2022年3月17日甘肃肃南M_%28S%295.1地震总结.pdf
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1、SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETICOBSERVATION AND RESEARCH第 44 卷 第 2 期2023 年 4 月Vol.44 No.2Apr.2023地 震 地 磁 观 测 与 研 究doi:10.3969/j.issn.1003-3246.2023.02.001第一作者简介:郭菲(1996),女,硕士,助理工程师,从事地震预报研究工作。E-mail:基金项目:地震科技星火计划(项目编号:XH23049YC);中国地震台网中心青年科技基金(项目编号:QNJJ-202203)本文收到日期:2023-02-262022年3月17日甘肃肃南MS 5.1地震总结郭
2、 菲1)王 月1)解孟雨1)岳 冲1)王亚丽1)倪晓寅2)钟 骏 1)李 纲 1)1)中国北京 100045 中国地震台网中心 2)中国福州 350003 福建省地震局摘要 系统总结 2022 年 3 月 17 日甘肃肃南 MS 5.1 地震发生前的地震活动和地球物理观测异常,其中:地震活动异常:震前存在地震成组活动异常;地球物理观测异常:震中 200 km 范围内存在 6 项地球物理场异常,其中 5 项异常为趋势异常,但均非此次肃南 MS 5.1 地震的相关异常,而高台地震台形变异常虽为短期异常,但异常转折变化与本次地震无关;此外,肃南 MS 5.1 地震发生前,我国西北地区存在地磁低点位移
3、、加卸载响应比和逐日比 3 项异常,但因后续于 3 月 26 日发生青海德令哈 MS 6.0 地震,认为该地磁预测指标对应成组地震活动,不能作为单一地震的震前异常。肃南 MS 5.1 地震余震较少,其序列活动特征显示为主余型;主震震源机制显示断层破裂为走滑型,与距离最近的疏勒南山断裂构造性质相符。综合分析认为,此次地震对于祁连山地震带及其周边后续中强地震的发生具有一定预测意义。关键词 肃南 MS 5.1 地震;地震活动异常;地球物理观测异常;祁连山地震带0 引言据中国地震台网测定,2022 年 3 月 17 日 08 时 26 分在甘肃张掖市肃南县发生 MS 5.1地震(39.02 N,97.
4、66 E),震源深度 9 km,截至 4 月 30 日,共记录 ML 1.0 余震 7 次,其中 ML 2.0 2.9 地震 5 次,ML 3.0 3.9 地震 2 次,最大余震为 3 月 17 日 8 时 37 分青海天骏 ML 3.4 地震。2022 年肃南 MS 5.1 地震发生在 2022 年度“甘肃嘉峪关至青海门源 6.0 级左右年度地震重点危险区”附近 16 km 处,震中位于祁连山地震带西段,与距离最近的断层 疏勒南山断裂相距约 6 km,震源机制解显示,该地震为走滑型破裂。本文针对此次肃南 MS 5.1 地震,详细介绍了震中地区构造背景、区域历史地震活动特征、震源机制、地震序列
5、衰减特征及序列参数计算结果,并总结分析了震前出现的地震活动异常和地球物理观测异常,以便为祁连山地震带中强地震中短期地震预测积累震例资料。1 构造背景和历史地震2022 年甘肃肃南 MS 5.1 地震发生在青藏高原前缘祁连山地震带西段,位于青藏级地震地磁观测与研究44 卷 2活动区的祁连级活动地块和西域级活动区的阿拉善级活动地块交界处,祁连山地震带西段属祁连山主体地区,地质构造复杂,东段为陇西盆地及局部隆起地区(图 1)。祁连山在早古生代作为洋盆出现在阿拉善地块和泛柴达木地块之间,白垩纪以来经拉萨地块和羌塘地块的碰撞出现隆升剥蚀,构成青藏高原东北缘边界,晚新生代以来青藏高原快速挤压隆升并向 NE
6、 方向持续扩展,祁连山地区发生 NE 向挤压缩短、顺时针旋转和 SEE 向的挤出构造变形,形成 NWW 向的山系和山间盆地(Tapponnier et al,1990,2001;许志琴等,2004;袁道阳等,2004;戚帮申等,2016;Sun et al,2023)。图 1 肃南 MS 5.1 地震附近区域地质构造Fig.1 Regional geological structure map of the vicinity of the Sunan MS 5.1 earthquake39 N979899 EN012.52550 km5 7001 200图 例高程/mMS 5.1地震活动断裂M
7、S 6.17.0MS 5.16.0金塔南山断裂嘉峪关断裂龙首山南缘断裂西段玉门断裂玉门断裂昌马断裂疏勒南山断裂疏勒河断裂带中祁连南缘断裂中祁连北缘断裂(西段)大雪山疏勒南山断裂肃南祁连断裂(俄堡断)旱峡大黄沟断裂佛洞庙红崖子断裂白南断裂鄂拉山断裂托莱山断裂中生代起祁连山逐步向北逆冲推覆在酒泉盆地之上,产生一系列逆冲断裂活动,白垩纪 新近纪地层不整合在逆冲断裂之上,在新生代继续活动,并使山体不断朝北推进。距肃南 MS 5.1 地震震中仅 6 km 的疏勒南山断裂位于祁连山体内部,长约 150 km,总体走向 NW,断层性质为左旋走滑兼逆断,最新一次活动时代为晚更新世(徐锡伟等,2016)。在志留
8、纪至第四纪,祁连山地区地层中均发现有丰富的古地震记录,基于在上三叠统砂岩中发现的大量地震成因液化变形,祁连 海原断裂带在晚三叠纪开始活动,与印支期造山地震相一致(Du et al,2001;李海兵等,2004;杨剑萍等,2008,苏德辰等,2013)。肃南 MS 5.1 地震震中所在海原 祁连断裂带是青藏高原东北缘重要的大型地质与地球物理场边界之一。戈壁 阿拉善块体与东部鄂尔多斯块体表现为大范围重力高异常,青藏高原东北缘整体重力低异常,且具明显分区性,呈相间平行排列,揭示了该区域在青藏高原 NE 向挤压应力下,地壳发生复杂强烈变形,造成东北缘地壳破碎化(姜文亮等,2017)。青藏高原东北缘构造
9、变形场在北部受到戈壁 阿拉善块体、东部受到鄂尔多斯块体的强烈挤压阻挡作用,发生顺时针旋转变化(Tapponnier et al,1990;葛伟鹏等,2013),造成该区构造活动强烈,强震频繁发生(Guo et al,2022)。3第 2 期祁连山地震带历史地震活动强度大、频次高(张培震,1999;张培震等,2003,2013;刘泽民等,2022;许英才等,2022;Jia et al,2023),其中 1920 年在祁连山地震带东段发生海原8级地震,1927年在中段发生古浪8.0级地震,1932年在西段发生昌马7.6级地震,1954 年在祁连山地震带北部龙首山断裂带上发生山丹 7.3 级地震。
10、1900 年以来,在此次肃南 MS 5.1 地震震中 100 km 范围内发生 5 级以上地震 10 次,其中 5.0 5.9 级地震 8 次,6.0 6.9 级地震 2 次,震级最大的为 1927 年 3 月 16 日青海海西州天峻县 6.0 级地震,与本次肃南地震距离约 59 km,发生时间最近的为 2022 年 1 月 23 日青海海西州德令哈市MS 5.8 地震,与本次肃南地震距离约 69 km,空间距离最近的为 2001 年 7 月 11 日甘肃张掖市肃南县 MS 5.3 地震,距离约 21 km。中国地震台网中心(CENC)和中国地震局地震预测研究所(IEF-CEA)分别给出肃南
11、MS 5.1 地震主震的震源机制解,结果显示,两家机构所得震源机制解结果走向和倾向相近,但滑动角相差较大(表 1,图 2)。结合区域地质背景和构造环境,主震震中位于青藏高原东北缘前缘位置,受到印度板块 NE 向挤压作用,断层滑动方向应与中国地震台网中心结果较为一致,综合分析认为此次肃南地震为一次走滑型破裂。表 1 肃南 MS 5.1 地震震源机制解Table 1 Focal mechanism solutions of the Sunan MS 5.1 earthquake产出时间(北京时间)来源E/()N/()节面/()节面/()MW质心深度/km走向倾向滑动角走向倾向滑动角2022-03-
12、17T 08:26CENC97.6639.02736112337801504.9122022-03-17T 08:26 IEF-CEA97.6639.026286-173331.583-45.3192 肃南地震序列活动特征2022 年 3 月 17 日至 4 月 30 日,在肃南 MS 5.1 地震余震区共记录 ML 1.0 余震 7 次,其中 ML 2.0 2.9 地震 5 次,ML 3.0 3.9 地震 2 次,最大余震为 3 月 17 日 8 时 37 分青海天骏 ML 3.4 地震(表 2,图 2,图 3)。表 2 肃南地震序列目录(ML 1.0)Table 2 Catalogue o
13、f the Sunan MS 5.1 earthquake sequence(ML 1.0)编号发震时刻震中位置震级震源深度/kmN/()E/()MLMS12022-03-17 T 08:26:0238.9897.675.25.1522022-03-17 T 08:37:4138.9797.673.42332022-03-17 T 09:34:2838.9397.652.4842022-03-17 T 18:57:3338.9797.672.3952022-03-19 T 08:00:1338.9597.672.41062022-04-10 T 17:25:1138.9397.632.4772
14、022-04-20 T 08:35:1438.9397.623.34图 2 肃南 MS 5.1 地震序列分布及震源机制解(2022 年 3 月 17 日至 4 月 10 日)Fig.2 Epicentral distribution of the Sunan MS 5.1 earthquake sequence and the focal mechanism solutions(From March 17 to April 10,2022)96.697.097.497.898.2 E39.4 N39.039.038.838.6中祁连北缘断裂(西段)疏勒南山断裂疏勒河断裂肃南5.1级地震IEF-
15、CEACENCML 1.0ML 1.9ML 2.0ML 2.9ML 3.0ML 3.9ML 4.0ML 4.9郭 菲等:2022 年 3 月 17 日甘肃肃南 MS 5.1 地震总结地震地磁观测与研究44 卷 4图 3 肃南 MS 5.1 地震序列 Mt 图(a)和日频次图(b)Fig.3 M-t diagram(a)and daily occurrence frequency(b)of the Sunan MS 5.1 earthquake sequence6.05.04.03.02.01.003-1603-2103-2603-3104-0504-1004-1504-2004-2504-30
16、03-1603-2103-2603-3104-0504-1004-1504-2004-2504-3005-05ML(a)(b)43210日期日期地震数肃南地震序列中 MS 5.1 主震(ML 5.2)与最大余震(ML 3.4)的震级差为 1.8,主震释放能量约占序列的 99.95%,显示 5.1 级主震释放了此次地震序列的主要能量,综合震级差和主震释放能量比例,此次地震序列应为主余型(蒋海昆等,2006)。从空间分布看,余震活动集中在主震震中 10 km 范围内,沿近 NESW 向展布,余震区展布长约 8 km,宽约 3 km,最大余震位于主震以南,距离约 2 km(图 2)。3 震前异常特征
17、2022 年肃南 MS 5.1 地震发生前,其震中所处位置附近地震活动异常偏少,仅祁连山地震带 5 级地震成组活动被认为与此次地震有一定相关性。地球物理观测方面,震中 200 km 范围内地球物理异常测项共 6 项,其中 5 项为趋势异常,1 项为短期异常;此外,震中所处西北地区震前出现地磁低点位移、逐日比异常和加卸载响应比异常现象。3.1 地震活动异常2021 年 5 月 22 日青海玛多 MS 7.4 地震发生后,我国西北地区(31 43 N,89 109 E)中强地震活跃,发生了 2022 年 1 月 8 日青海门源 MS 6.9 和 1 月 23 日青海德令哈MS 5.8 地震,此后祁
18、连山地震带进入 5 级地震成组活动时段。统计结果显示,1900 年以来至 2022 年门源 MS 6.9 地震前,祁连山地震带共出现 6 次 5 级地震成组活动现象,其成组时间均超过 1 个月,且最长成组时间不超过 3 个月(表 3)。2022 年德令哈 MS 5.8 地震发生后,认为祁连山地震带后续 3 个月内具有发生 5 级及以上地震的可能,其 R 值评分为 0.09,而此次肃南 MS 5.1 地震即在德令哈 MS 5.8 地震后约 53 天发生,符合震例总结规律。5第 2 期表 3 祁连山地震带 5 级地震成组Table 3 The group activity of MS 5.0 ea
19、rthquakes in the Qilian Mountains seismic belt序号成组活动时间5 级地震数首发 5 级地震成组中最大地震6 级地震数时间段持续时间/d时间地点震级时间地点震级11927-03-161927-05-236831927-03-16青海哈拉湖6.01927-05-23甘肃古浪8.0221958-11-301959-01-316221958-11-30青海祁连5.11959-01-31甘肃景泰5.3031980-04-181980-06-014421980-04-18青海天俊5.21980-06-01甘肃肃北5.6041984-01-061984-02-1
20、74221984-01-06甘肃天祝5.31984-01-06甘肃天祝5.3051990-10-201991-01-027421990-10-20甘肃天祝、景泰间6.11990-10-20甘肃天祝、景泰间6.1162015-11-232016-01-215922015-11-23青海祁连5.22016-01-21青海祁连6.4172022-01-082022-01-231622022-01-08青海门源6.92022-01-08青海门源6.913.2 地球物理观测异常2022 年肃南地震震中 300 km 范围内,地球物理观测台站主要布设钻孔应变、垂直摆、水平摆、重力、地磁、水位、气氡等测项,
21、共 168 个观测台项,震前异常测项共14项,其中形变12项、电磁1项、流体1项,主要为趋势异常。其中:震中 100 km 范围内有测项 44 项,异常测项 1 项,占比 2.3%;震中 101 200 km 范围内有测项 78 项,异常测项 6 项,占比 5%。震中 200 300 km范围内有测项 46 项,异常测项 8 项,占比17%(图 4)。(1)高台钻孔倾斜异常。自 2021 年 10月 15 日至 2022 年门源 MS 6.9 地震前,高台钻孔倾斜 NS 分量呈持续加速 N 倾变化,门源地震后在短期波动后恢复原速率变化趋势 图 5(a),直至 2022 年 3 月 26 日德令
22、哈MS 6.0 地震的发生,N 倾趋势呈转折变化。此次肃南 MS 5.1 地震发生在门源地震与德令哈地震期间,考虑到其震级偏低,且 NS 分量异常转折变化时间与之对应性不高,因此认为该项异常与此次地震的发生关系不大。自 2022 年 3 月 8 日开始,高台钻孔倾斜 EW 分量呈加速 W 倾变化 图 5(b),在加速过程中发生德令哈 MS 6.0 地震,且加速变化时间与此次地震对应性不高,因此认为该项异常与此次地震的发生关系不大。(2)安西垂直摆及洞体应变异常。自 2021 年 12 月 16 日开始,安西垂直摆 NS 分量呈加速上升 N 倾异常 图 6(a);自 2022 年 2 月 27
23、日开始,安西垂直摆 EW 分量呈加速 W图 4 肃南 MS 5.1 地震震中 300 km 范围内 地球物理观测台及异常测项分布Fig.4 Distribution of fixed geophysical observation stations and anomalies within 300 km of the Sunan MS 5.1 earthquake9242 N40383634949698100102104 E蓝色:趋势异常绿色:短期异常震中电磁形变流体300 km200 km100 km郭 菲等:2022 年 3 月 17 日甘肃肃南 MS 5.1 地震总结地震地磁观测与研究4
24、4 卷 6倾变化图6(b)。在NS、EW分量异常变化期间,先后发生肃南MS 5.1、德令哈MS 6.0地震,考虑到此次肃南地震震级偏低,且异常转折变化时间与之对应性不高,因此认为安西垂直摆异常变化与此次肃南 MS 5.1 地震的发生关系不大。12001000800-2500-3500-4500201720182019202020212022201720182019202020212022倾斜变化/10-35.0103 km5.0103 km5.1247 km6.9/5.1242 km5.1247 km6.9/5.1242 km(a)NS分量年份(b)EW分量图 5 高台钻孔倾斜 NS、EW 分
25、量时序曲线Fig.5 The NS and EW component observations of the borehole tiltmeter at the Gaotai station140010006002002017201820192020202120222017201820192020202120222017201820192020202120226.0275 km5.1258 km5.8284 km5.5191 km6.0275 km5.1258 km5.8284 km5.5191 km6.0275 km5.1258 km5.8284 km5.5191 km-3000-4000-
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