9級地震發(fā)生在日月山斷裂附近（距離小于5 km），該斷裂長約350 km，為NE/SW傾向右旋走滑，該斷裂受到東昆侖斷裂和祁連—海原斷裂等主邊界斷裂控制，形成了塊體內部夾持于主邊界斷裂之間的次級構造。日月山斷裂帶附近最老地層為前震旦亞界尕讓群上亞群，廣泛分布于日月山西段、哈爾蓋河兩側及大通山一帶，晚更新世晚期以來古地震的復發(fā)間隔約為3360aBP，最新一次事件距今已有2000a左右，具有較強的地震危險性，故應加強對該斷裂帶的關注[1]。

2.2 歷史地震情況

有歷史記錄以來震中附近200 km范圍內共發(fā)生MS6.0級以上地震8次[2]，其中：6.0～6.9級5次，7～7.9級3次（圖4）。距離最近的地震是1936年2月7日甘肅康樂西南6.8級地震，距離137.1 km；時間最近的地震是1994年1月3日青海共和6.0級地震，距當前地震198.1 km。

圖4 青海澤庫MS≥5.0地震發(fā)震構造及歷史地震震中分布圖Fig.4 Seismogenic structures and the distribution of the historical earthquakes of MS≥5.0 Zeku earthquake

3 青海澤庫4.9級地震序列及后續(xù)地震趨勢分析

3.1 用傳統(tǒng)方法分析青海澤庫4.9級地震序列

3.1.1 地震序列類型

通過對本次地震序列進行震群參數(shù)計算得到U=0.0191（U≤0.50為非前兆震群）、F=0.0426（F≤0.70為非前兆震群）、ρ=0.3715（ρ＜0.55為前兆震群）、K=0.0995（K＜0.70為非前兆震群）、h=2.2000（h≥1.00為非前兆震群）、b=0.5195（b＜0.65為非前兆震群）。通過分析，以上6個參數(shù)中有5個參數(shù)不滿足前兆震群判定條件。故認為本次地震序列為非前兆震群[3]。

3.1.2 歷史地震序列類型

由于澤庫地處青藏高原腹地，經(jīng)濟欠發(fā)達，人口稀少，地震監(jiān)測設施建設較晚，早期的地震目錄不完備，故本文僅統(tǒng)計了自1977年以來柴達木地塊震中距在1000 km范圍內的地震序列類型分布（表1）。

從表1看，柴達木地塊內的地震序列類型多為主余型，6個月內無地震響應的占60%。澤庫地震最大余震震級MS3.9，主余震震級差1級，符合主余型地震的判別標準，故青海澤庫地震序列為主余型[4]。

表1 澤庫4.9級地震震源區(qū)1000 km范圍內6級地震序列類型及6個月內地震響應

3.2 澤庫4.9級地震視應力

3.2.1 基本概念

視應力作為一個應力場參數(shù)在地震預測研究等方面受到了重視。應力場的絕對大小不容易獲知，但在震源介質的均勻彈性、地震破裂的脆性性質假定下，地震視應力可由地震波信息獲得，是一個與區(qū)域平均應力呈正比的物理量。

地震視應力σapp是平均應力下限值的一個估計，與地震輻射能量Es和標量地震矩Mo有關，其定義為：

式中，μ為剪切模量，通常情況下取值3.0×104MPa，σapp值越高，震源區(qū)應力水平越高。地震輻射能量Es和標量地震矩Mo的測定是根據(jù)陳學忠等給出的方法，在此不再贅述[5]。

3.2.2 計算結果

2017年12月15日澤庫MS4.9級地震及其ML≥3.0級余震的視應力計算結果見表2。從計算值看，澤庫MS4.9級地震視應力為1.031 MPa，其他4次ML≥3.0級余震的視應力分布在0.081 MPa至 0.319 MPa。

為了分析澤庫序列ML≥3.0級地震視應力的高低，我們與2016年以來青海地區(qū)ML≥3.0地震視應力進行對比，圖5給出了視應力與震級擬合關系，可以看出澤庫MS4.9級地震視應力位于擬合值之上，相對偏高；其余震視應力基本在擬合線上及附近，視應力相對穩(wěn)定。分析認為澤庫MS4.9級地震視應力相對偏高對青海東部地區(qū)地殼應力場增強有指示意義[6]。

表2 澤庫4.9級地震序列ML≥3.0地震視應力值

圖5 澤庫4.9級ML≥3.0地震視應力與震級的關系Fig.5 The relationship between the magnitude and the ML≥3.0 seismic apparent stress of the MS4.9 Zeku earthquake sequence

3.3 澤庫地震序列震源機制解

澤庫地震震中附近地震監(jiān)測能力尚可，臺站基本包圍震中，震中20 km范圍內共有10個地震監(jiān)測臺（圖6），可以監(jiān)測ML0.5左右的地震，適用CAP方法（“Cut And Paste”）進行震源機制解反演。CAP方法是基于雙力偶源的假設下提出的一個新的震源反演方法，將寬頻帶地震記錄分解成體波（Pnl）和面波（Snl）兩部分，并賦予不同的權重，在全球參數(shù)空間范圍內利用格點搜索的方法進行地震震源機制的反演，對不同的波段數(shù)據(jù)分別做互相關，得到不同深度上的震源機制和誤差。當誤差為極小值時對應的斷層面解即為最佳震源機制解。

該方法可以同時反演地震的震源機制以及矩震級大小，它的一大優(yōu)勢是反演結果對速度模型和地殼橫向變化的依賴性相對較小，對臺站數(shù)量和方位角分布的要求較低。

圖6 澤庫4.9級地震序列震中與臺站分布圖Fig.6 Distribution of the earthquake epicenter and seismic station around the MS4.9 Zeku earthquake sequence

本文利用CAP方法反演了澤庫地震序列MS3.0以上地震的震源機制解[7]，結果顯示三次地震的震源機制解均以走滑為主（圖7），其中主震節(jié)面Ⅰ為左旋滑動，節(jié)面Ⅱ為右旋滑動，構造主要受壓應力作用，P軸方向為NNW，T軸方向為WWS。圖8為主震的波形擬合圖，其中紅色實線表示理論地震圖，黑線表示實際觀測地震，其下的數(shù)字分別表示理論地震圖相對觀測地震圖的移動時間和二者的相關系數(shù)，波形左側的文字分別為臺站名與震中距。8個臺站體波部分和面波部分共40個震相，相關系數(shù)0.6以上的震相有35個，占全部相關系數(shù)的87%，說明理論地震圖與觀測地震圖吻合得較好，反演結果可靠[8]。

圖7 澤庫4.9級地震序列MS3.0以上地震的震源機制解Fig.7 Focal mechanism solutions of the MS4.9 Zeku earthquake sequence with MS≥3.0

圖8 澤庫4.9級地震波形擬合圖Fig.8 The fitting map of the seismic waveform of MS4.9 Zeku earthquake

澤庫主震震中位于日月山斷裂南段附近，日月山斷裂北段為右旋走滑，南段為右旋逆走滑。主震震源機制解中節(jié)面Ⅰ的走向為290°（表3），與日月山斷裂走向320°接近，因此節(jié)面Ⅰ可能為發(fā)震斷層，又因其滑動角為41°，所以主震斷層應為左旋滑動。推測兩次余震的發(fā)震斷層也可能為節(jié)面Ⅰ，斷層均為左旋走滑[9]。

表3 澤庫4.9級地震序列MS≥3.0地震的震源機制

4 結論及討論

（1）澤庫4.9級地震序列發(fā)生在日月山斷裂與軍功斷裂交匯點附近，主震位于日月山斷裂附近，初步推測發(fā)震斷層沿北西西走向，震源機制解為左旋走滑型，與1990年4月26日共和7.0級地震震源機制解相近。

（2）截至2018年1月31日，澤庫4.9級地震序列共發(fā)生余震124次，最大余震3.9級，震后地震頻次和強度明顯下降，序列呈快速衰減態(tài)勢。參數(shù)計算結果顯示，該地震序列為非前兆震群序列。

（3）澤庫4.9級地震是2017年6月唐古拉震群發(fā)生半年后青海境內再次發(fā)生的顯著地震事件，該地震視應力相對同震級地震視應力水平偏高，3級以上余震視應力與同震級視應力水平相當，表明該地區(qū)震后能量得到釋放，應力水平有所下降。

致謝：本文使用的震源機制解反演軟件SEIS_CAP是由中國地震局地震預測研究所陳陽等人以CAP（朱露培等）方法和軟件為核心開發(fā)，在此表示衷心感謝。