2009年7月24日西藏尼瑪西南MS5.6地震研究

2009年7月24日西藏尼瑪西南MS5.6地震研究

沈小七1， 索仁2， 王俊1， 曹華文2

(1.安徽省地震局，安徽 合肥230031； 2.西藏自治區(qū)地震局，西藏 拉薩850000)

摘要：主要研究2009年7月24日西藏尼瑪西南MS5.6地震的基本參數(shù)、地震序列特征、震源參數(shù)、發(fā)震構(gòu)造等；利用震中附近600 km范圍內(nèi)臺站測定參數(shù)研究地震的震源機(jī)制解，與哈佛大學(xué)給出的震源機(jī)制解較一致，且與通過現(xiàn)場考察的發(fā)震斷層走向具有一致性。研究認(rèn)為本次地震發(fā)生在岡底斯山—拉薩塊體內(nèi)部，斷裂為NNW向，主要受張應(yīng)力作用產(chǎn)生左旋走滑正斷層活動。此外還分析了震前地震學(xué)條帶異常特征，結(jié)束表明，震前1年出現(xiàn)NW向條帶非常顯著，研究結(jié)論為該地區(qū)今后地震預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：尼瑪西南5.6級地震； 地震參數(shù)； 地震條帶

收稿日期：*2013-03-23

基金項目：中國地震科技星火計劃攻關(guān)項目(XH14026)；地震行業(yè)專項(20130812)；安徽省地震局地震科研基金重點項目(20110502)

作者簡介：沈小七(1969-)，男(漢族)，安徽安慶人，高級工程師，主要從事地震分析預(yù)報、地震地質(zhì)等研究工作.E-mail：ahqxs@sina.com

中圖分類號:P315.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2015.01.0181

Research on theMS5.6 Earthquake of July 24，2009 in

Southwest Nima，Tibet

SHEN Xiao-qi1， SUO Ren2， WANG Jun1， CAO Hua-wen2

(1.EarthquakeAdministrationofAnhuiProvince，Hefei，Anhui230031，China；

2.EarthquakeAdministrationofTibetAutonomousRegion，Lhasa，Tibet850000，China)

Abstract：An M5.6 earthquake struck Nima，in Tibet，on July 24，2009.According to the displacement of the earthquake surface rupture and destruction of buildings， the earthquake macroscopical epicenter lay between Juncang Town in Nima County and Cishi Town in Cuoqin County.The intensity of seismic area was VII.This article studies the basic parameters of earthquake sequence features, source parameters，seismogenic structure，and so on，making use of related parameters to discuss the focal mechanism solutions identified as consistent with the event by Harvard University.The results are confirmed by field investigation.An inspection of the scene of the earthquake recorded the seismic characteristics of every type of building in the region，and the reasons for damage are summarized，and suggestions made for earthquake disaster prevention and mitigation.This article establishes that the earthquake occurred within the Kailash-Lhasa block，displaying NNW trending mainly under tensile stress generated by a sinistral strike slip with normal faulting. In addition，this article analyzes minor earthquake activity and the imaging features of regional seismicity in Nima before the MS5.6 earthquake，and compares these with regional seismicity during the MS5.0 earthquake here in 2009.One to two years before the MS5.6 earthquake，Nima experienced strong earthquake bursting，and moderate earthquakes of magnitude 3.0 and 4.0 were assigned a state of “Significantly Enhanced” across the area.Twelve months before the MS5.6 earthquake，a seismogenic gap of earthquakes of magnitude 3.0 and 4.0 occurred in the source area，with abnormal images of almost adjoining distribution.Before the MS5.6 earthquake，the strong seismic status and abnormal images of small earthquakes in Tibet were the same as associated with the M4.9 earthquake in 2009.The outcomes of this paper are a scientific basis with which to predict earthquakes in future.

Key words： southwest NimaMS5.6 earthquake； seismic parameters； seismic belt

0引言

2009年7月24日在西藏那曲的尼瑪縣西南部(31.3°N，86.1°E)發(fā)生MS5.6地震。地震發(fā)生后自治區(qū)地震局組成地震現(xiàn)場工作組于當(dāng)日下午從拉薩出發(fā)，奔赴震區(qū)開展地震現(xiàn)場的災(zāi)害評估、科學(xué)考察和地震應(yīng)急工作。

本文對該地震的主要研究成果進(jìn)行整理分析，以期為本區(qū)的地震事件研究提供參考。

1地震參數(shù)

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心(CENC)記錄(表1)，2009年尼瑪西南MS5.6地震的發(fā)震時間：2009 年7月24日11時11分58.0秒；震中位置：北緯31.30°，東經(jīng)86.1°；震源深度：33.0 km。與哈佛大學(xué)(HRV)根據(jù)地震的矩張量解和美國國家地震信息中心(NEIC)所提供的地震震中、震源深度和震級等參數(shù)均存在一定的差異，但都表明這次地震發(fā)生在西藏尼瑪縣西南，震級介于5～6級之間。美國NEIC給出的震源深度為13.0 km，西藏地震臺網(wǎng)給出的震源深度為7.0 km。中國地震臺網(wǎng)中心最終確定本次地震為西藏尼瑪西南5.6級地震。

表 1不同的地震臺網(wǎng)所記錄的地震參數(shù)

Table 1The seismic parameters recorded by different seismic networks

發(fā)震時間經(jīng)度/(°)緯度/(°)深度/km震級資料來源2009-07-24T11∶11∶5886.1031.3033.05.6(MS)CENC2009-07-24T11∶12∶008631.2807.05.7(MS)TibetENC2009-07-24T11∶12∶038631.0730.65.8(MW)5.7(MS)5.7(mb)HRV2009-7-24T11∶11∶568531.1613.05.8(MW)NEIC

2發(fā)震構(gòu)造背景及歷史地震活動特征

西藏自治區(qū)位于印度洋板塊向北東方向推擠歐亞板塊的前緣地帶，是我國強(qiáng)烈地震活動區(qū)之一[1]。西藏地區(qū)地震多為淺源地震，地震分布的主要特點是成片狀，喜馬拉雅地區(qū)和雅魯藏布江兩側(cè)是強(qiáng)震帶，羌塘高原的地震活動相對較弱[2-6]。

根據(jù)大地測量資料，喜馬拉雅現(xiàn)今仍在持續(xù)上升，印度板塊繼續(xù)向北移動，地應(yīng)力測量、小震觀測和震源機(jī)制分析都表明區(qū)域性主壓應(yīng)力方向為NNE向，這和現(xiàn)今的西藏高原內(nèi)部的構(gòu)造格局是一致的。雅魯藏布江以南為強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造形變區(qū)，高原中部除了擠壓變形外，地殼物質(zhì)還有水平方向的流動，而羌塘高原則反映了脆性破裂的形變特征[7]。

據(jù)史料不完全記載，西藏地區(qū)1899年之前大約發(fā)生5級以上地震22次，1900—2001年約發(fā)生5級以上地震638次，其中5～5.9級地震474次，6～6.9級地震154次，7級以上地震10次[8]。

西藏地區(qū)的地震活動與地震構(gòu)造有一定關(guān)系：(1)強(qiáng)震多發(fā)生在NE向、NW向、SN向活動斷裂及幾組斷裂的交會部位；(2)構(gòu)造轉(zhuǎn)折地方，如雅魯藏布江大拐彎也是強(qiáng)震發(fā)生的部位；(3)印度和歐亞大陸板塊的碰撞是青藏高原新構(gòu)造運動和西藏地震發(fā)生的動力源，喜馬拉雅碰撞帶既是現(xiàn)今大陸地震帶，也是地?zé)岙惓9]。

圖1　研究區(qū)地震地質(zhì)圖 Fig.1　The seismic geological map of study area

2.1發(fā)震構(gòu)造特征

本次地震的發(fā)震構(gòu)造可能與NWW的斷裂走滑錯動有關(guān)[10]。該地震位于崗底斯山脈的高原地區(qū)(圖1)，區(qū)域內(nèi)活動構(gòu)造較發(fā)育，北部發(fā)育有班公湖—怒江縫合帶，長度2 000 km，形成于印支時期，為走滑逆斷層；最新活動時代Q1，產(chǎn)狀NWW60°～70°，在東巧一帶出露燕山期的超基性巖，該斷裂控制著一系列的河流、湖泊及盆地的發(fā)育；東部發(fā)育有格林錯斷層帶，走向NW50°～60°，長240 km，晚第四紀(jì)以來，斷層左旋位移山脊、沖溝200 m。斷層帶以走滑運動為主，略顯張性，在燕山運動晚期以前形成，前第四紀(jì)呈右旋逆走滑運動，現(xiàn)今運動方式開始于早中更新世，曾有過多次活動。3 000年以來，有3次強(qiáng)震發(fā)生，最早一次地震的地表破裂沿格林錯北東支和南東支次級斷層分布，其垂直位移達(dá)2 m，水平位移為6.7 m，長度大于10 km。

東南部發(fā)育有申扎—定結(jié)斷裂帶，總體走向近NS，長約110 km， 為新溝—越恰錯—青都谷地的邊界斷層，性質(zhì)為走滑正斷層。該斷層北段沿南北向谷地西側(cè)發(fā)育，在申扎南果地一帶與格林錯斷層相交。沿甲崗東麓向南至查藏錯以南，斷層沿谷地的東側(cè)發(fā)育3～4條NNE走向的次級斷層羽列，向南延伸到青都盆地西側(cè)和南側(cè)附近地區(qū)，出現(xiàn)一組規(guī)模較小的北東和北西向構(gòu)造。

區(qū)域南部發(fā)育有日喀則—朗縣斷裂，其性質(zhì)為逆斷層，長度達(dá)1 500 km，最新活動時代為Q3，產(chǎn)狀NWW，具有地磁、航磁的強(qiáng)異常帶。

2.2區(qū)域歷史地震活動特征

據(jù)歷史記載該區(qū)曾發(fā)生多次5級以上地震，并在本次地震附近形成了一條NE向和一條NW向的條帶。從區(qū)域范圍來看，NW向的地震條帶更加明顯(圖1)。統(tǒng)計表明，該地震2°×2°范圍內(nèi)1937年以來發(fā)生的MS4.7以上地震19次。自1937年以來，該區(qū)域附近的MS4.75歷史地震的活動具有一定的叢集性。1947—1955年處于一個地震相對活躍時段，發(fā)生了4次地震，1986年發(fā)生1次MS6.4地震和1次MS5.1地震，1996年7月24日發(fā)生1次MS5.7地震，到本次地震正好間隔13年。該區(qū)域的地震在1945—1955年間形成了1次能量釋放加速過程，其后能量釋放相對均勻。地震活動的時間間隔最長為19年，平均間隔3～4年就發(fā)生1次MS4.75以上地震。

3地震序列特征分析

3.1臺網(wǎng)監(jiān)控能力評價

西藏測震臺網(wǎng)經(jīng)過“十五”建設(shè)，目前共有數(shù)字化測震臺15個(表2，圖2)，主要集中在拉薩周邊附近。藏北、藏西地震臺站均相對稀疏，藏東地區(qū)由于使用青海、四川等臺站資料，監(jiān)控能力相對較好。拉薩周邊能記錄到ML2.5左右的小地震，其外圍能記錄到ML3.5以上地震。本次地震就發(fā)生在ML3.5地震控制范圍內(nèi)。

3.2空間序列分布特征

2009年7月24日西藏尼瑪西南MS5.6地震發(fā)生后，西藏地震臺網(wǎng)中14個臺站記錄到了相對清晰的地震波形，其中編目使用的臺站共有10個，分別為LSA、GZE、PLA、NAQ、SQHE、LKZ、NMU、DXI、MZG、SNA。圖3是本次地震主震的記錄圖，遺憾的是離本次地震最近的尼瑪?shù)卣鹋_由于斷電的緣故，沒有記錄到該地震的地震波形。

西藏地震臺網(wǎng)記錄到原地發(fā)生的余震1次，為2009年7月24日20時39分56秒，震級為ML4.3。在主震附近100 km范圍內(nèi)，2009年7月25日2時14分8秒發(fā)生1次西藏措勤ML3.5地震。由于監(jiān)測能力有限，低于ML3.5小震均未記錄到。

圖2　西藏數(shù)字測震臺網(wǎng)分布以及監(jiān)測能力圖 Fig.2　Distribution of Tibet digital seismic networks and their monitoring capacity

Table 2Basic situation about Tibet Seismological Network

序號臺站代碼臺名緯度/(°)經(jīng)度/(°)高程/m臺基類型1LSA拉薩29.7191.123789.0花崗巖2NAQ那曲31.4592.094500.0灰質(zhì)巖3RKZ日喀則29.2388.873862.0砂巖4LIZ林芝29.7094.342994.7砂巖5SQHE獅泉河32.5280.014403.0灰質(zhì)巖6CHY察隅28.6697.472297.1石灰?guī)r7GZE改則32.2984.834095.0花崗巖8PLA普蘭30.1981.273787.4花崗巖9LKZ浪卡子28.9790.394464.3花崗巖10SNA山南29.2291.753588.8灰?guī)r11NMU尼木29.4390.153797.2花崗巖12MZG墨竹工卡29.8591.753809.6花崗巖13DXI當(dāng)雄30.5391.074708.0花崗巖14SUH雙湖33.2088.834911.4花崗巖15NMA尼瑪31.8087.234515.0礫巖

3.3時間序列分布特征

自2008年5月24日西藏謝通門ML4.3地震后，2008年11月18日發(fā)生1次ML5.2地震，其后向北西方向遷移，有逆時針旋轉(zhuǎn)的趨勢。2009年2月13日發(fā)生ML4.9地震，主震發(fā)生前的最后1次地震為2009年6月6日ML4.8西藏尼瑪?shù)卣稹?/p>

由圖4(a)可知，地震呈現(xiàn)遷移特征，形成的NW向條帶非常顯著，由條帶的東南端逐步向西北逼近本次主震的震中位置，震前地震呈增強(qiáng)趨勢。

圖3　 2009年7月24日西藏尼瑪西南M S5.6地震波形記錄 Fig.3　The waveform records about the M S5.6 earthquake of July 24，2009 in southwest Nima，Tibet

圖4　西藏尼瑪西南M S5.6地震前遷移及條帶分布圖 Fig.4　The migration and strip maps before the M S5.6 earthquake in southwest Nima，Tibet

根據(jù)西藏自治區(qū)地震監(jiān)測能力可知，該區(qū)域范圍內(nèi)的地震監(jiān)測能力為ML3.5。圖4(b)為ML≥3.5 地震分布圖?？梢郧逦乜吹剑摰卣鹬髡鸶浇植加?條地震條帶，以NWW向為主，另外一條為NEE向。主震發(fā)生在NWW向條帶的端部。

本次地震發(fā)生前，條帶的地震活動水平在ML4.1～4.9左右，主震發(fā)生后地震震級明顯降低，呈衰減趨勢，2009年10月發(fā)生的2次地震分別為ML3.6和ML4.2(圖5)，由此可見該地震類型為主余震型。

圖5　西藏尼瑪M S5.6級地震前后的M-t圖 Fig.5　The map of M-t before and after the M S5.6 earthquake in southwest Nima，Tibet

3.4地震現(xiàn)場考察

地震發(fā)生后，現(xiàn)場工作隊立即進(jìn)入震區(qū)進(jìn)行地

震考察工作，自西部的措勤縣磁石鄉(xiāng)逐漸向東部的那曲縣進(jìn)發(fā)?，F(xiàn)場考察結(jié)果：本次地震的宏觀震中位于那曲地區(qū)尼瑪縣軍倉鄉(xiāng)與阿里地區(qū)措勤縣磁石鄉(xiāng)之間，極震區(qū)烈度為Ⅶ度，等震線呈橢圓形，長軸走向為N112°E，Ⅴ度區(qū)以上受災(zāi)總面積約1.3萬km2(圖6)。

Ⅶ度區(qū)(極震區(qū))范圍：北起貢覺縣根色，南到隆子縣加繞，東到尼瑪縣來多，西至軍倉鄉(xiāng)門擋，長軸約60 km，短軸約20 km，面積約973 km2。

圖6　尼瑪5.6級地震等震線圖 Fig.6　The isoseismal map of Nima M S5.6 earthquake

Ⅵ度區(qū)范圍：北起朗縣渣朗，南到定結(jié)縣強(qiáng)木，東到多瑪鄉(xiāng)多瑪賢嘎，西至尼龍瑪區(qū)尼龍，長軸約120 km，短軸約54 km，面積約3 892 km2(不含Ⅶ度區(qū)面積)。

Ⅴ度區(qū)范圍：北起班文縣空弄，南到拉孜縣雄馬，東到當(dāng)雄縣沙黎，西至措勤縣雪上勒，長軸約170 km，短軸約88 km，面積約8 135 km2(不含Ⅶ度和Ⅵ度區(qū)面積)。

Ⅶ度區(qū)的主要震害特征為：磚混結(jié)構(gòu)房屋開裂較為嚴(yán)重，土木結(jié)構(gòu)房屋墻體少數(shù)倒塌或局部倒塌，大多數(shù)墻體開裂嚴(yán)重，部分墻體出現(xiàn)穿透性裂縫(圖7)。實地調(diào)查還發(fā)現(xiàn)措勤縣磁石鄉(xiāng)加繞村附近的干涸河床，震時出現(xiàn)約1 m高的噴水冒沙現(xiàn)象(圖8)，干涸的河床出現(xiàn)了180 m2左右的水面。生命線工程部分受損，地表破壞現(xiàn)象較豐富。

Ⅵ度區(qū)的主要震害特征為：多數(shù)建筑物墻體出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，磚混結(jié)構(gòu)居民房屋受損較小，土木結(jié)構(gòu)房屋墻體普遍受損，其中房屋毀壞(倒塌)、嚴(yán)重破壞、中等與輕微破壞近千余間，地震造成大部分羊圈毀壞，生命線工程少數(shù)受損，地表破壞現(xiàn)象有一定范圍。

Ⅴ度區(qū)的主要震害特征為：房屋以輕微破壞或是局部出現(xiàn)較少裂縫，但在措勤縣措勤鎮(zhèn)看到職工房屋墻壁出現(xiàn)凸出和較大裂縫，其中最大裂縫寬達(dá)6 cm，出現(xiàn)地基塌陷、傾斜等破壞現(xiàn)象較少。

圖7　民房屋出現(xiàn)穿透性張裂縫 Fig.7　The penetrating cracks in houses

圖8　加繞村地面出現(xiàn)的噴水冒沙現(xiàn)象 Fig.8　The water and sand eruption in Jiarao village

4震源機(jī)制解特征

采用距離本次地震震中600 km范圍內(nèi)(圖9)的地震臺站記錄到的12個相對清晰的Pn波初動符號，利用Mapsis提供的初動符號求震源機(jī)制解的程序進(jìn)行分析研究(圖10)。

震源機(jī)制解顯示：地震的發(fā)震構(gòu)造可能是NWW向的斷裂走滑錯動(表3),這與2010文升梁等[3]計算結(jié)果是一致的。美國哈佛大學(xué)給出的震源機(jī)制解表見4。

對比分析表3、表4可得，本文研究計算得到的震源機(jī)制解2個節(jié)面走向與哈佛大學(xué)給出的2個節(jié)面走向完全一致，節(jié)面A走向均為228°，節(jié)面B走向均為320°。但是2個節(jié)面的傾角和滑動角并不完全一致，特別是滑動角差異較大，造成這種差別主要原因是臺站分布和使用資料的不同[11]。通過現(xiàn)場實地考察分析認(rèn)為，本文研究給出的震源機(jī)制解更為接近真實。由此，根據(jù)震源機(jī)制解結(jié)果進(jìn)一步解釋：(1)節(jié)面A為右旋滑動，節(jié)面B為左旋滑動，節(jié)面B為破裂滑動結(jié)構(gòu)面的可能性較大(圖8)，走向為320°，方向為NNW向，主要受張應(yīng)力作用，產(chǎn)生走滑左旋正斷層；(2)構(gòu)造應(yīng)力方式：主要受張應(yīng)力作用；(3)P軸的壓應(yīng)力方位角185°，方向為SSW向；(4)P軸的壓應(yīng)力仰角16°，為近水平；(5)T軸張應(yīng)力范圍角94°，方向為EES；(6)T軸的張應(yīng)力仰角3°，為水平方向。

圖9　600 km范圍內(nèi)地震臺站分布圖 Fig.9　Distribution of the seismic stations within 600 km

圖10　主震震源機(jī)制解圖 Fig.10　Focal mechanism solution of the main shock

5結(jié)論與討論

(1) 本次地震震級以MS5.6較為合適，因此，本次地震應(yīng)定名為西藏尼瑪西南MS5.6地震。

(2) 本次地震的震源機(jī)制解結(jié)果顯示節(jié)面B為破裂滑動結(jié)構(gòu)面，走向320°，為NNW向，主要受張應(yīng)力作用產(chǎn)生左旋走滑正斷層活動。

表 3　本次研究得到的震源機(jī)制解結(jié)果表

表 4　哈佛大學(xué)給出的震源機(jī)解結(jié)果

(3) 主震前1年開始，西藏地區(qū)自西藏謝通門地震到本次地震間發(fā)生的地震，形成了長約300 km、寬約70 km的NW向條帶。經(jīng)過幾次地震遷移，最終自2009年6月開始，遷移指向本次主震的震中位置，亦即中期階段近場區(qū)附近地震活動增強(qiáng)，形成條帶狀遷移的韻律特征，為今后該地區(qū)強(qiáng)震發(fā)生地點判定提供了借鑒。

(4) 本次地震影響范圍大，面積約為1.3萬km2，震中烈度達(dá)到Ⅶ度，長軸約為60 km、短軸約為20 km，面積為973 km2。極震區(qū)出現(xiàn)了地聲、噴水冒沙等典型震害特征。

致謝：本次研究得到了西藏自治區(qū)地震局的大力協(xié)助，在此表示衷心感謝！

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