觸發(fā)多斷層面破裂的2022年四川馬爾康MS6．0震群特征

杜 方，龍 鋒，梁明劍，祁玉萍，宮 悅，吳 江

（四川省地震局，四川成都 610041）

2022年6月10日在四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康市發(fā)生MS6．0震群。2022年6月10日0時(shí)3分24秒發(fā)生MS5．8（ML6．3）地震（32．27°N，101．82°E），僅相隔1小時(shí)25分10秒，于1時(shí)28分34秒發(fā)生MS6．0（ML6．5）地震（32．25°N，101．82°E），又相隔1小時(shí)58分26秒，于3時(shí)27分0秒發(fā)生MS5．2（ML5．6）地震（32．24°N，101．85°E）。馬爾康MS6．0震群中3次較大震級(jí)地震間隔時(shí)間相當(dāng)短，這給震群中每次較強(qiáng)地震發(fā)生后的趨勢(shì)判斷增加了難度。

震群中首次較強(qiáng)地震發(fā)生后快速（半小時(shí)內(nèi)）給出趨勢(shì)研判，實(shí)際就是在沒(méi)有余震資料、余震資料尚不完整或余震密集發(fā)生但尚難及時(shí)處理的情況下，給出余震趨勢(shì)的研判。常需依據(jù)統(tǒng)計(jì)的序列類型分布自然概率來(lái)作初步估計(jì)，例如依據(jù)我國(guó)143個(gè)歷史地震序列統(tǒng)計(jì)分析，序列類型主余型占59%，多震型14%、孤立型占14%、雙震型占13%（焦遠(yuǎn)碧等，1998）。由此可見(jiàn)，地震序列中主余型序列占絕大多數(shù)，也就是說(shuō)中強(qiáng)地震發(fā)生后，在沒(méi)有余震資料的情況下快速判斷為主余型的準(zhǔn)確率可以達(dá)到60%左右。在馬爾康震群序列中，第1個(gè)MS5．8地震發(fā)生后，密集發(fā)生的余震很難實(shí)時(shí)完成地震參數(shù)處理，無(wú)法依賴計(jì)算序列參數(shù)來(lái)研判序列發(fā)展趨勢(shì)，若按自然概率來(lái)作初步估計(jì)又很容易錯(cuò)判為“主余型”，那么除了依賴序列參數(shù)、前震序列識(shí)別和自然概率外，還應(yīng)重視的哪些序列趨勢(shì)研判依據(jù)？本文通過(guò)馬爾康MS6．0震群序列時(shí)空進(jìn)程回顧總結(jié)，研究該震群特征，探尋震群序列趨勢(shì)研判的可參考依據(jù)，有效減少對(duì)雙震型和多震型序列后續(xù)強(qiáng)震的趨勢(shì)估計(jì)偏差，更好地服務(wù)震區(qū)抗震救災(zāi)。

1 馬爾康震群特征

1．1 震群序列總體特征

如圖1所示，截至2022年6月30日，四川地震臺(tái)網(wǎng)共記錄到馬爾康MS6．0震群序列ML≥0．0地震4 818次，其中ML6．0～6．9地震2次，ML5．0～5．9地震3次，ML4．0～4．9地震5次，ML3．0～3．9地震72次，ML2．0～2．9地震548次，ML＜2．0地震4 188次。

圖1 馬爾康MS6．0震群和歷史M≥5．0地震震中分布

從四川地震臺(tái)網(wǎng)定位結(jié)果看，馬爾康MS6．0震群序列空間分布密集（圖1），序列總體沿松崗斷裂跡線的北東側(cè)集中分布，長(zhǎng)軸23 km、短軸18 km，呈現(xiàn)密集集中分布特征，僅個(gè)別小震散布在松崗斷裂跡線的西南側(cè)。序列時(shí)間進(jìn)程（圖2）特征表明早期小震頻次異常高（尤其是第1、2組序列）。從整個(gè)序列看，較大的3次地震間隔時(shí)間很短，ML≥4．0地震集中發(fā)生在前5個(gè)小時(shí)（表1），中等強(qiáng)度的地震頻次偏少，ML＜2．0小地震頻次在整個(gè)序列中占比高，占86．92%。

表1 四川地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定馬爾康MS6．0震群序列（ML≥4．0）目錄

圖2 馬爾康MS6．0震群序列ML-T（a）和N-T（b）圖（2022年6月10日—2022年6月30日，ML≥0．0）

將震群序列按3次較大地震進(jìn)行分段分析（圖3）：第1個(gè)較大地震MS5．8（ML6．3）發(fā)生后，小震頻次高，密集小震波形重疊嚴(yán)重，此段最大震級(jí)ML6．3與次大震級(jí)ML5．2的級(jí)差為1．1，震級(jí)水平出現(xiàn)起伏；第2個(gè)較大地震MS6．0（ML6．5）地震發(fā)生后，小震依然密集，密集小震波形重疊嚴(yán)重，此段最大震級(jí)ML6．5與次大震級(jí)ML3．7的級(jí)差為2．8，震級(jí)衰減異常；第3個(gè)較大地震ML5．6（MS5．2）發(fā)生后，小震頻次出現(xiàn)衰減，波形重疊緩解，此段最大震級(jí)ML5．6與次大震級(jí)ML5．0的級(jí)差為0．6，頻次衰減趨于正常。

圖3 馬爾康MS6．0震群序列分時(shí)段ML-T 圖（ML≥1．0）

采用Goodness-of-Fit test方法（Wiemer，2000；龍鋒等，2009）對(duì)序列的震級(jí)-頻度關(guān)系進(jìn)行計(jì)算（圖4），結(jié)果顯示序列的最小完整性震級(jí)為ML1．5，G-R關(guān)系的回歸參數(shù)分別為a=4．53、b=0．86，說(shuō)明主震發(fā)生20 d后b值與區(qū)域背景值相當(dāng)。而最大期望震級(jí)（Mmax）為5．2，與序列中最大余震相當(dāng)，表明序列中最大余震已經(jīng)發(fā)生，后續(xù)發(fā)生更大地震的可能性不大。

圖4 馬爾康MS6．0震群中ML≥0．0震級(jí)-頻度關(guān)系曲線

1．2 序列重定位結(jié)果

依據(jù)四川地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)，采用多階段定位方法（Longet al，2015）進(jìn)行序列重定位，選用震中距150 km以內(nèi)的臺(tái)站（圖5）記錄到的震相數(shù)據(jù)，基于2014年四川康定MS6．3、MS5．8地震序列重定位所用速度模型進(jìn)行序列重定位，截至6月23日23時(shí)59分59秒，得到馬爾康MS6．0震群序列3 644個(gè)地震重定位數(shù)據(jù)（圖6），83次叢外事件由于失去連接而丟失。中國(guó)地震局地球物理研究所（2022）采用地震序列重定位自動(dòng)處理系統(tǒng)，截至6月10日9時(shí)48分，得到了305個(gè)余震的重定位。這兩個(gè)定位結(jié)果均呈現(xiàn)出相同的分布特征。

圖5 馬爾康MS6．0震群重定位所用臺(tái)站分布

從震群序列的重定位結(jié)果看，震群序列不僅分布于松崗斷裂的北東側(cè)，同時(shí)也分布于松崗斷裂1分支和松崗斷裂2分支（孫東等，2010）的北東側(cè)（圖6）。序列重定位結(jié)果顯示震群中3次較大地震并不是松崗斷裂的破裂事件組，而是不同斷層面的破裂事件（圖6）。馬爾康MS6．0震群序列展布于松崗斷裂和松崗1、2 分支的北東側(cè)，呈現(xiàn)兩支NNW 向分布和一支NE向分布。按3次較大地震將震群序列分段進(jìn)行分析：序列以3次較大地震為代表形成3條帶狀分布并勾繪出3條斷層破裂面，顯示松崗斷裂北東側(cè)的3條更次一級(jí)斷層面破裂活動(dòng)，第1組較大地震后的序列沿松崗斷裂跡線的NE 側(cè)集中呈NNW 向且沿FA分布，長(zhǎng)軸7 km、短軸3 km，MS5．8地震分布于本組序列中部；第2組較大地震后的序列整體再向NE方向偏移也呈NNW 向沿FB分布，相較第1組序列大約向北東偏轉(zhuǎn)15°，長(zhǎng)軸12 km、短軸2 km，MS6．0地震分布于本組序列中部；第3組較大地震后的序列整體再向SE方向偏移，分布呈現(xiàn)NE向且沿FC分布，長(zhǎng)軸5 km、短軸1 km，MS5．2地震分布于本組序列中部。

圖6 馬爾康MS 6．0震群重定位震中分布

序列重定位結(jié)果顯示出震群中3次較大地震時(shí)空特征：MS5．8地震觸發(fā)MS6．0地震，再繼續(xù)觸發(fā)MS5．2地震的斷層破裂事件（圖7）。馬爾康MS6．0震群序列按3次較大地震進(jìn)行分時(shí)間段分析，不僅顯示出以3次較大地震為代表形成的3條帶狀分布，同時(shí)顯示出松崗斷裂北東側(cè)的3條更次一級(jí)斷層面的觸發(fā)破裂活動(dòng)，其表現(xiàn)為：MS5．8地震后至MS6．0地震發(fā)生前為第1組，余震序列沿FA跡線NNW 向分布（圖7a）顯示出MS5．8地震為FA斷層破裂事件，期間沿FB和FC跡線僅有散發(fā)的零星小震；觸發(fā)MS6．0地震后至MS5．2地震發(fā)生前為第2組，余震序列整體再向NE方向偏移且沿FB跡線呈NNW 向分布（圖7b），顯示出MS6．0地震是MS5．8地震觸發(fā)的FB跡線的破裂事件，小震沿FB密集分布，而沿FA和FC跡線僅有散發(fā)的零星小震；再次觸發(fā)的MS5．2地震后1個(gè)多小時(shí)內(nèi)為第3組，余震序列整體沿FC跡線呈NE向分布（圖7c），顯示出MS5．2地震是由前面的兩次地震觸發(fā)的FC跡線的破裂事件，沿FA和FB跡線也僅有散發(fā)的零星小震；隨后進(jìn)入余震序列持續(xù)活動(dòng)（圖7d），此時(shí)段沿FA、FB和FC均有較密集余震活動(dòng)。

圖7 馬爾康MS6．0震群ML≥1．0序列重定位分時(shí)段震中分布

序列重定位結(jié)果顯示震群中3次較大地震是不同斷層深度的破裂事件（圖8）。從震源深度看，6月10日序列震源深度集中在0～15 km，后續(xù)序列震源深度集中在5～10 km。各破裂面上的震源深度特點(diǎn)為：第1組MS5．8地震序列（圖8a）沿FA斷裂跡線展布，呈NNW 向分布，深度為0～15 km，密集分布在5～10 km，呈現(xiàn)西北略深、東南略淺的特點(diǎn)，MS5．8地震分布于本組序列淺部；第2組MS6．0地震序列（圖8b）沿FB斷裂跡線展布，呈NNW 向分布，深度為0～15 km，密集分布在5～10 km，呈現(xiàn)西北深、東南淺的特點(diǎn)，MS6．0地震分布于本組序列深部；第3組MS5．2地震序列（圖8c）沿FC斷裂跡線展布，分布呈現(xiàn)NE向分布，深度為0～15 km，呈現(xiàn)西南深、東北淺的特點(diǎn)，MS5．2地震分布于本組序列深部。

圖8 馬爾康MS6．0震群中ML≥1．0序列重定位結(jié)果三維圖

CAP方法反演MS5．8和MS6．0地震的矩心深度分別為7．0 km 和6．0 km，MS5．2地震由于波形重疊問(wèn)題，沒(méi)有得到反演結(jié)果；MS5．8、MS6．0和MS5．2地震的重定位深度分別為4．7 km、12．9 km和11．6 km。在馬爾康MS6．0震群中的3個(gè)較大地震中，MS5．8地震的震源最淺（圖9a），震源位于余震序列的淺部；MS6．0地震的震源略深，位于余震序列的深部（圖9b）；MS5．2地震的震源也略深，位于余震序列的深部（圖9c）；震群序列重定位顯示序列早期深度分布在0～15 km，深度分布略顯分散，震群序列后期集中分布在5～10 km（圖9d）。

圖9 馬爾康MS6．0震群中ML≥1．0序列重定位分時(shí)段深度分布

2 震源機(jī)制和發(fā)震構(gòu)造探討

2．1 震源機(jī)制解結(jié)果

本文采用CAP方法反演MS5．8、MS6．0、MS4．4和MS3．9地震的震源機(jī)制解和最佳矩心震源深度結(jié)果，同時(shí)收集整理了其他3個(gè)不同來(lái)源的震源機(jī)制解結(jié)果，見(jiàn)表2。表2中韓立波等（中國(guó)地震局地球物理研究所，2022）的結(jié)果是利用區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)記錄，采用CAP方法反演的3次地震的震源機(jī)制解和最佳矩心震源深度，郭祥云等（中國(guó)地震局地球物理研究所，2022）的結(jié)果是利用區(qū)域波形數(shù)據(jù)，計(jì)算震群中3次較大地震的P波初動(dòng)震源機(jī)制解（圖5）。依據(jù)震源機(jī)制解、地震重定位和發(fā)震構(gòu)造分析表明，馬爾康MS6．0震群不是松崗斷裂主斷面或松崗斷裂1、2分支的破裂事件群，是更次級(jí)FA、FB和FC斷層的破裂事件群。3組較大地震序列重定位分布（圖5、圖6）顯示，震群序列分布在松崗斷裂主斷面的北東側(cè)，同時(shí)也分布于松崗斷裂1、2分支的北東側(cè)。震源機(jī)制解結(jié)果（表2）顯示震群均為走滑型破裂事件群，發(fā)震斷層均以走滑錯(cuò)動(dòng)為主要特征，斷面近直立。

表2 2022年6月10日馬爾康MS6．0震群中較大地震的震源機(jī)制解

2．2 發(fā)震構(gòu)造探討

馬爾康MS6．0震群發(fā)生在巴顏喀拉地塊內(nèi)（圖1），震群發(fā)生區(qū)域近場(chǎng)主要分布有松崗斷裂、撫邊河斷裂和龍日壩斷裂（唐榮昌等，1993；徐錫偉等，2008；孫東等，2010；劉偉亮，2006；楊振法，2006）。

松崗斷裂東南始于夢(mèng)筆（夢(mèng)筆山北坡），經(jīng)松崗（沿木足溝）向NW 延伸，西北達(dá)果爾巫（圖1），是由多條次級(jí)斷層組成規(guī)模不大的較為復(fù)雜的斷裂帶（圖5），長(zhǎng)度為100 km，最寬處達(dá)300 m，內(nèi)部為簡(jiǎn)單滑動(dòng)、小型破碎、劈理化、透鏡化以及緊密小褶皺等多種形式組成的斷裂帶，松崗斷裂的北東側(cè)有兩條次級(jí)斷裂——松崗斷裂1、2分支，地質(zhì)資料標(biāo)注松崗斷裂的最新活動(dòng)時(shí)間為晚更新世，松崗斷裂及其1分支的傾向均為NW向，具有擠壓逆沖性質(zhì)，其2分支地質(zhì)圖標(biāo)明為左旋走滑性質(zhì)。松崗斷裂主要活動(dòng)大致呈現(xiàn)右旋斜沖或逆沖、右旋、左旋三類不同的活動(dòng)方式，野外考察依據(jù)斷面擦痕，三類不同的活動(dòng)方式發(fā)生相對(duì)時(shí)間逐次變新（劉偉亮，2006；孫東等，2010）。松崗斷裂存在多期活動(dòng)性，可能在中更新世有過(guò)一次較強(qiáng)的活動(dòng)，之后在晚更新世晚期斷裂南段有過(guò)再次活動(dòng)，而斷裂北段在地表淺部晚更新世以來(lái)的活動(dòng)跡象不明顯。沿該斷裂中段沒(méi)有M≥5．0地震記載和記錄，在西北段的北東側(cè)約25 km處記錄有1969年9月26日阿壩南MS5．1地震（圖1），該次地震很可能與松崗斷裂北西段有關(guān)。松崗斷裂東南段記載的1932年馬爾康M5．0地震（圖1）與松崗斷裂有關(guān)。

撫邊河斷裂北接松崗斷裂，與松崗斷裂呈左行平行排列展布，未直接相連但產(chǎn)狀相近（楊振法，2006；圖1）。1941年10月8日黑水M6．0、1989年9月22日小金MS6．6和1991年小金北東MS5．0地震與撫邊河斷裂有關(guān)（程萬(wàn)正，2000）。

徐錫偉等（2008）由GPS復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)存在一條寬闊的NE向右旋剪變帶，變形速率達(dá)4～6 mm／a。馬爾康MS6．0震群中MS5．2地震距離龍日壩斷裂中段主斷面23 km，可能與龍日壩斷裂有“牽連”，這值得關(guān)注。龍日壩斷裂帶北東段由走向N54°±5°E、相距約30 km的兩條平行分支斷層組成，這兩條分支斷層沿線晚第四紀(jì)斷錯(cuò)地貌發(fā)育，北支龍日曲斷層具有較大的逆沖分量，南支毛爾蓋斷層為純右旋走滑斷層。依據(jù)矢量合成原理可知，龍日壩斷裂帶北東段晚更新世以來(lái)平均右旋滑動(dòng)速率為（5．4±2．0）mm／a，垂直滑動(dòng)速率約0．7 mm／a，地殼縮短率約0．55 mm／a（徐錫偉等，2008）。

根據(jù)構(gòu)造性質(zhì)、震群序列分布與震源機(jī)制解結(jié)果綜合分析認(rèn)為，馬爾康MS6．0震群展布特征不僅與松崗主斷裂性質(zhì)不符，與松崗斷裂1、2分支的性質(zhì)和位置也有偏差，推測(cè)該震群與松崗斷裂的再次一級(jí)FA斷層、FB斷層和可能與龍日壩斷裂有“牽連”的FC斷層運(yùn)動(dòng)方式相符（圖5），均為走滑型地震。對(duì)每組較大地震序列的分布特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)MS5．8地震序列（第1組）應(yīng)屬NNW 向的FA斷層的左旋走滑破裂事件，MS6．0地震序列（第2組）是NNW 向的FB斷層的左旋走滑破裂事件，MS5．2地震序列（第3組）是NE向FC斷層的右旋走滑破裂事件。因此，馬爾康MS6．0震群應(yīng)是FA、FB和FC3分支斷層的走滑性破裂事件。

3 結(jié)論與啟示

3．1 馬爾康MS6．0震群研究的主要結(jié)論

（1）馬爾康MS6．0震群序列屬觸發(fā)多斷層面破裂的震群。根據(jù)四川地震臺(tái)網(wǎng)記錄資料，截至2022年6月30日，馬爾康MS6．0震群序列中較大地震集中發(fā)生在6月10日，較大的3次地震間隔時(shí)間很短，序列中ML＞4．0地震集中在5 h內(nèi)發(fā)生；馬爾康MS6．0主震與次大MS5．8地震之間的震級(jí)差為0．2；震群序列重定結(jié)果顯示，序列集中分布在較小范圍內(nèi)，長(zhǎng)軸12 km、短軸6 km，在松崗斷裂北東側(cè)呈現(xiàn)兩支NNW 向和一支NE向分布地震帶；震群的三支序列顯示均分布于松崗斷裂1、2分支的北東側(cè)，MS5．8地震序列集中沿NNW 向的FA斷層展布，MS6．0地震序列集中沿NNW 向的FB斷層展布和MS5．2地震序列集中沿NE向的FC斷層展布，顯示觸發(fā)多斷層面破裂的震群活動(dòng)。

（2）根據(jù)區(qū)域構(gòu)造特征、余震重定位空間分布以及震源機(jī)制解（表2）等資料分析認(rèn)為，馬爾康MS6．0地震是發(fā)生在巴顏喀拉塊體內(nèi)NW 走向的松崗斷裂北東側(cè)，同時(shí)展布于松崗斷裂1、2分支斷裂的北東側(cè)，MS5．8和MS6．0地震為與松崗再次級(jí)斷裂NNW 走向的FA和FB斷層的左旋破裂事件，MS5．2地震為與龍日壩斷裂有“牽連”的NE走向的FC斷層的右旋破裂事件。因此，馬爾康MS6．0震群為3分支斷層FA、FB和FC的走滑性破裂事件，屬觸發(fā)多斷層面破裂的震群。

（3）通過(guò)CAP方法反演的兩次較大地震（MS5．8和MS6．0）的矩心深度分別為7 km 和6 km，重定位3次較大MS5．8、MS6．0和MS5．2地震的深度分別為4．7 km、12．9 km 和11．6 km；房立華等（中國(guó)地震局地球物理研究所，2022）反演這3次地震的最佳矩心震源深度分別為13．0、12．0和8．0 km。震群序列重定位顯示序列早期地震的深度主要分布在0～15 km，震群序列后期集中分布在5～10 km。

3．2 馬爾康MS6．0震群震后趨勢(shì)研判的啟示

觸發(fā)多斷層面破裂的震群的趨勢(shì)研判需重視小區(qū)域斷裂的發(fā)震能力判定。作為觸發(fā)多斷層面破裂的震群可簡(jiǎn)稱為“多斷層面觸發(fā)性震群”，馬爾康MS6．0震群序列早期的較大地震集中在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，間隔時(shí)間極短，第1個(gè)MS5．8地震發(fā)生后，余震密集發(fā)生難以及時(shí)處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，此時(shí)無(wú)法依賴計(jì)算序列參數(shù)來(lái)研判序列趨勢(shì)，應(yīng)重視這種余震密集型可能產(chǎn)生鄰近斷層的新破裂事件的發(fā)生，注意小區(qū)域的斷裂分布和發(fā)震能力判定。

多斷層面觸發(fā)性震群的趨勢(shì)研判需重視序列分布遷移研判以及序列頻次和強(qiáng)度的衰減變化。在斷裂復(fù)雜區(qū)域，一次中強(qiáng)地震發(fā)生后，序列中余震不僅圍繞較大地震展布，要特別注意序列出現(xiàn)的遷移活動(dòng)，若出現(xiàn)序列小震遷移，則需注意后續(xù)觸發(fā)相鄰斷層的較大破裂事件發(fā)生的可能。在斷裂復(fù)雜區(qū)域，一次中強(qiáng)地震發(fā)生后，要重視序列頻次和強(qiáng)度是否正常衰減，若出現(xiàn)頻次不衰減，或強(qiáng)度出現(xiàn)起伏，則需注意后續(xù)較大地震的發(fā)生。

序列趨勢(shì)快速研判需重視將“序列”放入“發(fā)震構(gòu)造環(huán)境”和“歷史破裂事件”中認(rèn)識(shí)。無(wú)論是小、中和強(qiáng)震群，都應(yīng)重視其震群發(fā)生位置的構(gòu)造大背景和區(qū)域構(gòu)造環(huán)境，要將正發(fā)生的震群“序列”放入“發(fā)震構(gòu)造環(huán)境”中去研究，在構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景的基礎(chǔ)上，能有助于認(rèn)識(shí)區(qū)域斷裂發(fā)震能力，可以較好對(duì)區(qū)域未來(lái)可能遇到的最大強(qiáng)度地震做出判斷，較準(zhǔn)確研判“序列”的發(fā)震趨勢(shì)。無(wú)論是小、中和強(qiáng)震群，都應(yīng)重視其震群發(fā)生位置的地震歷史，要將正發(fā)生的震群“序列”放入“歷史破裂事件”中去研究，區(qū)域的歷史地震資料越翔實(shí)，對(duì)區(qū)域地震活動(dòng)規(guī)律的把握就越準(zhǔn)確，就能充分認(rèn)識(shí)區(qū)域的強(qiáng)震和大震的復(fù)發(fā)周期或離逝時(shí)間，較準(zhǔn)確研判“序列”的發(fā)震趨勢(shì)。