0 引言

据中国地震台网测定，2021年11月30日21时53分在西藏那曲市双湖县发生M_S 5.8地震（31.76°N，87.94°E），震源深度10 km。震中附近平均海拔约4 554 m，最近的县城是尼玛县，距离约67 km。截至2021年12月26日，共记录M_L≥1.0余震107次，最大余震为12月1日16时30分M_L 4.1（M_S 3.5）地震。此次地震位于申扎—尼玛地区，最近断层为多玛—尼玛断裂，距离约18 km。震源机制解显示，双湖M_S 5.8地震为一次拉张型破裂事件。

2021年双湖M_S 5.8地震位于西藏中西部区域，震中附近海拔高、人口稀少，地震监测能力较低。此次地震周边300 km范围内仅分布16个测震台站，无定点地球物理观测台站，在震前仅监测到少量地震活动性异常。本文主要就此次地震的构造背景、震源物理参数、序列演化特征和序列参数计算等进行分析，结合该区域以往震例，对震前存在的异常进行梳理和总结，并对此次地震周边地区强震危险性进行分析。通过对双湖M_S 5.8地震的总结，以期为西藏西部监测能力较低地区的强震中短期预报积累震例资料，并为今后西藏地区地震台网建设提供合理的规划和建议。

1 构造背景及震源特征 1.1 构造背景与历史地震

双湖M_S 5.8地震震中位于申扎—尼玛地区，构造位置属青藏块体内羌塘块体中南部，相距最近的断层为多玛—尼玛断裂，距离约18 km，震中以南约40 km处有格林错断裂发育，该断裂在晚更新世有活动。此次地震位于拉萨块体和羌塘块体碰撞连接处的班公湖—怒江缝合带附近，该区地质构造复杂，地震活动强烈。在印度板块不断向北推挤的作用下，羌塘和拉萨块体同时经历着近NS向的挤压和近EW向的拉张作用，并在内部发育了一系列近NS走向的地堑（邓起东等，2002）。

2021年双湖地震震中附近区域历史上曾发生多次中强以上地震，震中分布见图 1。据统计，1900年以来震中150 km范围内发生5级以上地震33次，其中7级以上地震2次，分别为1908年8月20日西藏奇林湖7.0级和1934年12月15日西藏申扎东北7.0级地震。2014年3月31日西藏尼玛M_S 5.5地震距双湖地震发生时间最近，1965年6月14日西藏达则错附近M_S 5.0地震与其空间距离最近，相距约44 km（图 1）。

1.2 震源参数

2021年11月30日西藏双湖M_S 5.8地震发生后，国内外相关科研机构分别采用不同方法计算了此次地震的矩震级和震源机制解，结果均显示，此次地震破裂方式为拉张型，地震破裂面节面Ⅰ走向175°—201°，呈近NS向，与余震展布方向比较吻合（表 1）。

中国大陆西部GNSS应变率场结果显示，在印度板块NE向推挤作用影响下，藏东地区挤压变形显著增强，拉萨块体、羌塘地块产生了明显的近EW向拉张变形，因此形成诸多近NS向分布的拉张型断层。2020年以来，羌塘块体发生的一系列中强地震震源机制解均显示为拉张型，与羌塘块体NS向挤压和EW向拉张的构造背景（Tapponnier et al，2001）较为一致，表明羌塘块体内中强震的发生受到区域主应力场的影响和控制。结合2020年以来西藏地区发生的5级以上地震的震源机制解，藏中拉张地区地震基本以拉张型破裂为主，与藏中地区构造变形背景一致，本次双湖地震即发生在藏中地区拉张变形最强烈区域边缘，拉张型破裂符合当地变形特征。

2 双湖MS 5.8地震序列特征 2.1 序列概况

2021年11月30日双湖M_S 5.8地震发生在西藏西部地区。该区域地震监测能力较低，截至2021年12月26日，共记录M_L≥1.0余震107次，其中M_L 1.0—1.9地震61次，M_L 2.0—2.9地震37次，M_L 3.0—3.9地震8次，M_L 4.0—4.9地震1次，最大余震为12月1日16时30分M_L 4.1（M_S 3.5）地震（图 2，表 2）。余震震源深度分布在8—33 km，分析认为，这种差别可能与目前使用的原始地震定位软件和方法对深度测定有较大误差有关。

由双湖M_S 5.8地震序列M—t图和日频次时序图（图 3）可知，余震主要发生在主震后24小时之内，且余震序列衰减较快，12月6日后，余震间隔时间明显变长，符合西藏西部地区中强地震序列余震少且衰减较快的特征。

从最大地震释放能量占比和序列最大地震与次大地震震级差2种角度定量划分地震序列类型：（1）最大地震释放能量占比：设序列中最大地震释放能量E_max占全序列地震释放总能量E_total的比为R_E，则R_E = E_max/E_total，定量划分序列类型（周惠兰等，1980），具体标准是：①孤立型：R_E≥99.9%；②主震—余震型：90%≤R_E＜99.9%；③震群型：R_E＜90%。计算可知，截至2021年12月26日，在此次双湖M_S 5.8地震序列中，主震释放能量为3.31×10¹³J，占序列总能量的99.84%，介于90%—99.9%，符合主震—余震型地震序列特征。

（2）序列最大地震与次大地震震级差：基于序列最大地震与次大地震的震级差ΔM = M₀ – M₁来划分序列类型（吴开统等，1984；蒋海昆等，2006a）。划分标准为：①孤立型：ΔM＞2.4；②主震—余震型：0.6≤ΔM≤2.4；③多震型：ΔM＜0.6。由地震目录可知，序列最大余震为12月1日16时30分M_L 4.1（M_S 3.5）地震，与主震震级M_L 6.1（M_S 5.8）相差约M_L 2.0（M_S 2.3），震级差在0.6—2.4范围内，符合主震—余震型地震序列的判别标准。

2.2 序列最大余震震级估计

某个震级以上地震的累积频度（N）和震级（M）近似满足古登堡—里克特定律（Gutenberg and Richter, 1944）：logN = a – bM，其中常数a反映了区域地震活动性，常数b反映了大小地震的相对比例，计算得到的较稳定且准确的b值需要确定地震目录的最小完整性震级。

文中采用拟合度检测法（GFT），对双湖M_S 5.8地震序列进行完整性震级计算，发现在震后短时间内完整性震级较小，4天后变大。造成该现象的原因可能是，主震发生后，小震活动不密集，且震后短时间内小震记录无遗漏；地震序列衰减较快，后续小震记录偏少；周边地震监测台站运行不稳定，震后部分台站记录时断时续，小震记录不全。通过计算以及综合分析，得到双湖M_S 5.8地震序列最小完整性震级为M_L 1.9（图 4）。

在震后趋势判定中，可用序列G-R关系统计结果外推最大余震震级，并可用b值和h值计算结果判定地震序列类型（孙其政，1997）。在最小完整性震级计算基础上，采用最大似然法（Aki，1965；Bender，1983）进行G-R关系拟合，计算该地震序列b值（图 5），得出双湖地震序列b值约为0.76±0.09，该结果与西藏中部地区b值背景值较为接近，在一定程度上表明，主震发生后，区域应力经调整逐渐稳定，发生强震的危险性降低（段梦乔等，2021），进一步采用截距法进行估算，得到该序列最大余震震级为M_L 4.2，与当前记录的最大余震震级M_L 4.1（M_S 3.5）较为一致。

h值是对大森公式进行修正后的地震频度随时间的衰减系数（刘正荣等，1986），将其定义为余震日频度随时间的衰减系数，被用于判断一个地震序列是否为前震序列（蒋海昆等，2006b）。通常，当h＞1时，地震序列一般为主余型序列；当h＜1时，为前震序列，后续会发生更大地震。

通过拟合双湖M_S 5.8地震序列日频度衰减关系，得到h = 2.08＞1（图 6），表明该地震序列衰减较为正常，综合序列震级、能量等参数进行分析，推测该序列应为主余型序列。据刘正荣等（1986）的研究，判定该地震序列不会发生更大地震。

3 震前异常

此次双湖M_S 5.8地震震中300 km范围内无地球物理观测台站分布。通过对异常的梳理，发现在地震发生前，以地震学参数异常为主，震中附近区域存在少量地震活动性中短期异常，可能与本次地震有一定相关性，如地震发生率指数异常、固体潮调制比异常、W_q值异常等。

3.1 地震发生率指数异常

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）。不少研究表明，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）。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，即地震发生率指数，该值接近1反映了地震活动显著增强，用红色显示，接近0反映了地震活动显著减弱，用蓝色显示，地震发生率指数可对地震活动显著增强与显著减弱的2种典型异常同时进行定量识别（姜祥华，2020）。

2021年11月30日双湖M_S 5.8地震前12个月，在震中NE方向出现地震发生率指数高值异常，于震前9个月转至震中SW侧，震前7个月对震中形成半包围态势，震前4个月分居震中NE侧和SW侧，震前30天和1天在震中NE侧和SW侧明显增多（图 7）。总体上讲，双湖M_S 5.8地震前地震发生率指数高值异常具有围绕未来震中分布和发展变化的特征。

3.2 固体潮调制比异常

调制比即一定时空窗内受固体潮调制的地震次数与地震总次数的比值，小震调制比时空扫描高值异常集中地区与未来强震震中存在相关性（秦保燕等, 1983, 1986；韩颜颜等，2017）。此次双湖M_S 5.8地震发生前，调制比异常持续存在，异常区在震中附近变化，且在震前短时间内存在高值异常。

双湖M_S 5.8地震发生前约9个月，震中附近出现调制比高值异常，分别位于双湖地震震中南侧和东北侧。2021年3月底，震中西侧出现调制比高值异常区，后异常强度逐步加大，至5月底异常值达最大。2021年5月，震中NE向调制比异常区异常强度逐渐减弱，且异常区范围逐步向东侧扩展，5月底该异常区基本消失；此时，震中南侧异常区范围基本不变，强度逐步加大，至5月底异常值达最大。2021年6月至8月底，震中南侧异常区异常值逐渐减小，而西侧异常区范围逐步缩小且异常值也不断减小。9月底，震中南侧异常区向西扩展，异常范围变大且异常强度增大。10月底，北侧异常区基本消失，震中南侧异常区向北迁移，且异常值有所降低。2021年11月30日，双湖地区发生M_S 5.8地震（图 8）。

3.3 地震活动平静特征参数W_q异常

在地震学预报方法中，王炜等（2000）提出，将b、η、A（b）、M_f，、C、D、C_n、D_t值等8个参数（吴佳翼等，1983；孙加林等，1995）及其与前2年的差值，共16个参数作为神经网络输入值，使用BP神经网络输出预测值，称之为地震活动特征参数W_q值方法。

2021年10月底W_q值计算结果显示，西藏中西部—藏新交界地区存在W_q值显著异常，2021年11月30日西藏双湖M_S 5.8地震即发生在W_q值异常区南部（图 9）。考虑到此次W_q值异常面积较大，与2020年1月19日新疆伽师M_S 6.4地震震例（孟令媛等，2020）类比分析，认为未来一段时间，该区域仍存在强震发生的可能（图 9）。

4 讨论与结论

对2021年11月30日双湖M_S 5.8地震，就构造背景、震源参数、序列特征、震前活动异常和危险性分析等进行分析总结，获得如下认识：

（1）双湖M_S 5.8地震发生在申扎—尼玛地区，构造位置地处羌塘块体中南部，距离最近的断层为多玛—尼玛断裂。由地震震源机制解可知，此次地震以拉张破裂为主，与近几年震中周边地区几次中强地震震源机制解比较一致。基于区域最大面应变速率演化特征等，分析认为双湖地震是在附近地区NW向拉张作用逐渐增强的构造背景环境下发生的。

（2）不同机构给出的双湖M_S 5.8地震震源机制解比较一致，均显示此次地震破裂方式为拉张型，地震破裂节面走向均呈近NS向，与余震展布方向基本一致。余震活动特征和序列的b值、h值计算结果显示，此次地震是一次主余型地震序列，余震主要发生在主震后24小时之内，12月6日之后，余震间隔时间明显变长，符合西藏西部地区中强地震序列余震少且衰减较快的特征。

（3）此次地震发生在地震监测能力较弱地区，通过对震前异常的梳理总结，发现在地震发生前，震中附近区域存在少量地震学参数异常，如地震发生率指数高值异常呈现出围绕未来震中分布和发展变化的特征，震中南侧和东北侧附近区域震前出现调制比高值异常、W_q值高值异常等。以上结果均表明，基于小震目录计算的多种地震学参数可以为地震监测能力较低地区的中强地震预测提供一些依据。

（4）双湖M_S 5.8地震周边300 km范围内无地球物理观测台站分布，在该区域一些中强地震发生前，无法捕捉地球物理场异常，因此不能提供地球物理短临预测意见。在今后地震台网建设中，不仅需要加强测震台站建设，也要在地震频发地区架设一定数量的地球物理观测台站，加强流动地磁和流动重力等的观测，以便能够及时捕捉震前异常。

本文撰写得到宋治平研究员和孟令媛研究员的指导，以及中国地震台网中心同志的帮助，中国地震台网中心国家地震科学数据中心（https://data.earthquake.cn）提供数据支撑，在此一并表示衷心感谢。