雷東寧 蔡永建，3 李 恒 吳建超喬岳強 余 松 廉 超

1 中國地震局地震研究所（地震預警湖北省重點實驗室），武漢市洪山側(cè)路40號，430071

2 武漢地震工程研究院，武漢市洪山側(cè)路40號，430071

3 中國地質(zhì)大學（武漢）地球科學學院，武漢市魯磨路388號，430074

大地震發(fā)生具有特定的地震構(gòu)造背景，板塊邊界是大地震孕育的主要構(gòu)造帶，其特點是震級大、破壞力強。2015－04－25尼泊爾Ms8.1地震發(fā)生在印度板塊和歐亞板塊的俯沖帶上，沿該俯沖帶歷史上曾發(fā)生過多次大地震。不少研究者都十分關注此次地震的發(fā)震構(gòu)造背景及對周邊地震活動趨勢的影響，本文將對這一問題進行探討。震、1934－01－15尼泊爾東部Mw8.2地震［3－7］和1950年西藏墨脫Ms8.6地震。

1 尼泊爾地震的構(gòu)造背景

1.1 印度板塊與歐亞板塊匯聚帶

尼泊爾地震發(fā)生在全球3大地震帶之一的地中海－喜馬拉雅地震帶上，該構(gòu)造帶是歐亞板塊和印度板塊的匯聚邊界，是全球地震活動最頻繁的地區(qū)之一。印度板塊與歐亞大陸初始碰撞發(fā)生在白堊紀與第三紀的界線附近，約65 Ma BP［1－2］，之后經(jīng)歷多次強烈俯沖、匯聚，造就了喜馬拉雅山脈。現(xiàn)今印度板塊向歐亞板塊在加德滿都一帶以45mm／a的速度向北匯聚，沿著該匯聚邊界，歷史上發(fā)生過多次大地震（圖1）。從西向東（77°～95°E）主要發(fā)生過1505－06－06尼泊爾格爾納利河Ms8.2地震、1833－08－26尼泊爾加德滿都北部Ms8.0地震、1897－06－12印度阿薩姆邦Ms8.7地

圖1 青藏高原及鄰區(qū)地震構(gòu)造圖Fig.1 The seismotectonic map of the Qinghai－Tibet plateau and surrounding area

在喜馬拉雅山脈及兩側(cè)發(fā)育著多條主要的斷裂帶，從南向北依次發(fā)育主前緣逆沖斷裂（main frontal thrust，MFT）、主邊界逆沖斷裂（main boundary thrust，MBT）、主中央逆沖斷裂（main central thrust，MCT）、藏南拆離系（south Tibet detachment system，STDS）和雅魯藏布江縫合帶（Indus－Tsangpo or Yarlung－Zangbo suture zone）。嵇少丞認為，主中央逆沖斷裂與藏南拆離系同時活動，分別為逆沖斷裂與低角度正斷層，夾于兩者之間的塊體被斜向擠出，形成珠穆朗瑪峰。從主中央逆沖斷裂，到主邊界逆沖斷裂，再到主前緣逆沖斷裂，活動時間逐漸變新［8］。

1.2 發(fā)震斷裂帶

發(fā)震構(gòu)造一般是指曾發(fā)生過或可能發(fā)生破壞性地震的地質(zhì)構(gòu)造。確定某次地震的發(fā)震構(gòu)造主要采用地震地質(zhì)調(diào)查，看其是否存在地表破裂帶；其次，可以以震源機制解節(jié)面參數(shù)為基礎，結(jié)合震中區(qū)斷裂構(gòu)造的活動性質(zhì)，綜合判定發(fā)震構(gòu)造。值得提及的是，在根據(jù)等震線確定發(fā)震構(gòu)造時，以長軸方向代表發(fā)震構(gòu)造走向，短軸凸起方向為傾向。

尼泊爾Ms8.1地震震中區(qū)發(fā)育多條低角度逆沖斷裂，這些斷裂均為活動斷裂，且活動強度較大，屬于發(fā)震斷裂，確切地說是地震活動斷裂。根據(jù)GCMT 全球震源機制解［9－10］，地震節(jié)面Ⅰ走 向293°、傾角7°、滑動角108°；節(jié)面Ⅱ走向95°、傾角83°、滑動角88°。節(jié)面Ⅰ的產(chǎn)狀與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造具有一致性，表現(xiàn)為低角度逆沖特征，推覆方向由北向南，表明主邊界逆沖斷裂為本次地震的發(fā)震斷裂。根據(jù)余震目錄（截止2015－05－26）空間分布，判定本次地震的震源破裂面積大小為175km（長度）×68km（寬度）（圖2）。

圖2 震中區(qū)余震分布及發(fā)震構(gòu)造圖Fig.2 The seismogenic structural map and aftershocks distribution of epicenter area

USGS給出此次地震震源深度為15km，中國地震臺網(wǎng)測定結(jié)果為20km。以主震震源深度15km（20km）計算，破裂面平均傾角約為12°（17°），角度很小，與震源機制解給出的節(jié)面Ⅰ傾角相吻合，也與主邊界斷裂為低角度逆沖的地質(zhì)現(xiàn)象一致。這些上陡下緩的斷裂在地殼一定深度歸入到一個滑脫面上，形成“易震層”（圖3）。

2 尼泊爾地震余震的時間及空間特征

截止2015－06－30，主震后共發(fā)生Ms7.0～7.9余震3次，Ms6.0～6.9 余震1 次，Ms5.0～5.9余震4次［12］。余震多集中在震后一個月之內(nèi)，符合特大地震的余震特征。

尼泊爾地震的余震空間分布范圍為175km×65km，余震長度方向與發(fā)震斷裂的破裂方向基本一致。沿著主震發(fā)震構(gòu)造線，余震顯示自西向東遷移的現(xiàn)象，且強余震多出現(xiàn)在加德滿都東側(cè)，包括兩次7.0級左右的強余震（圖4）。

圖3 尼泊爾地震震中區(qū)地震構(gòu)造剖面［11］Fig.3 The seismotectonic section in epicenter area of Nepal earthquake［11］

圖4 尼泊爾地震的余震空間分布及時間序列［13］（余震目錄截止2015－05－26）Fig.4 The time sequences and spatial distribution of Nepal eathquake［13］

3 尼泊爾地震對周邊地區(qū)地震活動趨勢的影響

3.1 主震對余震的觸發(fā)

靜態(tài)庫侖應力對余震的觸發(fā)具有重要的作用，很小的靜態(tài)庫侖應力變化（閾值為0.1bar）就可能會觸發(fā)地震，導致區(qū)域未來的地震活動性發(fā)生改變［14－15］。

采用USGS公布的尼泊爾地震震源可變滑動模型，計算主震在最優(yōu)破裂面（走向293°、傾角7°、滑動角108°）上產(chǎn)生的庫侖應力變化（圖5）。結(jié)果表明，余震多分布在庫侖應力變化大于0.1bar的部位。西藏日喀則市定日縣Ms5.9地震位于庫侖應力變化為正的地區(qū)，處于加載的狀態(tài)。

3.2 西藏日喀則市Ms5.3、Ms5.9地震

尼泊爾Ms8.1地震發(fā)生后，我國境內(nèi)相鄰地區(qū)的日喀則市定日縣、聶拉木縣分別發(fā)生Ms5.9（震中28.4°N、87.3°E，深度20km）、Ms5.3（震中28.2°N、85.9°E，深度10km）地震。從地震學和地震構(gòu)造學上看，這兩次地震均不屬于尼泊爾地震的余震。從地震學分析，西藏日喀則地震震源破裂類型、震源深度均與尼泊爾地震有差別，不在統(tǒng)計學上的余震范圍，離散性較大；從地震構(gòu)造學分析，西藏日喀則地震與尼泊爾地震空間距離較遠，且受不同的發(fā)震構(gòu)造控制。但從另一方面來看，尼泊爾地震的發(fā)生對相鄰區(qū)域構(gòu)造應力場影響較為明顯，或為擾動或為觸發(fā)。根據(jù)主震產(chǎn)生的庫侖應力變化發(fā)現(xiàn)，這兩次地震震中處于庫侖應力加載的部位。

圖5 主震產(chǎn)生的同震庫侖應力變化Fig.5 The coseismic Coulomb stress change map produced by the mainshock

3.3 震后周邊地區(qū)潛在地震危險性討論

已有研究表明，尼泊爾Ms8.1地震觸發(fā)了2次強余震，對中國大陸產(chǎn)生的應力變化量值很小，其產(chǎn)生的應力加載主要集中在鄰近的西藏和新疆部分斷層上，而其余地區(qū)的斷層則主要受到應力卸載作用［16］。因此，未來該地區(qū)主要地震危險區(qū)還是在主俯沖帶上，且集中在本次地震以東至喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)之間。李培等認為，該地段當前孕育周期已再次處于臨界狀態(tài)，將發(fā)生Mw8.0～8.2地震［7］。事實上，喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)作為俯沖帶變形最為強烈的構(gòu)造部位，是地震成核點。1950年曾發(fā)生墨脫－察隅Ms8.6特大地震，至今65a無顯著地震活動，將會成為大地震發(fā)生的危險地段（圖6）。

尼泊爾Ms8.1地震發(fā)生后，余震分布范圍達175km，這與震級尺度、震源深度是相匹配的。在時間序列上，余震有向東遷移的特點，這是否能為判定未來該俯沖帶上發(fā)生地震的可能性提供依據(jù)，仍然值得研究。但主震后遠離余震區(qū)發(fā)生西藏定日Ms5.9、2015－06－28印度Ms5.6 地震，表明該區(qū)自尼泊爾地震后仍然為大地震危險區(qū)。

圖6 尼泊爾Ms8.1地震后周邊地震危險區(qū)Fig.6 The seismic hazard of surrounding area after Ms8.1Nepal earthquke

4 結(jié) 語

1）2015－04－25尼泊爾Ms8.1 地震是發(fā)生在板塊俯沖帶上的特大地震，發(fā)震斷裂為主邊界逆沖斷裂，屬于低角度逆沖斷層事件；2）主震對大多數(shù)余震有觸發(fā)作用，余震分布具有向東遷移的特征；3）西藏定日Ms5.9、聶拉木Ms5.3地震不屬于主震后的余震事件，為構(gòu)造應力擾動結(jié)果；4）沿俯沖帶自本次地震向東至喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)為大地震危險區(qū)，喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)部位危險性可能更高。

致謝：感謝日本京都大學Toda Shinji教授提供的尼泊爾Ms8.1地震有限元斷層模型。

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