2021年3月19日西藏比如MS6.1地震总结

田 雷 张小涛 解孟雨 姜祥华 王 月 邓世广 臧 阳 黎明晓 于 晨 苑争一

（中国北京100045 中国地震台网中心）

0 引言

据中国地震台网测定（http://news.ceic.ac.cn/CC20210319141127.html），2020年3月19日14时11 分在西藏那曲市比如县（31.94°N，92.74°E）发生MS6.1 地震，震源深度10 km。截至2021 年4 月15 日，本次地震序列共记录MS2.0 以上地震55 次，其中MS2.0—2.9 地震50 次，MS3.0—3.9 地震2 次，MS4.0—4.9 地震3 次，最大余震为4 月7 日发生的MS4.7 地震。

2021 年西藏比如6.1 级地震发生在西藏班戈—安多地区的安多盆地南缘断裂附近，该断裂是全新世断层，震源机制解结果显示此次地震为正断兼走滑型破裂，与该区域的断层性质较为一致。此次地震震中附近海拔约4 600 m，人口稀少，人口密度为4 人/km2；地震活动及地球物理监测能力较低，震例资料较少。本文将从构造背景、历史地震、震源物理参数、余震序列跟踪、震中附近存在的异常等，希望通过分析此次比如6.1 级地震，为未来的地震预报积累宝贵的震例资料，并为震中及附近区域积累更多震例资料。

1 构造背景与历史地震

2021 年比如6.1 级地震震中位于安多盆地南缘断裂南侧约16 km。安多盆地南缘断裂为近EW 走向的正断层，长约200 km，与安多北缘断裂、错那湖东缘断裂和西缘断裂控制形成安多—错那盆地（图1）。根据盆地中的第四纪堆积厚度和抬升山地的峰顶面高度推断，跨过安多南缘断裂的第四纪最大垂直位应大于540 m。据此推算，安多南缘断裂自约2.8百万年前以来的平均垂直活动速率最小约为0.19 mm/a（吴中海等，2005）。安多南断裂是安多盆地的南缘控制断裂，在全新世有明显的垂直活动，多处形成断层崖和断层陡坎。在地貌上，安多盆地内部河流沿盆地南缘由东向西流入错那湖，反映了安多盆地南缘沉降比北缘强烈，且安多南断裂垂直活动比安多北断裂强（马保起等，2003）。

图1 2021 年3 月19 日西藏比如6.1 级地震区域构造图（引自中国地震局地质研究所）Fig.1 The active tectonic map around the Biru MS6.1 earthquake on Mar.19,2021（according to Institute of Geology,China Earthquake Administration）

自1950 年以来，比如6.1 级地震震中200 km 范围内共发生10 次6 级以上地震，其中6.0—6.9 级地震7 次，7.0—7.9 级地震2 次，8.0—8.9 级地震1 次（图2）。在这些地震中，1951 年11 月18 日西藏当雄8.0级地震震级最大，震中位于崩错断裂带附近，距比如6.1 级地震约158 km；1994 年6 月30日青海唐古拉6.3 级地震时间最近，震中位于雁石坪南断裂带附近，距此次地震震中约124 km；1971 年5 月23 日西藏安多6.5 级地震空间最近，震中位于唐古拉山南缘断裂带附近，与此次6.1 级地震相距约72 km。

图2 西藏比如6.1 级地震周边断层及历史地震分布Fig.2 The distribution of faults and historical earthquakes in the vicinity of the Biru MS6.1 earthquake

2 震源参数

2021 年比如6.1 级地震发生后，多家研究机构利用不同方法反演震源机制解（表1），不同机构的计算结果差异较大，其中：美国地质调查局（USGS）在3 月19 日14 时41 分时给出的震源机制解节面Ⅰ的滑动角为-113°，表明地震可能为正断型破裂；中国地震局地震预测研究所（IEF-CEA）、中国地震台网中心（CENC）和中国地震局地球物理研究所（IGP-CEA）（郭祥云反演结果）给出的震源机制解的节面Ⅰ的滑动角分别为-11°、-3°和21°，表明此次地震为走滑型破裂机制；3 月19 日16 时23 分，中国地震局地球物理研究所韩立波给出该地震震源机制解，与USGS 结果较为一致，节面Ⅰ的滑动角为-121°，显示此次地震为正断型破裂机制。

表1 比如6.1 级地震震源机制解Table 1 Focal mechanism solutions for the Biru MS6.1 earthquake

对于矩震级反演结果，IEF-CEA 反演震级最大，为MW5.9，USGS 反演震级最小，为MW5.7，二者相差0.2。对于质心深度，除韩立波等得到的质心深度为6 km，其余几家机构的结果均在11 km 左右，偏差较小。

3 余震序列跟踪

3.1 序列概况

西藏比如6.1 级地震的余震较为丰富，截至2021 年4 月15 日，余震区共记录ML≥1.0 地震410 次，其中ML1.0—1.9 地震210 次，ML2.0—2.9 地震176 次，ML3.0—3.9 地震21 次，ML4.0—4.9 地震2 次，ML5.0—5.9 地震1 次，最大余震为4 月7 日5 时48 分比如ML5.2（MS4.7）地震（表2，图3）。基于比如6.1 级地震序列目录，利用ZMAP 软件中最小完整性震级Mc的计算方法（Wyss et al，1999；Wiemer and Wyss，2000；Mignan and Woessner，2012），即结合拟合优度测试（GFT）和修正最大曲率法（MAXC），计算得到该地震序列的最小完整性震级Mc为ML2.0 ± 0.2（图4）。

图3 比如6.1 级地震序列M—t图（a）和日频次图（b）Fig.3 M-tdiagram (a) and daily cumulative rate (b) of the Biru MS6.1 earthquake sequence

图4 比如6.1 级地震序列的完整性震级Fig.4 The magnitude of completeness for the Biru MS6.1 earthquake sequence

表2 比如6.1 级地震序列目录（ML≥3.0）Table 2 Catalogue of the Biru MS6.1 earthquake sequence (ML≥3.0)

续表

2021 年比如地震序列的余震集中发生在震后5 天内，共记录ML≥1.0 余震201 次，随后序列余震持续活动，ML≥1.0 余震日频次持续衰减，至4 月7 日最大余震ML5.2（MS4.7）发生，ML≥1.0 余震日频次突增，后续ML≥1.0 余震日频次再次持续衰减，且最大余震发生后，余震震级未超过MS3.0（图3）。

比如地震序列中6.1 级主震释放能量占序列的98.96%，表明主震释放了此次地震序列的绝大部分能量。此次地震序列主震震中30 km 范围内共有ML≥1.0 余震232 个，占比约56.6%，最大余震（ML5.2）位于主震东侧，距离约11 km（图5）。

图5 比如6.1 地震序列震中分布（截至2021 年4 月15 日）Fig.5 Epicentral distribution of the Biru MS6.1 earthquake sequence (to April 15,2021)

此外，比如地震余震震中具有近圆形分布特征（图5），这可能由余震序列数据由单个台站记录所致。这是因为，目前地方地震台主要使用MSDP 进行地震定位（代光辉等，2019），而单台地震定位则通过震中距和震源相对台站的方位角确定地震位置（陈翔等，2011；郭林旺等，2015）。对于震中距离，由于余震主要集中在主震附近，因而估算的震中距基本一致，而在仪器方位误差、介质各向异性以及时窗选取主观性等因素影响下，使用P 波偏振分析得到方位角，结果会存在一定误差（陈彦含等，2020），从而导致单台记录下余震出现近圆形分布。

3.2 序列参数及最大余震震级估计

基于所得最小完整性震级ML2.0 ± 0.2，利用最大似然法（Marzocchi and Sandri，2003），对比如地震序列震级—频度曲线进行G—R 关系拟合，得到序列a值和b值分别为3.85 ± 0.12 和0.79 ± 0.05（图6），进而推测序列最大余震震级为ML4.9，与实际发生的最大余震震级ML5.2 相差0.3。比如地震序列中发生的ML3.5 左右的地震明显低于G—R关系拟合曲线，表明该震级地震出现缺失，余震区未来存在发生相应震级地震的可能[图6(a)]。

前人研究（刘正荣等，1979；刘正荣，1984；刘正荣等，1986；蒋海昆等，2007）显示：当h＞1 时，地震序列一般为主余型序列；h≤1 时，一般为前震序列，后续易发生更大地震。截至4 月15 日，比如6.1 级地震序列的h=1.171 ＞1[图6(b)]，表明该地震序列后续发生更大地震的可能性较小。结上所述，比如6.1 级地震序列应为主震—余震型地震序列。

图6 比如6.1 级地震序列的b值（a）和h值（b）Fig.6 The b-value (a) and h-value (b) of Biru MS6.1 earthquake sequence

4 震中附近异常

2021 年西藏比如6.1 级地震震中位于地球物理观测能力较弱地区，震中300 km 范围内无地球物理观测测项，500 km 范围内无定点地球物理观测异常（图7）。针对震情跟踪过程中出现的震前异常，梳理发现，此次地震发生前存在少量地震活动及地震学参数异常，Wq值与多方法组合预测方法也在比如地震周边出现异常区。

图7 比如6.1 级地震震中附近地球物理观测台站及异常项分布Fig.7 Distribution of geophysics observation stations and anomalies before the Biru MS6.1 earthquake

4.1 地震活动异常

比如6.1 级地震震中位于藏东地区，该区一直是中国地震台网中心地震预报部（下文简称预报部）关注的异常区域。此次地震发生前，预报部提出3 项地震活动异常，分别为：藏东6 级地震背景空区、4 级地震孕震空区与3 级地震条带交汇、3 级地震条带交汇。

（1）藏东6 级地震背景空区。背景空区是指主震前几年至十几年或更长的较长时间、较大范围内，通常由较大震级的地震构成的围空（中国地震局监测预报司，2020）。2017年11月18日西藏米林6.9级地震打破了藏东地区持续37年的6级地震背景空区，并于2019 年4 月24 日在空区内部发生西藏墨脱6.3 级地震（图8）。

对比发现，1900—1938 年藏东地区存在类似的6 级背景空区，1938 年11 月21 日西藏波密6.0 级地震的发生打破了该空区6级地震平静，随后喜马拉雅东构造结及附近区域进入10 年9 次7 级地震的活跃状态。分析认为，2020 年以后的10 年，藏东空区边缘存在发生多次6 级、7 级地震的可能，本次比如6.1 级地震亦发生在该背景空区内部（图8）。

图8 藏东6 级地震背景空区Fig.8 The MS≥ 6.0 seismic gap in eastern Tibet

（2）4 级地震孕震空区与3 级地震条带交汇。孕震空区是指主震前一年至几年的较短时间、较小范围内，通常由较小震级的地震构成的围空（中国地震局监测预报司，2020）。2019 年2 月3 日至2020 年9 月30 日川滇交界至川青藏交界形成4 级地震孕震空区。此外，在该孕震空区北侧，于2020 年3 月4 日至9 月30 日形成西藏中北部至甘东南地区的3 级地震条带。地震条带可能反映了断裂带发生了幅度较大的定向运动或整体变形，这种异常活动可能与大震的孕育相关（刘蒲雄等，1989）。因此，4 级地震孕震空区与3 级地震条带的交汇进一步增加了条带附近发生中强地震的可能性，比如6.1 级地震即发生在条带西南端（图9）。

图9 川滇交界至川青藏交界4 级地震空区与藏中北至甘东南地区3 级地震条带交汇Fig.9 The MS4.0 seismic gap from the Sichuan-Yunnan border to the Sichuan-Qinghai-Tibet border intersects with the MS3.0 seismic belt from the central and northern Tibet to southeast Gansu

（3）3 级地震条带交汇。2012 年至今，藏东、藏北及附近区域共有24 个测震台站介入全国测震台网，使得西藏地区地震监测能力得到明显提升（土登次仁等，2020）。在该区域地震目录完整性不断提升的前提下，预报部地震学研究室对2012—2019 年青藏块体内部3 个月左右快速形成的3 级地震条带进行扫描，发现存在10 次条带，其中有7次在条带形成后半年内在条带及周边发生了6 级以上地震，对应比例为70%，大于该区域半年内6 级地震的自然发生率（58%）。由此可见，西藏地区的3 级地震条带，对该区域6 级地震具有一定预测意义。

2020 年8 月5 日至11 月16 日，青藏块体内部形成2 条交汇的3 级地震条带（图10），震情跟踪过程中，判断该交汇条带及周边，尤其是交汇部位，半年内发生6 级地震的可能较大，此次比如6.1 级地震即发生在3 级地震条带交汇形成4 个月后。

图10 青藏块体内部3 级地震条带交汇Fig.10 The intersection of MS3.0 seismic belts in Qinghai-Tibet block

4.2 地震学参数异常

（1）D值异常。王炜（1987）认为，地震的发生服从韦布尔（Weibull）分布，进而提出地震危险度D值，侧面反映了中小地震在时间上的增强或减弱活动。为了展示D值的时空演化特征，预报部地震学研究室对D值计算方法进行了一定改进，空间扫描的网格大小设置为1°×1°，主要计算流程如下：①采用5 年背景窗长计算D值的均值及标准差；②采用1 年窗口计算当前时段的D值；③用当前D值减去背景均值后除以标准差，得到D值的相对变化（ΔD/σD）。此次比如6.1 级地震前4 个月，在震中东侧出现D值的低值异常；震前3 个月，异常有所减弱；震前2 个月异常消失，后发生此次比如6.1 级地震（图11）。

图11 当前D值相对变化ΔD/σD时空演化(a) 震前4 个月；(b) 震前3 个月；(c) 震前2 个月Fig.11 Spatiotemporal evolution of D-value relative change

（2）地震发生率指数。在强震发生前普遍存在地震活动频度增强与平静现象（梅世蓉等，1997；陆远忠等，1997）。研究表明，地震活动显著增强或显著减弱与强震发生具有一定的时空相关性（平建军等，2001；易桂喜等，2004）。

地震发生率指数可对地震活动显著增强与显著减弱这2 种典型异常同时进行定量识别（姜祥华，2020）。参照背景地震发生率，基于统计学模型，将实际地震发生率换算为0—1 之间的概率值，接近1 反映地震活动显著增强，绘图时用红色显示，接近0 反映地震活动显著减弱，绘图时用蓝色显示。

比如6.1 级地震发生前7 个月，在震中东侧出现地震发生率指数高值异常，震前6 至4 个月异常区域向震中东南迁移，震前3 至2 个月异常减弱，震前1 个月异常消失，之后在上述异常区域边缘于3 月19 日发生比如6.1 级地震（图12）。

图12 比如6.1 级地震前地震发生率指数异常演化(a)震前7 个月异常分布；(b)震前4 个月异常分布；(c)震前2 个月异常分布；(d)震前1 个月异常分布Fig.12 Anomaly evolution of earthquake occurrence rate before the Biru MS6.1 earthquake

（2）b值异常。实验研究表明G—R 关系中的b值大小与应力水平呈反比（Riviere et al,2018），同时实例显示凹凸体区域的b值一般较低（易桂喜等，2008），且大震前会出明显的低b值异常（Gulia and Wiemer，2019）。因此，b值的大小可以用来指示区域地震危险性水平。此次比如6.1 级地震前，b值异常表现为起伏变化，并集中在震中东部地区，异常区域位置和大小未见明显变化（图13）。

在比如6.1 级地震主震发生约7 个月前，即2020 年9 月18 日前，震中附近地区地震活动较弱，地震个数无法满足b值计算要求，因而未能计算出b值；2020 年9 月开始，震中附近出现低b值异常，主要分布于震中东部；至11 月18 日，该低b值异常区大小和空间位置基本无变化且持续存在，2020 年12 月18 日该异常区b值减小，并持续至2021 年1月18 日；随后，震中附近b值逐步升高，而3 月18 日震中附近地震活动再次减弱，未能计算出b值，后于3 月19 日发生比如6.1 级地震（图13）。

图13 比如6.1 级地震前b值时空演化过程(a) 2020-01-18—2020-07-18；(b) 2020-02-18—2020-08-18；(c) 2020-03-18—2020-09-18；(d) 2020-04-18—2020-10-18；(e) 2020-05-18—2020-11-18；(f) 2020-06-18—2020-12-18；(g) 2020-07-18—2021-01-18；(h) 2020-08-18—2021-02-18；(i) 2020-09-18—2021-03-18Fig.13 The spatio-temporal evolution of b-value before the Biru MS6.1 earthquake

（4）调制比异常。固体潮调制比异常是地震学预测中的常用方法之一（中国地震局监测预报司，2020）。当地下应力达到或处于临界状态时，受固体潮调制，在一定条件下可能引起系统突变而发生地震（Lockner and Beeler，1999）。因此，可利用固体潮调制比寻找高应力集中区，预测未来中强地震发生的可能地点（韩颜颜等，2017）。此次比如6.1 级地震发生前，震中附近存在固体潮调制比异常，且在震前短时间内异常较显著。

此次地震发生前约6 个月，即2020 年9 月底，震中西侧出现调制比高值异常；2020 年10 月底，该异常区范围略微扩展，且异常值有所升高；2020 年11 月底至12 月底，异常区缩小且异常值下降；2021 年1 月底，震中西侧异常区的异常值升高，达最高值；同年2 月底，异常区扩展，覆盖震中及附近区域，但异常值有所下降，后于3 月19 日发生比如6.1 级地震（图14）。

图14 比如6.1 级地震前固体潮调制比时空演化过程(a) 2020-01-01—2020-06-30；(b)2020-02-01—2020-07-31；(c) 2020-03-01—2020-08-31；(d) 2020-04-01—2020-09-30；(e) 2020-05-01—2020-10-31；(f) 2020-06-01—2020-11-30；(g) 2020-07-01—2020-12-31；(h) 2020-08-01—2021-01-31；(i) 2020-09-01—2021-02-28Fig.14 The spatio-temporal evolution of earth tidal modulation ratio before the Biru MS6.1 earthquake

（5）RTL 异常。区域—时间—长度（Region-Time-Length，RTL）方法由Sobolev 和Tyupkin（1997）提出，以地震目录为研究资料，定量检测地震活动偏离背景水平的异常程度。RTL ＜0 代表地震活动水平低于背景水平，可看作地震活动平静异常；RTL ＞0 代表地震活动水平高于背景水平，可看作地震活动活跃异常。

利用该方法对多个强震震例进行回溯研究，均检测出具有前兆意义的地震活动平静与增强（Huang et al，1995；Huang and Sobolev，2001；蒋海昆等，2004；黄清华，2005；刘月等，2017）。2021 年比如6.1 级地震前14 个月，在震源区附近开始出现RTL 高值异常，并持续增强，在震前3 个月左右达到峰值，直至地震发生前该高值异常仍持续存在。此次比如6.1级地震即发生在该异常区西侧边缘（图15）。

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图15 比如MS6.1 地震前RTL 值时空演化过程(a)震前14 个月；(b)震前3 个月；(c)震前1 个月Fig.15 Spatio-temporal evolution of RTL before the Biru MS6.1 earthquake

4.3 Wq值异常

依据Wq值计算结果及震例研究结果，Wq值异常区或附近区域存在发生6 级以上地震的可能，如2020 年1 月19 日新疆伽师6.4 级地震，发生于台网中心于2019 年底提出的南天山西段危险区的东侧（孟令媛等，2020）。结合中国西藏中部以及西藏南部—印度北部地区存在的Wq值显著异常，提出我国境内2021 年度在西藏日喀则—那曲交界东部存在发生6 级左右地震的危险，而2021 年3 月19 日比如6.1 级地震发生在西藏中部Wq值异常区外约190 km 处，表明该地震可能与西藏中部Wq异常有关（图16）。

图16 比如6.1 级地震前西藏地区Wq值异常及危险区Fig.16 The prediction of dangerous area based on the Wqmethod and the epicenters of the Biru MS6.1

4.4 MMEP 异常

多方法组合地震预测（Multi-Method Earthquake Prediction，MMEP）是基于基础的物理关联性，将图像信息（PI）、加卸载响应比（LURR）、态矢量（SV）、矩加速释放（AMR）4 种方法合理组合的地震预测方法（Yu et al，2013）。2021 年度地震会商提交的MMEP 计算结果显示，PI 热点和LURR 在青藏交界东部地区存在显著的异常变化（图17），需关注未来1年内该区域6 级左右地震发生的可能。2021 年比如6.1 级地震发生后，震中附近LURR 异常不显著，可见该地震未缓解青藏交界区域LURR 异常，因此仍需关注该区域6 级左右地震发生的危险性。

图17 青藏交界区域PI 异常分布及2021 年比如6.1 级地震分布Fig.17 The prediction of dangerous area based on the PI method and epicenter of the Biru MS6.1 earthquake

5 讨论

西藏比如6.1 级地震发生在中国大陆5 级以上地震长期平静的背景下，从2020 年7 月23 日尼玛6.6 级地震至此次地震的发生，大陆地区5 级以上地震平静长达239 天，为1950年以来5 级地震平静最长时间。统计研究表明，大陆地区5 级地震的长期平静被6 级以上地震打破后，存在6 级地震连发的现象。

2020 年尼玛6.6 级地震后，我国大陆5 级以上地震由显著活跃转为显著平静期：2020年1—7 月共发生5 级以上地震20 次，包括1 月19 日新疆伽师6.4 级、6 月26 日新疆于田6.4级、7 月12 日河北唐山古冶5.1 级和西藏尼玛6.6 级地震等。

据统计，1950 年以来，我国大陆地区5 级以上地震平均发震间隔为16 天，5 级以上地震平静的异常阈值为130 天，共出现9 次5 级以上地震平静超阈值的现象，其中5 次被6级以上地震直接打破，而此次比如6.1 级地震亦直接打破了5 级以上地震平静。

2021 年比如6.1 级地震同时打破了青藏高原块体自2020 年尼玛6.6 级地震以来持续239 天的5 级地震平静。统计表明，1950 年以来，青藏高原块体5 级以上地震平静超过180 天的现象出现了6 次，平静打破后4 个月内中国大陆均有6 级以上地震发生，且首发地震优势地点为新疆和云南地区（表3）。

表3 青藏高原5 级以上地震平静＞180 天后续大陆地区6 级以上地震统计Table 3 Statistics of earthquakes above MS6.0 in mainland China after ＞180 days quiescence of earthquakes above MS5.0 on the Qinghai-Tibet Plateau

6 结论

2021 年比如6.1 级地震作为打破中国大陆地区长时间5 级地震平静的标志性地震，对中国大陆地区后续强震的发生及地震预测具有一定指示意义，通过震例分析总结，该地震具有如下特点。

比如地震发生在西藏班戈—安多地区安多盆地南缘断裂（第四纪正断层，长约200 km，近EW 走向）附近，不同机构给出的震源机制解差异较大，但矩震级及震源深度结果较为一致，其中矩震级约MW5.8，震源深度约11 km，综合分析认为，该地震属于正断兼走滑型地震。

截至2021 年4 月15 日，比如6.1 级地震（ML6.2）的余震区共记录ML≥1.0 地震410次，最大余震为4 月7 日5 时48 分比如ML5.2（MS4.7）地震，与主震间隔19 天，震级差1.4；主震释放了此次地震序列的绝大部分能量，占比98.96%。

比如地震震中300 km 范围内无观测台站，500 km 范围内无异常测项，震前周边地球物理观测异常不突出；地震学异常主要为6 级地震背景空区及4 级地震空区与3 级地震条带交汇；地震学参数上存在地震发生率、b值、D值、RTL 值及调制比等异常；综合方法方面，Wq值、MMEP 方法在藏东地区也存在异常。

比如地震打破了中国大陆地区持续了239 天的5 级以上地震平静，预示着中国大陆地区可能出现6 级地震连发的情况，优势发震区主要在新疆和云南地区。

本文撰写得到王海涛研究员和刘杰研究员的指导和鼓励，蒋海昆研究员、晏锐研究员、孟令媛研究员和闫伟高级工程师亦给予帮助，中国地震台网中心国家地震科学数据中心（http：//data.earthquake.cn）提供数据支撑，在此对他们及中国地震台网中心预报部同事的辛苦工作，一并表示衷心感谢。