2016年1月21日青海省门源MS6.4地震序列概述*

董治平 程建武 张 博 杨 萍

(中国地震局兰州地震研究所， 兰州730000)



学术论文

2016年1月21日青海省门源MS6.4地震序列概述*

董治平※程建武 张 博 杨 萍

(中国地震局兰州地震研究所， 兰州730000)

2016年1月21日， 青海省门源发生MS6.4地震。 这是继1986年8月26日青海门源MS6.5地震30年后， 在该地区发生的又一次震级相当的强地震。 此次地震极灾区烈度为Ⅷ度， 地震造成人员零死亡及较轻灾害损失。 文章对该地震的基本参数、 地震序列、 地震背景、 地震构造等作了概述， 并对时隔30年发生在同一地区的两次强震做了对比分析。

门源MS6.4地震； 地震基本参数； 地震序列； 地震背景； 断裂带

引言

2016年1月21日1时13分， 青海省门源县(37.68°N， 101.62°E)发生MS6.4地震， 震源深度10 km， 宏观震中位于门源县冷龙岭高山区。 这次地震是继1986年8月26日青海门源MS6.5地震30年后， 在原震区发生的又一次震级相当的强地震， 也是2003年10月25日甘肃民乐、 山丹6.1级地震后， 祁连山地震带6级地震平静13年的又一次强破坏性地震。 地震有感行政区包括： 青海省海北藏族自治州、 西宁市、 海东市， 甘肃省张掖市、 金昌市、 武威市、 兰州市等地。 其中门源县城、 永昌县、 金川区、 凉州区、 民乐县、 山丹县震感强烈。 地震造成人员零死亡，门源县9人受轻伤， 多为避震不当所致。 地震未造成房屋倒塌， 各矿山企业、 水库、 道路隧道均未受损[1]。 野外灾害调查、 破坏程度评估表明， 极灾区烈度为Ⅷ度， 与1986年8月26日门源MS6.5地震烈度Ⅷ度相吻合*国家地震局兰州地震研究所. 一九八六年门源6.4级地震的监测预报科学考察和震后对策. 1987年。

1 地震基本参数

1.1 基本参数

中国地震台网、 甘肃省地震台网、 美国地震台网测定的门源MS6.4地震基本参数见表1。 3个台网测定的地震参数基本一致， 且与1986年门源MS6.5地震参数吻合， 说明两次地震虽隔30年， 但孕震区相关， 很可能是同源地震。

1.2 震源机制解

中国地震局地球物理研究所、 美国哈佛大学给出的震源机制解见图1， 相关参数列于表2。 ①、 ②两组震源机制解节面Ⅰ与节面Ⅱ均为北西走向， 参数相近， 共同呈现该地震为逆冲破裂特征。 1986年门源MS6.5地震震源机制解与这次门源MS6.4地震震源机制解存在差异， 其节面Ⅰ为北东向， 节面Ⅱ为北西向， 节面Ⅰ与前者相比旋转了约70°。 有研究认为， 1986年门源MS6.5地震震源机制解应为北西向逆倾滑破裂❶。 分析和认识上的差异可能与当时的观测台站少， 观测资料有限、 精度低及震源机制解的做法相关， 也可能与实际地震破裂方式有关。

表1 青海省门源MS6.4地震基本参数

注: ①北京时(BTC)； ②协调世界时(UTC)； ③美国地质调查局国家地震信息中心(USGS NEIC)[2]

表2 门源MS6.4(2016)、 MS6.5(1986)地震震源机制解

注: ①中国地震局地球物理研究所[3]； ②美国哈佛大学[4]

图1 门源2016年MS6.4、 1986年MS6.5地震震源机制解(从左至右分别对应表2中的①②❶)

2 地震序列

据中国地震台网中心目录， 截至3月底， 青海门源MS6.4地震共发生余震1700多次。 其中4.0～4.9级地震1次； 3.0～3.9级地震17次； 2.0～2.9级地震120次； 1.0～1.9级地震600余次； 1级以下地震1000余次。 最大余震为主震5分钟后发生的ML4.4(MS3.9)地震， 强余震与主震的震级差为MS2.5， 整个余震序列活动过程(震级、 频次)衰减较快。 震级分档统计结果(表3)表明， 2016地震序列与1986地震序列存在较大差异： ①两者均显示主余型地震基本特征。 ②前者余震次数偏多， 强度总体偏低； 后者余震频次偏少、 强度偏高， 呈阶梯状有序衰减。 ③后者2级以上余震频次远远高出前者数倍， 反应了地震能量释放强度后者明显高于前者。 ④MS6.4地震序列小震频次高， 应该与观测台网密切相关。

表3 门源2016年MS6.4、 1986年MS6.5地震余震频次强度分布

震级分档1.0～1.92.0～2.93.0～3.94.0～4.95.0～5.92016序列≥60012017101986序列434347563

2.1 地震序列时间特征

从地震序列频度(N-t)、M-t图(图2)可以看出，MS6.4地震的余震序列， 在数量上与该地区同类地震相比较为发育[5]。 主震5分钟即发生ML4.4(MS3.9)强余震， 前3天余震序列呈快速衰减， 整个序列衰减过程显示阶段性起伏特征： ①1月24日之前发生3级以上地震15次， 较强余震集中发生在主震后3天之内。 ②1月24～31日2级以上余震丛集起伏、 频度高、 强度低， 没有3级以上地震发生， 序列强度快速衰减明显。 ③2月发生3级以上地震2次， 小震频度继续快速衰减。 ④3月发生3级以上地震1次， 至3月底小震活动衰减到接近该地区正常活动水平， 虽然2级、 3级余震强度仍有起伏， 但丛集间隔渐长， 整体呈现收尾之势， 符合主余型地震起伏式衰减特征。

图2 门源MS6.4地震序列M-t(上)、N-t(下)图

2.2 地震序列空间特征

余震大致呈北西向丛集分布在主震以南、 冷龙岭断裂以北地区(图3)， 无论平面还是剖面(深度)均集中在数十公里的狭小区域， 显示点源破裂特征。 普通定位及精定位结果对比分析， 余震平面优势分布方向呈明显的北西向， 走向长轴约26 km， 短轴约11 km， 似椭圆状丛集分布。 精定位结果显示余震区近似椭圆分布， 长轴北西向， 约12 km， 短轴北东向， 约6 km。 主震位于余震区中部， 深度8.5 km。 与1986年门源MS6.5地震序列空间分布相比较， 后者总体显示不规则丛集状， 没有明显的优势分布方向， 余震集中分布在主震北东一侧， 但3级以上余震呈北西向优势分布， 这也许与当时的有限观测环境和定位技术方法有关。 与近10余年来发生在甘肃地区的中强震对比， 其不同特点就是余震丛集， 有明显的优势分布方向， 且分布方向与主构造线、 极震区大致趋同。

图3 门源MS6.4地震余震空间分布图

2.3 地震类型

利用2016年门源MS6.4地震序列目录， 计算了整个序列的相关参数(表4)。 序列类型震后判别： 主余震震级差，M1=6.4，M2=3.9， 0.6≤M1-M2≤2.5为主震-余震型。 余震序列类型早期判别，K值(K=0.0011≤0.0015)为孤立型。h值(h=1.5)判断为双震型， 第2个主震震级为6.0≤M≤6.3。b值(b=0.66)判定为主震-余震型， 最大余震5.7。 频度曲线(N=55281.07-0.96t，R=-0.38)、 地震序列能量比等参数综合分析， 均表明该地震序列为主震-余震型。 参数及经验统计判定， 最大余震震级(Mmax=5.0±)与实际最大余震震级(Mmax=3.9)相差1.1， 偏差较大。 将门源2016年MS6.4、 1986年MS6.5地震序列相关参数列入表4， 大致可以看出， 后者参数与前者相比有一定的差别， 但均支持1986年MS6.5地震序列为主震-余震型。

表4 门源2016年MS6.4、 1986年MS6.5地震序列相关参数

3 地震活动背景

门源MS6.4地震发生在祁连山构造带中东段(图4)。 研究表明[6]， 1900～1919年祁连山构造带没有发生6级以上地震； 1920～1954年， 伴随海原8.5级地震、 古浪8级地震、 昌马7.6级地震、 山丹7.3级地震的发生， 在祁连山构造带发生6～6.9级地震10次， 经历了30余年的活跃过程。 6级地震在时空域与大地震准同步活动， 并集中在1921～1941年。 祁连山构造带， 经过30余年的6级地震活跃轮回后， 又回归平静32年(1955～1985)， 强震“起”、 “伏”活动明显， 间隔时间相近。 始于1986年的6级地震活动， 沿祁连山构造带， 先后发生了门源6.5级(1986年， 中东段)、 景泰6.2级(1990年， 东段)、 祁连6.0级(1993年， 西段)、 德令哈6.6级(2003年， 西段)、 民乐6.1级(2003年， 中段)等地震。 期间没有7级大震的发生， 这才是真正意义上的6级地震活动轮回。 5次强震呈逆时针轨迹迁移: 中东段—东段—西段—中段。 由此迁移路线外推， 下一个6级地震很可能发生在祁连山中东段—东段[6]。 因此， 2016年1月21日门源MS6.4地震， 发生在强地震活动背景的祁连山地区， 早有预期、 顺理成章。 而且是该地区、 青藏高原东北缘地区， 6级强震平静了13年的弱势活动大背景之下。 门源MS6.4地震距岷县—漳县6.6级地震发生仅2.5年， 考虑到2015年11月祁连县5.3级地震的发生， 结合历史震例研究， 长时段6级地震平静被打破后， 均存在成丛6级地震活动。 预示着门源MS6.4地震， 应该是新一轮祁连山6级地震活动的开始或青藏高原东北缘强震活动的继续。

图4 祁连山构造带6级地震迁移图(1986～2016)

4 地震构造

青海门源地处祁连山系东端的门源盆地， 盆地面积17%， 山地面积83%， 海拔2388～5254 m。 北倚祁连山， 南临达坂山， 地势西北高， 东南低。 地形复杂， 高差悬殊， 平均海拔2866 m。 2016年1月21日门源MS6.4地震就发生在北祁连山加里东褶皱带内的冷龙岭高山区。 震中位于冷龙岭断裂附近， 距该断裂最短距离约6 km， 距民乐—大马营断裂约15 km。 1986年门源MS6.5地震震中距冷龙岭断裂最短距离约15 km， 距离民乐—大马营断裂约5 km。 北西走向的冷龙岭(主峰)断裂带， 具左旋走滑兼逆冲特征， 是全新世以来强烈活动的巨型断裂带， 由3条近于平行的逆断层组成。 沿该断裂带已发生历史及近、 现代强震多次， 是一条值得注意的发震断裂。 据已有资料综合分析、 推测， 门源MS6.4地震发震断裂为： ①北西向冷龙岭活动断裂； ②武威—民乐盆地西缘的民乐—大马营断裂(祁连山北缘断裂)东南段； ③冷龙岭断裂与民乐—大马营断裂之间的一条逆断层。 前人对1986年门源MS6.5地震的发震构造研究认为： ①北西向冷龙岭主峰断裂； ②冷龙岭北缘断裂(大红山北缘断裂)。 两次强震的发震构造各有表述， 尚未有同一认识。 考虑余震的空间分布、 构造规模与走向、 历史及近现代强地震活动等， 笔者以为先后两次时隔30年的同强度地震不是单一构造发震。 冷龙岭主峰断裂带可能是两次地震的主发震断裂， 不排除诸如民乐—大马营断裂、 冷龙岭北缘断裂及其他断裂的协同作用。

5 震前异常变化

5.1 前兆观测

门源MS6.4地震前， 青海省地震局观测到流体异常变化： ①乐都气氡， 2015年12月19日开始快速上升， 23日有所下降， 29日又呈上升趋势； 2016年1月9日达到最高， 涨幅约150 Bq/L； 2016年1月23日开始呈下降趋势， 至2016年1月28日下降幅度约为75 Bq/L。 ②平安静水位， 2015年10月开始出现破年变变化。 ③玉树水温， 2015年9月18日～11月23日出现了下降—转折上升的变化， 变化幅度为0.02℃， 随后玛多5.2级地震， 当时分析认为该地震偏小；MS6.4地震发生， 但认为震中距偏大。 甘青两省的其他观测项目， 如地磁(谐波振幅比、 Z分量加卸载响应比、 Z分量日变幅逐日比)、 GPS等， 都在MS6.4地震前数月内， 沿祁连山构造带出现了不同程度、 形式及时段的变化， 震后分析认为， 均与该地震的孕育、 发生相关。

5.2 地震活动

(1) 门源MS6.4地震打破了2003年10月25日民乐山丹6.1级地震后祁连地震带12年3个月的6级地震平静； 打破了青藏高原东北缘地区自2013年7月22日岷县、 漳县6.6级地震后30个月的强震平静。

(2) 自2015年12月24日起， 玛沁出现小震活动， 12月27日小震密集活动， 参数计算显示为前兆震群。 根据青海地区历史前兆震群统计， 震群发生数月后， 一般均有破坏性地震发生。 1986年门源MS6.5地震前5个月， 在门源台西南(37°18′N， 101°00′E)， 于3月29日发生25次微震， 最大1.4级， 后来每月1～2次， 到8月21～24日每日各1次， 8月25日发生5次， 26日发生门源MS6.5地震。

(3) 2015年11月23日祁连5.3级地震与2016年1月21日门源MS6.4地震， 沿祁连山构造带呈现破坏性地震的成组活动。

(4) 2015年4月25日尼泊尔(28.2°N， 84.7°E)8.1级地震， 2016年1月14日西藏安多县(32.62°N， 91.67°E)5.3级地震， 2015年10月12日青海玛多县(34.36°N， 98.19°E)5.2级地震， 2016年1月21日门源MS6.4地震， 形成了南起喜马拉雅， 北至祁连山， 长约1500多公里， 横切青藏地块的北东向5级以上地震条带， 门源MS6.4地震即位于该条带的东北端。

6 烈度与震害

6.1 烈度特征

据中国地震局发布的青海门源MS6.4地震烈度图[7]， 此次地震极灾区烈度Ⅷ度， 等震线长轴北西西向， Ⅵ度区及以上总面积约14660 km2。 其中， 青海省约占8550 km2， 甘肃省约占6110 km2。 地震造成青海门源县、 祁连县、 大通县、 互助县和甘肃永昌县、 凉州区、 天祝县、 肃南县等8个县(区)以及中牧山丹马场受灾。 此外， 位于Ⅵ度区之外的个别乡镇也受到波及， 造成部分老旧房屋破损。

Ⅷ度区主要涉及青海省门源县泉口镇， 面积约240 km2。 Ⅶ度区主要涉及青海省门源县皇城乡、 青石嘴镇、 泉口镇、 苏吉滩乡、 北山乡、 西滩乡、 仙米乡、 东川镇、 浩门镇、 种马场和甘肃省肃南县皇城镇， 共11个乡镇， 以及甘肃中牧山丹马场， 总面积约2510 km2。 Ⅵ度区主要涉及青海省门源县13个乡镇、 祁连县3个乡镇、 大通县2个乡镇、 互助县1个乡镇和甘肃省肃南县1个乡镇、 永昌县7个乡镇、 武威市凉州区2个乡镇、 天祝县4个乡镇， 共33个乡镇， 以及甘肃中牧山丹马场， 总面积约11910 km2。 各烈度区基本特征及1986年门源MS6.5地震烈度见表5， 可以看出， 两次强震的烈度长轴方向趋于一致， 但烈度面积差别较大。

表5 2016年门源MS6.4地震、 1986年门源MS6.5地震烈度简表[7-8]

6.2 震害特点

震害调查表明[1]， 青海门源MS6.4地震致600户房屋受损， 9人受轻伤， 零死亡， 9名受伤者均系避震不当造成。 受损房屋多为不同程度的裂缝， 其中主房230户， 附房370户， 院墙不同程度出现裂缝400户。 牲畜棚圈出现裂缝1132幢， 需重建的400幢。 地震未导致房屋倒塌， 各矿山企业、 水库、 道路隧道均未受损。 门源MS6.4地震未出现大面积房屋倒塌， 无论伤亡人数、 受损房屋还是经济损失， 与近10年来国内6级以上强震震害相比较轻。 其主要有两方面原因： ①震区多数房屋为2008年前后新建房， 均考虑了抗震措施。 门源县青石嘴镇， Ⅵ区， 政府引导危、 旧房改造， 抗震构造措施扎实， 震后完好无损。 “十一五”、 “十二五”的安居工程， 有抗震设计， 在西部地区效果显著； ②极震区多属高寒山区， 地广人稀。

7 讨论与结论

(1) 门源MS6.4地震为主震-余震型， 余震丰富， 强度偏低， 与1986年8月26日门源MS6.5地震相比， 释放能量稍显不足。 两次地震强度、 发震构造相近， 震源机制解有别， 值得进一步探讨和深入研究。

(2) 青海地区历史震例表明， 长时间的6级平静被打破后， 有成丛性6级地震活动的现象， 结合祁连山长达12年多的6级地震平静， 青藏高原东北缘多年低水平的地震活动， 以及该地区不同震级围空区嵌套现象的存在， 青藏高原东北缘仍有6级左右地震继续活动的可能。

(3) 此次地震前没有明确的预测意见， 但对于该地区的强震危险性有一定的评估。 显然， 仅凭上述的前兆异常变化、 震群等异常地震活动， 做出有效的时、 空、 强预测是不现实的。 因此， 有必要加强该地震区的强震成因、 活动规律及预测研究。

(4) 根据余震的空间分布、 震区活动构造的规模与走向、 历史及近现代强地震活动等综合分析， 先后两次时隔30年的6级强震不是单一构造发震。 冷龙岭主峰断裂带应该是两次地震的主发震断裂， 民乐—大马营断裂、 冷龙岭北缘断裂等其他断裂有协同作用。

(5) 门源MS6.4地震未出现大面积房屋倒塌， 无论伤亡人数、 受损房屋还是经济损失， 与近10年来国内6级以上强震震害相比较轻。 其主要原因是震区多数房屋为2008年前后新建房， 均考虑了抗震措施。 “十一五”、 “十二五”的安居工程， 有抗震设计， 在西部地区抵御强震效果显著。

[1] 青海门源6.4级地震致600户房屋受损9名群众受伤. (2016-01-21)[2016-04-01].http:∥www.gov.cn/xinwen/2016-01/21/content_5035170.htm

[2] (2016-01-21)[2016-04-01]. http:∥earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004fv5#region-info

[3] 中国地震局地球物理研究所. 2013年7月22日甘肃省岷县、 漳县MS6.6级地震. (2013-07-22)[2016-04-01]. http:∥www.cea-igp.ac.cn/upload/Image/mrtp/tpxw/2013n/20130722gsdxds/2674188375.jpg

[4] 美国哈佛大学(HRV)快速震源机制解. (2016-01-21)[2016-04-01]. http:∥www.csndmc.ac.cn/newweb/data/hrv_qcmt.jsp

[5] 董治平， 程建武， 张博, 等， 2013年7月22日甘肃省岷县-漳县6.6级地震概述. 国际地震动态， 2014(4)： 11-16

[6] 董治平， 冯建刚， 王先, 等. 祁连山构造带地震迁移活动特征分析. 国际地震动态， 2007(10)： 8-14

[7] [2016-04-01]. http:∥www.gov.cn/xinwen/2016-01/24/content_5035693.htm

[8] 党光明， 涂德龙， 叶建青, 等， 1986年8月26日门源6 4级地震震害及烈度分布. 西北地震学报， 1988， 10(3)： 95-97An overview of the 21 Jan 2016MS6.4 Menyuan earthquake sequences in Qinghai Province

Dong Zhiping， Cheng Jianwu， Zhang Bo， Yang Ping

(Lanzhou Earthquake Research Institute， China Earthquake Administration， Lanzhou730000， China)

On 21 Jan. 2016， aMS6.4 earthquake occurred near by Menyuan， in Qinghai Province. It is an another disastrous earthquake taking place in Qinghai Province 30 years after the 26 Aug. 1986MS6.5 Menyuan earthquake. In the meizoseismal area， the intensity reaches Ⅷ. The earthquake disaster caused zero casualties and lighter losses. This paper summarizes the basic source parameters， earthquake sequences， seismological background and seismotectonic structures of this earthquake. The features of the two strong earthquakes occurred in the same area in 30 years was compared.

TheMS6.4 Menyuan earthquake; seismic basic parameter; earthquake sequences; seismological background; fault belt

2016-05-10； 采用日期： 2016-07-15。

国家自然基金(41440030)、 甘肃省自然科学基金(0710RJZA070)共同资助。

P315；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2016.10.002

※通讯作者： 董治平， e-mail: dongzp0518@126.com。

❶ 国家地震局兰州地震研究所. 一九八六年门源6.4级地震的监测预报科学考察和震后对策. 1987年