0 引言

据中国地震台网（http://news.ceic.ac.cn/CC20200320093315.htML）测定，2020年3月20日9时33分在西藏日喀则市定日县（28.63°N，87.42°E）发生M_S 5.9地震，震源深度10 km。截至2020年6月30日，本次地震序列共记录M_S 1.0以上余震34次，其中M_S 1.0—1.9地震18次，M_S 2.0—2.9地震16次，最大余震为5月8日和5月23日发生的M_S 2.8地震。

2020年定日5.9级地震发生在西藏中南部申扎—定结断裂带分支断裂附近，该区主要发育NNE走向的正断层。震源机制解反演结果显示，本次地震为一次正断层型错动，与区域构造应力较为一致。此次地震震中附近海拔较高，约5 000 m；人口稀少，每平方千米人口数量小于4；地震活动及地球物理监测能力较低，缺少震例资料。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和2015年尼泊尔8.1级地震的影响等，分析总结此次定日5.9级地震，以期为该区积累更多震例资料。

1 构造背景与历史地震

2020年定日5.9级地震震中位于雅鲁藏布江缝合带以南，藏南滑脱拆离带以北申扎—定结断裂带中段附近。震中附近区域受印度板块推挤、青藏高原隆升和地壳增厚的影响，地壳构造变形的调节促使青藏高原中南部广泛发育一系列呈NS走向的大型伸展构造，如亚东—谷路裂谷、申扎—定结正断裂系等，这些NS走向的张性断裂切割了青藏高原南缘近EW走向的藏南滑脱拆离带（张进江等，2002）。

申扎—定结断裂带位于青藏高原中南部，大致在87°—89°E范围内延展，距藏南滑脱拆离带约50 km，向北延伸至羌塘高原中部，总体延伸方向NE10°—15°。以雅鲁藏布江和藏南滑脱拆离带为界，可将该断裂系分为北、中、南3段，虽然各段产状不同，但构成一个连贯的伸展构造体系，地貌上形成统一的狭长带状负地形，其中：雅鲁藏布江缝合带以北的北段倾向SEE，主要为脆性正断层，靠近雅鲁藏布江缝合带发育有与岩浆作用相关的低角度拆离断层；雅鲁藏布江缝合带至藏南滑脱拆离带的中段为倾向NWW的正断层；藏南滑脱拆离带以南的南段则为倾向SEE的拆离断层（图 1）。

申扎—定结断裂具有全新世活动性，申扎县城以南约15 km的甲岗雪山东麓曾发现一条走向NNE、长约10 km、宽十几米至数十米的地震地表破裂带（吴章明等，1990；余扶树等，2012）。据统计，1950年以来，定日5.9级地震震中100 km范围内共发生14次5级以上地震，其中5.0—5.9级地震12次，6.0—6.9级地震2次。在这些地震中，1993年3月20日西藏日喀则市昂仁县6.6级地震震级最大，位于雅鲁藏布江断裂带附近，距此次定日5.9级地震震中约88 km；2016年5月22日西藏日喀则市定日县5.3级地震距此次定日5.9级地震时间最近，位于申扎—定结断裂带附近，震中相距约30 km；1998年9月4日西藏日喀则市定日县与定结县间6.2级地震与此次5.9级地震空间距离最近，位于申扎—定结断裂带附近，震中相距约23 km（图 2）。

2015年尼泊尔8.1级地震发生在喜马拉雅地震带，发震断层为低角度北倾逆冲型断裂，位于此次定日5.9级地震震中西南约270 km处（图 2）。尼泊尔地震发生后仅3小时，在我国境内西藏地区即发生2015年定日5.9级地震，震中相距约256 km，与此次2020年西藏定日5.9级地震相距约28 km。相关研究表明，2015年尼泊尔8.1级地震与西藏地区后续发生的中强地震有一定关联性（张贝等，2015；盛书中等，2015；徐晶等，2016）。关于尼泊尔地震对本次定日5.9级地震的影响，将在下文深入讨论。

2 震源参数

2020年3月20日定日5.9级地震发生后，中国地震台网中心（CENC）、中国地震局地震预测研究所（IEF）、德国地学中心（GFZ）和美国地质调查局（USGS）利用多种方法给出地震的震源机制解（表 1）。由表 1可知，多家研究机构计算的震源机制解整体上较为一致，滑动角反演结果均显示，此次定日地震为正断型地震，破裂方式以拉张为主（图 3）。此外，定日地震序列的余震空间分布显示，此次地震为一次单侧破裂事件，M_L≥3.0余震主要分布在主震NW方向，余震整体呈NW向展布（图 4）。

结合此次地震余震空间展布（图 4），选取4家研究机构所得震源机制解近NW向节面作为破裂面，即CENC选取节面Ⅰ、IEF选取节面Ⅱ、GFZ选取节面Ⅱ、USGS选取节面Ⅱ作为地震破裂面。滑动角反演结果在-101°— -120°之间，表明地震破裂机制兼具一定右旋走滑分量。除CENC结果显示断层面倾向SW外，其余机构的结果显示破裂面均倾向NE，且4家研究机构反演得到的断层面均较陡，倾角在49°—70°，符合正断型地震的一般特征，同时，矩震级反演结果一致性较高，除IEF反演结果为M_w 5.8，其余均为M_w 5.7；在矩心深度方面，IEF的反演深度最浅，为6.2 km，其余结果差异较小，反演深度在12—13.5 km（表 1，图 3）。

3 余震序列跟踪

截至2020年6月30日，定日5.9级地震序列共记录M_L≥1.0余震34次，其中，M_L 1.0—1.9地震1次，M_L 2.0—2.9地震27次，M_L 3.0—3.9地震6次，最大余震为5月8日M_L 3.4和5月23日M_L 3.4地震（表 2）。余震序列空间分布见图 4，主震位于序列东南端，长轴约44 km，短轴约22 km。余震活动主要集中在主震附近25 km范围内，且5月8日M_L 3.4地震距主震约28 km，5月23日M_L 3.4地震距主震约22 km。

从本次地震序列的M—t图可以看出，余震活动水平不高，维持在M_L 3.0上下，并且随着时间的推移，发震时间间隔逐渐增大[图 5(a)]。从序列N—t图可以看出，余震集中发生在震后3天内，也就是说，3月20日至22日共发生M_L≥1.0地震14次，占序列总数的41.2%；震后7天内发震较为集中，即3月20日至26日共发生M_L≥1.0地震20次，占序列总数的58.8%；随后余震频次衰减较快，M_L≥1.0地震日频次最大仅2次[图 5(b)]。

2020年定日5.9级地震震中100 km范围内，1950年以来能够判定序列类型的5.0级以上地震有13次，其中孤立型8次，占61.54%；主余型3次，占23.08%；震群型2次，占15.38%。可见，该区域地震类型以孤立型和主余型为主。此次定日5.9级地震序列主震（M_L 6.2）与最大余震（M_L 3.4）的震级差为2.8，主震释放能量占全部序列的比例超过99.99%，属孤立型地震序列（蒋海昆等，2006），与该区主要序列类型一致。

针对定日5.9级地震序列，采用最大曲率法（MAXC），加上修正系数（Wyss et al，1999；Wiemer et al，2000；Mignan et al，2012），计算得到余震序列最小完整性震级为M_L 2.8 ± 0.3，但该序列中完整性震级以上的地震仅15个，地震个数相对偏少，无法计算序列参数，如b值、h值等。

4 震中附近异常

地震与其附近异常的对应关系是个复杂的科学问题，不同地震发生前往往存在不同类别、不同数量、不同幅度的异常，与某一地震的孕震模式、震级大小、震中附近的监测能力等有关（梅世蓉等，1993；张国民等，2001）。2020年定日5.9级地震附近地球物理场监测能力较弱，震中300 km范围内无地球物理观测手段，地震发生前震中附近存在年尺度和月尺度的热红外长波辐射异常，地震发生后通过回溯研究发现，震前震中附近还存在地震发生率和D 值等地震参数异常，且对发震地点有较好的指示意义。

4.1 热红外长波辐射异常

地震前存在热辐射增强现象已被诸多学者证实，利用遥感热辐射资料对许多震例进行热红外异常相关研究，并针对我国大陆中强地震开展震前多时间尺度的相关预测研究（刘德富等，1999；康春丽等, 2008, 2019）。2019年10月中国地震台网中心综合预测研究室基于长波辐射年距平、特征月距平及多年、多层距平大气增温强度信息，提出2020年度藏东南存在发生（6.0 ± 0.2）级地震的可能[图 6(a)]。2020年2月，结合全国近30日气温距平、近30日降水距平及2020年2月平均月尺度的热红外地面长波辐射分布状况，提出青藏高原南缘短期存在发生（5.5 ± 0.2）级地震的可能[图 6(b)]，此次定日5.9级地震即发生在年度和月尺度预测区域内。

4.2 地震发生率异常

地震发生率是基于泊松分布得到的地震实际发生率相对于背景发生率的偏离程度，参数接近1时反映地震活动的显著增强，接近0时则反映地震活动的显著减弱（姜祥华，2020）。震例研究表明，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（国家地震局预测预防司，1997）。2020年定日5.9级地震发生后，通过回溯研究，发现震前16个月震中附近出现地震发生率增强异常，且持续至震前6个月，随后消失，震前30天震中西北侧再次出现增强异常，持续发展至震前1天，随后发生2020年定日5.9级地震（图 7）。

4.3 D 值异常

王炜等（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函数，公式如下

$ D(t) = 1 - \exp \left({ - \mu \frac{{{t^\rho }}}{\rho }} \right) $

(1)

式中，D(t)表示t时刻内发生地震的概率，侧面反映了中小地震在时间上的增强或减弱活动，并将式（1）称为地震危险度D 值。为了展示D 值的时空演化特征，中国地震台网中心地震学研究室对D 值的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）。

2020年定日5.9级地震前5个月，在震源区附近开始出现D 值的低值异常，震前30天低值异常区域向震中区逐渐缩小，此后该异常持续至地震发生。此次定日地震发生在该异常区南侧边缘（图 8）。

5 讨论 5.1 尼泊尔8.1级地震的影响

2015年尼泊尔8.1级地震发生在印度板块和欧亚板块相互作用强烈的喜马拉雅地震带，与青藏块体有重要的构造关联（刘静等，2015），2020年定日5.9级地震即发生在该地震震中东北部约270 km处，距余震区东北端约130 km。实际上，2015年尼泊尔地震发生至今，在2020年定日5.9级地震震中40 km范围内已发生4次5级以上地震，除此次5.9级地震外，分别为2015年4月25日5.9级地震和2016年5月22日2次5.3级地震，4次地震均发生在西藏定日—定结地区。

为进一步研究2次地震的关系，计算并分析2015年尼泊尔8.1级地震的同震库仑应力变化及其对2020年定日5.9级地震的应力影响。在震源模型构建过程中，将尼泊尔8.1级地震滑动位移结果加入断层分段模型，其中该地震震源模型来自USGS的地震波反演结果（https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us70008cld/moment-tensor）。而对于接收断层的参数选取，由于定日地区地震震源深度定位精度偏低，无法直接判别断层面倾向，因此，分别采用CENC和USGS的结果（表 1）进行计算：①选取CENC的震源机制解反演结果，接收断层参数如下：断层走向170°，倾角70°，滑动角-106°，计算尼泊尔地震在深度12 km处引起的库仑应力变化，计算结果显示，在定日地震矩心处库仑应力增加约0.005 7 MPa，见图 9(a)；②选取USGS的震源机制解反演结果，接收断层参数如下：断层走向343°，倾角49°，滑动角-101°，计算尼泊尔地震在深度13.5 km处产生的同震库仑应力变化，计算结果显示，在定日地震矩心处库仑应力增加约0.005 3 MPa，见图 9(b)。

综上，2020年定结5.9级地震震中位于尼泊尔8.1级地震震后同震库仑应力加载区，即尼泊尔地震对该地震的发生具有一定应力触发作用。

2015年尼泊尔8.1级地震发生后，多位学者计算了尼泊尔地震引起的静态库仑应力变化（张贝等，2015；盛书中等，2015；徐晶等，2016），结果均显示，尼泊尔地震对我国藏南地区地震活动有一定影响，与本文认识较为一致，即此次定日5.9级地震发生在库仑应力加载区。前人研究结果表明，大震可以通过应力传递形式触发或延迟周围区域地震的发生（Stein et al，1997；傅征祥等，1999；万永革等，2000；Wan et al，2003, 2004；盛书中等，2012）。尼泊尔地震发生后的3小时、1年及5年，我国西藏定日—定结地区先后发生4次5级以上地震，也反映了大地震应力传递的持续性和延迟性。

此外，定日—定结地区4次5级以上地震的震源机制解均为正断型错动，节面走向均近NS向（表 1，表 3）。图 9中灰色三角形表示2014—2016年3次5级地震的震中位置，可以看出，与此次2020年定日5.9级地震类似，3次地震均发生在尼泊尔地震同震库仑应力增加区域，即尼泊尔8.1级地震对定日—定结地区的地震活动具有促进作用。因此，尼泊尔地震对定日—定结地区地震的发生具有库仑应力的正影响作用，且这种影响至今仍在持续，今后需关注该区域再次发生5级以上地震的可能。

5.2 震中附近异常

2020年3月20日定日5.9级地震震中附近地区监测能力较低，震中300 km范围内无地球物理观测台，震前存在年度和月尺度的热红外长波辐射异常，且预测震级与实际发生震级较为一致，可见热红外长波辐射可作为震前多时间尺度的跟踪手段，尤其对于缺少地球物理观测的低监测能力地区（孟令媛等，2020）。

在定日5.9级地震震中附近，震前未发现地震活动异常，但通过震后的回溯研究，发现震中附近存在地震发生率异常和D 值2项地震学参数异常，对地震的发生地点具有一定指示意义。2020年2—3月，位于地震监测能力较弱的西藏改则地区发生3次5级地震，震前同样出现了地震发生率异常（王月等，2020）。

综上，此次定日5.9级地震震前除热红外异常外，还捕捉到时间跨度较长的地震发生率异常及异常范围较小的D 值异常。因此，后续在针对如西藏等地震监测能力偏低地区的跟踪过程中，需要强化相关地震学参数异常的细化跟踪，力争及时捕捉震前异常，为地震预测提供支撑。

6 结论

通过对定日5.9级地震震例进行系统总结，得到以下结论。

（1）本次地震位于拉萨地块东南部申扎—定结断裂带分支断裂附近，1950年以来震中100 km范围内5级以上地震孤立型和主余型占比约84.6%，截至2020年6月30日，定日5.9级地震最大余震强度为M_L 3.4，主震与最大余震的震级差为2.8，主震释放能量占全部序列的99.99%，属孤立型地震序列，符合该区历史地震类型特点。

（2）关于此次定日5.9级地震的震源机制解，CENC、IEF、GFZ和USGS四家机构给出的反演结果较为接近，均为兼有走滑分量的正断层型破裂，矩震级为5.7—5.8，震中附近区域历史地震主要以NNW向的正断层破裂为主，本次地震的震源机制也符合这一区域特点。

（3）通过对震前异常的梳理和回溯，发现：地震发生前，震中附近存在年尺度和月尺度热红外长波辐射异常及地震发生率和地震危险度D 值异常。对于缺少地球物理观测的低监测能力地区，建议加强热红外及地震学参数不同时间尺度的预测研究和动态跟踪。

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。