地震窗是一些频度较高、地震丛集的小区域,如一些大震的余震区、经常发生小震群的区域等。地震窗又称前兆敏感点或窗口、窗,是指某些能以微震活动形式灵敏反映区域应力场变化的特殊构造部位(敖雪明等,1993;马建新等,2013)。由于可以反映区域应力场的变化与震源应力场的变动效应,因此受到地震分析人员的重视(郑兆苾等,1999)。前人对地震窗的物理意义、预报方法和预测能力以及震群活动的特征参数等开展了较为系统的探索和研究,如:王泽皋(1986)等。
在中国内地,关于地震窗的研究已取得较好效果,如:陈宇卫等(2007)计算安徽霍山地震窗的环境视应力,发现在距未来强震震中比较远的特殊构造部位的地震窗口的小地震,同样能较客观反映出孕震区附近应力环境的信息,在地震窗附近中强地震前后应力状态的差异性是显著的;易桂喜等(2013)系统分析了自1970年7月四川区域地震台网有记录以来长宁窗发生的ML≥3.5地震及其与四川及邻区MS≥5.5中强地震的对应关系,认为长宁窗地震可作为判定四川及邻区是否发生MS≥5.5地震的中期预测指标,且对四川地区MS≥6地震预测效果较好;王霞等(2017)通过测量介质品质因子,研究大同窗附近测震台站P波波形衰减的频散特征,认为与大同窗传统的频次指标相比,介质品质因子的映震效果更好。但在西藏地区,相关研究目前仍较匮乏,且存在诸多问题,在援藏地震干部带领下,提出西藏谢通门地震窗用于震情研判。本文以贯穿谢通门县的申扎—定结断裂带为中心,统计ML1.5以上地震丛集区域,确定谢通门地震窗范围及地震活动频次与周围中强地震的对应关系。
1 地震地质背景谢通门地震窗位于雅鲁藏布江缝合带和班公错—怒江缝合带之间的拉萨块体,该块体的晚第四纪构造变形以一系列近NS向正断裂—地堑系和断续的NWW走向的右旋走滑断裂相互组合为主要特征,反映了近EW向拉张和右旋剪切作用(杨马陵等,2002)。该地震窗附近主要分布的断裂有格林错、嘉黎—然乌、察仓—然乌、扎达—拉孜—邛多江、申扎—定结等断裂,其中申扎—定结断裂贯穿整个地震窗,断裂以北与格林措断裂带交汇,以南与日喀则朗县断裂交汇(图 1)。
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图 1 谢通门地震窗及邻区主要断裂与地震分布 Fig.1 Distribution of main faults and earthquakes in the Xietongmen seismic window and its adjacent area |
据统计,该区域中强震活动主要发生在申扎—定结断裂和格林错断裂带附近,其中1918年6.0级、1934年7.0级、1935年6.5级、1980年MS 6.6、1993年MS 6.6、1996年MS 6.0、1998年MS 6.1、1998年MS 6.0、1998年MS 6.2等8次6级以上历史地震震中基本沿该断裂展布。自2008年数字台站建设以来记录到大量小震活动,并集中分布在申扎—定结断裂附近。
2 台站分布及地震监测能力西藏国土面积120×104 km2,是全国地震多发地区之一,地震灾害较严重。该区地震监测台站布设较少,全区仅分布24个台站,平均5×104 km2分布一个。据统计,2008年西藏地震台站数字化之前,全区仅分布6个地震台,而谢通门地震窗所在地,半径100 km范围内平均分布1个台站,仅具有5级以上地震监测能力(郝春月等,2005)。2008年,“十五”数字地震观测网络项目建设中,布设改则、普兰、狮泉河数字地震台站,并在拉萨周边建设5个地震台。2009—2012年,在背景场项目和藏东藏北项目中,建设完成丁青、八宿、江达、日土、仲巴、尼玛、双湖、珠峰、错那和申扎地震台。至此,24个台站数字信号全部接入测震台网,且谢通门地震窗区域100 km范围内分布5个地震台站,地震监测能力能达1.5级。西藏地区地震台站分布见图 2,2008—2018年小震活动频度见图 3,可见地震监测能力得到提升。
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图 2 西藏地区数字地震台站分布 Fig.2 Distribution of digital seismic stations in Tibet |
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图 3 2008—2018年小震活动频度 Fig.3 Activity frequency of small earthquakes from 2008 to 2018 |
选取谢通门地震窗的具体方法如下:选取西藏测震台网2008—2018年记录的ML1.5以上小震目录重新定位,以贯穿谢通门县的申扎—定结断裂带为中心选择地震丛集区域,最终确定地震窗口范围为(87.25°—89.48°E,29.21°—30.58°N),包含谢通门县、尼玛县、申扎县、日喀则市、南木林县、昂仁县、拉孜县和萨迦县。取窗长3个月、滑动步长1个月,分析地震窗区域内2008—2018年小震频次变化,发现受台站建设密度影响,2008—2011年底该区域小震活动频次较低,但从2012年7月接入藏东藏北项目建设台站数据记录后,地震频次明显升高(图 4)。因此,按以上2个时段,即2008年1月至2011年12月和2012年7至2018年12月,分析研究区域小震活动频度与强震的对应关系。
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图 4 2008—2018年小震频度 Fig.4 Frequency of small earthquakes from 2008 to 2018 |
选取2008年以来西藏测震台网记录的谢通门地震窗小震资料,统计该地震窗周边一定范围内发生的中强震,分析二者的对应关系。其中中强震震源参数取自中国地震台网统一地震目录,主余型地震仅选主震,震群型地震取最大地震。
(1)2008年1月—2012年6月。此时段内谢通门地震窗发生ML 1.0上地震22次,其中最小震级ML 1.9,最大震级ML 5.2(图 5)。取窗长3个月,滑动步长1个月,累积频次3个月,设2次以上地震(含2次)为开窗阈值,以1.5年为预测有效期,取地震窗半径100 km范围内MS 5.0以上地震和半径1 000 km范围内MS 6.5以上地震为预测目标地震,2008—2012年共开窗6次,其中5次对应地震,结果见表 1。
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图 5 2008—2012年ML≥1.0地震活动频度 Fig.5 Frequency of earthquakes with ML≥ 1.0 from 2008 to 2012 |
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表 1 2008—2012年谢通门地震窗小震频次异常与地震对应关系(MS≥5.0) Table 1 Correspondence between the anomaly of small earthquake frequency in the Xietongmen seismic window and earthquakes (MS≥5.0) from 2008 to 2012 |
(2)2012年7月至2018年12月。该时段谢通门地震窗发生地震513次,其中最小震级ML 1.2,最大震级ML 6.1。取窗长3个月,滑动步长1个月,累积频次3个月,20次以上地震(含20次)为开窗阈值,以1.5年为预测有效期,取半径100 km以内MS 5以上地震和半径1 000 km以内MS 6.5以上地震为预测目标地震。谢通门地震窗2012年7月至2018年10月23日共开窗5次,5次均有对应地震发生,其中最近一次开窗时间为2017年11月29日(图 6),其间发生谢通门MS 5.8地震(表 2),且地震活动异常目前仍在持续。据此预测,开窗时段或闭窗后1.5年内100 km范围内有发生MS 5.0以上地震和1 000 km范围内有发生MS 6.5以上地震的可能。
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图 6 2012年7月至2018年12月ML≥1.0地震频度及开窗次数 Fig.6 Frequency of earthquakes with ML≥1.0 and windowing frequency from July 2012 to December 2018 |
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表 2 2012年7月至2018年12月谢通门地震窗小震频次异常与地震对应关系(MS≥5.0) Table 2 Correspondence between the anomaly of small earthquake frequency in the Xietongmen seismic window and earthquakes (MS≥5.0) from July 2012 to December 2018 |
综上可知,谢通门窗实际地震数据异常与地震对应统计结果表明,2008—2018年共出现11次异常,其中对应10次中强震,可见该地震窗具有较高的短期预报效能。
4 结论与讨论 4.1 结论综上所述,谢通门区域自2008年数字地震台站建设后开始记录小震活动,2012年“十二五”背景场项目和藏东藏北项目的落实,提升了该区地震监测能力,因此本研究分为2时段进行分析,结果更具科学性。2次时段内共出现11次异常,其中对应10次中强震,表明谢通门地震窗活动频次异常对周围中强地震发震时间预测有较高的预报效能。
4.2 讨论分析结果表明,谢通门地震窗对短期发震时间预测效能较高,但发震地点范围(100—1 000 km)偏大,西藏地球物理观测台站于“十五”项目后建设,观测时间短、手段少,在该地震窗对应的地震前无地球物理异常,且对应地震类型多为主余型和孤立型,主震前未记录到前震,周边也未记录到震群活动,在实际预测中难以把握发震地点和震级。因此,谢通门地震窗只具有时间预报效能。
谢通门地震窗位于张性断裂申扎—定结断裂带和格林措断裂带交汇区域附近。尼泊尔8.0级地震后,青藏高原5级地震带状分布经过谢通门区域,小震活动明显增强,这种现象是否影响该地震窗对中强地震的时间预测需要做进一步研究。
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