南北地震带中段及周边中强地震序列类型的特征

2021-04-23 01:44:20祁玉萍林圣杰肖本夫赵小艳王培玲冯建刚
地震地质 2021年1期
关键词:主震余震震级

祁玉萍 龙 锋* 林圣杰 肖本夫 赵小艳 王培玲 冯建刚

1)四川省地震局,成都 610041 2)云南省地震局,昆明 650224 3)青海省地震局,西宁 810001 4)甘肃省地震局,兰州 730000

0 引言

余震序列研究及序列类型判定属于地震短期预测研究领域。准确的震后趋势判定是政府做出应急救灾决策的重要依据,对减少强余震可能导致的人员伤亡和经济损失具有重要意义。

中国对地震序列类型及特征的研究已有数十年历史。吴开统等(1990)和焦远碧(1998)利用不同方法对序列类型的分类进行研究;蒋海昆等(2006b)基于中国大陆中强地震的余震序列研究发现,地震序列类型的空间分布具有明显的区域特征。多项研究发现,地震序列类型的空间分布特征不仅与区域构造、应力作用方式有关,同时也可能与历史地震活动、区域深部介质环境有一定关系(王华林等,1997;周翠英等,2001;皇甫岗等,2007;林松建等,2011;宋美琴等,2011)。

近年来,国家应急管理对时效性的要求越来越高,但在中强地震发生后的短期内,受余震观测样本较少的限制,很难使用常规的统计地震学分析方法进行快速研判。因此,基于以往的震例研究,事先对不同区域的地震序列类型进行划分,可为正确判断当前序列类型以及震后地震趋势的快速判定提供基础数据。

南北地震带中段位于青藏高原东南缘,稳定的华南块体西部受到印度板块与欧亚板块对接碰撞且持续向N推挤,使巴颜喀拉块体与川滇块体向E、SE运动,构造背景十分复杂(邓起东等,2002;徐锡伟等,2003)。区域及周边发育多条大型活动断裂,如鲜水河断裂带、龙门山断裂带、安宁河-则木河断裂带、金沙江断裂带等,这些断裂控制着区域构造变形和地震活动。有历史记载以来,该区强震活动频繁,仅自2008年汶川地震以来就相继发生了2010年青海玉树7.1级、2013年四川芦山7.0级、2013年甘肃岷县-漳县6.6级、2014年云南鲁甸6.5级、2014年四川康定6.3级、2017年四川九寨沟7.0级和2019年长宁6.0级等一系列6~7级地震(图1)。多项研究结果表明,南北带中段区域内仍有发生强震的危险性(徐锡伟等,2017;徐晶等,2019),这也进一步凸显了地震序列类型特征研究的重要性和必要性。

图1 南北地震带中段及周边地区的活动构造、区域动力学与历史强震背景Fig.1 The active structures,regional dynamics and background of historical strong earthquakes in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions.

本文收集了南北地震带中段及附近区域1973年以来5.0级以上地震的地震序列资料,据此深入分析地震序列类型和空间分布特征,并讨论不同序列类型的成因,所得结论可为快速判定中强地震震后的早期趋势提供参考依据。

1 地震序列资料的选取与划分原则

1973年1月以来,南北地震带中段及附近区域(25°~35°N,96°~110°E)共发生5级以上地震266次,去除5级以上余震并将多震型地震算为1次事件进行统计后,梳理得到5级以上地震序列86组(表1),其中5.0~5.9级地震55组,6.0~6.9级地震23组,7.0~7.9级地震7组,8.0级以上地震1组,最大地震为2008年5月12日发生的汶川8.0级地震。文中分析所用的震源机制解类型以《中国震例》(张肇诚,1988,1990a,b,c,2000;陈棋福,2002a,b,c,2008;蒋海昆,2014a,b;杜方等,2018)研究资料为基础,地震序列目录以《中国震例》序列目录为主,并基于四川地震台网目录进行校对。

表1 1973年以来南北地震带中段及邻区5.0级以上地震序列的类型统计Table1 Sequence type statistics of M≥5.0 earthquakes in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions since 1973

续表1序号南北地震带中段及邻区5.0级以上强震破裂类型最大余震(次大地震)序列类型校正后序列类型所属序列分区 发震时刻北纬/(°)东经/(°)震级M发震地点发震时刻震级M震级ML与主震时间间隔/d321995-10-24 06:46:5325.83102.326.5云南武定走滑1995-10-25 01:43:265.30.79主余Ⅺ331995-12-18 12:57:0634.4897.356.2青海玛多走滑1995-12-20 18:07:595.52.22主余Ⅱ341996-02-03 19:14:1827.30100.227.0云南丽江正断1996-02-05 00:58:066.01.49主余Ⅹ35∗1996-02-28 19:21:5829.00104.425.4四川宜宾走滑1996-02-29 00:40:532.22.90.22主余孤立Ⅷ36∗1996-12-21 16:39:3830.7099.605.5四川白玉-巴塘走滑1996-12-21 17:08:062.53.20.02主余孤立Ⅸ371998-11-19 19:38:1127.23100.986.2云南宁蒗走滑1999-01-03 01:55:045.044.26主余Ⅹ38∗1998-12-01 15:34:5426.53104.085.1云南宣威走滑1999-01-26 09:25:172.33.055.74主余孤立Ⅺ391999-09-14 20:54:3031.60104.215.0四川绵竹逆冲1999-11-30 16:24:50576.81多震Ⅲ401999-09-27 19:49:1534.75101.305.1青海河南逆冲1999-09-27 20:00:453.23.80.01主余主余Ⅰ411999-11-26 04:51:1534.6099.825.0青海玛沁走滑1999-12-08 03:23:314.311.94主余Ⅰ422000-01-15 07:37:0525.58101.126.5云南姚安走滑2000-01-15 07:42:184.14.60.00主余Ⅹ432001-02-23 08:09:1929.40101.086.0四川雅江走滑2001-02-14 15:27:285.0-8.70主余主震前Ⅸ442001-05-24 05:10:3827.60100.905.8四川盐源-宁蒗走滑2001-08-10 15:26:294.24.778.43主余主余Ⅹ452001-10-27 13:35:4026.23100.576.0云南永胜走滑2001-10-27 14:06:184.10.02主余Ⅹ462003-07-21 23:16:3225.97101.296.2云南大姚走滑2003-10-16 20:28:046.186.88多震Ⅹ472003-08-21 10:17:4827.40101.305.0四川盐源走滑2003-08-21 18:58:144.04.50.36主余主余Ⅹ482003-11-13 10:35:12 34.70103.905.2甘肃岷县逆冲2003-11-13 11:08:513.20.02主余Ⅰ492003-11-15 02:49:4227.20103.625.1云南鲁甸走滑2003-11-26 21:38:545.011.78多震Ⅶ502004-10-19 06:11:4125.1099.085.0云南保山走滑2005-01-07 23:50:074.44.880.74多震多震Ⅹ512006-06-21 00:52:5533.05104.935.0甘肃文县逆冲2006-06-21 16:56:203.64.10.67主余主余Ⅲ522006-07-19 17:53:0733.0096.255.6青海玉树走滑2006-07-18 17:53:075.01.00多震主震前Ⅳ532006-07-22 09:10:2228.02104.135.1云南盐津正断2006-08-25 13:51:405.134.20多震Ⅶ542008-05-12 14:28:0430.95103.408.0四川汶川逆冲2008-05-25 16:21:496.413.08主余Ⅲ552008-08-30 16:30:5126.20101.906.1四川攀枝花-会理走滑2008-08-31 16:31:095.61.00多震Ⅺ562009-07-09 19:19:0525.60101.16.0云南姚安走滑2009-07-10 17:02:015.20.90主余Ⅹ572009-11-02 05:07:1626.00100.705.0云南宾川走滑2009-11-02 06:04:442.43.10.07主余Ⅹ582010-01-31 05:36:5630.30105.705.0四川遂宁、潼南交界逆冲孤立Ⅷ592010-04-14 07:49:3633.2096.607.1青海玉树走滑2010-04-14 09:25:176.30.07主余Ⅳ602011-04-10 17:02:4231.30100.825.3四川炉霍走滑2011-04-21 07:45:231.11.910.625孤立Ⅴ612011-06-20 18:16:4925.1098.705.2云南腾冲走滑2011-08-09 19:50:165.250.06多震Ⅹ

续表1序号南北地震带中段及邻区5.0级以上强震破裂类型最大余震(次大地震)序列类型校正后序列类型所属序列分区 发震时刻北纬/(°)东经/(°)震级M发震地点发震时刻震级M震级ML与主震时间间隔/d622012-06-24 15:59:3227.73100.675.7云南宁蒗正断2012-06-26 14:21:143.33.91.93主余主余Ⅹ632012-09-07 11:19:4027.50103.985.7云南彝良走滑2012-09-07 12:16:295.60.04多震Ⅶ642013-01-18 20:42:5030.9699.405.4四川白玉走滑2013-01-18 21:17:393.33.90.02主余主余Ⅸ652013-03-03 13:41:1525.9099.805.5云南洱源正断2013-04-17 09:45:54544.84多震Ⅹ662013-04-20 08:02:4630.30103.007.0四川芦山逆冲2013-04-21 17:05:235.41.38主余Ⅲ672013-07-22 07:45:5634.52104.236.6甘肃岷县逆冲2013-07-22 09:12:345.60.06主余Ⅰ682013-08-31 08:04:1828.2099.405.8云南香格里拉正断2013-08-28 04:44:485.1-3.14主余主震前Ⅹ692014-04-05 06:40:3428.14103.575.2云南永善走滑2014-08-17 06:07:585.0133.98多震Ⅶ702014-05-30 09:20:1325.0397.806.1云南盈江走滑2014-05-24 04:49:215.6-6.19多震主震前Ⅹ712014-08-03 16:30:1027.10103.306.5云南鲁甸走滑2014-08-04 03:30:314.20.46主余Ⅶ722014-10-01 09:23:2728.40102.805.0四川越西走滑2014-10-20 14:04:522.43.119.20孤立孤立Ⅵ732014-11-22 16:55:2530.26101.696.3四川康定走滑2014-11-25 23:19:075.83.27多震Ⅴ742015-01-14 13:21:3929.30103.205.0四川金口河逆冲2015-01-14 19:21:362.50.25孤立Ⅶ752015-10-12 18:04:1434.3698.195.2青海玛多走滑2015-10-13 01:37:212.63.20.31主余Ⅱ76∗2015-10-30 19:26:4925.0699.505.1云南昌宁正断2016-01-09 17:34:592.02.870.92主余孤立Ⅹ772016-05-18 00:48:4726.1099.535.0云南云龙走滑2016-05-18 01:05:114.60.01多震Ⅹ782016-09-23 01:23:1130.1099.645.1四川理塘正断2016-09-23 00:47:124.9-0.02多震主震前Ⅸ792017-03-27 07:55:0025.8999.805.1云南漾濞走滑2017-03-27 07:40:284.7-0.01多震主震前Ⅹ802017-08-08 21:19:4633.20103.827.0四川九寨沟走滑2017-08-09 10:17:024.80.54主余Ⅲ81∗2017-11-23 17:43:3329.40107.945.0重庆武隆正断2017-11-29 10:34:082.53.15.70主余孤立Ⅷ822018-05-06 17:23:3934.5696.535.3青海称多走滑2018-05-05 00:37:434.8-1.70多震主震前Ⅱ832018-10-31 16:29:5527.70102.085.1四川西昌走滑2018-11-20 06:01:113.319.56主余Ⅵ842018-12-16 12:46:0728.24104.955.7四川兴文走滑2019-01-03 08:48:065.317.52多震Ⅷ852019-06-17 22:55:4328.34104.906.0四川长宁走滑2019-07-04 10:17:585.616.47多震Ⅷ862019-09-08 06:42:1329.55104.795.4四川威远逆冲2019-09-09 08:32:393.31.08主余Ⅷ

为保证结果统一,对于采用ML震级标度的地震序列,根据MS=1.13ML-1.08换算为MS震级,并以序列主震M0与最大余震M1之间的震级差ΔM=M0-M1进行序列类型划分:1)ΔM≥2.5且余震次数较少为孤立型;2)0.6≤ΔM<2.5为主余型,包括主余型序列和前震-主震-余震型序列;3)ΔM<0.6为多震型,包括震群型和双震型序列(蒋海昆等,2006a)。基于上述划分原则对部分地震序列类型进行修正,其中有7次地震由震例资料中确定的主余型校正为孤立型,1次地震由多震型校正为主余型。本文将使用校正后的序列类型开展相关分析。

2 地震序列类型的统计特征

2.1 不同序列类型的比例关系

86个震例中包括主余型44次,占51%;多震型25次,占29%;孤立型17次,占20%。整个区域以主余型地震序列为主。蒋海昆等(2006c)的研究结果显示,中国大陆6.0级以上地震序列属于主余型的自然概率较大(59%),其次为多震型(18%),孤立型的自然概率最小(23%)。比较二者结果可发现,在研究区的地震活动中,主余型低于大陆活动的平均水平,多震型地震序列相对较多,孤立型地震的比例略低于大陆地区的统计结果。

值得注意的是,在86个地震序列中,1989年小金6.6级地震序列、1993—1995年沐川5级震群和2013年鲁甸5级震群为3次比较特殊的地震序列。1989年3月1日、1989年9月22日和1991年2月18日在四川小金先后发生了5.0、6.6和5.0级地震,虽然3次地震活动时间的间隔较长,但2次5.0级地震与6.6级地震属同一发震构造,且有类似的受力环境和地震震源机制,综合分析认为1989年3月1日的5.0级地震属于一次(广义)前震,1989年9月22日的6.6级地震为本次地震的主震,而1991年2月18日发生的5.0级地震则为晚期强余震(张肇诚,2000)。1993—1995年间在四川沐川相继发生1993年8月7日5.0级、1994年12月30日5.7级和1995年4月26日5.1级地震,3次地震持续的时间较长,结合沐川3次5级以上地震野外考察的极震区等烈度线分布、余震分布图像以及震源机制解结果分析认为,这3次5级地震属同一震源区的多次破裂事件,是以3次5级地震为主组成的多震型地震事件(陈棋福,2002a)。2003年11月15日、11月26日和2004年8月10日在云南省鲁甸县分别发生5.1、5.0和5.6级地震,3次地震的发震构造一致,属于一次多震型序列(蒋海昆,2014a)。

2.2 序列类型比例随震级的变化

从不同主震震级区间序列类型的比例来看(表2),5.0~5.9级地震中有主余型24次(占44%)、多震型17次(占31%)、孤立型14次(占25%),6.0~6.9级地震中有主余型13次、多震型7次、孤立型3次,分别占57%、30%及13%;7.0级以上8组地震中,除1976年8月16日四川松潘-平武7.2级地震为多震型外,其他均为主余型地震,无孤立型地震。可见,随着地震震级增大,多震型、孤立型地震所占的比例减少,而主余型地震所占的比例增加,这种趋势与其他研究的统计结果基本一致(蒋海昆等,2007)。

表2 不同主震震级范围内的序列类型统计Table2 Statistics of earthquake sequence types in different magnitude ranges

2.3 主震破裂形式与余震序列类型

在86个震例中,走滑型地震有62次,占统计样本总数的72%;逆断(冲)型地震14次,占16%;正断型地震9次,占11%;有1次地震的破裂类型未能确定,占1%。由表3 可知,主余型地震在不同破裂类型中占绝对优势,尤其是在逆冲性质的地震中主余型的发震概率明显高于其他类型;多震型地震更可能为走滑和正断性质,而孤立型地震在3种破裂类型地震中所占的比例都很小。

表3 1973年以来南北地震带中段及周边5.0级以上地震的破裂类型与序列类型统计Table3 The statistics of rupture type and sequence type of M≥5 earthquakes in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions since 1973

3 最大余震统计分析

3.1 最大余震与主震震级之间的统计关系

通常最大余震活动强度MA与主震强度M0呈正比,即MA=M0-C,其中C为常数,对于不同的区域其值一般在0~3或更大范围内变化(Kisslingeretal.,1991;蒋海昆等,2006c)。由于孤立型地震的次数相对较少,离散程度相对较高,因此仅对主余型和多震型地震的主震与最大余震之间的关系进行分析。

基于表1 给出的数据,对主余型地震的主震震级与最大余震震级的线性回归关系进行分析(图2)。使用44次主余型地震资料拟合得到的统计关系为

图2 1973年以来南北地震带中段及周边主余型地震序列主震震级与最大余震震级之间关系Fig.2 Relationship between the magnitude of the largest aftershock and the mainshock of the mainshock-aftershock earthquake type in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions since 1973.

MA=1.046M0-1.65,R2=0.613i8

(1)

以25次多震型地震作为样本进行序列最大与次大地震震级的线性回归关系分析。由于25次地震序列中有6次首发地震小于最大主震,为了更好地分析主震与最大余震的关系,我们分别将第1次地震和最大震级地震作为主震进行分析(图3),得到:

图3 1973年以来南北地震带中段及周边多震型地震序列主震及最大余震震级之间关系Fig.3 Relationship between the magnitude of the largest aftershock and the mainshock of the multiple earthquake type in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions since 1973.a 第1地震为主震;b 最大地震为主震

MA=0.775M0+1.105,R2=0.614i7(第1个地震为主震)

(2)

MA=0.904M0+0.184,R2=0.840i2(最大震级地震为主震)

(3)

在初步判定序列类型的前提下,可利用式(1)—(3)对该序列的最大余震震级进行粗略估计。总体上,地震震级与最大余震震级呈正相关。对于多震型地震序列,若将最大震级地震作为主震,则给出的R2值相对更高,得到的最大余震震级更符合实际情况。

3.2 最大余震时间间隔统计分析

地震发生后,后续最大余震何时发生备受关注。刘蒲雄等(1996)研究认为绝大多数地震序列的最大余震一般发生在主震后3个月内。在本文所统计的86次地震中,有80次地震(93%)的最大余震发生在震后3个月内,与蒋海昆等(2006a)给出的中国大陆中强地震最大余震的统计结果一致。为细致地研究区域内不同序列类型最大余震发生的时间,以最大余震发生在震后3个月的地震序列作为样本,统计最大强余震持续时间间隔分布,结果显示绝大多数地震的最大余震多发生在震后20d内且具有对数分布的特征(图4)。主余型地震的最大余震集中分布在震后前3d内,41次地震中有28次在主震后前3d内发生,其中有22次地震的最大余震与主震在同一天发生;多震型地震中最大余震集中在震后12d内发生的概率更大,个别地震的持续时间较长,如1993—1995年沐川震群;孤立型地震的衰减相对较快,最大余震多发生在地震当天。本文的统计结果与前人的研究结果基本吻合(刘蒲雄等,1996;蒋海昆等,2006c)。

图4 1973年以来南北地震带中段及周边5.0级以上序列内最大余震与主震的间隔关系Fig.4 Relation of the interval between the largest aftershock and the mainshock in the M≥5 earthquake sequences in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions since 1973.a 所有地震;b 主余型;c 多震型;d孤立型

4 序列类型空间分布与构造关系的初步讨论

4.1 地震序列类型的空间分布特征

图5 给出了南北地震带中段86次地震序列的类型分布情况。从图中可见,主余型地震的分布相对较广,多震型地震在川西巴塘—理塘、川东马边—昭通一带、川北松潘一带及滇西北云龙、姚安、龙陵及附近区域分布较为集中,甘孜-玉树断裂带、鲜水河断裂带NW段及四川盆地等地区孤立型地震相对较多。

序列类型的空间分布与区域构造运动形式有一定关系(沈小七等,2014)。研究区域内地质构造复杂,断裂分布交错,依据闻学泽等(2003)对川滇地区地震区带的划分,结合断层习性、历史地震活动、现今地震活动及序列分布特点,将南北地震带中段及周边按地震类型优势分布划分为11个区,各区域序列类型分布如下:

川甘青交界区(Ⅰ区):该区位于巴颜喀拉块体与柴达木-祁连块体边界区域,发育有多条NW走向的活动断裂。区域内主要以主余型地震为主,1973年以来共发生5.0级以上地震6次,其中的5次主余型地震遍布整个区域,仅1974年5月11日四川若尔盖5.6级地震为孤立型地震,无多震型地震发生。

玛多—马尔康地区(Ⅱ区):青海玛多—四川马尔康区域内有NW向的久治断裂、玛多断裂、松岗断裂;此外,区域内的NE向龙日坝断裂带是一条晚第四纪新生的强活动逆-右旋走滑断裂带。该区域共发生主余型地震4次,2018年5月6日青海称多5.3级地震为惟一的多震型地震,无孤立型地震;1989年9月22日小金6.6级地震为特殊的主余型地震,属广义的前震-主震-余震型序列。

松潘-龙门山地区(Ⅲ区):该区域是巴颜喀拉块体的东边界,活动断裂带分布错综复杂,不仅有NE向龙门山断裂带、近SN向的岷江断裂和虎牙断裂,还包括NW向的塔藏断裂以及由NW向转为NNE向的白龙江断裂等。历史地震显示该区域6.0级以上地震频发,其中最大地震为2008年5月12日汶川8.0级地震。从序列统计来看,在1973年以来的7次地震中,5次为主余型,2次为多震型,无孤立型。整个区域属于7.0级以上地震的多发区,区域内先后发生4次7.0级以上地震,其中3次为主余型,1次为多震型,表明该区7级以上地震以主余型为主。另外,松潘及附近区域发生了1次多震型地震和2次主余型地震,其中1973年松潘6.5级地震虽为1次主余型地震,却发生了多次5级以上地震,分析认为该区域为虎牙断裂与龙门山断裂的接合部位,不仅受到华南块体的阻挡,北部鄂尔多斯地块对该区域的构造活动也有一定的影响。

甘孜-玉树带(Ⅳ区):该区域的构造相对单一,NW向的甘孜-玉树断裂及其次级断裂为整个区域内的主体构造,与鲜水河断裂共同构成了巴颜喀拉地块、羌塘地块和川滇菱形地块的边界断裂(徐锡伟等,2003)。除2010年玉树7.1级地震外,区内还曾发生过1896年邓柯西7.0级地震和1738年青海玉树西 6级地震。1973年以来记录到的4次5.0级以上地震分布在青海玉树和甘孜一带,共发生孤立型地震2次、多震型地震1次、主余型地震1次。

鲜水河带(Ⅴ区):NW向的鲜水河断裂带是位于中国青藏高原东部的一条晚第四纪强烈活动的大型左旋走滑断裂,是中国大陆境内动力作用环境和地壳运动变形最强烈的断裂带之一(钱洪,1989;Allenetal.,1991;徐晶等,2013)。断裂带曾发生多次7.0级以上地震,1973年以来沿断裂带先后发生7次5.0级以上地震,其中5.0~5.9级地震3次,6.0~6.9级地震3次,7.0级以上地震1次,最大地震为1973年炉霍7.6级地震。该区地震序列包括3次主余型、3次孤立型和1次多震型地震。主余型地震主要沿断裂展布,孤立型地震分布在甘孜和石棉一带,2014年康定6.3级地震是鲜水河断裂带上惟一一次多震型地震序列,2次主震的震级差为0.5级,分别发生在色拉哈和折多塘分支断裂上。

安宁河-则木河带(Ⅵ区):近SN—NNW向的安宁河-则木河断裂带、NNW向的大凉山断裂带为区内主要断裂,均以左旋走滑为活动特征。安宁河断裂带自1536年 7级地震、则木河断裂带自1850年 7级地震后均未发生过7.0级以上的地震(闻学泽等,2008;祁玉萍等,2018)。多项研究结果显示该区域有发生强震的危险性(M7专项工作组,2012;徐锡伟等,2017),然而该区自1973年以来仅发生过2014年越西5.0级地震和2018年西昌5.1级地震,2次地震分别为孤立型和主余型。

马边-昭通带(Ⅶ区):该区域为大凉山次级块体的一部分,区域内地质构造复杂、断裂交错,SN—NNW向的马边-盐津断裂带由9条规模不等的纵向断裂和数条横向断裂组成,表现出左旋走滑-挤压逆冲的晚第四纪活动特征(唐荣昌等,1993;张世民等,2005;宫悦等,2019);近SN向的峨边-金阳大断裂表现为逆冲性质;NE向的昭通-莲峰断裂带是以右旋走滑兼逆冲或逆冲为主要错动方式的区域性大断裂,其间穿插发育了一些规模较小的NW向断裂,与NE向断裂构成共轭断裂(闻学泽等,2013)。统计结果显示,该区域为多震型地震的多发区,先后发生5次多震型地震、2次主余型地震和1次孤立型地震,1971年云南大关7.1级地震为主余型地震,其依旧遵循7.0级以上为主余型地震的规律。空间分布结果显示,多震型地震主要沿马边-盐津断裂带分布,在马边-盐津断裂带南段和昭通-莲峰断裂带交会区域尤为集中。结合动力学背景分析认为,该区域不仅吸收了川滇块体SE向的运动作用,还需要调节与华南块体的挤压作用(常祖峰等,2014)。

四川盆地(Ⅷ区):四川盆地是在上扬子克拉通基础上发展起来的经历了多期构造演化过程的叠合盆地(何登发等,2011),以华蓥山断裂带为主体构造,内部包括不同规模的褶皱变形。2008年之前,盆地内的地震活动与四川西部地区相比微弱得多,最大地震为1896年2月14日四川富顺 5级地震;2008年后,整个盆地的地震活动明显增强,尤其在川东南地区5.0级以上地震活动更加活跃,2019年6月17日长宁6.0级地震打破盆地内无6.0级以上地震的记录。从该区域序列统计来看,盆地内孤立型地震居多(3次),多震型次之(2次),主余型地震最少(1次)。孤立型地震分布相对分散,2次多震型地震均发生在川东南宜宾地区,但该局部区域近几年突出的中强地震活动可能有其特殊的成因。

川西理塘—巴塘地区(Ⅸ区):理塘—巴塘地区处于羌塘-昌都陆块与松潘-甘孜造山带的拼合部位,主要活动断裂有近SN向的金沙江断裂带、NE向的巴塘断裂带和NW向的理塘断裂带,此外还发育一系列以张性为主的近EW向断裂(周荣军等,2005;易桂喜等,2017)。该区历史上曾发生1870年巴塘 7级地震和1948年理塘7.3级地震,1973年以来区内发生的最大地震为1989年巴塘6.7级震群。区域内共发生过6次5.0级以上地震,其中2次为多震型、2次为孤立型、2次为主余型。多震型地震分布相对集中,主要发生在巴塘—理塘一带。

滇西北地区(X区):滇西北地区是青藏高原断块内部次一级块体的边缘接壤地区,地质构造十分复杂。第四纪以来,区内的构造运动以断裂活动为主要特征,发育了NW、NE和近SN向的3组主要活动断裂。红河断裂和中甸断裂为区内主体活动断裂,均以NW向右旋走滑活动为主;在本区内普遍发育NE向断裂,但规模较小,主要为一些密集排列或平行、叠错并与近SN向张性断裂相伴的左旋走滑活动性断裂(谢富仁等,1994)。有历史记载以来,该区域即为地震多发区,1973年以来发生过28次5.0级以上地震,以5.0~5.9级地震为主。序列统计结果显示,区内以主余型和多震型地震序列为主,其中主余型16次,多震型10次,孤立型2次,即1988年云南宁蒗5.5级地震和2015年云南昌宁5.1及地震。主余型地震集中分布在宁蒗-盐源、红河断裂带及其附近区域,云南云龙、洱源、大理、姚安、龙陵、澜沧一带均有多震型地震发生。

滇东区(Ⅺ区):该区域以近SN向的小江断裂带和普渡河断裂为主体构造,可确定序列类型的地震有7次,其中主余型4次、孤立型2次、多震型1次,属于以主余型地震为主的地区,与李永莉等(2011)的统计结果一致。空间分布显示,主余型地震主要沿主干断裂分布,孤立型地震在云南宣威、嵩明及其附近区域分布较多。

表4 南北地震带中段及周边地区各分区序列类型统计表Table4 Statistical table of sequence types in the middle section of the north-south seismic belt and its surrounding regions

4.2 序列类型的空间分布与构造关系的初步讨论

序列类型的空间分布具有较明显的区域性特征,其原因非常复杂。多项研究结果表明,地震序列类型的分布不仅与该区的地质构造环境相关,还与深部介质环境、历史地震活动有一定关系(王华林等,1997;周翠英等,2001;蒋海昆等,2006b;皇甫岗等,2007;林松建等,2011)。

本研究主要获得了以下认识:

(1)南北地震带中段地区地质构造复杂,除龙门山断裂带、鲜水河断裂带、安宁河-则木河-小江断裂带、金沙江断裂带、红河断裂等几条大断裂外,还有多条纵横交错的断裂,对区域内的地震活动影响较大。地震序列的空间分布显示,主余型地震序列无明显集中的分布区域,能够在各类形式的构造运动中产生,较常发生在构造单一的主干断裂周边或新生相互分离的断裂带附近,例如以NW向单一断裂为主的川甘青交界区和玛多—马尔康地区的主余型地震序列多于其他构造类型的区域。多震型序列的震源环境一般具有较复杂的发震断层,多发生在共轭或多组构造交会的区域,如川西巴塘—理塘地区、川东马边—昭通一带、川北松潘以及滇西北云龙、姚安、龙陵一带等,这些区域均发育有不同规模的共轭构造(虢顺民等,2002;周荣军等,2005)。孤立型地震序列多发生在简单小断层的端部,四川盆地内部发生过多次孤立型地震,这主要是由于盆地内除华蓥山断裂带外无其他大规模断裂发育。

(2)南北地震带中段及周边区域发生多次7级以上地震后,一段时间后这些地震的原震区往往将再次发生5级以上地震,如1981年道孚6.9级地震震中附近曾发生1904年道孚7.2级地震,1816年炉霍 7级地震后于1973年在老震区发生7.6级地震,2011年再次发生5.3级地震;1988年道孚5.0级地震、2018年西昌5.1级地震也均发生在历史大地震的震中附近,虽然2次地震均属于主余型地震序列,但整个序列的余震相对较少,属余震不发育的主震型。总体而言,在四川地区历史及现今强震的老震区附近发生孤立型或余震不发育的主震型地震的可能性较大。在滇西北地区,1511年永胜 7级地震和1925年大理7.0级地震的震中附近分别发生了1992年云南永胜5.4地震和1978年下关5.3级地震,2次地震均为多震型地震,表明滇西北地区历史地震的老震区更可能发生多震型地震序列。

5 结论

本文通过对《中国震例》及其他资料对南北地震带中段86次M≥5.0震例进行了系统性梳理,以研究南北地震带中段及邻区地震序列类型统计和空间分布特征,提取研究区及周边地震序列类型的分区特征,并讨论不同类型震源环境特点,尝试为南北地震带中段及附近区域中强地震的震后早期趋势快速判定提供参考依据。获得的主要认识如下:

(1)1973年以来南北地震带中段及周边发生的86次5.0级以上地震中,主余型有44次、多震型有25次、孤立型有17次,整个区域以主余型地震序列为主;在同一序列类型地震中,随着地震震级增大,主余型地震所占的比例增加,而多震型、孤立型地震所占的比例减少,7.0级以上地震以主余型为主,无孤立型地震。在不同破裂类型中,主余型占绝对优势,在逆冲型地震中主余型的发震概率明显高于其他类型,而多震型地震则更可能为走滑型和正断型地震。

(2)主余型和多震型地震序列的主震与最大余震震级的线性关系相对较好,得到的经验公式能够为研究区域内同类地震的最大余震震级判定提供依据;绝大多数地震的最大余震多发生在震后20d内,主余型地震的最大余震集中在震后前3d内发生,多震型地震的最大余震集中在震后12d内发生,孤立型地震的最大余震多发生在主震当天。

(3)南北地震带中段及周边的序列空间分布具有较明显的区域性差异。从各类型地震的空间分布情况来看,主余型地震的分布相对较广,弥散于川西高原和川滇块体内部;多震型地震主要集中在川西巴塘—理塘、川东马边—昭通一带、川北松潘一带及滇西北云龙、姚安、龙陵及附近区域;甘孜-玉树断裂带、鲜水河断裂带NW段及四川盆地等地孤立型地震相对较多。

(4)地震序列类型的分布特征与构造和历史地震活动可能有一定关系。构造简单的主干断裂周边或新生相互分离的断裂带附近多发生主余型地震;构造较为复杂、多组构造共轭或交会的区域更可能发生多震型序列;孤立型地震序列一般多发生于简单小断层的端部。同时,在现今活动强烈的已有断层的历史大地震震中附近发生孤立型或余震不发育的主余型序列的可能性更大。

致谢四川省地震局杜方研究员对文本的分析工作给予了指导;审稿人对本文提出了宝贵的意见和建议。在此一并表示感谢!

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