2021年5月21日21时48分云南漾濞发生MS 6.4地震(25.67°N,99.87°E),震源深度8 km;2021年5月22日2时4分青海玛多发生MS 7.4地震(34.59°N,98.34°E),震源深度17 km。2次地震均处于南北地震带,发震时间相差仅4 h16 min,几乎在同一时间发生。南北地震带地区是中国大陆地壳运动最强烈、地震活动频度最高、强度最大的地区之一。漾濞MS 6.4和玛多MS 7.4地震的快速连续发生,未来南北地震带地区地震形势如何发展,是地学工作者重点关注的问题。
祝意青等(2003)研究表明,南北地震带地区强震活动之间存在一定的时空关联现象,在地震孕育过程中,与地震构造有关的一个强震的发生会引起地下介质中应力的重新分配,导致介质非线性应变积累加速,从而使断裂处于不稳定状态,进而触发下一次强震的提前发生。当与地震构造有关的2个距离较远的强震连续发生时,则有可能在与2次强震活动有关的构造断裂区域的黄金分割数附近触发另一个强震。川滇藏交界位于这2次强震活动有关的构造断裂区域。因此,分析研究川滇藏交界区域重力场时空动态演化特征,探讨重力场变化与地壳运动及构造活动和强震孕育发生的关系,有助于该地区强震危险性研究。
2 研究方法与资料概述川滇藏交界位于川滇块体西边界,该地区存在近NS向金沙江断裂带、NW向德钦—中甸—大具断裂带等Ⅱ级活动地块边界断裂带以及川滇块体内部的NW向理塘断裂带和NE向小金河断裂带等。这些活动构造带也是现今地壳运动强烈、地震活动频度高、强度大的地区,历史上曾发生多次强震和大地震。
为有效监测研究区重力场非潮汐变化与区域构造活动及地震的关系,2008年汶川地震后,中国地震局加强了川滇藏地区的流动重力监测工作,对该区相关省(自治区)自成体系的重力测网进行有效连接,并对测网进行绝对重力控制,形成整体的重力监测网,这有助于该地区地震监测与研究。
数据处理的重点是将测区绝对重力观测资料与同期流动重力观测资料相结合。其中,绝对重力测点构成一个大尺度、相对稳定的高精度控制网,流动重力观测视为对该网的定期联测。这种资料处理方案的优点在于可有效保持重力场统一及起算基准的稳定,又可在此基础上严密、可靠地解算出各测点的绝对重力变化,从而获得绝对重力控制下的区域重力场的动态变化。使用中国地震局LGADJ软件,对研究区2015—2021年重力观测数据进行统一平差计算,所得重力平差结果较好,多期重力观测资料的点值平均精度均优于15×10-8 m·s-2,表明所用观测资料及其处理结果较为可靠。
3 重力变化与地震活动 3.1 2021年漾濞MS 6.4地震2016—2020年期间,中国地震局在云南地区每年开展2期流动重力观测工作,观测到2021年漾濞MS 6.4地震前,震中附近具有明显的四象限重力变化分布特征,重力差异变化在60×10-8 m·s-2以上,对此次漾濞地震的发生作了一定程度的中期预测,具体提出如下预测意见:发震时间:2020年度或稍晚时间;发震地点:云南弥渡、祥云、大理、漾濞、宾川、洱源、剑川、鹤庆、丽江一带,震中位置在(25.8°N,100.5°E)附近;震级:6级左右。可以看出,重力资料对2021年5月21日云南漾濞县MS 6.4地震(25.67°N,99.87°E)的中期预测是比较准确的,尤其是地点的预测,预测震中与中国地震台网测定的漾濞MS 6.4地震震中相距在70 km以内。此前,祝意青等(2017)基于流动重力观测资料,曾对南北地震带2013年芦山MS 7.0、2016年门源MS 6.4及2017年九寨沟MS 7.0等多次强震/大震做出了一定程度的中期预测。
3.2 2021年玛多MS 7.4地震2021年玛多MS 7.4地震发生前,中国地震局在该区域进行重力观测,但观测周期较长,2—3年观测1次,测点距离较大,一般100 km以上,而且震中以西地区基本无测点分布。由于观测信息的时空密度严重不足,所得信息残缺不全,不能完整捕捉孕震过程中出现的前兆信息,制约了对该区地震的分析预报能力。此次重力资料未对该地区做出地震预测。震后分析总结认为,2015—2018年,重力场自西向东出现由负向正的变化,沿兴海至玛多出现重力变化梯度带,玛多地震发生在重力变化梯度带的零值线附近;2018—2020年,区域重力场变化较平缓,尤其是震中附近,重力变化较弱,地震发生在重力变化零值线附近(胡敏章等,2021)。
3.3 川滇藏交界重力场变化2015—2021年川滇藏交界重力场变化见图 1。由图 1可见:2015年9月—2018年9月,川滇藏交界区域重力场变化显示,自西向东呈由负向正的趋势性变化,且重力变化比较剧烈,重力差异运动达100×10-8 m·s-2以上;2018年9月—2020年9月,川滇藏交界地区显示为平缓的负重力变化,这种由趋势性异常及剧烈变化转为局部异常及平缓变化,可能是强震前的信息,2021年青海玛多MS 7.4地震前的重力变化具有上述类似特征。该交界区域近3年的累积重力变化显示,巴塘、芒康、德荣、德钦一带存在重力变化梯度带,且形成重力变化四象限分布特征,由区域性重力异常→四象限分布特征性异常的变化,可能是强震/大震前的信息,表明该区存在发生强震/大震的危险性。
2021年5月21日云南漾濞MS 6.4和5月22日青海玛多MS 7.4两个距离较远的强震快速连续发生,有可能在云南漾濞与青海玛多之间的南北地震带中南部触发另一个强震发生。2次强震连发引起的响应地震在震中和强度上具有“黄金分割数”特征,并与地震构造关系密切。因此应注意“黄金分割数”附近的川滇藏交界未来存在强震/大震发生的可能。
区域构造活动引起的时变重力场异常是与地震孕育发生相关的可靠性前兆异常之一,特别是对于6级以上地震的孕震过程,重力异常变化是可靠的前兆物理参数之一。结合川滇藏交界地区多年来的重力场动态变化资料及构造活动,未来潜在强震发生地点位于川滇藏交界的金沙江断裂带和德钦—中甸断裂带附近,其中震中位置可能位于(28.9°N,99.3°E),震级可能为(6.9±0.4)。
祝意青, 王双绪, 程宏宾, 等. 南北地震带强震活动的时空关联现象探讨[J]. 西北地震学报, 2003, 25(2): 85-88. |
祝意青, 梁伟锋, 赵云峰, 等. 2017年四川九寨沟MS 7.0地震前区域重力场变化[J]. 地球物理学报, 2017, 60(10): 4 124-4 131. |
胡敏章, 郝洪涛, 韩宇飞, 等. 2021年青海玛多MS 7.4地震的重力挠曲均衡背景与震前重力变化[J]. 地球物理学报, 2021, 64(9): 3 135-3 149. |