北京时间2017年11月18日06时34分(GMT:2017-11-17 22:34)，在西藏自治区林芝市米林县发生M6.9地震，最新公布的震源参数如下：震中位于29.87°N±0.01°N，95.02°E±0.01°E, 震源深度为海平面以下7 km±2 km(或地表以下10 km±2 km)(白玲等，2017).定位结果显示，震中位于西兴拉断裂带的西南侧.中国地震局烈度图显示，地震最大烈度为ⅦⅡ度.此次地震震源区南侧耸立着两座海拔7000 m以上的山峰，加拉白垒峰(海拔约7294 m)和南迦巴瓦峰(海拔约7782 m)，为无人区，构造背景复杂.根据中国地震局地质研究所和中国科学院青藏高原研究所现场考察发现，震中附近的直白村以北沿途零星出现小规模崩滑体、落石等现象.在18—19日距震中较近的加拉村河岸曾经发生短暂雍水，综合中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司沿雅鲁藏布江水文站的实时监测数据，推测是河流下游约6 km处河流西岸发生小规模崩滑塌体导致河道发生短暂堵江造成.经实地测量，加拉村处河流水位上升20~30 cm.考察发现雅鲁藏布大峡谷加拉村东北约2 km处的雅鲁藏布江现今河床上存在西藏米林6.9地震形成的砂土液化现象及地表裂缝.裂缝宽2~5 cm，不连续延伸长达20 m(王萍等，2017；蔡福龙等，2017).

米林M6.9地震发生在青藏高原东南部，东喜马拉雅造山带南迦巴瓦构造结内的东北部，为新生代印度和欧亚大陆的强烈汇聚部位(Tapponnier et al., 2001; Wang et al., 2014).震源区周围发育有一系列不同性质的断裂带，包括北部NW—SE走向的嘉黎断带(JSF)和迫龙-旁辛断裂带(PPF)，西部NE—SW走向的米林断裂带(MLF)和雅鲁藏布江缝合带(IYS)，东部NE—SW走向的墨脱断裂带(MTF)和阿尼桥断裂带(ANQF)，构造背景复杂，现今构造运动与地震活动非常强烈(钟大赉和丁林，1996；Burg et al., 1998; Ding et al., 2005；邵翠茹等，2008；姜枚等，2012).但是受台站分布等诸条件制约，该地区至今没有好的地震定位结果，区内主要断层的深部几何结构急需深入研究.因此探讨本次米林M6.9地震及其余震序列的时空演化对确定发震断层及深部几何结构、判定未来地震发展趋势以及研究板块碰撞的动力过程等均具有重要意义.

本研究基于地震行业专项“南迦巴瓦地区水电工程地震安全性评价关键技术研究”(201508024)于2016年7月至今在研究区域内架设的流动地震台阵(以下简称“林芝台阵”)(图 1)记录的地震波形数据，应用双差地震定位方法对中国地震台网公布的地震事件进行重新定位.以重定位的地震目录为模板应用匹配滤波方法对米林M6.9地震余震进行全面检测分析，获取震后截至2017年11月25日期间较为完整的地震目录.利用新获取的地震目录分析余震的时空展布.本文结果可为进一步研究该区域的地震活动性以及探讨东喜马拉雅构造结的深部动力学过程提供基础资料和参考依据.

图 1

Fig. 1

图 1 研究区域背景图 图中黑色线条代表研究区域主要断层，分别是：JSF—嘉黎走滑断裂带，XXLF—西兴拉断裂带，LMLF—喇嘛岭断裂带，MTF—墨脱断裂带，ANQF—阿尼桥断裂带，MLF—米林断裂带，PPF—迫龙-旁辛断裂带，NBS—南迦巴瓦构造结.五角星显示本次米林M6.9地震的震中位置，红色沙滩球为哈佛大学global CMT给出的本次地震震源机制结果，红色圆圈代表精定位后本次地震余震分布位置，蓝色的三角形代表林芝流动地震台阵的分布位置，右下角插图为研究区域所处的构造背景. Fig. 1 Map of the study region near the eastern Himalayan syntaxis Abbreviations: JSF—Lhari strike-slip fault, XXLF—Xixingla fault, LMLF—Lamaling fault, MTF—Medog fault, ANQF—Aniqiao fault, MLF—Mainling fault, PPF—Polong-Pangxin fault, NBS—Namcha Barwa syntaxis. The black lines mark major faults in the study area. The large black star shows the epicenter of the M6.9 Mainling earthquake. The red beach ball shows the GCMT focal mechanism of the main shock. The aftershocks (CENC) are marked as red circles. Blue triangles are stations from the part of the Nyingchi Moveable Seismic Array. The inset in lower right shows tectonic setting of the study area.

林芝台阵由15个宽频带地震仪组成(图 1)，除一个台站因供电不足没有记录到本次地震的波形数据外，其余台站均运行正常.图 1中给出了本文的研究区域和用于余震检测和重定位的台站分布，由图可知，本次研究所用台站很好地覆盖了本次地震及其余震分布区域，完整地记录了本次地震的发生过程，极大地改善了余震检测与定位能力，这对震后余震检测提供了宝贵的基础观测资料.中国地震台网公布了本次米林M6.9地震的余震速报目录，余震覆盖范围良好，但是由于该地区台站分布稀疏，并且不是最终正式目录，余震的时空分布需要进一步分析.本次研究基于中国地震台网余震速报目录，利用林芝台阵波形数据资料，采用双差地震定位方法(Waldhauser and Ellsworth, 2000)和匹配滤波方法(Peng et al., 2009; Meng et al., 2013; Wu et al., 2017)对本次米林M6.9地震进行微震检测分析.

首先采用双差地震定位方法对余震进行重新定位.为了使震相数据更加可靠，我们选取震后至2017年11月24日期间经林芝台阵波形记录检验具有较高信噪比的地震事件用于地震定位研究，要求每个地震最少记录台站数不少于4个.地震的初始震中位置和深度依据中国地震台网提供的地震目录.本文重定位所用的速度模型参照白玲等(2017)提供的一维速度模型.

表 1 Table 1

表 1 地震定位使用的速度结构 Table 1 Velocity structure used for earthquake relocation 深度/km VP/(km·s-1) VS/(km·s-1) 22 6.0 3.5 44 6.4 3.7 55 7.1 3.9

表 1 地震定位使用的速度结构 Table 1 Velocity structure used for earthquake relocation

本文以重新定位后的余震目录为模板，利用匹配滤波方法，结合GPU并行算法进行微震扫描检测.因为在精定位之前我们主要对信噪比较好的地震事件进行了震相拾取，因此，重定位之后的312个地震全部可以作为“模板地震事件”.接下来我们将模板波形与相应台站分量原始波形进行逐点扫描并计算各点的互相关系数(CC)得到互相关系数道集，将互相关系数道集叠加之后除以所用台站分量个数获得平均互相关系数道集.叠加过程中允许有一个数据点移位，这有助于减少由于四舍五入而产生的潜在时间偏差，并实现模板地震事件自检所得平均互相关系数值为1(Meng et al., 2013).我们计算平均互相关道集的绝对中位差(Median Absolute Deviation，MAD)，并将其作为阈值来判定一个新的地震.分别以MAD=9，12，15作为阈值进行了时空统计分析，均得到较为一致的余震时序特征，为便于研究，本文接下来以MAD=12作为阈值进行统计分析(Peng and Zhao, 2009; Wu et al., 2017；谭毅培等，2014；侯金欣和王宝善, 2017).为了剔除重复检测的地震事件，对于所有检测到的地震事件，我们只保留3 s内平均互相关系数值最大的地震事件作为新检测事件.最后，由于检测到的事件与其对应的模板在多个台站上具有相似的波形，它们的位置一定是相近或相同.将被检测事件的位置设置为与最佳匹配模板相同的位置.计算检测事件与模板事件相应所有台站分量的振幅对数比的中位值，以此获取检测事件的震级.图 2为一次检测到的原始地震目录中没有的地震事件，推断震级M_L1.5.此事件与模板地震的平均互相关值为0.37，MAD=18，远高于检测阈值12，表明新发现的事件不太可能是随机的或错误的检测.

图 2

Fig. 2

图 2 匹配滤波检测示例 (a)平均互相关系数随时间的变化(红色虚线代表阈值，蓝点代表高于阈值的检测事件，红点代表最终的检测事件)；(b) (a)中平均互相关值分布柱状图；(c)模板地震事件(红线)和连续波形(灰线)对比图，波形左右分别为地震道名和相应的互相关值.模板地震和检测的地震的震级分别为2.2和1.5. Fig. 2 An example of a detected early aftershock using matched filter detection (a) Mean CC trace versus time. The red dashed line marks the detection threshold of 9 times the MAD. The blue dots are positive detections above the threshold and the red dot corresponding to the event shown in (c); (b) Histogram of the mean CC value distribution for the window shown in (a); (c) Comparison of the template event waveforms (red) in (a) with the continuous waveforms (grey). The channel names and the corresponding individual CC values are labeled on the left and right, respectively. The magnitudes M for the template and detected events are 2.2 and 1.5, respectively.

利用双差定位方法，最终获得了312个M_L≥0.3地震的重新定位结果(图 1)，其均方根残差为0.16 s，相对定位误差为：水平EW向555 m，NS向621 m，垂向992 m.利用匹配滤波方法检测之后我们总计获取4395个地震事件，约10倍于中国地震台网公布的余震事件(图 3).利用匹配滤波方法有效地拾取了原始地震目录中遗漏的地震事件，有效地提高了地震目录的完备性，便于我们更好地分析余震的时空序列.

图 3

Fig. 3

图 3 模板目录(蓝色三角形)和检测目录(红色圆形)的统计特性 (a)模板和检测目录的震级频度关系；(b)模板和检测目录的余震震级与震后对数时间关系. Fig. 3 Statistical properties of the template catalog (blue triangles) and the detected catalog (red circles) (a) The Richter magnitude-frequency relationship for the template and detected catalogs; (b) Aftershock magnitudes versus logarithmic times since the main shock for the template and detected catalogs.

由Omori定律(Omori, 1894)可知, 大震后的余震震级应该与震后时间的指数成线性关系，而本次米林M6.9余震分布出现两段余震间隔期(图 3b中灰色阴影区)，第一段出现在震后约4100~6300 s之间，约有2200 s的余震分布空缺期.第二段则出现在震后93000 s(约26小时)左右，约有半天的余震分布空缺期.出现此种情况的原因，一方面是地震重定位减少了部分地震，另一方面是匹配滤波方法只可拾取与模板地震事件位置相同或相近的余震事件.但本研究认为还有更重要的原因，就是本次地震不是简单的一次地震触发一条主要断层事件.图 4清晰地显示出本次地震余震主要发生在至少两条小尺度的断层上，一条位于主震西侧的NW向断层1上(图 4，F1)，一条位于震源北侧NW向的另一断层2(图 4，F2).

图 4

Fig. 4

图 4 新检测目录的余震分布图 图中灰色线条表示主要断层，大五角星表示主震发震位置，三个绿色方框表示之后研究的子区域. Fig. 4 Distribution of the detected events in the study region The thick gray lines are major active faults. The large black star is the epicenter of the main shock. The three green boxes indicate the sub-regions in later study.

图 5展示了震后沿AA′走向余震随指数时间的分布.为了更好地展示余震的扩张模式，根据Kato和Obara(2014)，我们简易地勾勒出余震的时空演化过程(图 5黑色线条所示).定义沿AA′，某一点处d=2.5 km范围内，余震累计发生数量达到N=10时，设置为该点处余震的活动起始点.每隔1 km计算一次余震活动，最终大致勾勒出余震时空演化过程.我们还分别设置了d=2，8 km以及N=5, 15，以检验这些参数的选择如何影响结果，结果显示出相似的余震扩张模式.结果清晰地显示了两个峰值(黑色线条所示).这说明地震发生时，余震首先沿NW方向迅速扩张，之后沿SE方向扩张.

图 5

Fig. 5

图 5 沿AA′走向余震时空演化 红色圆圈代表新检测的地震事件, 绿色三角形代表模板目录, 黑色的大五角星代表主震; 黑色的粗线代表余震时空演化过程. Fig. 5 Spatiotemporal evolution of seismicity along the profile AA′ Along-strike projection of detections (red circles) and the template catalog (green triangle) versus logarithmic time since the main shock (the large black star). The black thick line indicates the approximate extent of the seismicity evolution in time-space.

从图 5还可以看出，在震后2小时内，分布在断层1上的余震呈窄条带分布(图 4)，结合参考震源机制解(王卫民等，2017)结果可知，断层1为发震断层，走向在322°左右，断层2走向约为NW40°.结合图 4、图 6结果，从图 5可以看出，第一段余震分布空缺期间(约4100~6300 s之间；图 5中灰色阴影条带区)，断层2活动性明显增强，这段时间内的地震震级较小且断层2上面的小震开始增多.除了震级计算有误差外，这更有可能揭示了本次地震发生了断层活动触发另一条断层活动的现象.在第二段余震空缺期间(图 5中灰色阴影条带区)，仅在断层2东端处余震活动性较强，余震空缺期过后，其活动性又按照Omori定律正常活动.图 4所示，研究区域发育有较多相互交叉排列的断层，我们推测，第二段余震空缺期发生的主要原因可能是断层间的相互闭锁作用.利用手工拾取震后28小时内148个余震事件的定位结果也有类似现象(韦伟和郭志，2017；韦伟等，2018)，但是关于这方面的讨论需要将来深入研究，特别是需要计算断层的库仑应力变化.

图 6

Fig. 6

图 6 余震在不同时间段内，沿垂直断层剖面的深度分布图 (a—d)沿BB′走向的深度分布图；(e—h)沿CC′走向的深度分布图；(i—l)沿DD′走向的深度分布图. Fig. 6 Cross-section of aftershocks distribution along profile BB′ (a—d), CC′ (e—h) and DD′ (i—l) Panels (a) to (l) show different time widows indicated at the lower-right corner.

为了进一步研究断层的深部几何结构，根据图 4中蓝色方框选定的区域将断层分为西、中、东三部分，按照BB′、CC′、DD′画出每段断层在不同时间段内的余震深度分布图(图 6)，按照图 3b中余震随时间分布特征，将时间段分为震后0~2小时，2小时~1天，1~7天，0~7天，接下来本文对断层的深部几何结构进行具体分析.

从图 6a—6d可以看出，该区域余震主要分布在0~15 km深度范围.主震发生时，该段断层迅速发生破裂(图 4)，震后2小时内，余震主要分布在0~10 km深度范围，具有明显窄条带状特征，显示该段断层的深部几何结构近乎垂直，随着时间的迁移，该段断层周围相继发生破裂，特别是向深部10~15 km范围破裂.

从图 6e—6h可以看出，该区域余震主要发生在断层2上，因为余震深度剖面主要是垂直于断层2走向，从剖面上看不出断层1的分布规律.主震发生2小时之内，断层2的活动性并不明显，而在地震发生2小时之后其地震活动性明显加剧，地震活动范围也明显增大.而该时间段地震分布走向发生偏移，对比图 3b、图 4和图 5推断，断层1的地震活动触发了断层2地震活动.该时间段尤其在深部5~10 km范围内的地震活动性变强，之后余震向深部迁移.震后2~7天期间，地震在深部呈现明显的条带状分布，揭示了新的断层的深部几何结构同样为近乎垂直.从图 6中可以看出两条断层距离5 km左右.

从图 6i—6l可以看出，该区域余震主要分布在断层2上，主震发生24小时之内，主要分布在深度0~10 km范围.之后该区域余震活动性明显加剧，对比图 3b、图 4和图 5可知，在余震第二段空缺期过后，此区域地震分布开始向深度10~15 km范围迁移.震后1~7天期间，地震在深部呈现明显的条带状分布，显示了断层的深部几何结构.

本次米林M6.9地震发生在东喜马拉雅构造结这一特殊区域，发震位置处于多条断裂带交汇处，与1950年8月15日发生的M_L8.6墨脱大地震相距仅220 km左右.两次地震均处于喜马拉雅造山带东段，发育有一系列弓形覆瓦状断裂，而且均受到来自印度板块推力发生逆冲或走滑运动，所处的构造运动环境较为相似.前人对墨脱地震的发震断层面有两种截然相反的解释，分别为走滑型(Ben-Menahem et al., 1974)和逆冲型(Chen and Molnar, 1977).之后在1983年和1984年沿着墨脱大地震发震断裂面相继发生了两次右旋走滑型地震(Gupta et al., 2015).这很好地解释了在喜马拉雅东段，断层的逆冲和走滑运动扮演着同等重要的作用(Gupta et al., 2015).根据已有的震源机制解(Gupta et al., 2015)可以看出，本次米林地震震源区周围发生过至少两次5级左右的走滑型地震.从本次米林地震余震分布特征可以看出，余震集中分布的两条断层的深部几何结构均近乎垂直，这样的断层结构似乎解释本次米林地震为走滑型地震更为合理.而最新的震源机制解显示本次地震为逆冲型地震(哈佛大学global CMT，韦伟等, 2018；王卫民等, 2017；张勇等, 2017).通常情况下，我们很难解释在近乎垂直的断层上会发生逆冲型地震，但是从该地区整体所处的环境背景看，同墨脱大地震相似，受来自印度板块俯冲欧亚板块的作用，在该地区近乎直立断层上面发生逆冲或是走滑运动的概率共存，而这也是该地区发育弓形覆瓦状断裂的重要原因.

本次研究得益于林芝台阵数据.本文采用地震双差定位方法和匹配滤波方法对米林M6.9地震余震进行了较为全面的时空演化分析.得出如下结论：

(1) 余震重定位结果显示，本次米林M6.9地震及余震主要沿西兴拉断裂带分布；

(2) 利用匹配滤波方法，我们成功拾取了4395个地震事件，约10倍于中国地震台网公布的余震事件，有效地提高了地震目录的完备性；

(3) 本次地震余震呈NW向主要分布在米林断裂带和墨脱断裂带之间、西兴拉断裂带内两条断层上，断层1走向约为NW38°，断层2走向约为NW50°，两条断层深部近乎直立，余震主要分布在深度15 km以上；

(4) 本次地震的破裂过程可能经历了发震断层余震活动触发另一条断层地震活动的过程，显示该地区的构造背景复杂，而更为深入的讨论需要计算断层的库仑应力变化；

(5) 根据早期余震在深度剖面上的序列分布显示，每段断层在深度10 km左右开始破裂，之后向深部和周围相继破裂.

此外林芝台阵完整记录了本次地震发生的全部过程，为以后深入探讨板块边界大地震及其相关地质灾害的发生提供了宝贵的资料.

感谢两位匿名审稿人提出的宝贵修改意见和编辑的认真审核，使本文得以完善.本文所用的匹配滤波方法由美国佐治亚理工学院彭志刚教授提供.本文图件采用GMT软件(http://www.soest.hawaii.edu/gmt/)绘制.