地球物理学进展  2014, Vol. 29 Issue (3): 1046-1067   PDF    
西北与西藏地区某些地震区地震趋势分析
秦四清, 李国梁, 薛雷, 泮晓华, 李培     
中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室, 北京 100029
摘要:运用孕震断层多锁固段脆性破裂理论及相关预测方法,分析了西北与西藏地区某些地震区未来地震趋势,给出了这些地震区未来中强震、强震或大(巨)震的四要素预测结果.分析表明:库木巴彦断裂地震区未来可能有MS 6.2~7.0级地震发生,日土地震区未来有强震发生,玉树与仲巴地震区未来有大震发生,哈密-阿勒泰-斋桑地震区未来有大震或巨震发生.鉴于近期作者对特定地震区强震孕育周期界定及主震事件判识有了新的认识,故重新对乌兰-大柴旦、改则、古浪、共和、海原、玛多-阿坝、聂荣以北、拉孜、班戈以北、墨脱、当雄、洛隆与阿图什地震区未来震情进行研判.本文所得结论可供有关部门参考,以制定相应的防震减灾措施.
关键词西北地区     西藏地区     地震区     锁固段     孕育周期    
Analysis of the future earthquake situation for some seismic zones in the northwest China and Tibet
QIN Si-qing, Li Guo-liang, Xue Lei, Pan Xiao-hua, Li Pei    
Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
Abstract: According to the brittle failure theory of multiple locked patches in a seismogenic fault system developed by us, the earthquake situation for some seismic zones in the northwest China and Tibet is analyzed in the paper. Meanwhile, the prediction results, including the magnitude, place, critical strain, and hypocentral depth of the moderate-strong, strong earthquake or major (great) earthquake, are also presented. The results suggest that an earthquake of MS 6.2~7.0 will likely happen in Kumubayan fracture seismic zone, a strong earthquake will occur in Ritu seismic zone, major earthquakes will occur in Yushu and Zhongba seismic zones, anda major or great earthquake will occur in Hami-Altay-Zhaisang seismic zone. Furthermore, because we have recently made enhanced insights into the definition of seismo genic period of strong earthquakes and recognition of the main shock events in specific zones, the future earthquake situation for the Wulan-Dachaidan, Gaize,Gulang, Gonghe, Haiyuan, Maduo-Aba, northern Nierong, Lazi, northern Bange, Motuo, Dangxiong, Luolong and Atushi seismic zones is discussed in this paper. The department concerned should consider the conclusions obtained in this paper for taking precautions against earthquakes.
Key words: northwest China     tibet     seismic zone     locked patch     seismogenic period    
0 引 言

本文研究区域包括西北与西藏地区.自20世纪以来,我国共发生8级以上地震8次,其中4次发生在西北地区,2次发生在西藏地区.西北地区地处亚洲腹地,毗邻喜马拉雅-地中海地震带,该区新构造运动强烈,地震活动频繁,是我国主要的地震活动区域.西藏地区位于我国西南边陲,由于受到印度板块与欧亚板块长期碰撞和挤压,强震、大震频发(西北地震综合预报清理攻关小组,1989).因此研究西北与西藏地区的地震趋势,对这些地区地震预报和震害防御有重要指导意义.

作者于2010年首次提出孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法(秦四清等, 2010ab),据此初步分析了上述2个地区多个地震区的地震趋势(秦四清等, 2010ce2011a).通过近4年对强震预测研究和前瞻性预测实践(秦四清等, 2010cdef2011abc2012ab2013abcde2014abc)的总结,我们深刻地认识到:对特定地震区震情的正确判断,必须牢牢把握住孕育周期界定和主震事件判识这个“灵魂”.在分析每个地震区地震趋势时,必须依次梳理每一个孕育周期,以“步步为营”式的地震活动性动态追踪理念判断震情,才能减少误判.基于此理念撰写本文,对西北与西藏地区某些地震区未来震情进行研判.

一个完整的孕育周期包括孕育阶段(多锁固段逐次累进性破裂)、主震发生(最后一个锁固段发生宏观破裂)与余震活动三个阶段.我们对主震事件的定义为:特定地震区某一孕育周期发生的最大地震事件.

如何判识特定地震区某一孕育周期发生的地震为主震事件呢?本质上,这取决于该孕育周期是否还有未发生宏观破裂的锁固段存在,若能将地质调查和地球物理探测方法相 结合,从地震构造上作出判断,无疑是最可靠的判断某次地震是否为主震事件的方法,但目前还未有这样的直接判识方法.根据我们对历史地震震例的研究,可给出以下间接的判识原则:

(1)若某次较大地震事件发生前某地震区积累的能量远大于该震释放的能量,则该地震不是主震事件.

(2)根据某地震区的地震危险性等级进行判识.例如,丽 江地震区是一个MS 7.0级左右地震危险区,若今天发生了一次MS 6.25级地震,则可判断该震不是主震事件.

(3)在应用前两条原则仍不能判明的情况下,可参考某次强震后的地震活动性特点,综合分析后作出判断.

1 孕震断层的多锁固段脆性破裂理论简介

针对强震预测的科学难题,作者(秦四清等, 2010abc)提出了孕震断层多锁固段脆性破裂理论及相关预测方法. 简言之,作者将重正化群理论与岩石损伤本构模型结合,导出了孕震断层中多锁固段破裂的临界应变表达式,即

式中,Sc为锁固段变形膨胀起点对应的累积Benioff应变(简称为CBS)值,Sf(k)为第k个锁固段峰值强度点(即将发生的中等强度预震、大级别预震或主震)对应的CBS值.锁固段变形破坏到膨胀点时,震群事件开始发生,震群事件是监测技术手段可识别的唯一地震活动性前兆.

式(1)首次给出了岩石加载过程中体积膨胀起点与峰值强度点之间的量化应变关系.基于此,可根据锁固段膨胀起点所对应的CBS值,提前给出相应的临界值,结合实时监测信息可进行预测分析.

需注意的是,Benioff应变取决于一个地震周期内完整且准确的地震目录以及对孕震区域的准确识别.由于历史地震目录不完整或误差较大,故计算误差不可避免,会影响预测临界CBS值的精度.为此我们提出一种修正Benioff应变误差的方法:

式中Δ表示应变误差,Sc*和S*f分别为第一个锁固段膨胀点和发生宏观破裂对应的应变值.

2 西北与西藏地区某些地震区未来震情研判

以下将基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论及相关预测方法,对西北与西藏地区的库木巴彦断裂地震区、乌兰-大柴旦地震区、古浪地震区、共和地震区、海原地震区、玉树地震区、聂荣以北地震区、玛多-阿坝地震区、日土地震区、改则地震区、仲巴地震区、拉孜地震区、班戈以北地震区、当雄地震区、墨脱地震区、洛隆地震区、哈密-阿勒泰-斋桑地震区与阿图什地震区未来震情进行分析.

2010年8月3日前阿图什地震区地震目录由新疆地震局提供,之后的地震目录引自中国地震信息网站.其它地震区地震目录均引自中国地震信息网站,数据为研究时段内的所有地震事件.计算Benioff应变时,先把不同的震级单位统一换算为地方震级ML,然后依次计算地震矩、地震能量与Benioff应变值.

为减小发震前CBS监测值与预测临界值的误差,根据文献(秦四清等,2014c)提出的最小完整性震级选取方法,在计算某些地震区CBS值时,考虑了最小完整性震级.

2.1 库木巴彦断裂地震区

库木巴彦断裂地震区地震构造图示于图 1.该地震区自1924年6月18日起才有文献记载的地震目录,曾于1993年10月2日发生新疆若羌ML 6.7级地震,是迄今为止该地震区发生的最大一次地震,其余地震事件都不大于M 5.6级(表 1).由于该区地震目录严重缺失,难以根据我们的理论方法分析该强震的孕育过程.从1993年ML 6.7级地震发生后的地震活动性判断,该区未来仍有可能发生MS 6.2~7.0级地震.

图 1 库木巴彦断裂地震区与乌兰-大柴旦地震区地震构造图 Fig. 1 Seismotectonic map of the Kumubayan fracture seismic zone and Wulan-Dachaidan seismic zone

表 1 库木巴彦断裂地震区M≥5.5级地震事件 Table 1 The earthquake events with M≥5.5 in the Kumubayan fracture seismic zone
2.2 乌兰-大柴旦地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010c),重新厘定边界的地震区地震构造图示于图 1.该地震区曾发生11次如表 2所示M≥6.0级地震.根据以下分析,自有文献记载以来该区已经历1个完整的孕育周期,目前处于第二孕育周期的后期临震阶段.

表 2 乌兰-大柴旦地震区M≥6.0级地震事件 Table 2 The earthquake events with M≥6.0 in the Wulan-Dachaidan seismic zone
2.2.1 第一孕育周期:1962年青海北霍布逊湖附近MS 6.8级地震孕育过程分析

需要说明的是,根据中国地震台网地震目录,1952年青海乌图美仁附近地震震级为MS 6.0级.根据我们对历史强震震例孕震模式分析,认为该6.0级地震不能导致青海北霍布逊湖附近MS 6.8级地震发生.如将1952年MS 6.0级地 震修订为MS 6.3级,则较为合理.

图 2示出了该地震区第一孕育周期强震事件之间的力学联系.可看出1952年青海乌图美仁附近MS 6.3级地震和1962年青海北霍布逊湖附近MS 6.8级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件,且1962年6.8级地震标志着第二锁固段亦发生宏观破裂,故判断该MS 6.8级地震是一次主震事件.

图 2 乌兰-大柴旦地震区1917.9.5- 1963.10.26之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份; 误差修正已被考虑.
Fig. 2 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 5 September 1917 to 26 October 1963 for the Wulan-Dachaidan seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.2.2 第二孕育周期震情分析

图 3示出了该地震区第二孕育周期强震事件之间的力学联系.截止到2014年3月12日,该地震区CBS监测值约 为4.73 E+08 J1/2,已略微超出临界值4.72 E+08 J1/2,说明该地震区已处于临界状态,强(大)震随时可能发生.建议有关部门加强宏观异常监测,以及时做出判断.

图 3 乌兰-大柴旦地震区1964.3.16- 2014.3.12之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份; 误差修正已被考虑.
Fig. 3 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 16 March 1964 to 12 March 2014 for the Wulan- Dachaidan seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

对该地震区强(大)震的四要素预测结果如下:震级:MS 6.8~7.3级;震中位置:北纬36.9°、东经95.6°左右;震源深度:6~16 km;预测发震时间窗口:1年内.我们将密切关注该区地震活动性,力争给出更准确的预测结果.

2.3 古浪地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010c),2013年8月重新厘定了该区构造边界,其地震构造图示于 图 4.鉴于我们近期对强震孕育周期概念有了更深的理解,为准确把握该地震区地震趋势,故有必要重新分析该地震区未来震情.由以下分析知,该地震区已经历1个完整的孕育周期,目前处于第二孕育周期临近强震发生前的状态.

图 4 古浪、海原、共和与玛多-阿坝地震区地震构造图
地表破裂带资料引自文献(李龙海等,1981戴光华,1983李孟銮等,1984刘百篪等,1985侯珍清等,1987侯康明, 19982005赵云,2008),略有修改.
Fig. 4 Seismotectonic map ofthe Gulang,Haiyuan,Gonghe and Maduo-Aba seismic zones
The surface rupture zones are drawn and modified based on the references(Li L H et al.,1981Dai G H,1983Li M L et al.,1984Liu B C et al.,1985Hou Z Q et al.,1987Hou K M, 19982005Zhao Y,2008).
2.3.1 第一孕育周期:1927年古浪与1932年昌马大地震孕育过程分析

1927年5月23日甘肃省古浪县西北水峡口一带发生了一次大地震,震中烈度高达11度,地震波及甘肃、青海、陕西等地.地震发生后,由于历史原因未能及时进行任何专业的现场考察(杨天赐等,1991),只能通过当时的一些报纸电讯、期刊杂志以及地方县志了解古浪大地震震害.利用这些少而不全的历史资料很难准确确定古浪大地震震级.

中外学者与美国地震台网给出的1927年古浪大地震震级结果列于表 3.杨天赐等(1991)利用震级与断层长度的统计关系估算古浪地震震级,得出的结果为7.9级或8.0级.上述研究表明,我国学者普遍认为1927年古浪大地震震级为MS 8.0级左右,而美国地震台网测定的1927年古浪大地震震级为MS 7.6级.

表 3 1927年5月23日古浪大地震震级(杨天赐等,1991) Table 3 The Gulang earthquake magnitude of 23 May,1927(Yang T C et al.,1991)

将古浪大震震级定为MS 8.0级还是MS 7.6级合理呢?我们将根据孕震断层多锁固段脆性破裂理论进行分析.若1927年古浪大地震为MS 7.6级(图 5a),则通过误差修正,根据1927年古浪MS 7.6级地震起点对应的CBS值,可较准确地预测到1932年12月25日昌马MS 7.6级地震的临界CBS值.1954年2月11日甘肃山丹MS 7.25级大余震事件发生后,第三锁固段已发生宏观破裂.若1927年古浪大地震为MS 8.0级(图 5b),则符合效果较差.

图 5 浪地震区180-1955.3.2之间CBS值与时间关系
图a、b分别表示1927年5月23日古浪地震震级为MS 7.6级和MS 8.0级;横坐标对应的时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 5 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 180 to 2 March 1955 for the Gulang seismic zone
Figures a and b assume the magnitude of Gulang earthquake is MS 7.6 and MS 8.0 respectively. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

因此,我们认为1927年古浪大地震震级定为MS 7.6级比较合理,美国地震台网测定的震级参数正确,建议有关部门修订1927年古浪大地震震级. 2.3.2 第二孕育周期震情分析

1954年2月11日甘肃山丹MS 7.25级地震发生后,新一轮的孕育周期约从1955年3月3日开始.根据中国地震台网测定的地震目录,该区发生过1986年青海门源北MS 6.5级震群事件和2003年甘肃省民乐、山丹两县交接处ML 6.0和ML 6.1级震群事件,其强震事件的力学联系如图 6所示.根据我们以前的分析,该地震区在2011年12月6日已到达临界状态,曾预测将发生一次MS 6.4~6.9级强震,而预测中的强震迟迟未发生.为此,我们将剖析其该震而未震的原因.

图 6 古浪地震区1955.3.3-2014.3.12之间 CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 6 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 3 March 1955 to 12 March 2014 for theGulang seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.

我们对未来强震震级和发震时间的预测,严重依赖于地震目录监测数据的精度.较大事件震级的测定精度以及数据累积误差,会直接影响到对发震时间窗口的判断.为此,我们查阅了不同国家地震台网测定的1986年8月26日青海门源地震震级,具体参数列于表 4.

表 4 1986年8月26日青海门源MS 6.5级地震参数 Table 4 The MS 6.5 Menyuan earthquake parameterof 26 August,1986 measured by different seismic networks

对比中国与其它各国地震台网测定的数据,我们认为中国地震台网测定的第一次事件震级偏高,而第二次事件震级严重偏低,且与2003年在肃省民乐、山丹两县交界处发生的ML 6.0和ML 6.1级双震事件量级不匹配.我们认为1986年8月26日门源地震应是震级相差不大的MS 6.0和MS 5.9级双震事件,建议有关部门复核修订.

从该地震区发生的多次大震与强震类型判断,该区是一个典型的“双震”型地震区.

我们近期的研究表明(秦四清等,2014c),最小完整性震级对某些地震区的CBS值计算结果影响较大,对古浪地震区应予考虑.计算确定的该地震区最小完整性震级为ML 3.4级.图 7示出了将1986年青海门源MS 6.5地震修改为 MS 6.0和MS 5.9级双震事件 的CBS与时间关系.截止到 2014年3月12日,该地震区CBS监测值约为2.59E+08J1/2,已接近临界CBS值2.70E+08J1/2.

图 7 古浪地震区1955.3.3-2014.3.12 之间CBS值与时间关系
数据分析时选取ML≥3.4级地震事件; 横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 7 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 3 March 1955 to 12 March 2014 for the Gulang seismic zone
The earthquake events with ML≥3.4 are selected for data analysis.The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.

对该地震区未来强震的四要素预测结果如下:震级:双震MS 6.2级左右(单震MS 6.4级左右);震中位置:北纬38.5°、东经100.6°;震源深度:6~16 km;预测发震时间窗口:中期.预计强震发生前,该地震区还将发生不超过MS 5.8级的preshock事件.我们将持续跟踪该地震区地震活动性,以提高预测精度.

2.4 共和地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010c),2013年8月重新厘定了该区构造边界(图 4).自有文献记载以来,该地震区发生如表 5所示MS≥6.0级地震4次.由以下分析知,该地震区第一孕育周期主震事件已经发生,目前处于第二孕育周期的初期阶段.

表 5 共和地震区MS≥6.0级地震事件 Table 5 The earthquake events with MS≥6.0 in the Gonghe seismic zone

图 8示出了第一孕育周期强震与大震事件之间的力学联系,可看出1990年4月27日MS 7.0级青海共和地震标志着第三锁固段已发生宏观破裂.通过能量平衡分析并考虑 MS 7.0级地震后的地震活动性特点,我们判断该震为第一孕育周期的主震事件.主震事件发生后,仅在1991年至1995年间发生过5.0≤ML≤5.3级余震6次,且地震活动性逐渐趋于平稳.初步估计余震活动的结束日期为1996年1月4日.余震活动结束后,第二轮孕育周期开始.待该地震区未来发生MS 6.0级左右震群事件后,我们将及时跟踪并分析.

图 8 共和地震区318.5.26-2014.3.9之间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1890年以前的应变值作为初值;横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 8 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 26 May 318 to 9 March 2014 for the Gonghe seismic zone.
The strain value prior to 1890 is regarded as an initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.5 海原地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2013b),2013年8月对其边界进行了重新厘定,其地震构造示于图 4.由以下分析知,该区已经历1个完整的孕育周期,1920年12月26日海原MS 8.5级巨震是该孕育周期发生的主震事件.目前,该地震区处于第二孕育周期. 2.5.1 第一孕育周期主震事件孕育过程分析

该周期曾发生多次MS≥7.0级地震事件(表 6),图 9示出了海原地震区多锁固段逐次累进性破裂过程中巨震事件的力学联系.在误差修正后,根据1654年甘肃天水南MS 8.0级地震发生前的应变值,可较准确地连续预测到1739年宁夏平罗MS 8.0级地震和1920年宁夏海原MS 8.5级地震的临界CBS值.1920年宁夏海原MS 8.5级地震前该地震区积累的能量约为2.52E+17J,而MS 8.5级地震释放的能量为2.92E+17J,两者基本相当,但积累的能量略小于MS 8.5级地震释放的能量,其原因是第一周期历史地震目录不完整所致. 这表明1920年海原MS 8.5级地震是一次主震事件. 需要说明的是,1879年7月1日甘肃武都MS 8.0级地震是海原MS 8.5级地震发生前的一次preshock事件,而1954年7月31日发生在内蒙古腾格里沙漠北的MS 7.0级地震,则是海原MS 8.5级地震发生后的一次大余震事件.

表 6 海原地震区MS≥7.0级地震事件 Table 6 The earthquake events with MS≥7.0 in Haiyuan seismic zone

图 9 海原地震区公元前193-1954.11.2 之间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1450年以前的应变值作为初值; 横坐标对应的时间减去3000年为实际年份; 误差修正已被考虑.
Fig. 9 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from B.C. 193 to 2 November 1954 for the Haiyuan seismic zone
The strain value prior to 1450 is regarded as an initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.The error correction is also considered.
2.5.2 第二孕育周期震情分析

第二孕育周期约从1957年3月20日开始,图 10示出了第二孕育周期多锁固段逐次累进性破裂过程中,中强震、强震事件的力学联系.可看出2000年景泰MS 5.9级地震是2013年7月22日甘肃岷县漳县ML 6.6级地震的直接导火索.2013年7月22日岷县、漳县ML 6.6级地震被作者成功预测(秦四清等,2013b).

图 10 海原地震区1957.3.20-2014.3.9之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份;误差修正 已被考虑;2000年景泰地震按照MS 5.9级考虑.
Fig. 10 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 20 March 1957 to 9 March 2014 for the Haiyuan seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered. The magnitude of Jingtai earthquake in 2000 is considered to be MS 5.9.

较大事件震级的测定精度对CBS值的影响较大,为更准确地预判该地震区的地震趋势,必须合理选择2013年7月22日岷县漳县地震震级值.表 7列出了不同单位给出的该震震级值,根据我们的分析(秦四清等,2013b),认为此次地震定为MS 6.4(ML 6.6)级较为合理.

表 7 不同机构给出的甘肃岷县漳县6.6级 地震震级(秦四清等,2013b) Table 7 The magnitude of the M 6.6 Minxian-Zhangxian earthquake in Gansu offered by different agencies(Qin S Q et al.,2013b)

预测该地震区未来将发生MS 6.5~7.1级地震,由于该地震区存在多个未发生过MS≥6.0级地震的空区,预计可能的发震地点如图 11中红圈区域所示,准确位置须结合活动断裂的发震潜力评估和地震活动性追踪才能确定.截止到2014年3月9日,该地震区CBS监测值约为3.81E+08 J1/2,远离临界值5.11E+08J1/2,故预测发震时间窗口为长期.

图 11 甘肃岷县漳县6.6级地震构造图
地表破裂带、推测地表破裂带资料引自文献(李龙海等,1981李孟銮等,1984刘百篪等,1985侯康明,2005赵云,2008),略有修改.
Fig. 11 Seismotectonic map of theML 6.6 Minxian-Zhangxian earthquake in Gansu
The surface rupture zones are drawn and modified based on the references(Li M L et al.,1984; Liu B C et al.,1985; Hou K M,2005Zhao Y,2008).

预计向临界状态演化过程中,该地震区还将发生MS 6.3级左右的preshock事件.

2.6 玛多-阿坝地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010c),重新厘定边界后的该地震区地震构造图示于图 4.自有文献记载以来,该区发生如表 8所示MS≥6.0级地震10次.根据以下分析,该区已经历1个完整的孕育周期,目前处于第二孕育周期.

表 8 玛多-阿坝地震区MS≥6.0级地震事件 Table 8 The earthquake events with MS≥6.0 in the Maduo-Aba seismic zone
2.6.1 第一孕育周期:1947年青海达日南大震孕育过程分析

中国地震台网给出的1947年青海达日南大震震级为MS 7.7级,而美国地震台网测定该震震级为MW 7.5级.

将1947年达日南大震震级定为MS 7.7级还是MW 7.5级合理呢?我们将根据孕震断层多锁固段脆性破裂理论进行分析.若定为MW 7.5级(图 12),则在误差修正后,根据1902年青海都兰西MS 6.9级地震起点对应的CBS值,可连续预测到1937年青海阿兰胡东MS 7.5级地震与1947年青海达日南MW 7.5级地震的临界CBS值.需要说明的是,由于该区历史地震目录不完整,预测的S*f(2)值低于实际值.1963年青海阿兰胡附近MS 7.0级地震发生后,第三锁固段已发生宏观破裂.显然,其孕震模式与花莲台东地震区(秦四清等,2014c)和前述古浪地震区的历史大震孕育模式相似,为双主震+大余震型.该孕育周期主震已发生,待余震活动结束后,新一轮孕育周期将开始.以上分析说明,将1947年达日南大震定为MW 7.5级合理,建议中国地震台网修订此次地震震级.

图 12 玛多-阿坝地震区1902.11.4-1971.4.24 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份; 误差修正已被考虑.
Fig. 12 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 4 November 1902 to 24 April 1971 for the Maduo-Aba seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.6.2 第二孕育周期震情分析

第二孕育周期约从1973年1月18日开始,图 13示出了当前孕育周期中强震、强震事件的力学联系.显然,1995年12月18日青海玛多县ML 5.9级地震是第一锁固段在其变形膨胀点开始发生的标志性震群事件,当演化至峰值强度点时发生了2000年9月12日青海星海MS 6.7级地震,且该震标志着第二锁固段已发生宏观破裂.2001年11月19日青海格尔木西南MS 5.6级地震为下一锁固段达到膨胀点处的标志性事件,当该锁固段被加载至峰值强度点时,必有强震发生.根据2001年MS 5.6级地震发生前对应的CBS值可预测未来强震的临界CBS值约为1.87E+08J1/2,截止到2014年3月11日,当前监测CBS值约为1.67E+08J1/2,距临界值尚有一段距离.

图 13 玛多-阿坝地震区1973.1.18-2014.3.11 之间CBS值与时间关系
数据分析时选取ML≥3.0级地震事件;横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 13 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 18 January 1973 to 11 March 2014 for the Maduo-Aba seismic zone
The earthquake events with ML≥3.0 are selected for data analysis.The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

对该地震区未来强震四要素预测结果如下:震级:MS 6.1~6.9级(最可能为MS 6.6级);震中位置:北纬36.0°,东经95.3°附近,更准确的震中位置定位需进行地震活动性跟踪确定;震源深度:7~20 km左右;预测发震时间窗口:中长期.预计在向临界状态演化过程中,该地震区还将发生不超过MS 6.0级的preshock事件.

2.7 玉树地震区

玉树地震区是我们已分析过的一个区(秦四清等,2010c),2013年8月对其边界进行了修订,第三版地震构造图示于图 14.根据中国地震台网提供的地震目录,该区曾发生MS≥6.0级以上地震12次,列于表 9.

图 14 玉树地震区地震构造图
地表破裂带资料引自文献(孙鑫喆等,2012),略有修改.
Fig. 14 Seismotectonic map of the Yushu seismic zone
The surface rupture zones are drawn and modified based on the references(Sun X Z et al.,2012).

表 9 玉树地震区MS≥6.0级地震事件 Table 9 The earthquake events with MS≥6.0 in the Yushu seismic zone

表 10看出,中国地震台网测定的2010年4月14日青海玉树地震为MS 7.3级,明显高于其它台网测定值.Wells et al.(1994)的研究表明,地震震级在5.7~8.0级之间时,矩震级与面波震级之间没有系统偏差.换句话说,在此范围内,不管采用MS或是MW震级标度,两者应相等或相差不大.根据表 10的测定或分析结果,我们认为青海玉树地震定为MS 7.0级较为合理.

表 10 2010年4月14日青海玉树地震参数 Table 10 The Yushu earthquake parameter of 14 April,2010

图 15示出了当前孕育周期强(大)震事件之间的力学联系, 可看出1988年格尔木西南MS 6.8级地震是2010年玉树MS 7.0级地震的直接导火索 .2010年青海玉树MS 7.0级地震是主震事件吗?我们将从以下4方面进行分析.

图 15 玉树地震区1834-2014.3.6 之间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1915年以前的应变值作为初值;横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 15 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 1834 to 6 March 2014 for the Yushu seismic zone
The strain value prior to 1915 is regarded as an initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.The error correction is also considered.

1)根据顾功叙等(1983)提供的地震目录,1738年12月23日玉树西北地震为MS 6.5级. 袁道阳等(2011)通过对地震史料的考证,并结合历史地震形变带特征分析,认为 该震震级可达MS 7.5级左右.若袁道阳等得出的结论可信,则1738年MS 7.5级左右地震应是该地震区自有文献记载以来第一周期发生的主震事件,玉树地震区定义为MS 7.5级左右地震危险区.

2)从图 14看出,该地震区还存在未发生过大震的空区,具有发生下一次大震的构造储能条件.

3)2010年4月14日玉树地震前,该地震区积累的能量约为5.77E+15J,而MS 7.0级地震释放的能量为4.05E+15J,低于积累的能量,具有发生更大地震的能量储备条件.

4)2010年4月14日玉树MS 7.0级地震发生后,地震活动并未恢复到背景地震水平,4.0级以上地震频发.尤其是在杂多县附近,曾发生MS 4.0~5.2级地震6次,近期中强震活跃,因此未来大震发生在空区2(图 14)的可能性较大.

综上分析,2010年玉树MS 7.0级地震不是主震事件.

截止到2014年3月6日,当前该地震区CBS监测值约为5.75E+08J1/2,距临界值6.41E+08J1/2尚有一段距离.

对该地震区未来大震四要素预测结果如下:震级:MS 7.5级;震中位置:北纬32.9°,东经95.5°(杂多县附近),更准确的震中位置定位需进行地震活动性跟踪判定;震源深度:8~18 km;预测发震时间窗口:中长期.预计大震发生前该地震区还将发生不超过MS 6.8级的preshock事件.

2.8 聂荣以北地震区

该区是我们分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),2013年8月对其地震区边界进行了调整(图 16),故有必要重新分析该地震区未来震情.

图 16 聂荣以北地震区地震构造图 Fig. 16 Earthquake prediction model in the case

1971年4月3日青海杂多南曾发生MS 6.3、6.5级双震事件,两次事件相隔约2分钟,中国地震台网的事件记录如表 11所示.

表 11 中国地震台网记录的1971年4月3日青海杂多双震地震参数 Table 11 The double Zaduo earthquake parameterof 3 April,1971 recorded by China earthquake networks

根据中国地震台网的记录,第一次MS 6.3级地震发生在聂荣以北地震区,而第二次MS 6.5地震属于聂荣-巴青-左贡地震区,这次2分钟内连续发生的双震事件应当属于 同一个地震区.为确定此双震的归属问题,我们查阅了美国 地震台网地震目录,其参数示于表 12.按照美国地震台网数据,该双震事件应属于聂荣-巴青-左贡地震区(秦四清等,2013a).这样两个地震区的强震孕育规律都符合我们理论.

表 12 美国地震台网记录的1971年4月3日 青海杂多双震地震参数 Table 12 The double Zaduo earthquakes parameter of 3 April,1971 recorded by USGS

综上分析,该MS 6.3和MS 6.5级地震应不属于聂荣以北地震区,建议有关部门参考美国地震台网数据修订此双震震中位置.

该地震区曾发生多次如表 13所示M≥6.0级地震.根据以下分析,自有文献记载以来,该区已经历1个完整的孕育周期,目前处于第二孕育周期强震孕育演化中期阶段.

表 13 聂荣以北地震区M≥6.0级地震事件 Table 13 The earthquake events with M≥6.0 in the seismic zone of northern Nierong
2.8.1 第一孕育周期:1975年青海卡塞渡口附近MS 6.4级地震孕育过程分析

图 17示出了该地震区第一孕育周期强震事件之间的力学联系.可看出1959年青海唐古拉山东北MS 6.0级地震和1975年青海卡塞渡口附近MS 6.4级地震分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件,且1975年MS 6.4级地震标志着第二锁固段亦发生宏观破裂,故判断该MS 6.4级地震是一次主震事件.

图 17 聂荣以北地震区1934.4.20~1978.7.3 间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 17 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 20 April 1934 to 3 July 1978 for the seismic zone of northern Nierong
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.8.2 第二孕育周期震情分析

该地震区第二孕育周期约从1981年12月31日开始,图 18示出了该孕育周期多锁固逐次累进性破裂过程中,强震事件的力学联系.截止到2014年2月8日,该地震区CBS监测值约为1.67E+08 J1/2,距临界值1.87E+08J1/2较远.对该地震区未来强震四要素预测结果如下:震级:MS 6.4~6.5级;震中位置:北纬32.88°,东经92.20°;震源深度5~15 km;由于目前该地震区距临界状态较远,故预测时间窗口为中长期.我们将跟踪该地震区的地震活动性,以提高预测精度.预计在主震事件发生前,该地震区还将发生不超过MS 5.6级的preshock事件.

图 18 聂荣以北地震区1981.12.31-2014.2.8 间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 18 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 31 December 1981 to 8 February 2014 for the seismic zone of northern Nierong
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.
2.9 日土地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),重新厘定边界后的地震区地震构造图示于图 19.由于我们过去对该区震情判断有误,须重新分析该地震区未来地震趋势.该区曾发生5次M≥6.0级地震(表 14).

图 19 日土、仲巴、改则、班戈以北与拉孜地震区地震构造图 Fig. 19 Seismotectonic map of the Ritu,Zhongba,Gaize,Northern Bange, and Lazi seismic zones

表 14 日土地震区M≥6.0级地震事件 Table 14 The earthquake events with M≥6.0 in the Ritu seismic zone

图 20示出了当前孕育周期多锁固段逐次累进性破裂过程中,强震事件的力学联系.通过误差修正,根据1946年西藏日土东北MS 6.25级地震起点对应的CBS值,可较准确地连续预测到1955年西藏西堤附近MS 6.5级地震、1961年西藏查罗尔错MS 6.5级地震与1978年西藏坎尼MS 6.4级地震的临界CBS值.显然,1978年西藏坎尼MS 6.4级地震是第四锁固段在其变形膨胀点开始发生的标志性事件,当演化 至峰值强度点时,必有更大震级的地震发生.根据1978年MS 6.4级地震发震前对应的CBS值,可预测未来大震的临界CBS值约为1.89E+08J1/2,截止到2014年3月8日,该地震区当前CBS监测值约为1.79E+08J1/2,距临界值较近.

图 20 日土地震区1932.3.5-2014.3.8之间CBS值与时间关系
数据分析时选取MS≥4.1级地震事件;横坐标对应的时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 20 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 5 March 1932 to 8 March 2014 for the Ritu seismic zone.
The earthquake events with MS≥4.1 are selected for data analysis. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

对该地震区未来强震四要素预测结果如下:震级:MS 6.9级左右;震中位置:北纬33.5°,东经82.2°附近;震源深度:6~17 km;预测发震时间窗口:5年内.

预计向临界状态演化过程中,该地震区还将发生MS 5.5级左右 preshock事件.建议有关部门加强宏观异常监测,以及时作出判断.

2.10 改则地震区

该地震区是我们已分析过的一个区(秦四清等,2010e),其地震构造图示于图 19.自有文献记载以来,该区曾发生4次MS≥6.0级地震,如表 15所示.

表 15 改则地震区MS≥6.0级地震事件 Table 15 The earthquake events with MS≥6.0 in the Gaize seismic zone

图 21知,2001年MS 6.4级地震和2008年MS 6.8级地震,分别是第一锁固段在其变形破坏膨胀点和峰值强度点的事件,且2008年MS 6.8级地震及随后发生的MS 6.2、5.6级地震标志着第二锁固段已发生宏观破裂.通过能量守恒分析,我们判断2008年MS 6.8级地震为该孕育周期的主震事 件.主震发生后,截止到2014年3月2日,该区共发生M≥5.5 级地震2次,M≥4.0级地震35次,说明该区余震活动还未结束.余震活动结束后新一轮孕育周期将开始.

图 21 改则地震区1931.8.3-2014.3.2之间 CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 21 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 3 August 1931 to 2 March 2014 for the Gaize seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.
2.11 仲巴地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),2013年8月对其边界进行了重新厘定,其地震构造图示于图 19.自有文献记载以来,仲巴地震区曾发生如表 16所示MS≥6.0级地震15次.

表 16 仲巴地震区MS≥6.0级地震事件 Table 16 The earthquake events with MS≥6.0 in the Zhongba seismic zone

该区历史强震事件的力学联系示于图 22,可看出:1944年10月西藏昂拉仁错MS 6.75级双震为第一锁固段在其变形破坏膨胀点处发生的标志性事件,2008年8月25日西藏仲巴MS 6.9级地震为锁固段加载至峰值强度点发生的标志性事件.计算表明:2008年MS 6.9级地震发生前该地震区累积的能量远大于MS 6.9级地震本身释放的能量,故该地震区具有发生更大地震的能量储备条件.因此,我们判断该区当前孕育周期还存在第二锁固段,当第二锁固段被加载至峰值强度点时,将发生MS 7.1~7.5级地震. 预计大震发生前该地震区MS 4.5~6.8级preshock事件频发,其震级上限不超过MS 7.0.

图 22 仲巴地震区1913.3.6-2014.3.2 之间CBS值与时间关系
数据分析时选取ML≥4.5级地震事件;横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 22 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 6 March 1913 to 2 March 2014 for the Zhongba seismic zone
The earthquake events with ML≥4.5 are selected for data analysis. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

截止到2014年3月2日,该地震区目前CBS监测值约为6.97E+08J1/2,远离CBS临界值1.21E+09J1/2,没必要给出预测时间窗口.从该地震区未发生过强震的空区初步判断,未来大震震中位置在北纬30°、东经84.5°附近.我们将对 该地震区进行震情动态跟踪,期望对震中位置有更准确的判断. 2.12 拉孜地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),其地震构造图示于图 19.自有文献记载以来,拉孜地震区曾发生如表 17所示MS≥6.0级地震6次.根据以下分析,自有文献记载以来,该地震区已经历了2个完整的孕育周期,目前处于第三孕育周期的初期阶段.

表 17 拉孜地震区MS≥6.0级地震事件 Table 17 The earthquake events with MS≥6.0 in the Lazi seismic zone
2.12.1 第一孕育周期主震事件

图 23示出了该地震区第一孕育周期强震事件之间的力学联系.可看出1918年西藏昂仁东北MS 6.0级地震和1935年西藏申扎西MS 6.5级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件,且1935年MS 6.5级地震标志着第二锁固段已发生宏观破裂.1936年11月24日至1951年5月27日无任何地震事件纪录,这说明该区地震活动性趋于平稳,可认为MS 6. 5级地震是一次主震事件,也可初判该地震区是MS 6.5级左右地震危险区.

图 23 拉孜地震区1720.11.24-1952.11.19 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份; 误差修正已被考虑.
Fig. 23 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 24 November 1720 to 19 November 1952 for the Lazi seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.The error correction is also considered.
2.12.2 第二孕育周期主震事件

1986年6月20日,该区曾发生一次强震事件,中国地震台网记录该震震级为MS 6.4级,较其它国家地震台网测定的震级结果偏大(表 18).综合表 18给出的测定值,我们认为该震定为MS 6.2级合理,建议中国地震台网修订该震震级.

表 18 1986年6月20日西藏文部地震参数 Table 18 The Wenbu earthquake parameterof 20 June,1986

图 24示出了强震事件的力学联系,可看出1986年MS 6.2级地震和1993年MS 6.4级地震,分别是第一锁固段在其变形破坏膨胀点和峰值强度点的事件,且1993年MS 6.4级强震及后续的余震标志着第二锁固段已发生宏观破裂.鉴于该区是一个MS 6.5级左右地震危险区,可认为1993年MS 6.4级地震为本轮孕育周期发生的主震事件.1996年7月3日及1998年7月20日该地震区分别发生了两次MS 6.0级强余震.2003年之后地震活动性趋于平稳,说明该轮孕育周期结束,第三轮孕育周期开始.

图 24 拉孜地震区1954.6.29-2014.2.24之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 24 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 29 June 1954 to 24 February 2014 for the Lazi seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.12.3 第三孕育周期震情分析

新一轮孕育周期约从2003年1月16日开始,目前处于孕育初期阶段.从该区以往2个孕育周期的地震活动性看,该区未来将发生MS 6.0级左右的标志性地震事件.

2.13 班戈以北地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(图 19)(秦四清等,2010e),曾发生如表 19所示MS≥6.0级地震5次.鉴于我们近期对强震孕育周期概念有了更深的理解,为准确把握该地震区地震趋势,故有必要重新分析该地震区未来震情.

表 19 班戈以北地震区MS≥6.0级地震事件 Table 19 The earthquake events with MS≥6.0 in the seismic zone in northern Bange
2.13.1 第一孕育周期:1977年尼玛东北MS 6.6级地震孕育过程分析

该区于1924年2月10日才有地震目录记载,其历史最大地震为1977年11月18日西藏尼玛东北MS 6.6级地震,故初步判断该区为MS 6.6级地震危险区.

图 25示出了该地震区第一孕育周期强震事件之间的力学联系,可看出1938年12月3日西藏安多西北MS 6.0级地震和1977年11月18日西藏尼玛东北MS 6.6级地震分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.通过误差修正后计算,1977年MS 6.6级地震之前该地震区积累的能量约为8.1E+14J,而MS 6.6级地震释放的能量约为8.8 E+14J,两者基本相当,但积累的能量略小于MS 6.6级地震释放的能量,这是由于由于第一周期地震目录不完整或中国地震台网1977年强震震级测定值偏高所致(美国地震台网测定 值为MS 6.4级).因此,我们判断1977年MS 6.6级地震为主震事件,1980年6月24日西藏MS 6.1级地震为主震后的强余震事件.

图 25 班戈以北地震区1924.2.10-1980.6.25 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份; 误差修正已被考虑.
Fig. 25 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 10 February 1924 to 25 June 1980 for the seismic zone of northern Bange.
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.13.2 第二孕育周期震情分析

第二孕育周期约从1980年8月14日开始.由图 26看出,2003年7月7日西藏青海交界MS 6.0级地震与2004年3月27日西藏MS 6.2级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件,且2004年MS 6.2级震群事件标志着第二锁固段已发生宏观破裂.

图 26 班戈以北地震区1980.8.14-2014.6.6 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 26 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 14 August 1980 to 6 June 2014 for the seismic zone of northern Bange.
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.

该地震区的地震趋势如何发展呢?我们将从以下3方面进行分析:

(1)2004年MS 6.2级地震之前该地震区积累的能量约为4.0E+14J,而MS 6.2级地震释放的能量约为2.6 E+14J,积累的能量远大于释放的能量.

(2)该地震区为一个MS 6.6级左右地震危险区.

(3)2004年MS 6.2级地震发生后,地震活动并未恢复到背景地震水平,4.0级左右地震频发.

综上分析,我们判断2004年MS 6.2级地震不是主震事件,该区在当前孕育周期还存在第三锁固段.当第三锁固段被加载至膨胀点时,预计该地震区将发生MS 6.1级左右的标志性震群事件,结合地震地质构造图以及该地震区未发生过强震的空区,判断第三锁固段膨胀点事件震中位置可能在北纬33.3°、东经89.22°附近.之后待第三锁固段损伤累积至峰值强度点时,预计将发生MS 6.6级的主震事件.

预期中的标志性震群事件发生后,我们将给出主震事件的四要素预测结果,且对该地震区震情持续跟踪.

2.14 墨脱地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),其地震构造图示于图 27.自有文献记载以来,该区曾发生MS≥7.0级地震5次(表 20),最大一次事件为1950年8月15日西藏察隅、墨脱MS 8.6级巨震,可认为该区为MS 8.6级地震危险区.以下分析表明,该地震区已经历1个完整的孕育周期,目前第二孕育周期第二锁固段已发生宏观破裂.

图 27 当雄、洛隆与墨脱地震区地震构造图
地表破裂带资料引自文献(张德成,1988吴章明等,1990),略有修改.
Fig. 27 Seismotectonic map of the Dangxiong,Luolong and Motuo seismic zones
The surface rupture zones are drawn and modified based on the references(Wu Z M et al.,1990Zhang D C,1988).

表 20 墨脱地震区MS≥7.0级地震事件 Table 20 The earthquake events with MS≥7.0 in the Motuo seismic zone
2.14.1 第一孕育周期主震事件

在第一周期,发生了1950年8月15日西藏察隅、墨脱MS 8.6级主震事件.由于该周期地震目录缺失严重,难以根据我们的理论分析其孕育过程. 2.14.2 第二孕育周期震情分析

第二孕育周期约从1993年6月22日开始.图 28示出了强震事件的力学联系,可看出,2005年墨脱西南ML 6.4级地震和2009年印度东部MS 6.5地震,分别是第一锁固段在其变形破坏膨胀点和峰值强度点发生的事件,且2009年MS 6.5级地震标志着第二锁固段已发生宏观破裂.

图 28 墨脱地震区1993.6.22-2014.3.9之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 28 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 22 June 1993 to 9 March 2014 for the Motuo seismic zone.
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.

未来该地震区还有强震发生吗?从该地震区的地震危险性等级和2009年MS 6.5级地震发生后的地震活动性判断,该区还存在第三锁固段.当第三锁固段被加载至膨胀点时,该地震区将在北纬28°、东经93.5°附近发生MS 6.6级左右的标志性震群事件.

2.15 当雄地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),2013年8月调整了该地震区边界,其地震构造图示于图 27.鉴于近期我们对强震孕育周期概念有了更深的理解,有必要从孕育周期角度重新审视该地震区的地震趋势.

该区曾发生MS≥7.0级地震5次(表 21).根据以下分析,该区已经历了一个完整的孕育周期,目前处于第二个周期距大(巨)震临界点不远的状态.

表 21 当雄地震区MS≥7.0级地震事件 Table 21 The earthquake events with MS≥7.0 in the Dangxiong seismic zone
2.15.1 第一孕育周期主震事件

在该周期,发生了1411年10月8日当雄西南MS 8.0级地震.通过第二周期大(巨)震事件之间的力学联系分析,表明该震可独立发生,不需参与第二周期大震的孕育过程.这说明1411年当雄MS 8.0级地震是一次主震事件.由于该周期地震目录严重缺失,难以根据我们的理论分析该巨震的孕育过程. 2.15.2 第二孕育周期震情分析

1411年当雄MS 8.0级地震发生后,直到1533年该区才重新有文献记载的地震目录,故只能认为第二孕育周期约从该年开始,实际日期应更早.

根据顾功叙等(1983)提供的地震目录,1951年和1952年发生在当雄的两次地震分别为MS 8.0级和MS 7.5级,而美国地震台网测定的这两次事件都为MW 7.7级.这两次地震震级定为多大较合理呢?

张德成(1988)曾将1951年当雄MS 8.0级地震烈度与新疆富蕴MS 8.0级地震烈度进行比较,结果表明:无论从形变带的长度还是从极震区的面积,当雄地震都小于富蕴地震.该作者认为其原因仅是由于当雄地震震源破裂速度较慢造成的,未怀疑过该震震级测定的准确性.我们的下述分析(图 29)表明,若1951年地震定为MS 7.8级,则1952年大震发生前的临界CBS值能被较准确地预测;若1952年大震为MS 7.7级,则目前该地震区的CBS监测值已远超临界值,预期中的大(巨)震事件早该发生了,而实则不然.这意味着若将1951年和1952年当雄地震分别定为MS 7.8级和MS 7.5级合理.

图 29 当雄地震区1533-2014.3.9之间CBS值与时间关系
数据分析时选取MS≥4.75级地震事件;为使图件清晰, 1800年以前的应变值作为初值;横坐标对应的时间减去 3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 29 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 1533 to 9 March 2014 for the Dangxiong seismic zone.
The earthquake events with MS≥4.75 are selected for data analysis. The strain value prior to 1800 is regarded as an initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

图 29示出了该地震区当前孕育周期大震事件的力学联系.通过误差修正后,根据1908年8月20日西藏奇林湖地MS 7.0级地震发生前的CBS值,可较准确地连续预测到1934年12月15日西藏申扎东MS 7.0、1951年11月18日西藏当雄MS 7.8与1952年当雄MS 7.5级地震的临界CBS值.显然,1952年当雄MS 7.5级地震为第四锁固段在膨胀点处发生的标志性事件,当演化至峰值强度点时,应有大(巨)震事件发生.

根据我们对历史地震震例的分析,该区有如下两种可能的发震模式.

大余震模式:若美国地震台网给出的1951年和1952年两次当雄地震都为MW 7.7级正确,则当雄地震区可能与花莲-台东地震区(秦四清等,2014c)和前述古浪地震区的历史大震孕育过程类似.若此推理正确,则5年内当雄地震区将在北纬30.91°、东经91.32°附近发生一次MS 7.3级左右大余震,该震发生后第四锁固段将发生宏观破裂.待余震活动结束后,第三轮孕育周期将开始.

主震模式:若我们对1951年和1952年当雄大震震级的研判合理,推测其发震模式与2008年汶川8.0级地震(秦四清等,2014a)和1976年唐山7.8级地震(秦四清等,2014c)发震模式相似.当该地震区演化至临界值1.07E+09J1/2时,将在北纬30.91°、东经91.32°(当雄附近,震源深度10~18 km)发生一次MS 8.0级左右地震.截止到2014年3月9日,该地震区CBS监测值约为9.84E+08J1/2,距临界值1.07E+09 J1/2仍有一段距离,故预测发震时间窗口为中长期.根据1951年和1952年当雄大震前的地震活动性,估计主震事件发生前该区很有可能发生MS 7.0级左右的foreshock事件.若预期中的foreshock事件来临,则主震事件将在1年内发生.

自1952年当雄MS 7.5级地震发生后,该地震区曾发生3次强preshock事件(表 22).从地震活动性增强的趋势判断,主震模式成立的可能性大.

表 22 1952年8月18日后当雄地震区 M≥6.0级地震事件 Table 22 The earthquake events with M≥6.0 in the Dangxiong seismic zone after 18 August 1952

上述分析再次表明,大事件震级测定的准确与否对某地震区未来震情的判断影响甚大,望有关部门不断提高监测数据测定精度. 2.16 洛隆地震区

2013年8月对该地震区边界进行了调整(秦四清等,2010e),其地震构造图示于图 27.自有文献记载以来该区曾发生2次MS≥6.0级地震,列于表 23.以下分析表明该地震区已经历2个完整的孕育周期,目前处于第三孕育周期的初期阶段.

表 23 洛隆地震区MS≥6.0级地震事件 Table 23 The earthquake events with MS≥6.0 in the Luolong seismic zone

在第一和第二孕育周期,分别发生了1642-1654年洛隆西北MS 7.0级和1791-1804年西藏边坝MS 6.75级主震事件.由于这两个周期地震目录缺失严重,难以根据我们的理论分别分析其主震的孕育过程.只能认为该区为MS 7.0级左右地震危险区.

1791-1804年MS 6.75级地震发生且余震活动结束后,第三孕育周期开始.当前孕育周期该区曾发生5次MS 5.5级地震(表 24),未有更大的事件发生.待该地震区发生MS 6.0级左右的事件后,我们将进行跟踪分析,对未来地震趋势做出判断.

表 24 1791年之后洛隆地震区MS 5.5级地震事件 Table 24 The earthquake events with MS 5.5 in the Luolong seismic zone after 1791
2.17 哈密-阿勒泰-斋桑地震区

该区是我们已分析过的一个地震区(秦四清等,2013c).2014年5月,我们依据孕震断层多锁固段脆性破裂理论及孕震区域划分原则(秦四清等,2010c),调整了哈密-阿勒泰-厄斯克门地震区边界.由于调整后的边界并没有包含厄斯克门地区,因此该地震区更名为哈密-阿勒泰-斋桑地震区(图 30).

图 30 哈密-阿勒泰-斋桑地震区地震构造图 1931年8月11日富蕴MS 8.0级地震地表破裂带资料引自文献(新疆地质局综合队,1979). Fig. 30 Seismotectonic map of the Hami-Aletai-Zhaisang seismic zone The surface rupture zones of the Fuyun MS 8.0 earthquake in 1931.8.11 are drawn based on the references (The integrated team of Xinjiang geology bureau,1979 ).

调整该地震区边界的原因是:我们分析各地震区震情所用的数据来源于中国地震台网统一地震目录(http://data.earthquake.cn/data/index.jsp),该目录中并没有包括2003年9月27日中、俄、蒙交界处MS 7.7级地震,据此划分的地震区合理.而中国地震台网地震目录(2009年以前)(http://data.earthquake.cn/data/special_catalog.jsp)记录了该震,若将该震考虑在内,则原划定的地震区大震孕育规律不符合我们的理论.为保证地震区边界调整的合理性,我们分析了2003年9月27日中、俄、蒙交界处MS 7.7级地震的孕育过程,结果表明该震能够独立发生.因此重新界定了该区边界,其地震构造图如图 30所示.

该区大(巨)震间的力学联系(图 31),已在文献(秦四清等,2013c)中详述.对该地震区的四要素预测结果如下:震级MS 7.7~8.3级;震源深度14~30km;震中位置为北纬47.3°、东经89°左右,参考地点在新疆富蕴附近.

图 31 哈密-阿勒泰-斋桑地震区1737.12.28- 2014.2.26之间CBS值与时间关系
数据分析时选取MS≥3.0级地震事件;为使图件清晰, 1884年以前的应变值作为初值;横坐标对应的时间减去 3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 31 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 28 December 1737 to 26 February 2014 for the Hami-Aletai-Zhaisang seismic zone.
The earthquake events with MS≥3.0 are selected for data analysis. The strain value prior to 1884 is regarded as an initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

我们将对该地震区进行震情动态跟踪,期望对震中位置有更准确的判断.截止到2014年2月26日,该地震区目前CBS监测值约为1.37E+09J1/2,距临界状态较远,故预测时间窗口为长期.

预计在向临界状态演化过程中,该地震区还将发生MS 6.8级左右的preshock事件.

2.18 阿图什地震区

该区是我们已经分析过的一个地震区(图 32)(秦四清等,2011a).自有文献记载以来,该区曾发生1902年8月22日阿图什MS 8.2级巨震,这是迄今为止该地震区发生的最大一次地震,故初步判定该区为MS 8.2级地震危险区.以下分析表明,该地震区已经历1个完整的孕育周期,目前处于第二孕育周期的中期发展阶段.

图 32 阿图什地震区地震构造图 Fig. 32 Seismotectonic map ofthe Atushi seismic zone

在第一孕育周期,发生了1902年8月22日阿图什MS 8.2级主震事件.由于此周期地震目录缺失严重, 难以根据我们的理论分析其孕育过程.

第二孕育周期约从1920年6月14日开始,图 33示出了当前孕育周期多锁固段逐次累进性破裂过程中,强震事件的力学联系.可看出,1996年3月19日阿图什北部MS 6.7级地震与2003年2月24日阿图什东部MS 6.8级地震分别为第一锁固段膨胀点与峰值强度点的标志性事件,且2003年MS 6.8级地震也标志着第二锁固段变形达到膨胀点,当其被加载至峰值强度点时必有更大地震事件发生.

图 33 阿图什地震区1920.6.14-2014.2.26 之间CBS值与时间关系
数据分析时选取MS≥3.0级地震事件;横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份;误差修正已被考虑.
Fig. 33 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 14 June 1920 to 26 February 2014 for the Atushi seismic zone.
The earthquake events with MS≥3.0 are selected for data analysis. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

对该地震区未来大震预测结果如下:震级:MS 7.0~7.5级;震中位置约在北纬40°、东经78°,更准确的位置依赖于对震情的动态跟踪;震源深度:13~27 km;截止到2014年2月26日,该地震区当前CBS监测值约为8.02E+08 J1/2,距临界值1.05E+09 J1/2较远,故预测发震时间窗口为长期.

预计在向临界状态演化过程中,该地震区还将发生MS 6.6级左右的preshock事件.

3 结 论

根据上述对各地震区的分析,本文得出如下结论:

(1)当雄地震区将有大震或巨震事件发生,目前接近临界状态,望有关部门从速进行防震减灾准备工作.

(2)玉树、仲巴与哈密-阿勒泰-斋桑地震区未来将有大震或巨震事件发生,目前距临界状态较远.该预测结果可供从事烈度区划和建筑抗震的有关人士参考.

(3)乌兰-大柴旦地震区已到达临界状态,即将有强(大)震事件发生.

(4)古浪地震区是一个典型的“双震型”地震区,目前距临界状态较近.

(5)日土地震区接近临界状态,未来将发生MS 6.9级左右地震

(6)海原、玛多-阿坝、聂荣以北与阿图什地震区未来有强震或大震事件发生.

(7)共和、拉孜、班戈以北、墨脱与洛隆地震区未来都将有强震发生.

(8)库木巴彦断裂地震区未来可能发生MS 6.2~7.0级地震.

(9)改则地震区目前正处于余震活动阶段,余震活动结束后新一轮孕育周期将开始.

建议有关部门根据本文的震情分析结果,加强各地震区地震活动性监测与其它前兆异常监测,及时做出判断.

致 谢 感谢国家自然科学基金委重点项目(41030750)对研究工作的资金支持.

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