青藏块体及邻近区域内部大型断裂构造众多,相互作用复杂(马宗晋等,1998;邓启东等,2002;李海兵等,2006),是中国大陆强震活跃区域(张国民等,2000)。中国大陆7级以上强震,在1966年3月22日河北邢台7.2级、1975年2月4日辽宁海城7.3级和1976年7月28日河北唐山7.8级一系列强震发生后,主要发生在青藏块体及邻近区域。20世纪80年代以来,中国大陆及邻区8级以上强震,如:2001年11月14日昆仑山口8.1级、2008年5月12日四川汶川8.0级和2015年4月15日尼泊尔8.1级地震,均发生在该区域。
张国民(1987)研究指出,1895—1985年我国大陆地区强震活动历经4个轮回。据其理论,1895年至今可划分为5个地震轮回,分别为:1895—1906年、1906—1934年、1934—1955年、1955—1976年和1977年至今。据统计,大陆地区第5强震轮回(下文均以1977年以来表述)地震活动特征与前4个地震轮回不同,主要强震均发生于青藏块体及附近区域。因此,研究该区域地震活动特征对于今后中国大陆地震趋势判定尤为重要。本文以青藏块体为研究区域,分析1977年以来7级以上强震发生前5级以上地震活动特征,以此判定该区域地震活动趋势,为防震减灾服务。
1 青藏块体及附近区域7级以上地震活动特征青藏块体及附近区域是中国强震活跃区域,据统计,1977年以来该区域7级以上地震共发生39次,具体如下:①1977—1996年,该区域发生7级以上地震16次,无8级以上地震,其中中国大陆境内地震6次;②1997—2014年,该区域发生7.0—7.9级地震12次,8.0—8.9级地震2次,其中中国境内发生7.0—7.9级地震5次,8.0—8.9级地震2次;③2015年1月至2017年9月发生7.0—7.9级地震8次,8.0—8.9级地震1次,其中中国境内发生7.0—7.9级地震1次。分析发现,1977年以来青藏块体及邻近区域7级以上地震主要分布在缅甸弧、巴颜喀拉块体和喜马拉雅构造带,其中:1997—2014年中国大陆境内7级以上地震较活跃,喜马拉雅构造带7级以上地震强度相对较弱;另外2个时段喜马拉雅构造带7级以上地震活动比中国大陆境内活跃,尤其是2015年以来喜马拉雅构造带发生8次7级以上地震,为1900年以来的活跃时段,而且2015年4月25日尼泊尔8.1级地震是有资料记录以来喜马拉雅地震带最大地震之一(杜芳等,2016),表明青藏块体受印度板块挤压作用显著增强,强震活动可能再次进入活跃期。
1977年以来该区域7级以上地震分布见图 1。由图 1可见,1997—2014年中国大陆境内7级以上地震较活跃,孙加林(2016)把该时段划分为中国大陆及邻区的第5活跃幕,期间发生8级以上地震2次,2015年4月25日尼泊尔8.1级地震的发生,表明地震活动主体区域转移到境外,标志着第5活跃幕的结束(孙加林,2016),此后中国大陆7级以上地震活动水平将下降。
据统计,1977年以来中国大陆境内青藏块体共发生7.0级以上地震11次,具体参数见表 1。
统计青藏块体11次7级以上地震前发生的5级以上地震,分析地震活动特征。考虑到青藏块体5级地震资料的完整性(黄玮琼等,1994),研究时段以1950年为起点,统计1950—2017年发生的5级以上地震,绘制震中距(Δ)—时间(t)图,见图 2,分析1977年以来青藏块体11次地震5级以上地震活动特征。
(1) 1990年共和7.0级、2008年汶川8.0级、2013年芦山7.0级、2017年九寨沟7.0级地震前,5级以上地震活动存在长时间平静,平静空间范围较大,平静时间为38—46年,平静空间半径约75—100 km,见图 2(a)。由于2008年5月12日汶川8.0级地震与2013年4月20日芦山7.0级地震震中距离较近,仅90 km,因此2个地震前的平静异常可看作2008年5月12日汶川8.0级地震异常,但汶川地震后近5年内芦山震中区无5.0级地震发生,余震均发生在主震东北方向,此为芦山7.0级地震前的显著异常现象。
(2) 1996年和田7.1级、2001年昆仑山口8.1级、2010年玉树7.1级、2014年于田7.4级地震前,5级以上地震活动存在长时间平静,但主震发生前(1天至4年内)临近主震震中(8—50 km)有5级地震发生。主震前5级以上地震平静时间为38—56年,震中区附近距离主震的平静空间半径为80—200 km,见图 2(b)。此类7级地震发生前,若在震中区100 km范围内出现打破5级以上地震[图 2(b)中黑色实心圆],且平静时间长达30年以上,则需注意7级以上地震发生的可能。
(3) 1996年丽江7.0级、1997年玛尼7.5级、2008年于田7.3级地震前,5级以上地震活动存在长时间平静,平静空间范围较小,其中平静时间为24—45年,平静空间半径约25—40 km,见图 2(c)。
2.2 地震活动差异1977年以来青藏块体11次7级以上地震震源机制解参数见表 2,空间分布见图 3。
由表 2和图 3可知:①9次7级以上地震发生在巴颜喀拉活动块体边界,其中6次地震震源机制解为走滑型,1996年新疆和田7.1级、1997年玛尼7.5级和2010年青海玉树7.1强震发生在羌塘和巴颜喀拉地块之间的边界带上,2001年昆仑山口西8.1级和2014年新疆于田7.3强震则发生在巴颜喀拉与柴达木活动地块的边界带上,2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震位于巴颜喀拉块体内部,临近北部边界。这是因为,羌塘和巴颜喀拉地块边界以左旋走滑为特征,控制左旋走滑型强震的发生。发生在巴颜喀拉活动块体边界的7级以上地震仅有2008年新疆于田7.3级地震的震源机制解为正断型,可能是阿尔金断裂左旋扭错,牵引其西南端位于阿什库勒盆地的分支断裂发生张性破裂的结果(尹光华等,2008)。2008年四川汶川8.0级地震和2013年芦山7.0级地震均位于龙门山断裂带,该断裂带是青藏高原东边界,是青藏高原和四川盆地之间的过渡带,汶川地震为典型板内强震,可由GPS直接观测到板内逆冲与俯冲同时发生;②1990年青海共和7.0级地震位于柴达木地块内部,靠近北部边界,其震源机制解为逆冲错动为主兼小量左旋错动;1996年云南丽江7.0级地震的发震断层为丽江—大具断裂,该断裂是丽江第四纪断陷盆地与玉龙—哈巴雪山之间的边界断裂,与地表地质特征相对应,丽江地震震源破裂表现出较大倾滑分量,与滇西地区以走滑为主的震源破裂方式具有明显差异(秦嘉政等,1997)。
由图 2、图 3可知:①4次7级以上地震前震中区5级以上地震活动出现超长时间平静,且平静空间范围较大,均分布在青藏块体东北缘,即图 3中的Ⅰ型地震;②4次7级以上地震发生前震中区5级以上地震活动出现长时间平静,距主震发生前主震周围100 km范围内有5级地震发生,可以作为7级以上地震发生的信号地震。4次7级以上地震分布在新疆和青海,即图 3中的Ⅱ型地震;③3次7级以上地震前震中区5级以上地震活动出现长时间平静,且平静空间范围较小,3次地震分布在云南、新疆和西藏,对应图 3中的Ⅲ型地震。
由图 2、图 3、表 2可知:①3次7级以上地震震源机制解为逆冲型,对应图 3中的Ⅰ型地震,均位于青藏块体东北缘,活动特征表现为:主震前震中区5级以上地震活动出现超长时间平静,平静空间范围较大;②6次地震震源机制解为走滑型,以Ⅱ型地震居多(4次,Ⅰ型和Ⅲ型地震各有1次),均位于巴颜喀拉块体中西部边界,活动特征表现为:4次7级以上地震前震中区5级以上地震活动出现长时间平静,且有打破平静的5级地震发生;③仅有2次7级以上地震震源机制解为正断型,均属Ⅲ型地震,分别位于巴颜喀拉块体西端和川滇地块西边界附近,发震断层均非活动地块主要边界断层(韩竹军等,2004;尹光华等,2008),活动特征表现为:主震前震中区5级以上地震活动出现长时间平静,平静空间范围较小。
由以上分析结果可知,Ⅰ型地震震源机制解多为逆冲型,主要位于青藏块体东北缘;Ⅱ型地震震源机制解多为逆冲型,位于巴颜喀拉块体中西部边界;Ⅲ型地震仅2次,且均非所属地块边界的主要断裂活动造成,表明震源机制解和构造位置决定了主震前震中区5级以上地震的活动差异。
3 讨论1977年以来,青藏块体7级以上地震发生前5级以上地震活动存在长时间的静,平静时间为24—56年,平静空间范围为25—200 km。因此,青藏块体存在5级以上地震的超时间平静区域时,需关注7级以上地震发生的可能,具体到每个区域震前特征有所不同:青藏块体东北缘7级以上地震前无5级以上地震发生,其他区域若出现打破5级以上地震活动平静时,需注意中短期7级以上地震的发生。
1977年以来青藏块体内发生的7级以上地震前5级以上地震活动特征差异与主震的震源机制解及构造位置密切相关,由于震例较少,有待进一步积累震例总结规律。
研究所用地震资料主要来源于中国地震台网中心提供的地震速报目录——全国强震目录CH48和全球强震目录ML 7,在此表示感谢。
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