西藏地區地震類型特征研究

高錦瑞 益西拉姆 次吉卓瑪 格桑尼瑪

（中國拉薩 850000 西藏自治區地震局）

0 引言

具有時空叢集特征的許多地震總稱為地震序列，這些地震在時間上相對密集、空間上相對集中，成因上具有某種有機的物理關聯。狹義來說，地震序列是指一次較顯著地震發生前后，在震源區及附近發生的一系列地震的時空群集（吳開統等，1990）。一次淺源大地震常伴隨大量余震，某些大地震還有前震或前兆性震群，它們共同構成一個大地震序列的孕育、發生、衰減的全過程（焦遠碧等，1987）。目前，國內在地震序列研究方面取得了較大進展。中國大陸中強地震余震序列的研究（王華林等，1997；刁守中等，2002；蔣海昆等，2006a）表明，中強地震序列類型在空間分布上具有較明顯的區域特征。地震序列類型的空間分布特征與歷史地震活動、應力作用方式、區域構造、區域深部介質環境等有關（王華林等，1997；宋美琴等，2011；林松建等，2011；祁玉萍等，2021）。通過對地震序列的研究，可以幫助判斷一次地震或一組地震事件發生后發震區或相關區域未來地震活動趨勢，提高對地震發生發展規律的認識。在顯著地震或震群發生后，震后趨勢判定的主要工作內容和目標就包括地震序列類型判定，即通過分析地震發生地區的地質構造及歷史地震類型，結合地震發生區域及周邊地區存在的中短期異常，初步判定地震序列類型，預測近期余震活動趨勢等。

西藏是我國地震最多的地區之一，地震活動的強度和頻度均較大，地震序列類型較復雜，對該區域地震序列特征的認識也不統一，因此對西藏地區地震序列進行全面、細致、深入的研究非常必要。本文通過分析西藏地區5 級以上地震序列特點，劃分地震序列類型，并對地震序列類型特征進行分析，以期為震后趨勢判定提供參考依據。

1 地震序列目錄整理及序列類型劃分原則

1.1 收集整理地震序列目錄

按照中國大陸地震序列目錄收集整理技術規范要求，收集整理西藏地區1970 年以來5 級以上地震的序列目錄，包括余震序列目錄及余震區后續地震目錄2 部分。不同地震目錄對西藏地區歷史地震的記載有一些差別，本文通過對比不同來源的地震目錄和收集地震史料記載，對5 級以上地震目錄進行審核和更正，以進一步提高目錄的準確性。5 級以上地震目錄主要采用《中國地震目錄（公元前23 世紀—公元2010 年5 月）》（中國地震局監測預報司，2010），使用《西藏自治區地震目錄（公元642 年—1995 年）》（李興海等，1998）和中國地震臺網中心編制的全國5 級地震目錄對其進行校核。地震序列中的小震目錄采用西藏地震臺網編制的地震目錄。在研究時間段內，西藏地區的縣界和地名有過多次變動，為了使震中位置、地名統一，將地震目錄中原來的地名按照現在的縣界劃分和地名進行了更改。

1970 年以來，西藏地區共記錄5 級以上地震330 次，去除5 級以上的余震及將多震型地震算作一次地震事件，得到139 組5 級地震序列目錄。

1.2 地震序列類型劃分原則

從定量研究的角度，以序列中最大震級地震釋放的能量Emax占全序列地震釋放總能量Etotal的比例，即RE＝Emax/Etotal來劃分序列類型，具體標準是（周蕙蘭等，1980）：①孤立型：RE≥99.9%；②主—余型：90%≤RE＜99.9%；③多震型：RE＜90%。這種方法具有較清晰的物理含義，但西藏地區小震監控能力很弱，地震序列的記錄中可能有缺失，無法計算得到全序列所釋放的總能量，因此該方法在西藏并不十分適用。另一種更常用的序列類型劃分方法是基于序列最大地震M0與次大地震M1的震級差ΔM=M0-M1來進行，這種方法使用起來更方便、簡潔。劃分標準分別為：①孤立型：ΔM＞2.4；②主—余型：0.6 ≤ΔM≤2.4；③多震型：ΔM＜0.6。“主—余型”包括“前震—主震—余震型”。“多震型”包括以往文獻中經常提及的“雙震型”及“震群型”（蔣海昆等，2006a）。根據西藏地震的實際情況，選擇最大與次大地震的震級差來劃分序列類型。為了使震級統一標度，對于采用ML震級的地震序列，根據MS=1.13ML-1.08 換算為MS震級，然后再進行序列類型劃分。根據震后趨勢判定實際需求，對于余震統計時間，5.0—6.9 級地震選擇1 年內的，7 級及以上地震選擇2 年內的。

2 地震序列類型統計

2.1 地震序列類型判定結果

按照上述劃分原則對1970 年以來西藏地區139 組5 級以上地震序列類型進行判定，其中，孤立型53 次，約占38.1%；主—余型57 次，約占41%；多震型（含雙震型）29 次，約占20.9%。由此可見，西藏地區5 級以上地震序列以主—余型、孤立型為主。蔣海昆等（2006b）研究結果顯示，1970—2005 年中國大陸294 次5 級以上地震序列中（5.0—5.9 級192 次；6.0—6.9 級81 次；7.0—8.9 級21 次），孤立型、主—余型、多震型分別約占23.1%、59.2%、17.7%，孤立型和主—余型序列占比合計為82.3%。本文統計結果顯示（圖1），西藏地區地震序列類型與中國大陸地震序列類型中主—余型和孤立型占比合計均約為80%。該統計結果表明，在一次中強地震發生后，序列類型為主—余型或孤立型的概率較大。西藏地區多震型地震活動與中國大陸地區較接近，孤立型地震活動強度大于大陸地區，主—余型地震活動強度小于大陸地區。造成這種差異的原因可能是早期西藏地區地震監測能力普遍低于中國大陸平均水平，2000 年之前因無法記錄到余震，西藏地區部分主—余型地震被判定為孤立型地震。

圖1 地震序列類型頻次統計Fig.1 Statistical chart of seismic sequence type and frequency

2.2 地震序列類型與主震震級間關系分析

蔣海昆等（2007）研究發現，地震序列類型與序列主震震級間有一定關系，從中國大陸范圍來看，隨著主震震級的增加，孤立型所占比例減少，主—余型及多震型所占比例增加。1970年以來，西藏地區139組地震序列中5.0—5.9級地震103次，6.0—6.9級地震34次，7.0—7.9 級地震2 次。根據不同主震震級范圍進行序列類型統計發現（表1），7.0 級以上地震沒有孤立型和多震型，并且86.8%的孤立型序列和75.9%的多震型序列的主震震級小于6 級。此外，主—余型地震在5.0—5.9 級地震中占34%，在6.0—6.9 級地震中占58.8%，在7 級以上地震中占100%。由此可見，隨著主震震級的增加，主—余型所占比例逐漸增加，孤立型和多震型所占比例減少，這種趨勢與蔣海昆等（2007）研究結果基本一致。

表1 不同主震震級范圍內序列類型統計Table 1 Statistics of sequence types within different main shock magnitudes

3 地震序列類型特征分析

3.1 最大震級余震與主震時間間隔

在一次地震發生后，后續多長時間將發生最大震級余震是震后趨勢判定工作中非常重要的一項內容。劉蒲雄等（1996）研究認為，對于絕大多數地震序列，最大余震一般在主震后3 個月內發生。從1970—2021 年西藏地區地震序列類型最大震級余震與主震時間間隔統計可見（表2），最大震級余震與主震的間隔時間為0—270 天，其中，41 次孤立型地震未記錄到余震；在記錄到余震的12 次孤立型地震中，有7 次最大震級余震發生在主震后3 天內，10 次發生在3 個月內。在57 次主—余型地震中，有32 次最大震級余震發生在主震后3 天內，55 次發生在3 個月內。在29 次多震型地震中，有17 次最大震級余震發生在主震后3 天內，26 次發生在3 個月內。總的來看，西藏地區絕大多數地震序列的最大震級余震在主震后3 個月內發生，約占總數的93%。其中，1 個月內的占80%，3 天內的占57%，統計結果與劉蒲雄等（1996）的研究結果基本一致。

表2 最大震級余震與主震時間間隔Table 2 Statistics of time interval between maximum aftershocks and main shocks

3.2 地震序列類型時間分布特征

地震序列類型從時間分布上來看，2000 年之前發生主—余型地震25 次，孤立型地震38 次，比例為1∶1.52；2000—2021 年發生主—余型地震32 次，孤立型地震15 次，比例為1∶0.47。由此可見，2000 年之前孤立型地震占比更大。出現這種現象的原因主要與地震監測能力有關。當時西藏地區僅有5 個地震監測臺站，地震監測能力較低，大部分地區最小完備震級為4.5 級，因此，對于部分5 級左右的主—余型地震序列只能記錄到主震，從而判定為孤立型。之后，隨著監測臺站的不斷建設，地震監測能力逐漸提升，因此記錄到的主—余型地震明顯增多（圖2）。

圖2 主—余型、孤立型地震M—t 圖（a）主—余型；（b）孤立型Fig.2 M-t diagram of mainshock-aftershock type sequence and M-t diagram of isolated type sequence

1970 年以來，西藏地區平均每年發生5 級以上地震4—5 次。統計分析發現，29 組多震型地震中，有17 組發生在年頻次為6 次及以上的年份，9 組發生在年頻次為4—5 次的年份，僅有3 組發生在年頻次低于平均水平的年份（圖3）。因此，從西藏地區5 級以上地震的年頻次和多震型地震發生的時間可以看出，多震型地震主要發生西藏5 級以上地震活躍時段，因此在西藏及鄰區5 級以上地震頻次較高時需注意多震型地震的發生。

圖3 1970 年以來西藏地區5 級以上地震年頻次和多震型地震M—t 圖（a）年頻次；（b）M—t 圖Fig.3 M-t diagram of annual frequency of earthquakes with M ≥5 and multiple-mainshock sequence

3.3 地震序列類型空間分布特征

地震序列類型和余震空間分布與斷層性質、發震構造位置及規模、斷層幾何結構等因素有關（蔣海昆等，2007）。從1970 年以來西藏地區地震序列類型空間分布（圖4）來看，孤立型、主—余型地震在西藏全區分布較均勻，而多震型地震則有較明顯的區域性。多震型地震主要分布在西藏北部的唐古拉地震帶，西藏中西部申扎—謝通門、尼瑪—改則—仲巴，以及西藏南部的錯那地區。從地震序列類型與構造間的關系來看，孤立型、主余型地震大多發生在構造相對單一的地區，而多震型地震大多發生在構造復雜且存在多組構造交匯的區域。這從一定程度上說明，地震序列類型與地震構造及應力條件間有一定的關聯。當一次中強以上地震發震斷層構造運動特征與震源區周圍歷史地震基本吻合時，則此次地震序列類型與歷史地震序列類型相同的可能性較大。所以，基于地震震源位置、地震序列分布、發震斷層構造條件等的類比分析，有助于對地震序列類型的判定及對后續強震進行預測。

圖4 1970 年以來西藏地區不同序列類型地震分布Fig.4 Distribution of different types of earthquakes in Tibet since 1970

4 結論

對1970 年以來西藏地區139 組5 級以上地震序列進行梳理，通過對地震序列類型進行統計及其特征的研究，得到以下結論。

（1）1970 年以來，西藏地區139 組M≥5.0 地震序列中孤立型53 次，主—余型57 次，多震型29 次。西藏地區中強以上地震序列以主—余型和孤立型為主，占比合計約為79.1%。這個統計結果意味著，在一次中強地震發生以后，序列類型為主—余型或孤立型的概率較大。

（2）根據不同主震震級范圍進行序列類型統計發現，主—余型地震在5.0—5.9 級地震中占34%，6.0—6.9 級地震中占58.8%，7 級以上地震中占100%。由此可見，隨著主震震級的增加，主—余型地震所占比例逐漸增加，孤立型、多震型所占比例減少。

（3）西藏地區絕大多數中強以上地震序列的最大震級余震在主震后3 個月內發生，約占93%。其中，1 個月內的占80%，3 天內的占57%。

（4）從西藏地區5 級以上地震的年頻次和多震型地震的發震時間可以看出，多震型地震主要發生西藏5 級以上地震活躍時段，因此在西藏及鄰區5 級以上地震頻次較高時需注意多震型地震的發生。

（5）從地震序列類型空間分布來看，孤立型、主—余型地震大多發生在構造相對單一的地區，而多震型地震則有較明顯的區域特征，大多發生在構造復雜且存在多組構造交匯的區域。因此，基于地震序列類型分布和發震斷層構造類比等分析，可以為地震序列類型的早期判定及后續強震預測提供參考依據。