2022年1月8日青海門源6.9級(jí)地震的快速測(cè)定與數(shù)據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)出

支明 孫麗 楊志高 席楠 杜廣寶 戴丹青 黃志斌

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045

0 引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定：北京時(shí)間2022年1月8日1時(shí)45分青海海北州門源縣(37.77°N，101.26°E)發(fā)生6.9級(jí)地震，震源深度10km(1)https：//www.cenc.ac.cn/cenc/dzxx/396391/index.html。震中距門源縣53km，距甘肅永昌縣、民樂縣83km，距西寧市136km，震中5km范圍內(nèi)平均海拔約3674m，震中附近人口較為稀疏。截至1月10日8時(shí)，此次地震造成9人受傷，無人員死亡，共導(dǎo)致海北州5831人受災(zāi)，造成當(dāng)?shù)夭糠址课?、供水供熱線路和交通設(shè)施等受損(2)https：//xw.qq.com/amphtml/20220110A09G1G00。

區(qū)域構(gòu)造顯示本次地震發(fā)生在青藏高原東北緣，位于柴達(dá)木-祁連地塊、阿拉善地塊和鄂爾多斯地塊交匯處，如圖1所示，震中位于祁連-海原斷裂帶上的冷龍嶺斷裂西段和托萊山(托勒山)北緣斷裂交接部位(鄧起東等，2007； 吳熙彥等，2017)。祁連-海原斷裂帶構(gòu)造活動(dòng)活躍，1920年海原8.5級(jí)、1927年古浪8.0級(jí)等多次破壞性地震均發(fā)生在該條斷裂帶上。

注： 中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定：2022年1月8日1時(shí)45分，青海海北州門源縣(37.77°N，101.26°E)發(fā)生6.9級(jí)地震，震源深度10km； 地震震中附近的托萊山斷裂為全新世斷層； 托萊山斷裂東鄰的冷龍嶺斷裂為全新世活動(dòng)的左旋走滑斷層； 托萊山斷裂北側(cè)發(fā)育肅南-祁連斷裂(俄堡段)為逆斷層圖1 區(qū)域地震構(gòu)造圖(中國(guó)地震局地質(zhì)研究所吳熙彥提供)

1 地震預(yù)警與地震參數(shù)速報(bào)

中國(guó)地震局自2018年起開展地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程建設(shè)，目前中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心部署的測(cè)試預(yù)警系統(tǒng)已接入青海、甘肅臺(tái)站，進(jìn)行該區(qū)域地震預(yù)警正式運(yùn)行前的測(cè)試準(zhǔn)備工作。本次地震超快速報(bào)與預(yù)警系統(tǒng)(JEEW)在震后5.3s產(chǎn)出首報(bào)地震預(yù)警結(jié)果，預(yù)警震級(jí)5.6，震級(jí)偏差-1.3，位置偏差1.4km，使用臺(tái)站數(shù)為4個(gè)參與定位，4個(gè)臺(tái)站，2個(gè)臺(tái)站參與計(jì)算震級(jí)，烈度計(jì)臺(tái)站C0028為最早觸發(fā)臺(tái)站，震中距8km，地震波傳播至首臺(tái)用時(shí)2.2s(圖2(a))。震后10s預(yù)警震級(jí)達(dá)到6.2，震后37s預(yù)警震級(jí)達(dá)到最大，為6.4，震后46.4s產(chǎn)出預(yù)警終報(bào)結(jié)果，結(jié)束預(yù)警(圖2(b))。

注： 黃色五角星表示震中； 藍(lán)色三角表示觸發(fā)臺(tái)站； 紅色三角表示未觸發(fā)臺(tái)站圖2 JEEW地震預(yù)警系統(tǒng)產(chǎn)出情況

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心自2013年開展自動(dòng)速報(bào)工作以來，已實(shí)現(xiàn)震后3min產(chǎn)出自動(dòng)速報(bào)結(jié)果，結(jié)合震源參數(shù)的測(cè)定規(guī)律和歷史產(chǎn)出評(píng)估結(jié)果，自2020年12月1日起自動(dòng)速報(bào)系統(tǒng)對(duì)測(cè)定4.5級(jí)以下地震進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布，對(duì)測(cè)定4.5級(jí)及以上地震延后至180s進(jìn)行合成發(fā)布，保障地震基本參數(shù)“既快又準(zhǔn)”的產(chǎn)出。在本次地震中，自動(dòng)速報(bào)系統(tǒng)于北京時(shí)間1時(shí)48分發(fā)布了“在甘肅張掖市山丹縣(37.82°N，101.33°E)發(fā)生6.6級(jí)左右地震”的信息，用時(shí)3min。正式速報(bào)信息于1時(shí)58分發(fā)布，震中位置為青海海北州門源縣(37.77°N，101.26°E)，發(fā)布震級(jí)為矩震級(jí)6.9級(jí)，用時(shí)13min，正式速報(bào)結(jié)果與自動(dòng)速報(bào)結(jié)果震中位置偏差8.3km，震級(jí)偏差0.3。中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心發(fā)布矩震級(jí)為6.9級(jí)，受測(cè)定時(shí)間影響，測(cè)定過程中可用臺(tái)站相對(duì)較少，且存在著近臺(tái)限幅和遠(yuǎn)臺(tái)波形數(shù)據(jù)不全等原因，發(fā)布震級(jí)較真實(shí)震級(jí)存在一定偏差。此后中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心對(duì)矩震級(jí)持續(xù)測(cè)定，震后25min完成震源機(jī)制解反演，測(cè)定矩震級(jí)為MW6.6，相較于正式速報(bào)測(cè)定過程，計(jì)算震源機(jī)制解的時(shí)間更加充裕，可用臺(tái)站數(shù)據(jù)更加豐富，得到的矩震級(jí)MW6.6更符合本次地震實(shí)際情況。隨后德國(guó)波茨坦地學(xué)中心(GFZ)等國(guó)際同行機(jī)構(gòu)先后給出本次地震測(cè)定參數(shù)并在震后數(shù)小時(shí)內(nèi)持續(xù)更新，發(fā)布矩震級(jí)結(jié)果基本一致，均為MW6.6左右，各機(jī)構(gòu)具體測(cè)定結(jié)果如表1 所示(最后訪問時(shí)間為2022年1月10日9時(shí))。

表1 青海門源6.9級(jí)地震全球各地震學(xué)機(jī)構(gòu)的測(cè)定結(jié)果

2 應(yīng)急產(chǎn)品產(chǎn)出

地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)應(yīng)急產(chǎn)品產(chǎn)出服務(wù)最早可追溯到2008年(鄒立曄等，2018、2019)，截至2022年1月，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心已完成國(guó)內(nèi)外大震應(yīng)急產(chǎn)品產(chǎn)出500余次。近年來，隨著對(duì)應(yīng)急產(chǎn)品產(chǎn)出工作的準(zhǔn)確性、時(shí)效性等要求不斷提高，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)警速報(bào)部逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品產(chǎn)出和圖集匯集工作的自動(dòng)化(戴丹青等，2021； 鄧文澤等，2021)。青海門源6.9級(jí)地震發(fā)生后，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心聯(lián)合多家單位產(chǎn)出了一系列數(shù)據(jù)產(chǎn)品，由中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心進(jìn)行產(chǎn)品匯集，編制了《2022年1月8日青海門源M6.9地震應(yīng)急數(shù)據(jù)產(chǎn)品綜合圖集》。該圖集在震后20min自動(dòng)生成，并于震后30min發(fā)布第一版，隨后不斷更新，于2022年1月8日9時(shí)更新至第四版。該圖集包含地震基本參數(shù)、歷史地震分布、地震臺(tái)網(wǎng)分布、地震構(gòu)造、余震精定位、震源機(jī)制解、儀器地震烈度、推測(cè)地震烈度、區(qū)域構(gòu)造背景等9類16種產(chǎn)品，各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品對(duì)本次地震的孕震機(jī)理研究和震后應(yīng)急救援起到了關(guān)鍵性作用。

2.1 臺(tái)站與歷史地震分布

本次地震震中500km范圍內(nèi)共有測(cè)震臺(tái)站84個(gè)，震中距最近的測(cè)震臺(tái)為青海門源臺(tái)，震中距約為37km。青海門源6.9級(jí)地震為一次發(fā)生在青藏高原東北緣的走滑型地震事件，根據(jù)1970年以來的歷史地震統(tǒng)計(jì)，震中附近100km范圍內(nèi)發(fā)生過14次M5.0以上地震，其中M6.0以上地震4次，震級(jí)最大的地震為本次門源6.9級(jí)地震(圖3)。

2.2 震源機(jī)制解

圖4 青海門源6.9級(jí)地震震源機(jī)制解

區(qū)域內(nèi)歷史5級(jí)以上地震的震源機(jī)制解(數(shù)據(jù)來源于全球矩心矩張量數(shù)據(jù)中心(GCMT)(3)https：//www.globalcmt.org/)顯示該區(qū)域多發(fā)地震事件為走滑型(圖5)。本文收集了中國(guó)地震局及部分國(guó)際機(jī)構(gòu)關(guān)于本次地震的震源機(jī)制解反演結(jié)果，各機(jī)構(gòu)震源機(jī)制解結(jié)果基本一致(表2)，且與構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的歷史矩張量解保持一致，故認(rèn)為本次地震為一次走滑型地震事件。

圖5 GCMT歷史震源機(jī)制解分布

表2 青海門源6.9級(jí)地震震源機(jī)制解的各機(jī)構(gòu)產(chǎn)出結(jié)果

注： 黃色五角星表示主震； 紅色五角星表示5.0級(jí)以上余震； 紅色圓圈表示5.0級(jí)以下余震； 圓圈大小與余震震級(jí)正相關(guān)圖6 青海門源6.9級(jí)地震余震精定位分布

2.3 余震精定位

截至2022年1月9日24時(shí)，門源地震序列共記錄到ML1.0以上余震474個(gè)，其中ML1.0～1.9地震301個(gè)，ML2.0～2.9地震139個(gè)，ML3.0～3.9地震27個(gè)，ML4.0～4.9地震6個(gè)，ML5.0以上地震1個(gè)，最大余震為1月8日2時(shí)9分青海門源5.1級(jí)地震。震后利用hypoRelocate精定位方法(Sun et al，2016)，結(jié)合絕對(duì)走時(shí)和相對(duì)走時(shí)，對(duì)ML2.0以上的174個(gè)地震快速完成余震精定位工作，地震精定位結(jié)果如圖6所示。余震主要集中在主震東西兩側(cè)約30km范圍內(nèi)。主震西側(cè)及主震東側(cè)5km范圍內(nèi)，余震展布近EW向，與托萊山斷裂走向基本一致； 主震東側(cè)5km范圍外，余震展布方向表現(xiàn)出差異，呈NW-SE向，轉(zhuǎn)為與冷龍嶺斷裂走向相近(圖6(a))。沿地震展布方向繪制精定位結(jié)果深度剖面，其中AA′、CC′剖面橫截面橫向范圍為±5km，BB′、DD′剖面橫截面橫向范圍為±10km，深度剖面顯示，主震深度約10km，余震震源深度主要集中在7～12km范圍內(nèi)。截至1月9日24時(shí)，AA′剖面(圖6(b))余震數(shù)目多于CC′剖面(圖6(d))，BB′剖面(圖6(c))近SN向，地震分布顯示主震西側(cè)斷層傾角為70°左右，向SW向傾斜； DD′剖面(圖6(e))向NE向傾斜35°左右，對(duì)比BB′剖面表明余震展布方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

圖7 青海門源地震儀器地震烈度圖

表3 震中附近臺(tái)站儀器地震烈度

2.4 地震動(dòng)強(qiáng)度分布

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心自主研發(fā)了一套烈度速報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收臺(tái)站波形記錄并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算臺(tái)站地震動(dòng)參數(shù)，利用實(shí)測(cè)地震儀器烈度，結(jié)合震源參數(shù)與區(qū)域構(gòu)造，快速判斷地震破裂斷層方向和破裂分布，并對(duì)衰減關(guān)系進(jìn)行修正，評(píng)估地震烈度分布，產(chǎn)出地震烈度速報(bào)結(jié)果。在本次地震中，烈度速報(bào)系統(tǒng)在震后實(shí)時(shí)產(chǎn)出儀器地震烈度圖(圖7，表3)，并在震后2h內(nèi)持續(xù)更新，綜合余震分布、震源機(jī)制等結(jié)果修訂推測(cè)地震烈度圖(圖8)。本次地震推測(cè)烈度最高達(dá)到Ⅸ度，區(qū)域涉及皇城鄉(xiāng)、仙米鄉(xiāng)，Ⅸ度區(qū)面積約175km2。Ⅷ度區(qū)面積約1247km2，區(qū)域涉及默勒鎮(zhèn)、皇城鄉(xiāng)、阿柔鄉(xiāng)、仙米鄉(xiāng)、蘇吉灘鄉(xiāng)，共計(jì)一鎮(zhèn)四鄉(xiāng)。

注： 基于GB/T17742-2020中國(guó)地震裂度表，結(jié)合臺(tái)站實(shí)測(cè)儀器烈度和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒逯涤?jì)算，本次地震推測(cè)最高烈度為Ⅸ度，Ⅵ度區(qū)以上面積約25218km2； Ⅸ度區(qū)涉及門源種馬場(chǎng)、皇城鄉(xiāng)、仙米鄉(xiāng)，面積約175km2； Ⅷ度區(qū)涉及中牧公司山丹馬場(chǎng)、門源種馬場(chǎng)、皇城鄉(xiāng)、阿柔鄉(xiāng)、默勒鎮(zhèn)、仙米鄉(xiāng)、蘇吉灘鄉(xiāng)，面積約1247km2； Ⅶ度區(qū)涉及祁連縣、門源縣、肅南縣、山丹縣，面積約4168km2； Ⅵ度區(qū)涉及互助縣、天祝縣、涼州區(qū)、永昌縣、金川區(qū)、剛察縣、海晏縣、門源縣、祁連縣、大通縣、民樂縣、肅南縣、山丹縣、潼中縣，面積約19628km2圖8 青海門源地震推測(cè)地震烈度圖

地震發(fā)生后2h內(nèi)，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心收集強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)與烈度計(jì)數(shù)據(jù)共計(jì)543組，距震中50km范圍內(nèi)有1個(gè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站，18個(gè)烈度計(jì)臺(tái)站，其中震中距最小的臺(tái)站為位于皇城鄉(xiāng)的烈度計(jì)臺(tái)站C0028，震中距7.9km。本次地震儀器烈度達(dá)到8.0及以上的臺(tái)站共計(jì)3個(gè)，儀器烈度最高臺(tái)站為位于皇城鄉(xiāng)烈度計(jì)臺(tái)站C0029，震中距13.3km，儀器烈度達(dá)到8.3。根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50011-2010：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等，2010)，門源縣抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為1.5m/s2，結(jié)合快速收集到的地震數(shù)據(jù)，震中附近的烈度計(jì)臺(tái)站C0028記錄到的加速度峰值(圖9)分別為NS向4.2m/s2、EW向5.0m/s2、UD向4.2m/s2，儀器烈度達(dá)到8.0，高于門源縣建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)劃值，本次地震有較大可能造成震中附近人員傷亡和房屋損壞。

圖9 烈度計(jì)臺(tái)站C0028三分量加速度

3 結(jié)論

2022年1月8日青海門源6.9級(jí)地震后，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心快速、準(zhǔn)確地完成了主震和余震的參數(shù)測(cè)定，并聯(lián)合多家單位完成震后應(yīng)急產(chǎn)品產(chǎn)出，對(duì)各類地震數(shù)據(jù)進(jìn)行震后快速加工，共計(jì)獲得9類16種數(shù)據(jù)產(chǎn)品并匯集編制圖集，為震后應(yīng)急救援、震情分析等工作提供科學(xué)資料和參考依據(jù)。

致謝：中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)警速報(bào)部應(yīng)急產(chǎn)品產(chǎn)出服務(wù)工作組提供了豐富的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，青海省地震局和甘肅省地震局提供了豐富的震相報(bào)告，審稿專家在本文撰寫過程中提出了寶貴的修改意見，在此一并表示感謝。