0 引言

据中国地震台网测定，2021年3月和6月在西藏和青海地区先后发生2次5级以上地震，分别为3月30日西藏双湖M_S 5.8地震（34.38°N，87.68°E）和6月16日青海茫崖M_S 5.8地震（38.14°N，93.81°E），震源深度均为10 km。2021年双湖M_S 5.8地震位于可可西里—唐古拉山地区，最近断层为尼玛县断裂，距离约4 km；2021年茫崖M_S 5.8地震位于柴达木块体西北端，最近断层为柴达木盆地北缘断裂，距离约24 km。截至2021年12月31日，3月30日双湖M_S 5.8地震余震序列发生M_L≥3.0余震8次，最大余震为4月2日M_L 4.7地震；6月16日茫崖M_S 5.8地震后则记录到M_L≥3.0余震7次，最大余震为11月9日M_L 4.1地震（据中国地震台网中心，CENC）。

本文介绍了双湖M_S 5.8和茫崖M_S 5.8地震所在区域历史地震、构造背景和余震序列，梳理了2次地震前的地震活动异常、地震学参数异常以及震中附近的地球物理异常现象。通过对2次M_S 5.8地震的系统回顾和总结，可为青藏块体及周边区域5级及以上地震的判定积累震例资料。

1 历史地震和构造背景 1.1 历史地震

2021年3月30日西藏双湖M_S 5.8地震震中100 km范围内，1900年以来共发生5级及以上地震8次，其中5.0—5.9级地震7次，7.0—7.9级地震1次，最大地震为1997年11月8日西藏尼玛M_S 7.5地震，距此次双湖M_S 5.8地震约97 km，时间相隔最近的为2011年8月2日西藏双湖M_S 5.1地震，距离约54 km，空间距离最近的为1980年3月13日西藏双湖M_S 5.1地震，距离约18 km。2021年6月16日青海茫崖M_S 5.8地震震中100 km范围内，1900年以来仅发生1次5级以上地震，为1935年11月30日青海苏干湖一带M_S 5.5地震，距离此次茫崖M_S 5.8地震约86 km（图 1）。

1.2 构造背景

青藏块体是我国大陆地震的活跃区域，自1997年西藏尼玛M_S 7.5地震后，我国大陆地区9次7级以上地震均发生在青藏地块内巴颜喀拉地块边界带或内部（郑文俊等，2019；袁道阳等，2020）。块体内部活动断裂广泛分布且断裂活动特征与海拔高度相关。逆冲断裂主要在低海拔区域发育，高海拔区域则以正断裂和共轭断裂为主；走滑断裂在不同海拔区域均有发育，块体北部以左旋走滑为主，南部则以右旋走滑为主（张培震等，2003；张培震等，2013）。

2021年西藏双湖M_S 5.8地震震中位于羌塘地块中部可可西里—唐古拉山地区，距离最近的断层是位于琵琶湖—吐坡错断裂与琵琶湖—映天湖断裂交会处北侧的尼玛县断裂，相距约4 km。羌塘地块内部断裂主要分为全新世活动、晚更新世活动和第四纪早、中期活动3类，其中主要发育晚更新世活动的NE向、NW向和近NS向小型断裂，以5—6级中强地震为主，且大部分地震表现为正断性质（李建华，1998；李承涛等，2022）。

2021年青海茫崖M_S 5.8地震震中位于柴达木块体内部，距离最近的断层是柴达木盆地北缘断裂，相距约24 km。柴达木盆地北缘断裂是一条在柴达木盆地北缘发育的区域性断裂，是柴达木盆地断陷区与北部祁连山断隆带的重要分界断裂，全长250 km以上，总体走向N45°—50°W，倾向NE，倾角35°—50°，表现为逆冲型滑动性质，且全新世垂直滑动速率为（0.28±0.18）mm/a（袁道阳，2003；姚生海等, 2014, 2020）。

震源机制解显示，双湖M_S 5.8地震为一次正断型破裂地震，震中附近地震以正断型破裂为主，其节面走向多为NNW向或者NNE向；茫崖M_S 5.8地震则为一次逆冲型破裂地震，震中附近历史地震以逆冲型破裂为主，其节面呈NWW向或者SEE向，优势主压应力轴方位为SW（图 2，表 1）。2次地震分别与距离最近断裂的构造特征及周边历史地震的震源机制解一致。

2 2次5级以上地震前活动异常

青藏块体是我国地震监测能力薄弱地区，缺乏中强地震的震例总结。2021年发生在块体内部的西藏双湖M_S 5.8地震和青海茫崖M_S 5.8地震具有余震较少、序列不发育以及震中周边地球物理观测台站分布稀疏等共性特征。震后梳理认为，2次地震前具有一定的地震活动异常和地球物理观测异常，可能与2次地震的发生存在联系。通过总结2次地震前出现的各项异常，对比分析异常特征，为地震监测能力较低地区中强以上地震的预测积累宝贵的震例资料。

2.1 地震活动异常

（1）西北地区M_L 4.0地震平静打破后5级地震成组。2020年12月24日青海玛多发生M_L 4.5地震，该地震的发生结束了自2020年10月31日四川江油M_L 4.0地震后西北地区持续54天的M_L 4.0地震平静。依据历史震例分析，2008年以来共出现10组M_L 4.0地震平静超40天的情况，其中地震平静被打破后，后续均会在西北地区出现5级地震成组活动现象（10/10），且3个月内发生5级及以上地震的概率较高（8/10），统计结果见表 2。

青海玛多M_L 4.5地震打破该M_L 4.0地震平静后2.8个月，于2021年3月19日发生西藏比如M_S 6.1地震。结合震例资料分析认为，西藏比如M_S 6.1地震后西北地区进入5级地震成组活动阶段，目前已发生的玛多M_S 7.4以及本次茫崖M_S 5.8地震，符合震前的分析研判。

（2）固体潮调制比异常。调制比即固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（秦保燕等, 1983, 1986）。近期研究表明，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（韩颜颜等，2017）。2021年双湖M_S 5.8地震和茫崖M_S 5.8地震前，震中附近均出现年尺度到半年尺度的固体潮调制比异常。

双湖M_S 5.8地震发生前约9个月，震中西北侧和东南侧出现调制比高值异常。2020年6月底至2020年8月底震中西北侧异常逐步增强，随后该异常区于9月底消失；2020年6月底至7月底震中东南侧异常强度逐步减弱，异常区范围逐步缩小，8月底至10月底异常区范围向北扩展，异常强度逐步增强，10月底后异常开始减弱，异常区范围大幅缩小，1月底时异常再次出现显著增强，至2月底异常强度明显降低，异常区调整至震中东侧，范围进一步缩小，同时，在震中南侧出现调制比异常高值区，随后于2021年3月30日发生双湖M_S 5.8地震（图 3）。

茫崖M_S 5.8地震发生前约9个月，震中东侧附近出现调制比高值异常。2020年9月底，在调制比异常区内，异常集中在震中东南侧，10月底该异常区范围减小；11月底，异常区范围扩大，且强度增加，围绕震中分布；2020年12月底至2021年1月底，异常区强度持续降低，且范围持续减小，异常集中在震中东北侧；2021年2月底后，震中东北侧异常区消失，在震中西侧出现高值异常；3月底至4月底，震中西侧异常区范围逐步扩大，且异常强度增大，而4月底后该异常区消失，随后于2021年6月16日发生茫崖M_S 5.8地震（图 4）。

（3）地震发生率指数异常。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（梅世蓉等，1997；易桂喜等，2004）。地震发生率指数可对地震活动显著增强与显著减弱这2种典型异常同时进行定量识别。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，接近1反映地震活动显著增强，用红色显示，而接近0反映地震活动显著减弱，用蓝色显示（姜祥华，2020）。

2021年3月30日西藏双湖M_S 5.8地震前12个月，在震中西侧、西南和南侧出现地震发生率指数高值异常，随后异常位置大体围绕震中呈逆时针旋转趋势逐渐发生变化，震前8个月震中南侧偏东区域开始出现异常，震前4个月异常位置进一步逆时针旋转至震中东南侧，震前2个月异常消失，间隔2个月后于2021年3月30日发生西藏双湖M_S 5.8地震（图 5）。

2021年6月16日青海茫崖M_S 5.8地震前200天，在震中西侧出现地震发生率指数高值异常，随后异常持续，震前120天异常消失，后于2021年6月16日在异常边缘发生青海茫崖M_S 5.8地震（图 6）。与2021年西藏双湖M_S 5.8地震前地震发生率指数异常对比发现，青海茫崖M_S 5.8地震前该异常持续时间较短，结束时间较早，异常强度较弱，异常区域较小，且空间位置未发生迁移。整体上，西藏双湖M_S 5.8地震前异常特征更显著。

（4）W_q值异常。2020年10月W_q值计算结果显示，青新藏交界至青新交界地区存在大面积W_q值异常，但与2020年7月23日西藏尼玛M_S 6.6地震前相比明显减弱。考虑到尼玛M_S 6.6地震的显著影响，该区域未列入重点关注的地震危险区。青新交界北部存在明显W_q值异常，与2020年1月19日新疆伽师M_S 6.4地震前异常特征较为类似（孟令媛等，2020），认为具备发生6级左右地震的危险性。

2021年3月30日双湖M_S 5.8地震发生在W_q值异常区，6月16日茫崖M_S 5.8地震发生在W_q值异常区外约40 km，与青新交界北部W_q值危险地区相距较远，距离约130 km（图 7）。研究表明，W_q值异常区或异常区外100 km范围内是中强以上地震发生的优势地点（王炜等，2000）。因此，分析认为，青新藏交界至青新交界地区W_q值异常可能与2021年3月30日双湖M_S 5.8、6月16日茫崖M_S 5.8地震有关。

2.2 地球物理观测异常

2021年3月30日双湖M_S 5.8地震发生在地震弱监视区，震中300 km范围内无地球物理观测台站分布。2021年6月16日茫崖M_S 5.8地震震中附近地球物理观测台站分布稀疏，震中300 km范围内仅分布3个观测台站，涉及地倾斜、地应变、重力固体潮、地磁、水位、水温、水化学等25个测项，其中：震中100 km范围内无观测台站分布；震中100—200 km范围内分布观测台站1个，包括观测项4个，无异常测项；震中200—300 km范围内分布观测台站2个，包括观测项21个，其中异常测项1个，为格尔木水平摆倾斜EW分量；此外，位于格尔木同一观测台站的钻孔应变第1、3分量差应变，即S₁ - S₃异常，为原始测项经预处理后得到的异常。2项异常位于震中东南212 km处，均为趋势转折异常（图 8）。

格尔木地震台位于格尔木市以南25 km处戈壁滩，在大地构造上属于特提斯构造域东部的柴达木盆地南缘，台基为花岗岩，观测山洞基岩裸露，无黄土覆盖层（苏维刚等，2018）。水平摆倾斜仪和分量钻孔应变仪架设在同一观测山洞内，自2007年观测以来资料连续稳定，基本无人为活动和环境干扰影响。

格尔木水平摆倾斜EW分量于2018年出现趋势转折变化，2019年1月呈明显加速W倾趋势变化，异常持续897天后，于2021年6月26日发生茫崖M_S 5.8地震（图 9）。类似趋势转折变化曾于2015年6月出现，并在异常持续504天后，在距台站以南约403 km处发生2016年10月17日杂多M_S 6.2地震。

格尔木钻孔应变第1分量和第3分量原始数据异常不明显，但两分量差应变S₁ -S₃自2018年1月开始出现趋势转折变化，异常持续1262天后，发生2021年6月26日茫崖M_S 5.8地震（图 10）。历史资料显示，格尔木钻孔应变第1、3分量差应变曾多次在青海地区6级及以上地震前出现异常变化。例如，在2008年11月10日海西M_S 6.3、2009年8月28日海西M_S 6.4以及2016年1月21日门源M_S 6.4地震前，均表现出明显的趋势转折变化，震中距范围为154—613 km。

基于发震时间和震中距分布，分析认为，以上2项异常变化可能与此次茫崖M_S 5.8地震存在一定关联性。但是，鉴于2021年5月22日玛多M_S 7.4地震（位于格尔木地震台东南约375 km处）更加满足以往震例水平为6级以上的标准，且与此次茫崖M_S 5.8地震发生时间间隔仅25天，因此相对于此次茫崖地震，格尔木水平摆倾斜EW分量和钻孔应变S₁ -S₃异常可能与玛多M_S 7.4地震的关系更为密切，有待进一步研究。

3 地震序列特征

（1）双湖M_S 5.8地震序列。2021年3月30日至12月31日，双湖M_S 5.8地震余震区共记录M_L≥1.0余震13次，其中M_L 2.0—2.9地震5次，M_L 3.0—3.9地震5次，M_L 4.0—4.9地震3次，最大余震为4月2日16时58分双湖M_L 4.7（M_S 4.2）地震（表 4）。

双湖地震序列中M_S 5.8主震与M_S 4.2最大余震震级差为1.6，主震释放能量约占序列的99.40%，属于主—余型地震序列。序列余震集中发生在双湖M_S 5.8地震后5天内，共发生M_L≥1.0地震10次，之后仅发生4次M_L≥2.0地震，且发震时间间隔逐渐增长，呈序列衰减特征，在5月30日双湖M_L 3.0地震后至12月31日，无M_L≥1.0余震发生。

从地震序列空间分布看，余震活动集中在主震震中附近约20 km范围内，呈NE—SW向分布，且其长轴约82 km，短轴约33 km。同时，双湖地震序列M_S 4.2最大余震位于主震以北，间距约5 km（图 11）。由于地震个数少，无法满足序列参数计算要求。

（2）茫崖M_S 5.8地震序列。2021年6月16日至12月31日，茫崖M_S 5.8地震余震区共记录M_L≥1.0余震15次，其中M_L 2.0—2.9地震10次，M_L 3.0—3.9地震4次，M_L 4.0—4.9地震1次，为11月9日3时35分茫崖M_L 4.1（M_S 3.8）地震（表 5）。

茫崖地震序列中M_S 5.8主震与M_S 3.8最大余震震级差为2.0，主震释放能量约占序列的99.88%，属于主—余型地震序列。由图 12可知，茫崖序列中地震活动呈现出明显的活跃—平静—活跃的特征。在茫崖M_S 5.8地震发生后3天内集中发生5次M_L≥2.0地震，而6月27日茫崖M_L 3.4地震后至10月3日茫崖M_L 3.5地震发生，其间未记录到M_L≥0.0地震，余震活动平静持续约98天。

余震活动平静结束后，10月3日至5日余震区出现地震活跃现象，共发生M_L≥2.0地震5次，同时10—11月余震震级呈现上升趋势，先后发生10月3日茫崖M_L 3.5地震、10月23日茫崖M_L 3.8（M_S 3.0）地震和11月9日茫崖M_L 4.1（M_S 3.8）地震。从空间分布看，余震活动集中在主震震中附近约10 km范围内，呈NW—SE向分布，且其长轴约19 km，短轴约11 km。茫崖地震序列M_S 3.8最大余震位于主震西侧，相距约2 km（图 12）。由于地震个数少，无法满足序列参数计算要求。

4 讨论与结论

2021年3月30日西藏双湖M_S 5.8和6月16日青海茫崖M_S 5.8地震属于不同构造单元，前者位于青藏块体中部羌塘地块内，后者位于青藏块体北部柴达木块体北缘地带。双湖M_S 5.8地震所在的尼玛县断裂鲜有文献记载，性质不明确。其震源机制解显示，此次地震为正断型破裂，与InSAR反演得到的以正断性质为主的东倾隐伏发震断裂性质较为一致，该地震的发生可能与羌塘块体东部EW向强烈的拉张作用导致块体中部正断型断裂发育有关（李延兴等，2003；李承涛等，2022；夏涛等，2022）。茫崖M_S 5.8地震位于以挤压逆冲为主的柴达木北缘断裂，震源机制解显示，此次地震以逆冲型破裂为主，与断裂性质一致性较高，可能是在柴达木块体NE向俯冲推挤运动的构造背景下发生的（曹运江等，2000；李延兴等，2003）。

通过对双湖M_S 5.8和茫崖M_S 5.8地震前地震活动及地球物理观测异常的梳理和总结，得到以下认识。

（1）2次M_S 5.8地震发生在青藏块体内部地球物理监测能力较弱区域。其中，双湖地震震中300 km范围内无地球物理观测台站分布，茫崖地震震中300 km范围内仅分布3个地球物理观测台站，包含2项异常持续时间2年以上的形变趋势异常，分别为格尔木水平摆倾斜EW分量和钻孔应变第1、3分量差应变。虽然此次茫崖M_S 5.8地震在时间和空间上与2项异常对应的历史震例相符，但2021年5月22日玛多M_S 7.4地震在同样满足时间和空间特征的基础上，更加满足震级强度特征，且与此次茫崖地震时间间隔不到1个月。因此，以上2项异常可能与玛多地震的联系更为紧密，尚需进一步研究。

（2）相较于地球物理观测而言，地震活动异常在2次M_S 5.8地震前较为突出，异常项多于前者。其中，双湖地震前存在3项地震活动异常，分别为固体潮调制比、地震发生率指数和W_q值异常；茫崖地震前存在4项地震活动异常，分别为西北地区5级地震成组、固体潮调制比、地震发生率指数和W_q值异常，这些异常均属于1年尺度内的中期异常，表现出更具优势的异常捕捉能力，在一定程度上弥补了区域地球物理监测能力的不足，或许可为地震监测能力较弱地区的震情研判提供关键性参考依据。

（3）双湖M_S 5.8和茫崖M_S 5.8地震后记录余震较少。截至2021年6月30日，双湖M_S 5.8地震后发生M_L≥1.0余震13次，最大为M_L 4.7地震，余震序列表现为主震后5天内迅速衰减至震后2个月结束；截至2021年12月31日，茫崖M_S 5.8地震后发生M_L≥1.0余震15次，最大为M_L 4.1地震，余震序列表现为主震后11天内迅速衰减，平静98天后再次出现间断性活跃，整体呈现出明显的活跃—平静—活跃特征。2次地震的主震与最大余震的震级差在0.6—2.4，且主震释放能量均占序列99%以上，均属于主—余型地震。

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诸多帮助，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，在此对他们及中国地震台网中心预报部同事们的辛苦工作，一并表示衷心感谢。