2021年5月22日青海瑪多MS 7.4地震總結(jié)

解孟雨 王 月 李 綱 苑爭一 鐘 駿 鄧世廣 宋 金 于 晨 岳 沖 黎明曉 李 美 解 滔 姚 麗 臧 陽

（中國北京100045 中國地震臺網(wǎng)中心）

0 引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2021 年5 月22 日02 時04 分在青海果洛州瑪多縣發(fā)生MS7.4地震（34.59°N，98.34°E），震源深度17 km。截至2021 年8 月31 日，共記錄ML1.0 以上余震3 062 次，其中ML1.0—1.9 地震1 921 次，ML2.0—2.9 地震890 次，ML3.0—3.9地震210 次，ML4.0—4.9 地震27 次，ML5.0—5.9 地震14 次，最大余震為5 月22 日ML5.6（MS5.1）地震。科學(xué)考察結(jié)果顯示，瑪多MS7.4 地震的發(fā)震斷層應(yīng)為昆侖山口—江錯斷裂（李智敏等，2021；潘家偉等，2021）。震源機(jī)制顯示，此次地震為走滑型破裂。

2021 年瑪多MS7.4 地震為2008 年汶川MS8.0 地震后中國大陸地區(qū)發(fā)生的震級最大的地震，震中位于巴顏喀拉塊體內(nèi)部。本文針對此次瑪多MS7.4 地震，詳細(xì)介紹了震中地區(qū)構(gòu)造背景、區(qū)域歷史地震活動特征、震源機(jī)制、序列特征及序列參數(shù)計算結(jié)果，并分析總結(jié)了震前出現(xiàn)的地震活動和地球物理觀測異常，為巴顏喀拉塊體內(nèi)部7 級以上地震的中短期預(yù)測積累了震例資料。

1 構(gòu)造背景和歷史地震

2021 年5 月22 日瑪多MS7.4 地震發(fā)生在青藏高原中部巴顏喀拉塊體內(nèi)部，是在印度板塊向北推擠、青藏高原地塊隆升、巴顏喀拉次級地塊向東擠出背景下發(fā)生的一次大震。青藏高原由南向北被大縫合帶所切割，形成了喜馬拉雅、拉薩、羌塘、巴顏喀拉、柴達(dá)木、祁連地塊等6 個二級地塊（王未來等，2021）。其中巴顏喀拉塊體是青藏高原新生代以來側(cè)向擠出具代表性的活動塊體之一，是以東昆侖斷裂帶為北邊界、甘孜—玉樹—鮮水河斷裂帶為南邊界、龍門山斷裂帶為東邊界和阿爾金斷裂帶為西邊界的廣大區(qū)域，是現(xiàn)今我國強(qiáng)震、大地震活動強(qiáng)烈的地區(qū)之一（詹艷等，2021）。

從歷史地震活動看，自1997 年瑪尼MS7.5 地震開始，中國大陸地區(qū)7 級及以上大震均發(fā)生在巴顏喀拉塊體周緣，包括2 次8 級以上地震。具體而言，1997 年瑪尼MS7.5 和2010 年玉樹MS7.1 發(fā)生在巴顏喀拉塊體南邊界，2001 年昆侖山口西MS8.1、2008 年于田MS7.3、2014 年于田MS7.3 地震發(fā)生在巴顏喀拉地塊北邊界，2008 年汶川MS8.0 地震、2013 年蘆山MS7.0 地震和2017 年九寨溝MS7.0 地震發(fā)生在巴顏喀拉塊體東邊界。此次瑪多MS7.4 地震發(fā)生在巴顏喀拉塊體內(nèi)部，距位于塊體北邊界的東昆侖斷裂帶約70 km（王未來等，2021）。

2021 年瑪多地震震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對復(fù)雜，震中位于阿壩次級塊體（所屬巴顏喀拉塊體），該塊體內(nèi)部發(fā)育了一系列NW 向走滑斷裂，包括阿萬倉斷裂、瑪多—甘德斷裂、達(dá)日斷裂和五道梁—長沙貢瑪斷裂等，晚第四紀(jì)活動性特征明顯，但針對這些斷層的研究相對較少（王未來等，2021；潘家偉等，2021）。

對于此次瑪多地震序列主震的發(fā)震斷裂，不同學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)給出不同認(rèn)識。在震后首次地震會商中，中國地震臺網(wǎng)中心與青海省地震局、中國地震局地震預(yù)測研究所初步認(rèn)為，其發(fā)震斷裂為甘德南緣斷裂。詹艷等（2021）研究認(rèn)為，其發(fā)震斷裂為瑪多—甘德斷裂。王未來等（2021）經(jīng)地震序列精定位，認(rèn)為其發(fā)震斷裂為昆侖山口—江錯斷裂。

中國地震局組織震后應(yīng)急科學(xué)考察，結(jié)合科考資料，認(rèn)為此次瑪多地震的發(fā)震斷層應(yīng)為NW 走向、左旋走滑的昆侖山口—江錯斷層，其破裂段為江錯段（李智敏等，2021）。中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所野外考察結(jié)果也顯示，其發(fā)震斷層為昆侖山口—江錯斷層（潘家偉等，2021）。綜合科學(xué)考察和相關(guān)研究結(jié)果認(rèn)為2021 年瑪多MS7.4 地震的發(fā)震斷層應(yīng)為昆侖山口—江錯斷層。

在2021 年瑪多MS7.4 地震震中200 km 范圍內(nèi)，1900 年以來共發(fā)生6 級以上地震6 次，其中6.0 ≤M≤6.9 地震3 次，7.0 ≤M≤7.9 地震3 次（圖1）。以上地震中，1947 年3月17 日青海果洛州達(dá)日縣7.7 級地震震級最大，距瑪多地震約179 km；2000 年9 月12 日青海興海—瑪多MS6.6 地震發(fā)生時間最近，距瑪多地震約160 km；1995 年12 月18 日青海果洛西部MS6.2 地震空間距離最近，距瑪多地震約95 km。

瑪多MS7.4 地震發(fā)生后，中國地震臺網(wǎng)中心（CENC）、美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、德國地學(xué)中心（GFZ）、哥倫比亞大學(xué)拉蒙特—多爾蒂地球觀測站（LDEO）以及中國地震局地球物理研究所（CEA-IGP），采用不同方法和數(shù)據(jù)，給出本次地震的震源機(jī)制解（圖1，表1）。關(guān)于主震破裂面，USGS 給出的節(jié)面參數(shù)與其他機(jī)構(gòu)具有較大差異，節(jié)面Ⅱ滑動角的反演結(jié)果均接近-180°，節(jié)面Ⅰ滑動角的反演結(jié)果均在-11°—0°，顯示瑪多地震震源機(jī)制為走滑型（表1）。

表1 瑪多MS 7.4 地震地震震源機(jī)制解Table 1 The focal mechanism solutions for Maduo MS 7.4 earthquake

圖1 2021 年5 月22 日瑪多MS 7.4 地震震中附近歷史地震分布及主震震源機(jī)制（潘家偉等，2021）Fig.1 The distribution of historical earthquakes in the vicinity of the Maduo MS 7.4 earthquake and the focal mechanism solutions for the mainshock (Pan et al,2021)

2 瑪多MS 7.4 地震序列活動特征

截至2021 年8 月31 日，瑪多MS7.4 地震余震區(qū)共記錄ML≥1.0 余震3 062 次，其中ML3.0—3.9 地震210 次，ML4.0—4.9 地震27 次，ML5.0—5.9 地震14 次。最大余震為5 月22 日10 時29 分瑪多ML5.6（MS5.1）地震，與主震時間間隔約8 h（表2，圖2）。

圖2 瑪多7.4 級地震序列M—t(a)和日頻次圖(b)Fig.2 M-t diagram (a) and daily cumulative rate (b) of the Maduo MS 7.4 earthquake sequence

表2 瑪多MS 7.4 地震序列ML ≥5.0 地震目錄Table 2 Catalogue of the Maduo MS 7.4 earthquake sequence (ML ≥5.0)

基于瑪多地震序列目錄，利用ZMAP 軟件中最小完整性震級Mc的計算方法（Mignan et al，2012），即結(jié)合擬合優(yōu)度測試（GFT）和修正最大曲率法（MAXC），采用滑動窗長，可得該地震序列最小完整性震級Mc值的時間變化特征（圖3）。

圖3 瑪多MS 7.4 地震序列的完整性震級Fig.3 The magnitude of completeness for the Maduo MS 7.4 earthquake sequence

瑪多地震發(fā)生后短時間內(nèi)，由于大量小震波形淹沒在主震尾波中，同時臺站處理系統(tǒng)進(jìn)入飽和狀態(tài)，大量小震無法被識別（Peng et al，2007），Mc值明顯較大，為ML2.9；后續(xù)Mc值雖存在起伏變化，但總體隨時間逐漸減小，截至2021 年8 月31 日，最小完整性震級穩(wěn)定在ML1.5。

瑪多地震序列的余震集中發(fā)生在震后3 天內(nèi)，共記錄ML≥1.0 余震1 501 次，其中包含與主震相差約8 h 的最大余震，即5 月22 日瑪多ML5.6（MS5.1）地震，后續(xù)序列余震持續(xù)活動，ML≥1.0 余震日頻次持續(xù)衰減，均未見明顯的起伏活動（圖2）。5 月27 日ML5.3地震發(fā)生后，ML≥5.0 地震活動以2—3 天為周期，于5 月30 日相繼發(fā)生2 次ML5.1 地震，于6 月3 日發(fā)生ML5.2 地震，此后間隔約34 d，于7 月7 日、8 日連續(xù)發(fā)生ML5.0、ML5.3地震，后續(xù)間隔大致相同時間后，于8 月11 日發(fā)生ML5.0 地震，顯示ML≥5.0 地震從序列早期的持續(xù)活躍狀態(tài)變?yōu)槠届o—活躍狀態(tài)。

瑪多序列主震（MS7.4）與最大余震（MS5.1）的震級差為2.3，主震釋放能量占序列總能量的99.84%，表明主震釋放了此次地震序列的絕大部分能量，序列類型應(yīng)為主余型。

從地震序列空間分布看，瑪多MS7.4 地震序列呈近NWW 向展布，長約185 km，主震近似位于余震區(qū)中部，表明該地震為雙側(cè)破裂，余震區(qū)主體寬度較窄（圖4）。序列展布方向在余震區(qū)東南端發(fā)生轉(zhuǎn)折，由SEE 向轉(zhuǎn)為近EW 向；最大余震位于余震區(qū)西端，距主震約89 km。此外，在地震序列東南部存在一個長度約15 km 的ML≥3.0 地震空區(qū)。

圖4 瑪多MS 7.4 地震序列震中分布（2021 年5 月22 日至8 月31 日）(a) ML 1.0—4.9；(b) ML 3.0—4.9Fig.4 Epicentral distribution of the Maduo MS 7.4 earthquake sequence (from May 22 to August 31,2021)

為避免地震不完整造成參數(shù)估計不準(zhǔn)確，同時考慮到序列早期最小完整性震級為ML2.9，選擇ML3.0 作為計算參數(shù)的最小完整性震級。利用最大似然法，對瑪多地震序列震級—頻度曲線進(jìn)行G-R 關(guān)系擬合，得到序列a值和b值，分別為4.63 ± 0.16 和0.74± 0.05，相應(yīng)最大余震震級估計值為ML6.2（圖5）。

瑪多地震序列ML5.5 左右地震的累積個數(shù)明顯低于G-R 定律擬合曲線，表明序列未來存在發(fā)生相應(yīng)震級地震的可能（圖5）。前人研究（劉正榮等，1979；劉正榮，1984；劉正榮等，1986；蔣海昆等，2007）顯示，當(dāng)h＞1 時，地震序列一般為主余型序列；而h≤1時一般為前震序列，后續(xù)會發(fā)生更大地震。截至8 月31 日，瑪多MS7.4 地震的h=2.073＞1（圖5），推測該序列應(yīng)為主余型序列。綜合序列震級、能量和參數(shù)的分析結(jié)果，判定此次地震序列類型應(yīng)為主余型。

圖5 瑪多MS 7.4 地震序列的b 值(a)和h 值(b)Fig.5 The b-value (a) and h-value (b) of Maduo MS 7.4 earthquake sequence

余震序列的頻次衰減一般可用大森公式刻畫，且公式中的p值可以反映序列衰減的快慢，一般其值約為1（Utsu et al，1995）。對于瑪多序列，其擬合p值結(jié)果見表3。若定義p=1 時，序列屬于正常衰減，那么瑪多地震序列p＞ 1，表明序列頻次衰減較快，特別是序列早期的衰減更快，p值約為2，截至2021 年8 月20 日，p值大概維持在1.25 的水平。

表3 瑪多MS 7.4 地震大森公式參數(shù)擬合值Table 3 The fitting parameters of the Omori formula for Maduo MS 7.4 earthquake sequence

3 瑪多MS 7.4 地震前異常特征

2021 年瑪多MS7.4 地震震中處于地球物理觀測能力相對較弱區(qū)域，震中200 km 范圍內(nèi)僅分布2 個電磁臺站和2 個流體測項，震前未觀測到地球物理異常；震中500 km 范圍內(nèi)地球物理測項集中分布在震中東北部祁連山地震帶和震中東南部地區(qū)，共出現(xiàn)32 項異常，其中9 項趨勢異常，包含2 項形變異常和7 項流體異常（圖6）。地震活動異常方面，瑪多震前異常主要對該地震發(fā)生的時間和地點有一定預(yù)測意義。對于地震學(xué)參數(shù)和綜合計算方法，瑪多地震前震中及附近區(qū)域存在RTL、Wq值和加卸載響應(yīng)比異常，對瑪多地震發(fā)生地點有一定預(yù)測意義。

圖6 瑪多MS 7.4 地震震中附近地球物理觀測臺站及異常分布Fig.6 The distribution of geophysical observation stations and anomalies before Maduo MS 7.4 earthquake

3.1 地震活動異常

瑪多MS7.4 地震發(fā)生前，西北地區(qū)（31°—43°N，89°—109°E）出現(xiàn)1 項地震平靜、1 項地震成組活動和1 項地震條帶異常，預(yù)測的震級水平多為5—6 級，其中地震成組活動對瑪多MS7.4 地震的發(fā)生時間預(yù)測較好，地震條帶異常則對震中位置具有一定預(yù)測意義。

（1）西北地區(qū)ML4.0 地震平靜被打破。2020 年12 月24 日青海瑪多發(fā)生ML4.5 地震，該地震的發(fā)生結(jié)束了2020 年10 月31 日四川江油ML4.0 后持續(xù)54 天的ML4.0 地震平靜。依據(jù)歷史震例（表4）分析，2008 年以來西北地區(qū)共出現(xiàn)10 組ML4.0 地震平靜超40 天時段，平靜被打破后，后續(xù)均會出現(xiàn)5 級地震成組活動現(xiàn)象（10/10），且3 個月內(nèi)5 級以上地震發(fā)生概率較高（8/10）。

表4 西北地區(qū)ML 4.0 地震平靜被打破后對應(yīng)5 級以上地震統(tǒng)計Table 4 The MS ≥5.0 earthquakes in northwest China after the break of ML ≥4.0 earthquake quiescence in northwest China

2020 年10 月31 日至12 月24 日的ML4.0 地震平靜被打破后2.8 個月，發(fā)生2021 年3 月19 日西藏比如MS6.1 地震，據(jù)震例統(tǒng)計結(jié)果，判斷后續(xù)8 個月內(nèi)西北地區(qū)5 級以上地震發(fā)生的可能性較大（8/10）。瑪多地震的發(fā)生與震例中2010 年3 月至2012 年5 月的5 級地震叢集活動類似，均對應(yīng)發(fā)生了1 次6 級和1 次7 級以上地震。

（2）西北地區(qū)6 級地震成組。1970 年以來西北地區(qū)6 級地震存在平靜—叢集的活動特征，共出現(xiàn)7 組6 級地震叢集活動（表5），且成組活動的持續(xù)時間最長為5.8 年，最短為1.4 年。2021 年3 月19 日西藏比如MS6.1 地震的發(fā)生，結(jié)束了西北地區(qū)持續(xù)3.5 年的6級地震平靜，該區(qū)進(jìn)入6 級地震活動叢集時段，后續(xù)3 個月內(nèi)具有發(fā)生6 級及以上地震的可能（3/7），且存在發(fā)生7 級地震的可能（6/7），而2021 年瑪多MS7.4 地震的發(fā)生時間距比如MS6.1 地震約2.1 個月，符合震例總結(jié)的規(guī)律。

表5 西北地區(qū)6 級地震成組Table 5 The group activity of MS ≥6.0 earthquake in northwest China

（3）青川藏交界ML3.0 地震條帶。地震活動條帶圖像是地震預(yù)測中常用方法之一，指的是大震前區(qū)域地震活動由凌亂、分散的分布轉(zhuǎn)為集中成帶的現(xiàn)象（劉蒲雄，1992）。基于《中國震例》和歷史地震記錄的統(tǒng)計結(jié)果，中國大陸地區(qū)及近海區(qū)域246 次5 級以上地震中，有51 次5 級地震前出現(xiàn)條帶現(xiàn)象，占震例研究總數(shù)的20.7%。同時，7 級及以上地震前出現(xiàn)地震條帶的震例比為66.7%，顯示地震條帶可能是7 級以上強(qiáng)震的重要異常判據(jù)（王想等，2011；呂堅等，2016）。

2021 年3 月19 日 至2021 年5 月20日，在青川藏交界形成ML3.0 地震條帶，該條帶近EW 向分布，長約700 km（圖7）。依據(jù)我國大陸中強(qiáng)地震梳理結(jié)果，通常條帶形成后，后續(xù)條帶附近存在發(fā)生5—6 級地震的可能（中國地震局監(jiān)測預(yù)報司，2020），此次瑪多MS7.4 地震震中位于該ML3.0 地震條帶以北約167 km 處。

圖7 青川藏交界ML 3.0 地震條帶Fig.7 The ML 3.0 seismic belt in the boundary area of Qinghai,Sichuan and Tibet

3.2 地球物理觀測異常

瑪多MS7.4 地震發(fā)生前共存在7 項地球物理觀測異常，包括4 項形變、3 項電磁和1 項流體異常，其中玉樹水溫異常對此次瑪多地震的發(fā)震時間和地點具有一定短期預(yù)測意義。

（1）湟源鉆孔傾斜NS 分量。2020 年8 月7 日，湟源鉆孔傾斜NS 分量出現(xiàn)由N 傾轉(zhuǎn)S 傾變化（圖8）。對比以往震例，湟源鉆孔傾斜NS 分量在2013 年岷縣—漳縣MS6.6、2016 年門源MS6.4、2017 年九寨溝MS7.0 地震前均出現(xiàn)N 傾趨勢變化，且地震多發(fā)生在N 傾后3 個月或N 傾轉(zhuǎn)S 傾后3 個月內(nèi)。因此，2021 年5 月地震會商時專家認(rèn)為，需關(guān)注該項異常轉(zhuǎn)折S 傾后3 個月內(nèi)周邊6 級左右地震的危險性，且從震例地點分析，應(yīng)關(guān)注與湟源臺站所在構(gòu)造相關(guān)的祁連山斷裂帶、西秦嶺構(gòu)造區(qū)等地區(qū)。綜合分析認(rèn)為，湟源鉆孔傾斜NS 分量變化應(yīng)為2021 年瑪多MS7.4 地震異常。

圖8 湟源鉆孔傾斜NS 測項時序曲線Fig.8 Time series curve of the NS item of borehole inclination observation in Huangyuan station

（2）格爾木南山口鉆孔應(yīng)變四分量S1—S3剪應(yīng)變。自2018 年1 月1 日開始，格爾木南山口鉆孔應(yīng)變四分量S1—S3剪應(yīng)變出現(xiàn)破年變變化（圖9）。該測項自觀測以來共發(fā)生2組震例，其中一組為大柴旦連續(xù)2 次6 級以上地震，即2008 年大柴旦MS6.3 和2009 年大柴旦MS6.4 地震；一組為2016 年門源MS6.4 地震。在2 次大柴旦6 級以上地震前，雖然剪應(yīng)變呈加速狀態(tài)，但因儀器布設(shè)時間較短，信度受到一定影響；而在門源MS6.4 地震前，S1—S3剪應(yīng)變則存在一定破年變變化。綜合分析認(rèn)為，2018 年以來S1—S3剪應(yīng)變出現(xiàn)的破年變變化，可能與此次瑪多MS7.4 地震有關(guān)，但現(xiàn)階段尚無法確定是否為震前異常，需進(jìn)一步研究。

圖9 格爾木南山口鉆孔應(yīng)變S1— S3 剪應(yīng)變時序曲線（a）及年變曲線（b）Fig.9 Time series curve of borehole strain S1—S3 shear strain (a) and annual variation curve (b) in Golmud Nanshankou station

（3）格爾木南山口水平擺EW 分量。2019 年以來格爾木南山口水平擺EW 分量出現(xiàn)趨勢轉(zhuǎn)折變化（圖10）。震例顯示，該測項在2014—2017 年出現(xiàn)類似趨勢轉(zhuǎn)折變化，并于2016 年發(fā)生雜多MS6.2 地震，但時間指示意義不強(qiáng)。同時震例地點分布較為分散，空間指示意義較弱，但是格爾木臺站存在多個測項異常時，其異常信度較高，一般作為背景異常用于支持危險區(qū)的判定。因此，對于瑪多MS7.4 地震前出現(xiàn)的水平擺EW 分量趨勢轉(zhuǎn)折變化異常，綜合分析認(rèn)為，該異常可能受到瑪多地震的影響，是否屬于震前異常，仍需進(jìn)一步討論和分析。

圖10 格爾木南山口水平擺EW 分量Fig.10 EW component of the horizontal pendulum in Golmud Nanshankou station

（4）2020 年9 月26 日和28 日地磁日變化空間相關(guān)。2020 年9 月26 日和28 日出現(xiàn)地磁日變化相關(guān)異常現(xiàn)象，綜合日變化空間相關(guān)指標(biāo)分析認(rèn)為，異常集中線主要位于青海—西川，在2022年3月28日（18個月）前，異常集中分布在長軸500 km、短軸200 km的橢圓內(nèi)，具有發(fā)生6 級以上地震的可能（圖11）。瑪多MS7.4 地震位于北端預(yù)測區(qū)域約50 km，但由于該異常涉及區(qū)域大，且未超過預(yù)測有效期，根據(jù)以往震例，存在發(fā)生多次強(qiáng)震的可能，因此該異常仍需繼續(xù)跟蹤。

圖11 2020 年9 月26 日和28 日地磁日變化空間相關(guān)Fig.11 Spatial correlation of geomagnetic vertical component diurnal variation in 26 and 28 Sep.2020

（5）地磁垂直強(qiáng)度極化異常。2020 年10 月15 日，中國大陸地區(qū)42 個臺站出現(xiàn)地磁垂直強(qiáng)度極化異常，占參與計算臺站的52%，在青海西部至廣西北部形成NW 向異常區(qū)，預(yù)測2021 年10 月15 日之前具有發(fā)生強(qiáng)震的可能，據(jù)以往震例推測震級為6.6。由于存在發(fā)生多次強(qiáng)震的可能，因此該異常仍需繼續(xù)跟蹤（圖12）。

圖12 2020 年10 月15 日地磁垂直強(qiáng)度極化Fig.12 Geomagnetic vertical intensity polarization in 15 Oct.2020

（6）張衡一號電磁衛(wèi)星離子濃度異常。2021 年5 月初，張衡一號電磁實驗衛(wèi)星觀測結(jié)果顯示，在甘青交界地區(qū)，原位電離層離子濃度和電子濃度均出現(xiàn)顯著異常，且持續(xù)至5 月中旬，其中5 月5 日至10 日的離子濃度異常可認(rèn)為是瑪多地震的震前異常，該異常過程持續(xù)約2 周，且期間太陽活動平靜，分析認(rèn)為，此次異常可能與瑪多MS7.4 地震有關(guān)（圖13）。

圖13 張衡一號衛(wèi)星記錄的離子濃度異常Fig.13 Ion density anomaly recorded by CSES satellite

（7）玉樹水溫異常。在對2021 年3 月17日流體學(xué)科資料的跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)，玉樹水溫在3 月15 日出現(xiàn)突降變化，幅度約0.002 7 ℃，在3 月19 日月地震會商中提出該異常變化。多年觀測資料表明，玉樹水溫整體呈穩(wěn)定的趨勢上升變化，期間共出現(xiàn)7 次明顯異常變化，整體上可歸納為“V”字型異常形態(tài)。除2009 年11 月24 日至29 日的變化無地震對應(yīng)外，其他幾次異常變化與研究時段內(nèi)6.0 級以上地震均有較好對應(yīng)，R=0.85 ＞R0=0.6，同時對應(yīng)地震多發(fā)生在異常結(jié)束后3 個月內(nèi)，而且這些地震主要位于巴顏喀拉塊體邊界附近（表6，圖14）。分析認(rèn)為，需密切關(guān)注玉樹水溫是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)折上升變化及巴顏喀拉塊體周邊6 級以上地震發(fā)生的可能。

圖14 玉樹水溫觀測曲線(a) 2007—2021 年；(b) 2021 年1 月至2021 年7 月Fig.14 Observation curve of water temperature in the Yushu well

表6 玉樹水溫異常變化與對應(yīng)MS ≥6.0 地震的關(guān)系Table 6 The MS ≥6.0 earthquakes after the anomaly variation of water temperature in the Yushu well

后續(xù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，玉樹水溫出現(xiàn)多次起伏變化，具體表現(xiàn)為：3 月16 日至20 日轉(zhuǎn)折上升，3 月21 日再次下降，3 月22 日再次轉(zhuǎn)折上升，至4 月23 日恢復(fù)正常背景，整體表現(xiàn)出下降—上升雙“V”字型的異常形態(tài)。29 d 后于5 月22 日在距離玉樹水溫測項213 km 處的巴顏喀拉塊體內(nèi)部發(fā)生瑪多MS7.4 地震。綜合分析認(rèn)為，玉樹水溫3 月15 日至4 月23 日的雙“V”字型變化應(yīng)為此次瑪多地震震前異常。

3.3 其他異常

（1）RTL 異常。區(qū)域—時間—長度（Region-Time-Length，RTL）方法由Sobolev 等（1997）提出，以地震目錄為研究資料，定量檢測地震活動偏離背景水平的異常程度。RTL＜0代表地震活動水平低于背景水平，可看作地震活動平靜異常；RTL ＞0 代表地震活動水平高于背景水平，可看作地震活動活躍異常。利用該方法對多個強(qiáng)震震例的回溯研究均檢測出具有前兆意義的地震活動平靜與增強(qiáng)（Huang et al，1995，2001；蔣海昆等，2004；黃清華，2005；劉月等，2017）。

2021 年瑪多MS7.4 地震前13 個月，在震源區(qū)附近出現(xiàn)RTL 低值異常，同時東南側(cè)出現(xiàn)較為突出的高值異常；此后，低值異常略有增強(qiáng)，并在震前約7 個月達(dá)到峰值，但高值異常逐漸遠(yuǎn)離震源區(qū)向東側(cè)遷移；震前3 個月，低值異常略有減弱，并逐漸向震源區(qū)東北側(cè)轉(zhuǎn)移，高值異常范圍擴(kuò)大至震源區(qū)東南側(cè)；此后至地震發(fā)生前，低值與高值異常持續(xù)存在，高值異常相對突出，低值異常被高值異常包圍，而此次瑪多地震則發(fā)生在異常區(qū)西側(cè)邊緣（圖15）。

圖15 瑪多MS 7.4 地震前RTL 值時空演化過程（a）震前13 個月；（b）震前7 個月；（c）震前3 個月；（d）震前7 天Fig.15 Spatio-temporal evolution of RTL before the Maduo MS 7.4 earthquake

（2）Wq值。2021 年5 月的Wq值計算結(jié)果顯示，四川和青海交界出現(xiàn)Wq值異常，異常大小與2020 年3 月20 日西藏定日MS5.9 地震前類似，提出下半年川青交界地區(qū)存在發(fā)生5—6 級地震的危險性，2021 年5 月22 日瑪多MS7.4 地震即發(fā)生在Wq值異常區(qū)邊緣圖16）。實際發(fā)生的地震強(qiáng)度偏高，超出以往對Wq值異常對應(yīng)震例統(tǒng)計的認(rèn)識，綜合分析認(rèn)為，川青交界地區(qū)Wq值異常應(yīng)與瑪多MS7.4 地震相關(guān)。

圖16 Wq 值異常及危險區(qū)與瑪多MS 7.4 地震分布Fig.16 Distribution of Wq anomaly area before Maduo MS 7.4 earthquake

（3）加卸載響應(yīng)比異常。2020 年12 月26 日川甘青地區(qū)9 個地磁臺站的加卸載響應(yīng)比超出閾值，出現(xiàn)加卸載響應(yīng)比異常。該異常主要分布在川甘青交界地區(qū)，預(yù)測異常出現(xiàn)后9 個月內(nèi)，即在2021 年9 月26 日之前，閾值線附近具有發(fā)生5 級左右地震的可能，且預(yù)測區(qū)內(nèi)發(fā)震的可能性更大，分析認(rèn)為，該異常應(yīng)為此次瑪多地震的震前異常（圖17）。

圖17 2020 年12 月26 日地磁加卸載響應(yīng)比Fig.17 Geomagnetic loading/unloading response ratio in 26 Dec.2020

4 瑪多地震庫侖應(yīng)力影響

地震的發(fā)生會造成區(qū)域應(yīng)力場的變化，改變附近斷層面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力大小，進(jìn)而對周邊地震活動造成影響。對于此類地震間的相互作用，學(xué)者們提出庫侖破裂應(yīng)力、速率—狀態(tài)摩擦定律、液體流動等多種物理模型進(jìn)行解釋說明，其中庫侖破裂應(yīng)力模型是應(yīng)用最廣且相對較為成功的物理模型（King et al，1994；Stein，1999；King et al，2001）。

當(dāng)斷層面上的庫侖應(yīng)力或者庫侖破裂函數(shù)CFF 達(dá)到閾值時，斷層將發(fā)生破裂，其中CFF 可表示為

式中，τ和σ分別為斷層面上的剪切應(yīng)力和正應(yīng)力（拉張為正）；μ為摩擦系數(shù)，是常數(shù)；p為孔隙中流體的壓力；μ′為μ′=μ(1-B)，其中B為Skempton 系數(shù)（King et al，2001）。目前無法確定地震斷層面上應(yīng)力值的絕對大小，因此一般使用庫侖破裂應(yīng)力變化進(jìn)行地震間相互作用的分析，公式為

一般，ΔCFF＞ 0 表示斷層受到加載作用，斷層破裂時間被提前，斷層更有可能發(fā)生地震；而ΔCFF＜ 0 則表示斷層受到卸載作用，斷層破裂時間被延后，斷層發(fā)生地震的可能性降低（Harris，1998；Stein，1999；King et al，2001）。

利用Coulomb 3.3（Lin et al，2004；Toda et al，2005）計算瑪多MS7.4 地震在空間上產(chǎn)生的同震ΔCFF 分布，結(jié)果見圖18，其中發(fā)震斷層和接收斷層參數(shù)均采用哥倫比亞大學(xué)拉蒙特—多爾蒂地球觀測站（LDEO）給出的結(jié)果，有效摩擦參數(shù)設(shè)定為0.4，計算深度為10 km（Dziewonski et al，1981；Ekstr?m et al，2012；https://www.globalcmt.org/CMTsearch.html）。

結(jié)合瑪多地震后ML3.0 以上地震分布可知，除瑪多地震序列中的余震，其他地震主要發(fā)生在庫侖應(yīng)力加載區(qū)，特別是甘青川地區(qū)，絕大多數(shù)小震活動發(fā)生在應(yīng)力加載區(qū)，明顯受到瑪多地震的觸發(fā)作用。

2021 年8 月13 日瑪多MS5.8 地震位于瑪多MS7.4 地震序列西端，相距約14 km，距瑪多MS7.4 主震約74 km，其震源機(jī)制解為走滑型（圖18）。同時，瑪多MS5.8 地震發(fā)生在ΔCFF ＜ 0 區(qū)域，表明瑪多MS7.4 地震可能延緩了該地震的發(fā)生。

圖18 瑪多MS 7.4 地震對周邊區(qū)域的應(yīng)力擾動影響Fig.18 The coulomb stress change disturbances in the surrounding area caused by the Maduo MS 7.4 earthquake

此外，瑪多MS5.8地震未發(fā)生在瑪多MS7.4地震的發(fā)震斷層上，其震中不在該地震序列余震集中區(qū)內(nèi)，二者有一定距離，且瑪多MS7.4地震的同震ΔCFF 計算結(jié)果也未表明存在明顯的觸發(fā)作用，因此依據(jù)Kisslinger（1996）對余震的定義，初步判定瑪多MS5.8 地震是一次獨立地震事件，非瑪多MS7.4 地震的余震。

5 討論和結(jié)論

1997 年以來，我國大陸地區(qū)7 級以上地震均發(fā)生在巴顏喀拉塊體，因此其受到重點關(guān)注并被持續(xù)研究。但是，現(xiàn)有研究結(jié)果未能有效給出巴顏喀拉塊體內(nèi)部強(qiáng)震活動規(guī)律，未能對此次瑪多MS7.4 地震進(jìn)行有效的預(yù)測分析。

綜合分析認(rèn)為：①巴顏喀拉塊體的絕大多數(shù)地區(qū)地震監(jiān)測能力較弱，觀測數(shù)據(jù)相對較少，無法歸納得出有效的地震預(yù)測指標(biāo)，并給出有效的預(yù)測分析；②南北地震帶和天山地震帶是我國西部地區(qū)主要地震帶，人口較為密集，為此布設(shè)了大量地震觀測儀器，地震監(jiān)測能力強(qiáng)，地震預(yù)測相關(guān)研究集中在2 條地震帶上。

對于類似瑪多MS7.4 地震等位于活動塊體內(nèi)部、監(jiān)測能力較弱地區(qū)的大震，若進(jìn)行有效的預(yù)測研究，可以考慮對活動塊體內(nèi)部斷層加強(qiáng)探測和研究，并增強(qiáng)大震發(fā)生前的異常識別和分析。同時，應(yīng)逐步提高活動塊體內(nèi)部地區(qū)地震監(jiān)測能力，加強(qiáng)對地震活動、地球物理場等震前異常的監(jiān)測，并改進(jìn)監(jiān)測能力較弱區(qū)域的地震預(yù)測方法。

2021 年瑪多MS7.4 地震發(fā)生在巴顏喀拉塊體內(nèi)部，發(fā)震斷層應(yīng)為昆侖山口—江錯斷裂，是一次走滑型地震。瑪多地震序列活動特征顯示，此為主震—余震型地震序列，余震呈NWW—SEE 向展布（長約170 km），與周邊斷裂走向相近。通過對瑪多地震發(fā)生前后地震活動以及地球物理觀測異常的梳理和分析，可以得到以下認(rèn)識。

（1）瑪多MS7.4 地震序列余震活動整體呈衰減趨勢，ML≥5.0 余震呈平靜—活躍狀態(tài)。截至2021 年8 月31 日，ML1.0 地震日頻度持續(xù)減小，顯示出余震活動的衰減趨勢。而ML≥5.0 余震自6 月3 日后連續(xù)2 次出現(xiàn)平靜約34 d 后發(fā)生ML≥5.0 余震，呈平靜—活躍狀態(tài)。同時，G-R 關(guān)系擬合曲線顯示，序列中ML5.5 左右余震可能存在缺失，未來具有發(fā)生相應(yīng)震級地震的可能。

（2）流體異常對于地震短期判定有一定指示意義，且電磁學(xué)異常對地震的位置有一定預(yù)測意義。瑪多MS7.4 地震發(fā)生在地球物理觀測能力較弱地區(qū)，震中200 km 范圍內(nèi)震前無地球物理觀測異常，從更大范圍看，瑪多MS7.4 地震前存在3 項電磁學(xué)異常和1 項流體異常，其中，玉樹水溫突降變化指示后續(xù)3 個月內(nèi)巴顏喀拉塊體邊界存在發(fā)生6 級以上地震的可能，瑪多MS7.4 地震的發(fā)生符合震前判斷；瑪多MS7.4 地震震中東側(cè)，存在地磁日變化空間相關(guān)和地磁垂直強(qiáng)度極化異常區(qū)，對于此次地震的發(fā)生地點具有一定指示意義。

（3）地震學(xué)參數(shù)異常和綜合計算方法可用于觀測能力較弱區(qū)域地震危險性的分析。瑪多MS7.4 地震發(fā)生前，震中附近地震活動或地球物理觀測無明顯異常，但RTL、Wq值和加卸載響應(yīng)比明顯異常，雖然未能對此次地震的震級進(jìn)行有效預(yù)測，但對于發(fā)震地點有一定預(yù)測效果。

本文撰寫得到劉杰研究員的指導(dǎo)和鼓勵，蔣海昆研究員、晏銳研究員、孟令媛研究員、閆偉高級工程師和余懷忠研究員也給予了諸多幫助和建議，中國地震臺網(wǎng)中心國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.earthquake.cn）提供了數(shù)據(jù)支撐，在此對他們及中國地震臺網(wǎng)中心地震預(yù)報部同事的辛苦工作，一并表示衷心感謝。