0 引言

据中国地震台网中心测定，北京时间2023年2月23日8时37分，在塔吉克斯坦发生M_W 6.8地震（37.98°N，73.29°E），震源深度10 km，震中距我国边境线最近约82 km，新疆喀什等地震感强烈。此次地震发生在塔吉克斯坦东南部戈尔诺—巴达赫尚自治州穆尔加布地区，地处帕米尔高原山区，平均海拔4 500 m，附近人烟稀少，未造成严重灾害。该州最大城市及府霍罗格市（居住人口约2万）距震中最近，距离约162 km，受地震影响有限。塔吉克斯坦境内多为山区，雪崩和山洪等自然灾害时有发生。附近区域曾于1911年2月发生强震，并引发约10亿m³的山体滑坡，堵塞穆尔加布河形成堰塞湖，导致较多二次地质灾害的发生。

此次地震发震断层位于帕米尔高原中部。帕米尔高原是由印度板块与欧亚板块碰撞形成的，由于印度板块的挤压作用（陈汉林等，2014），位于印度—欧亚大陆板块碰撞带NW方向的帕米尔高原开始隆起。目前，印度板块仍在向北缓慢运动（Paul et al，2001），造就了帕米尔高原地区活跃的地震活动性。近11年来，此次地震震中200 km范围内共发生3级以上地震621次，其中7级以上地震3次（https://cj.sina.com.cn/articles/view/1496814565/593793e502001dcc6），最大地震为2015年12月7日在塔吉克斯坦发生的M_W 7.1地震，与此次M_W 6.8地震相距40 km，其震源机制资料显示，发震断层以走滑性质为主（周振凯等，2016）。在帕米尔高原北部及内部，以走滑型地震居多（李宁等，2018）。据GCMT（Global Centroid Moment Tensor Catalog）震源机制结果，此次M_W 6.8地震同样表现出明显的走滑性。本研究利用我国新疆地区预警项目建设强震台站数据，对此次M_W 6.8地震进行破裂过程的快速反演。

震后震源破裂过程快速反演有利于尽快了解震源特性，判断地震破坏情况，为抢险救灾提供指导。根据所用数据类型，震源破裂过程反演可分为远震资料和近场强震资料反演，从震后应急产出快速响应的角度来说，近场强震资料反演更具优势。国家烈度速报与预警工程项目在我国京津冀首都圈、川滇地区、东南沿海、新疆天山中段以及西藏拉萨地区建设了15 000多个预警台站，其中包括大量强震仪。利用强震预警台站对国内大震进行震后破裂过程的快速产出已逐渐成熟化（戴丹青等，2022）。我国边境附近的境外大震，震害会波及到我国边境地区省份，对这部分地震进行震源破裂过程的震后应急产出，对我国边境附近地区震后救灾抢险意义重大。此次塔吉克斯坦M_W 6.8地震震中距我国边境线较近，新疆地区台站，特别是强震仪有清晰记录，利用这些强震数据对此次地震进行震源破裂过程快速产出，为我国边境地区境外强震的震后破裂过程应急产出积累经验。

1 数据准备与方法

地震发生后，数据自动获取程序根据发震时间对预警实时流数据进行事件截取。在距此次地震震中较近的我国新疆地区250 km范围内共有17个强震仪记录到数据，在反演之前对数据进行预处理。具体步骤如下：将数据波形按发震时刻对齐，进行数据重采样，并将加速度记录进行积分，转换为位移记录；对数据波形进行基线校正和0.05—0.14 Hz的带通滤波，从而消除数据可能存在的基线漂移，避开浅层结构放大效应所对应的频带，同时保证子断层点源近似条件的成立（郑绪君等，2017）；经反演与波形拟合（拟合度大于0.4），筛选出14个台站参与最终模型的迭代反演（图 1）。

反演之前要考虑不同子断层到台站的路径差异，需要计算格林函数，在大震应急过程中，直接调用已构建的格林函数库即可。采用Wang等（2017）的计算方法，基于CRUST1.0（Shen et al，2016）局部一维地壳速度结构模型（图 2）计算格林函数。采用由Zhang等（2014）发展的迭代反褶积叠加法（IDS）进行反演，将观测数据与格林函数进行反褶积得到视震源时间函数，通过提取子断层视震源时间函数，得到子断层震源时间函数。对每个观测点来说，子断层视震源时间函数包含2部分信息：①该子断层信号：在所有台站具有相同相位，是相干的；②其余子断层干扰信号：在台站处存在相位差异，是不相干的。通过叠加视震源时间函数，相干部分得到增强，不相干噪声削减趋于零，从而得到接近于真实的震源时间函数。这种反褶积与叠加可对破裂区域进行遍历从而得到子断层视震源时间函数，可通过正演将其贡献从原始数据中减去。这一过程需不断迭代直到累积的地震矩或数据拟合趋于稳定。基于该方法，利用近场强震数据反演震源破裂过程具有稳定、高效以及用时较短的特点，适应了震后大震应急的需求，已在多次国内大震应急中应用并取得良好效果（郑绪君等，2017；戴丹青等，2023）。

2 震源破裂模型快速反演

此次塔吉克斯坦地震发生后，GCMT（Global Centroid Moment Tensor Catalog）即给出震源机制（https://www.globalcmt.org），涉及2个节面（节面Ⅰ：走向= 120°，倾角= 89°，滑动角= 178°；节面Ⅱ：走向= 210°，倾角= 88°，滑动角= 1°），在确定主破裂面之前，对2个节面进行反演。取一个足够大的断层面，节面Ⅰ选取长38 km、宽16 km的平面作为破裂断层面，划分为152个子断层；节面Ⅱ选取长56 km、宽16 km的平面作为破裂断层面，划分为224个子断层，每个子断层尺度均为2 km×2 km。基于节面Ⅰ和节面Ⅱ分别进行反演，得到破裂模型，见图 3、图 4。

（1）节面Ⅰ反演破裂模型。由震源时间函数[图 3(b)]可知，此次地震破裂持续时间为7 s，释放的地震矩为1.2×10¹⁹ N·m。由断层面上的滑动分布[图 3(c)]可得：此次地震破裂长度约30 km，以单侧破裂为主，其最大位移量为1.5 m，最大破裂点位于震中NW方位13 km；破裂面积约232 km²，其深度在2—14 km。

（2）节面Ⅱ反演破裂模型。由震源时间函数[图 4(b)]可知，此次地震破裂持续时间为25 s，释放的地震矩为1.8×10¹⁹ N·m。由断层面上滑动分布[图 4(c)]可得：此次地震破裂长度约32 km，以单侧破裂为主，其最大位移量为1.8 m，最大破裂点位于震中NE方位28 km；破裂面积约236 km²，其深度在2—10 km。

对于地震破裂模型主破裂面的选择可利用地震动参数信息来辅助判断。下文将通过对台站峰值加速度的分析，为主破裂面选择提供依据。

3 强震动参数与地震破裂

地震动参数可用来表征地震动强度，其中峰值加速度更是与震感、地震破裂以及建筑物受损等直接相关的物理参数。通过对强震数据进行计算，得到所有台站的峰值加速度，结果见表 1，峰值加速度计算符合GB/T17742—2008《中国地震烈度表》（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2009）。

此次地震国内强震仪记录的最大峰值加速度值为24.2 cm/s²，对应台站为位于喀什地区的塔什库尔干塔吉克县的QT001台站。当地震动加速度达8 cm/s²时，多人有感；当加速度达25 cm/s²时，房屋会产生晃动。据震后报道，新疆喀什地区震感强烈，这与当地较大的峰值加速度有关。此次地震发生后，新疆铁路部门立即启动地震应急预案，对南疆铁路阿克苏至喀什区段进行封锁，紧急叫停了正在上述区段运行的旅客列车。

通过波形数据计算可以得到台站峰值加速度。地震波传播符合球面扩散原理，即其能量会随着距离的增大而减小，一般地，地震动参数也符合这一规律。除此之外，地震破裂方向以及场地条件也会影响地震动参数的大小。对破裂模型反演得到的2个断层面，分别对比实测峰值加速度与由经验衰减关系计算的理论峰值加速度。由震级和台站到断层面的断层距得到理论峰值加速度，然后与台站实测得到的峰值加速度进行对比。观测点的断层距R取其到断层线段的最近距离。如图 5所示，当观测点位于破裂断层两端之外时（如图中a点、e点），断层距为观测点到断层两端点的距离；当观测点位于断层两端之间时，断层距为观测点到断层的垂直距离。

文中地震动衰减关系模型采用GB 18306—2015《地震动参数衰减关系》中的公式，表达式为

$\lg Y=A+B M+C \lg \left(R+D \mathrm{e}^{E M}\right)$

(1)

式中，Y为地震动参数，文中选取三分量合成峰值加速度（PGA）；M为震级；R为断层距；A、B、C、D、E为回归系数，取值采用GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》中的新疆区6.5级以上地震长轴衰减关系对应数值。

通过对比可知，节面Ⅱ，即NE—SW走向断层，由其计算得到的峰值加速度理论值与实测台站值标准差为0.17，相比节面Ⅰ计算所得峰值加速度理论值与实测台站值标准差0.18更小（图 6），则在震后应急时初步确定节面Ⅱ为主破裂面，以此节面进行震源破裂过程的快速产出，破裂模式见图 7。可以看到，在破裂方向上（图 6、图 7中紫色圆范围内台站），台站峰值加速度比理论值以及同等距离的其他台站峰值加速度高，这种现象可能是方向性效应或者上下盘效应造成的。但理论上，上下盘效应主要集中在近断层地区，而方向性效应的影响范围更大，就此地震的台站震中距而言，倾向于主要受到方向性效应影响。除此之外，在喀什地区的台站表现为峰值加速度相对较大，有研究（尼鲁帕尔·买买吐孙等，2016）表明，在喀什地区受到砂土层场地的影响，其场地响应会有一定放大效应。事实上，据台站QT001的钻孔报告，场地土层等效剪切波速v_S20为226 m/s，等效剪切波速v_S30为595 m/s。根据波速测试结果，场地覆盖层厚度为6 m，场地土层等效剪切波速vS20为226 m/s，土的类型属于中软场地土，场地具有一定放大效应，此为该地区峰值加速度相对较大的一个因素。

震后对该地区历史地震进一步调研发现，2015年塔吉克斯坦M_W 7.1地震与此次地震震中位置相距不远（约40 km），且震源机制均表现出明显的走滑性。卫星成像确定2015年M_W 7.1地震破裂面呈NE—SW走向，据哈佛大学与美国地震调查局结果，地表破坏最严重区域位于震中位置NE方位30 km处（周振凯等，2016）。其破裂断层展布特点及最大破裂点方位与此次地震基于节面Ⅱ反演的破裂模型特点相似。随着调查数据的丰富，网上公开发布（https://gws-access.jasmin.ac.uk/public/nceo_geohazards/LiCSAR_products/100/100A_05236_141313/interferograms/20230122_20230227/20230122_20230227.geo.diff.png）此次地震的卫星数据成像结果（图 8）。结果显示，此次地震破裂呈现NE—SW走向，与本研究推断一致。

4 结论与展望

此次塔吉克斯坦地震震中距我国边境线较近，新疆地区台站，特别是强震仪均有清晰记录，利用这些强震数据对此次地震进行震源破裂过程的快速产出。基于破裂方向性效应，通过台站峰值加速度与经验衰减关系对比，确定此次地震破裂面呈NE—SW走向。得到的破裂模型表明，此次地震为单侧破裂，整个破裂持续时间为25 s，释放的地震矩为1.8×10¹⁹ N·m。此次地震破裂长度约32 km，最大滑动量为1.8 m，最大破裂点位于震中NE方位28 km处。

通过对此次塔吉克斯坦地震破裂过程的快速反演，验证了利用我国预警数据对边境地区境外强震进行震源破裂过程应急产出的可行性。目前，基于国内预警台站数据进行大震震源破裂过程的应急产出，常规时间为震后半小时到1小时。整个产出流程在台站筛选、初始断层面参数设定以及滤波频带调整等环节均需人工干预，后续需要在这些环节进行算法开发实现自动化，进一步缩短产出时间，提高产出效率，更好地为强震震后应急救援服务。