2022年6月1日四川芦山发生MS 6.1地震,6月10日四川马尔康在4个小时内接连发生MS 5.8、6.0和5.2地震。这2组地震均发生在巴颜喀拉地块东部,震中相距约235 km,时间间隔9天。在如此短的时间内接连发生2组6级地震,在四川地区是比较少见的。芦山地震发生在龙门山断裂带南段,震源机制解显示为逆冲型,与2013年芦山MS 7.0地震的震源机制解一致(中国地震台网中心,应急产品);马尔康地震的发震构造为NW走向的松岗断裂,震源机制解显示为左旋走滑型(中国地震台网中心,应急产品)。
此外,本次芦山MS 6.1地震位于2013年4月20日芦山MS 7.0地震的余震区内,发震时间相距9.1年,属于超晚期强余震(刘蒲雄等,1996)。2次地震时间间隔之长、余震强度之大,在我国大陆地区也是比较罕见的。
由于这2次地震发震时间间隔短、空间距离近,均位于巴颜喀拉地块东部,故文中将2022年芦山和马尔康地震作为1组地震进行研究,重点分析震前区域地震活动和地球物理观测资料的演化特征,为强震预测积累震例。研究中主要使用中国地震台网中心提供的我国历史地震目录和1970年以来小震目录。这2套地震目录的震级标度不同,前者为MS,后者为ML。
2 研究内容蒋海昆等(2009)研究表明,我国大陆地区强震发生前地震学异常较为丰富,主要异常包括显著增强(梅世蓉,1960;刘蒲雄等,1997)、显著平静(韩渭宾,1998)、地震条带(刘蒲雄等,1989)、震群和震情窗(Kanamori,1972;张国民等,1985)等。除了地震学异常外,形变和流体等地球物理异常也较为丰富(蒋海昆等,2009)。本文主要从区域地震活动和地球物理观测方面,研究2022年芦山MS 6.1和马尔康MS 6.0地震前中短期和短期异常的演化特征。
3 研究结果 3.1 芦山MS 6.1与马尔康MS 6.0地震前区域地震活动特征芦山MS 6.1和马尔康MS 6.0地震的发生与2021年5月22日青海玛多MS 7.4地震密切相关。玛多MS 7.4地震发生在巴颜喀拉地块内部,靠近北部边界带,其发震构造为NW走向、呈左旋走滑运动的昆仑山口—江错断裂(李智敏等,2021;王未来等,2021)。该地震在海拔4 200—4 600 m的高原上形成长约151 km的地表破裂带(潘家伟等,2021)。向西延伸,江错断裂可与2001年昆仑山口西MS 8.1地震的发震断裂相连接,即该断裂属于巴颜喀拉地块北部宽阔的边缘断裂带。从应力触发角度,玛多地震的发生对巴颜喀拉地块边界和内部断裂有不同程度的影响(冯淦等,2021)。
(1)巴颜喀拉地块东部中期4级以上地震活动特征。①2015年1月至2018年6月:尽管期间发生了2017年8月8日九寨沟MS 7.0地震,但龙日坝断裂及其附近ML≥4.0地震总体仍处于平静状态[图 1(a)];②2018年7月至2022年芦山地震前:ML≥4.0地震沿龙日坝断裂北侧附近形成与之平行的NE向条带,同时沿松岗断裂—抚边断裂直至龙门山断裂中南段形成NW向条带,2个地震条带交会于马尔康MS 6.0震群附近[图 1(b)]。值得注意的是,2021年玛多MS 7.4地震后,在NE向条带上发生了2021年7月23日阿坝ML 4.2震群和2021年12月21日壤塘ML 4.0震群,其中阿坝震群具有低b值(b = 0.49,区域背景b = 0.94)和震源机制解一致的特点,表明该区应力水平比较高。马尔康MS 6.0震群距离阿坝震群约50 km。
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图 1 四川及邻区ML≥4.0地震分布 (a)2015年1月1日—2018年6月30日;(b) 2018年7月至2022年芦山MS 6.1地震前(蓝色圆和红色圆分别表示2018-07-01—2021-05-21和2021-05-22—2022-05-31期间发生的ML≥4.0地震,图中红色空心圆表示芦山和马尔康地震) Fig.1 Distribution of ML≥4.0 earthquakes in Sichuan and adjacent areas |
此外,在2021年玛多MS 7.4地震后,在三岔口附近先后发生2021年10月18日四川犍为ML 4.8、2022年3月29日四川乐山ML 4.8与5月20日四川汉源MS 5.2等显著地震。其中犍为和乐山地震发生在四川盆地内部,汉源地震发生在大凉山次级地块内部,均为弱震区活动,具有应力窗口意义。
(2)玛多MS 7.4地震后巴颜喀拉地块东部3级及以上地震显著增强。巴颜喀拉地块东部[图 1(b)中的黑色虚线矩形区]自2020年开始3级以上地震活跃,频次增高,特别是2021年7月至2022年5月31日,3级以上地震频次达到2015年以来的最高值。在此背景上发生了芦山和马尔康地震。
(3)四川及周边震群和余震区活动。图 2示出四川及周边(27°—35°N,96°—107°E)ML≥3.0震群频度曲线与该区6级及以上地震,可以看出,除2014年云南鲁甸MS 6.5地震前震群频次未达到异常阈值(5次)外,其余10次地震前均有异常显示(因为鲁甸地震前震群活动集中在云南地区),且在芦山和马尔康地震前,震群频次出现高值异常。
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图 2 四川及邻区ML≥3.0震群频次曲线(90天窗长,7天滑动) Fig.2 The variation curve of earthquake swarm frequency with time in Sichuan and adjacent areas |
此外,2021年12月以来,在2014年康定MS 6.3、2008年汶川MS 8.0和2017年九寨沟MS 7.0地震余震区,先后发生2021年12月16日康定ML 3.5、2022年1月20日青川ML 4.5、2月1日和5月8日北川ML 4.5和ML 4.8、4月18日九寨沟ML 3.7地震。
3.2 芦山与马尔康地震前巴颜喀拉地块东部形变异常在2次MS≥6地震发生前,巴颜喀拉地块东部出现多个形变异常,主要有鲜水河断裂带上的沟普水平蠕变和龙灯坝测距、龙门山断裂带上的耿达和西岭水准以及位于岷江断裂附近的松潘垂直摆倾斜NS向。其中沟普水平蠕变和松潘垂直摆在玛多地震前曾出现巨幅异常变化,震后再次出现类似变化,但是异常幅度明显小于玛多震前。耿达和西岭水准在玛多地震后表现出挤压增强特征。这些跨断层形变异常表明,玛多地震的发生使得巴颜喀拉地块向东南运动加速,在此动力作用背景上发生了芦山MS 6.1和马尔康MS 6.0地震。
4 结论芦山MS 6.1和马尔康MS 6.0地震前地震活动和地球物理观测均出现了一些异常现象,这些异常集中在巴颜喀拉地块东部。地震活动方面:存在4级地震交会条带、3级以上地震活跃,特别是玛多地震后,3级以上地震活跃、震群活跃、多个余震区活动以及四川盆地周缘弱震区的显著地震,对这2次强震的发生具有短期指示意义。地球物理观测方面:形变中短期异常较为突出,主要是分布在鲜水河断裂带和龙门山断裂带的跨断层形变异常。
蒋海昆, 苗青壮, 吴琼, 等. 基于震例的前兆统计特征分析[J]. 地震学报, 2009, 31(3): 245-259. |
刘蒲雄, 陈章立. 地震条带及其在地震预报中的作用[J]. 中国地震, 1989(1): 23-32. |
王未来, 房立华, 吴建平, 等. 2021年青海玛多MS 7.4地震序列精定位研究[J]. 中国科学: 地球科学, 2021, 51(7): 1 193-1 202. DOI:10.1360/SSTe-2021-0149 |