2017年九寨溝7.0級地震序列與1973～1976年松潘強震序列比較研究

姜祥華，臧 陽，孟令媛，周龍泉

(中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045)

2017年8月8日21時19分四川九寨溝(33.20°N，103.82°E)發(fā)生MS7.0級地震，震源深度20 km。震中100 km范圍內(nèi)1970年以來共發(fā)生4次MS6.0以上地震，分別為1973年8月11日松潘黃龍MS6.5、1976年8月16日松潘MS7.2、1976年8月22日松潘MS6.7和1976年8月23日松潘MS7.2地震。后3次地震構(gòu)成了強震群。以上5次地震均發(fā)生在巴顏喀拉地塊[1]的東部頂角區(qū)，所處構(gòu)造環(huán)境較為接近。本文擬從余震空間分布特征、序列M-t圖和余震的等待時間三個方面分析九寨溝7.0級地震和歷史上4次松潘強震的聯(lián)系和區(qū)別。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景及余震分布特征

空心圈：1973～1976年4次松潘強震及余震分布；實心圈：2017年九寨溝7.0級地震及余震分布(截至震后2個月)圖1 九寨溝7.0級地震序列與松潘強震序列ML≥3.0地震分布比較

從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景來看，九寨溝7.0級地震和1973～1976年的4次松潘強震均位于青藏高原東部。此處青藏高原地殼受到鄂爾多斯地塊和華南地塊兩個剛性地塊的阻擋，使得該區(qū)域的構(gòu)造活動較為活躍，發(fā)育了較多活動斷裂[2]。從局部地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境看，以上5次強震均處于東昆侖斷裂帶和龍門山斷裂帶的交匯地帶[3]。

地震活動與構(gòu)造密切相關(guān)，小震的空間分布特征有助于推斷斷層的幾何形態(tài)，小震的時空演化特征也能在一定程度上反映地殼內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)及動力學(xué)過程[4]。圖1為2017年九寨溝地震序列和1973～1976年松潘強震序列ML3.0以上地震分布，所用目錄為中國地震統(tǒng)一正式目錄。1973～1976年4次松潘強震的發(fā)震斷層為虎牙斷裂，該斷裂由兩條大體平行的活動斷層組成，全長約80 km[3,5]，4次松潘強震的余震展布與虎牙斷裂的走向較為一致。九寨溝地震沒有觀察到明顯的地表破裂帶，推測的發(fā)震斷層為東昆侖斷裂向南延伸的一條分支斷裂—樹正斷裂，該斷裂走向與南側(cè)的虎牙斷裂近平行。從余震的空間分布看，九寨溝地震的余震區(qū)鄰近前面4次松潘強震所形成的余震區(qū)，且兩者的余震展布方向高度一致，進(jìn)一步可推測九寨溝地震的發(fā)震斷裂和虎牙斷裂在構(gòu)造上有較為緊密的聯(lián)系。

Jones等[6]對1976年松潘強震群余震位置的研究顯示，第一次7.2級地震發(fā)生后至第二次6.7級地震發(fā)生前，余震除了整體上沿虎牙斷裂呈NNW向分布外，在余震區(qū)南側(cè)還存在余震叢集活動，使得余震的展布在此處略微彎折向西南方向，第二次地震就發(fā)生在叢集區(qū)的邊緣，使得余震序列進(jìn)一步向南擴(kuò)展，30個小時后在南約15 km處發(fā)生了第三次地震，其余震分布與第一次地震的余震分布近似平行[7]。2017年九寨溝地震的余震整體沿NNW方向展布，主震位于余震區(qū)中心位置，兩側(cè)余震分布較為均勻，為典型的雙側(cè)破裂，余震區(qū)寬度較為狹窄，呈較好的帶狀分布，不同于1976年8月16日松潘7.2級地震發(fā)生后余震的空間演化特征。因此九寨溝序列的空間演化與松潘震群不具有相似性。

圖2 九寨溝7.0級地震序列與松潘強震序列ML≥3.0地震M-t圖

2 序列M-t圖的比較

繪出了2017年九寨溝地震、1976年松潘震群和1973年松潘黃龍地震的序列M-t圖(參見圖2)。九寨溝7.0級地震序列(參見圖2a)的余震震級水平整體較低，最大余震為ML5.2，發(fā)生在主震后約13個小時。序列衰減迅速，ML4.0以上余震主要集中在主震后的一周之內(nèi)，且震級呈減弱趨勢，之后出現(xiàn)了超過50天的ML4.0地震平靜，直到10月6日才發(fā)生了一次ML4.5余震，ML3.0以上余震數(shù)量隨時間迅速衰減，余震時間間隔整體上逐漸變長。綜上所述，九寨溝地震序列是一次衰減十分迅速的序列。圖2b為1976年松潘震群序列M-t圖，在8月16日第一次7.2級強震發(fā)生后，余震活動衰減特征不明顯，在8月18日之前余震的最大震級為ML4.8，8月19日發(fā)生MS5.9(ML6.1)地震后，余震活動強度明顯升級，隨后在8月22日發(fā)生了震群中的第二次6.7級強震，強度進(jìn)一步升級，緊接著在8月23日又發(fā)生了第三次7.2級強震。圖2c為1973年松潘黃龍6.5級地震序列M-t圖，余震震級水平與九寨溝地震相當(dāng)，最大余震為ML5.2，發(fā)生在主震后第5天，ML4.0以上余震起伏活動的時間較長，余震衰減緩慢，與九寨溝地震有較大不同。

表1 序列中ML4.0以上余震數(shù)量分段統(tǒng)計及最大余震

表1列出了每次強震后ML4.0以上余震數(shù)量分段統(tǒng)計及最大余震情況統(tǒng)計。九寨溝地震和1973年松潘黃龍地震的最大余震均為ML5.2，1976年松潘震群第一次主震后的最大余震為ML6.1，震級顯著高于前述兩次地震的最大余震，第二次主震后的最大余震為ML4.6，第三次主震后的最大余震為ML5.5。松潘震群第一次主震后的最大余震震級較大，可能暗示震源區(qū)的能量釋放并不充分，仍具有較高的應(yīng)力水平，隨后發(fā)生的6.7級和7.2級兩次強震印證了這一點。從余震數(shù)量看，九寨溝7.0級地震和松潘黃龍6.5級地震的ML4.0以上余震活躍程度相當(dāng)，松潘震群第一次主震后到第二次主震前不到6天時間內(nèi)ML4.0以上余震活躍次數(shù)明顯高于九寨溝地震和松潘黃龍地震，這種較高的余震活動水平也在一定程度上反映發(fā)震斷層的能量釋放并不完全。九寨溝地震在震級明顯大于1973年松潘黃龍地震的情況下，ML4.0以上余震活躍程度卻僅和后者相當(dāng)，這種較低的余震活動水平再結(jié)合余震狹窄的帶狀分布特征(參見圖1)，可能表明九寨溝主震破裂所釋放的能量較為徹底。

綜上所述，2017年九寨溝地震序列衰減迅速，ML4.0以上余震活動水平較低，主震破裂較為充分。1976年松潘震群在第一次主震后ML4.0以上余震較為活躍，并且存在強度逐漸升級現(xiàn)象，最大余震在最初三天由ML4.8升級到了ML6.1，不久又發(fā)生了第二次的6.7級主震和第三次的7.2級主震。1973年松潘黃龍地震序列衰減較為緩慢，ML4.0以上余震的活動時間較長。九寨溝序列和松潘震群序列呈現(xiàn)出不同衰減特征。

3 余震等待時間分布的比較

根據(jù)谷繼成等[8]的研究，對于主震-余震型地震，其強余震的“等待時間”與“發(fā)生時間” 遵從雙對數(shù)線性關(guān)系。其中，等待時間指余震距離上次余震的時間，發(fā)生時間指余震距主震的時間。利用上述關(guān)系擬合各事件ML4.0以上余震的等待時間分布，結(jié)果如圖3所示。對于2017年九寨溝地震序列(參見圖3a)，震后較短時間內(nèi)，余震的等待時間與發(fā)生時間偏離雙對數(shù)線性關(guān)系較大，隨著時間推移，逐漸趨于雙對數(shù)線性關(guān)系，即逐漸符合主余型序列的特征。對于1976年松潘震群序列(參見圖3b)，余震的等待時間與發(fā)生時間不滿足雙對數(shù)線性關(guān)系。圖3d～f給出了松潘震群第一次主震后至第二次主震前、第二次主震后至第三次主震前和第三次主震后余震的等待時間分布。不難發(fā)現(xiàn)，余震的等待時間與發(fā)生時間在第一、二次主震后均相對于雙對數(shù)線性關(guān)系有很大偏離，直到第三次主震發(fā)生后才趨于雙對數(shù)線性關(guān)系，線性特征隨著時間的推移越來越好，隨后序列中不再發(fā)生強震。對于1973年松潘黃龍地震序列(參見圖3c)，余震的等待時間與發(fā)生時間整體上符合雙對數(shù)線性關(guān)系，符合主余型序列的特征。綜上所述，2017年九寨溝地震序列和1973年松潘黃龍地震序列的余震等待時間與發(fā)生時間較好地符合雙對數(shù)線性關(guān)系，1976年松潘震群序列的余震等待時間與發(fā)生時間在最后一個主震發(fā)生前不符合雙對數(shù)線性關(guān)系，在最后一個主震發(fā)生后符合較好。

圖3 各事件ML≥4.0余震的等待時間擬合結(jié)果

4 結(jié)論與討論

2017年九寨溝地震與1976年松潘震群和1973年松潘黃龍地震的震中位置較近，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境相似，但九寨溝地震序列的空間演化特征與松潘震群序列特征存在一定差異。九寨溝地震序列衰減迅速，余震活動水平較低，松潘黃龍地震序列的衰減則相對緩慢。松潘震群在第一次主震后余震較為活躍，并且出現(xiàn)了強度升級，隨后發(fā)生了第二、三次主震。九寨溝地震序列和松潘黃龍地震序列余震的等待時間與發(fā)生時間均符合雙對數(shù)線性關(guān)系，符合主余型序列的特征。松潘震群序列余震的等待時間與發(fā)生時間在前兩次主震發(fā)生后不符合雙對數(shù)線性關(guān)系，在最后一次主震發(fā)生后轉(zhuǎn)而符合雙對數(shù)線性關(guān)系。綜上所述，九寨溝序列主震破裂所釋放的能量較為徹底，為一次主余型地震序列，松潘震群則經(jīng)歷了三次強震才將能量充分釋放，構(gòu)成強震群序列。

[1] 張培震，鄧起東，張國民,等.中國大陸的強震活動與活動地塊[J].中國科學(xué)(D輯)，2003，33(增刊):12-20.

[2] Chen S F, Wilson C J L, Deng Q D, et al. Active faulting and block movement associated with large earthquakes in the Min Shan and Longmen Mountains, northeastern Tibetan Plateau[J]. J Geophysical Res, 1994, 99:24025-24038.

[3] 岳漢，張竹琪，陳永順.相鄰左旋走滑和逆沖斷層之間的相互作用：1976年松潘震群[J].科學(xué)通報，2008，53(13):1582-1588.

[4] 陳佳維，崔效鋒，胡幸平.唐山及周邊地區(qū)中小地震重定位及其構(gòu)造特征[J].華北地震科學(xué)，2017，35(1):1-9.

[5] 朱航，聞學(xué)澤.1973～1976年四川松潘強震序列的應(yīng)力觸發(fā)過程[J].地球物理學(xué)報，2009，52(4):994-1003.

[6] Jones L M，Han W，Haoksson E，et al. Focal Mechanisms and aftershock locations of the Songpan earthquakes of August 1976 in Sichuan，China[J].Journal of Geophysical Research，1984，89(B9):7697-7707.

[7] 程式，任昭明.1976年8月16日四川省松潘7.2級地震[M].中國震例(1976-1980)，1990：105-132.

[8] 谷繼成，謝小碧，趙莉.強余震的時間分布特征及其理論解釋[J].地球物理學(xué)報，1979，22(1):32-46.