解孟雨 馬亞偉 張小濤 于 晨 岳 沖 姚 麗 姚 琪 黎明曉 薛 艷

（中國北京100045 中國地震臺(tái)網(wǎng)中心）

0 引言

據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)測定，2020 年4 月1 日20 時(shí)23 分在四川甘孜州石渠縣（33.04°N，98.92°E）發(fā)生5.6 級(jí)地震，震源深度10 km。截至2020 年7 月31 日，共記錄ML1.0 以上余震255 次，其中ML1.0—1.9 地震145 次，ML2.0—2.9 地震99 次，ML3.0—3.9地震10 次，ML4.0—4.9 地震1 次，最大為4 月1 日ML4.1 地震。與石渠5.6 級(jí)地震震中最近的斷裂是五道梁—長沙貢瑪斷裂，距離約11 km。震源機(jī)制顯示，該地震為左旋走滑型地震（據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，CENC）。

此次石渠5.6 級(jí)地震震中位于四川、青海和西藏的交界區(qū)域，平均海拔約4 600 m，人口稀少，地震活動(dòng)較少，為歷史弱震區(qū)。本文針對(duì)此次石渠5.6 級(jí)地震，詳細(xì)介紹了震中地區(qū)構(gòu)造背景、區(qū)域歷史地震活動(dòng)特征、震源機(jī)制、序列特征及序列各參數(shù)計(jì)算結(jié)果，并分析總結(jié)了震前出現(xiàn)的地震活動(dòng)和地球物理觀測等異常，為弱震區(qū)中強(qiáng)以上地震的中短期預(yù)測積累了震例資料。

1 構(gòu)造背景和歷史地震

2020 年石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生在巴顏喀拉塊體內(nèi)部，位于青藏高原主體地區(qū)北部，川滇菱形塊體、羌塘塊體的交界部位。巴顏喀拉塊體是青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)變的樞紐地區(qū)之一，以北的青藏高原東北緣地區(qū)普遍受到強(qiáng)烈的擠壓隆升作用，以南地區(qū)則主要表現(xiàn)為東向擠出作用。在此強(qiáng)烈的地殼形變作用下，巴顏喀拉塊體周緣斷裂帶活動(dòng)尤為強(qiáng)烈。自1997 年瑪尼7.5 級(jí)地震發(fā)生以來，中國大陸7 級(jí)以上地震基本發(fā)生在該塊體周緣，如2001 年昆侖山口西8.1 級(jí)地震、2008 年于田7.3 級(jí)地震、2008 年汶川8.0 級(jí)地震、2010 年玉樹7.1 級(jí)地震、2013 年蘆山7.0 級(jí)地震、2014 年于田7.3 級(jí)地震和2017 年九寨溝7.0 級(jí)地震。達(dá)日斷裂位于巴顏喀拉塊體內(nèi)部，距本次地震約76 km，是一條晚第四紀(jì)活動(dòng)的左旋走滑斷裂，其中段為巴顏喀拉地塊南、北分界的活動(dòng)斷裂（李輝，2016；梁明劍等，2020）。該斷裂較為活躍，發(fā)生過1947 年達(dá)日7.7 級(jí)地震、1949 年達(dá)日6.0 級(jí)地震、1961 年達(dá)日西5.2 級(jí)地震和1995 年瑪多6.2 級(jí)地震。

1900 年以來，石渠5.6 級(jí)地震震中50 km 范圍內(nèi)無5 級(jí)以上地震發(fā)生，震中100 km范圍內(nèi)發(fā)生5 級(jí)以上地震4 次（含余震），其中，5.0—5.9 級(jí)地震3 次，7.0—7.9 級(jí)地震1 次。在這些地震中，1993 年5 月24 日四川德格縣5.0 級(jí)地震距今最近，與石渠5.6 級(jí)地震震中相距約92 km；1947 年3 月17 日青海達(dá)日7.7 級(jí)地震震級(jí)最大，與石渠5.6 級(jí)地震震中空間距離最近，約61 km（圖1）。

圖1 石渠5.6 級(jí)地震震中附近歷史地震分布及主震震源機(jī)制Fig.1 The distribution of historical earthquakes in the vicinity of the Shiqu MS5.6 earthquake and the focal mechanism solutions of the mainshock

本次石渠5.6 級(jí)地震震中位于鮮水河斷裂帶向NW 延伸的五道梁—長沙貢瑪斷裂帶附近，距離約11 km。五道梁—長沙貢瑪斷裂帶是一條早中更新世斷裂，現(xiàn)今活動(dòng)性減弱，目前區(qū)域應(yīng)力大多由其南側(cè)的甘孜—玉樹斷裂帶、西南沿線的鮮水河斷裂帶以及北側(cè)的達(dá)日斷裂活動(dòng)來釋放。橫跨該斷裂的電性剖面顯示，該區(qū)地殼深度內(nèi)發(fā)育有南傾斷裂，西南側(cè)發(fā)育有南向緩傾的殼內(nèi)大斷裂（謝成良等，2012）。通過對(duì)石渠縣長沙貢瑪鄉(xiāng)漢布溝構(gòu)造剖面的研究以及143 km 范圍內(nèi)斷裂帶的填圖，黃仕華等（2006）指出，五道梁—長沙貢瑪斷裂帶寬約5—12 km，主斷面傾向NE，具有一般斷裂特征，后期左行剪切活動(dòng)強(qiáng)烈。該斷裂帶在SE 方向與定曲—扎曲斷裂、甲斯孔斷裂相連，并與道孚—爐霍斷裂帶交匯，構(gòu)成道孚—爐霍斷裂帶的分支次級(jí)斷裂（梁明劍等，2020）。

2020 年石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生后，中國地震臺(tái)網(wǎng)中心（CENC）、中國地震局地震預(yù)測所（IEF）、哥倫比亞大學(xué)拉蒙特—多爾蒂地球觀測站（LDEO）、美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）以及德國地學(xué)中心（GFZ），采用不同方法和數(shù)據(jù)，給出本次地震的震源機(jī)制解，結(jié)果見圖1 和表1。由表1 可知：①除GFZ 給出的斷層上盤相對(duì)下盤的滑動(dòng)方向與其余機(jī)構(gòu)不一致外，節(jié)面Ⅱ滑動(dòng)角的反演結(jié)果均接近180°或-180°，節(jié)面Ⅰ滑動(dòng)角的反演結(jié)果均在0°—20°以及-10°—0°，顯示石渠5.6 級(jí)地震為走滑型地震；②各機(jī)構(gòu)反演的矩震級(jí)結(jié)果相差較小，其中CENC 和USGS 計(jì)算的結(jié)果最小，為MW5.4，而IEF 和LDEO反演結(jié)果最大，為MW5.6，二者相差0.2；③各機(jī)構(gòu)計(jì)算的矩心深度相差較大，其中IEF反演深度最小，為7 km，LDEO 結(jié)果最大，為22.8 km，相差15.8 km。

表1 不同機(jī)構(gòu)反演得到的石渠5.6 級(jí)地震震源機(jī)制解Table 1 The focal mechanism solutions of the Shiqu MS5.6 earthquake by different institutions

2 石渠地震序列活動(dòng)特征

無論是前震還是余震活動(dòng)，分析其序列活動(dòng)特性，均需給定統(tǒng)一的空間范圍（Helmstetter et al，2003a），而二者一般集中在主震斷層附近（Kisslinger，1996；Chen et al，2016）。因此，將石渠5.6 級(jí)地震序列的余震集中區(qū)作為研究區(qū)，分析序列活動(dòng)特征。

2.1 前震活動(dòng)特征

1970 年1 月1 日至2020 年3 月31 日，石渠5.6 級(jí)地震余震區(qū)僅發(fā)生ML1.0 以上地震68 次，其中ML3.0—3.9 地震9 次，ML4.0—4.9 地震3 次，分別為2017 年5 月16 日石渠ML4.8、2020 年1 月23 日石渠ML4.8 和石渠ML4.3 地震，無5 級(jí)以上地震發(fā)生。從研究區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)隨時(shí)間的演化特征看，地震事件主要發(fā)生在2014 年之后[圖2(a)]，而從研究區(qū)地震月頻次來看，2020 年1 月23 日ML4.8 地震發(fā)生后，研究區(qū)小震活躍現(xiàn)象明顯，地震月頻次增加，遠(yuǎn)大于之前的地震活動(dòng)水平[圖2(b)]；1 月23 日至4 月1 日前，共發(fā)生ML1.0 以上地震32 次，其中ML1.0—1.9 地震24 次，ML2.0—2.9 地震5 次，ML3.0—3.9 地震1 次，ML4.0—4.9 地震2 次。1 月23 日石渠ML4.8 地震發(fā)生后，前震的月頻次逐漸降低，同時(shí)震級(jí)逐漸下降，直至5.6 級(jí)主震發(fā)生[圖2（c）]。

圖2 石渠5.6 級(jí)地震余震區(qū)ML≥0.0 地震M—t 圖和月頻次(a) 1970 年1 月1 日至2020 年7 月31 日ML≥0.0 地震M—t 圖；(b) 2014 年1 月1 日至2020 年3 月31 日ML≥0.0 地震M—t 圖；(c) 2020 年1 月12 日至2020 年3 月31 日Fig.2 M-t diagram and the monthly cumulative rate of the ML≥0.0 events in the aftershock area of the Shiqu MS5.6 earthquake

此外，1 月23 日石渠ML4.8 地震至石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生前，研究區(qū)內(nèi)地震主要集中在主震震中15 km 范圍內(nèi)，其中石渠ML4.8 地震和ML4.3 地震分別距5.6 級(jí)主震約8 km和4 km（圖3）。參照前震的定義，即地震活動(dòng)頻次高于背景地震活動(dòng)水平且發(fā)生在主震前且距離主震較近，可以明確，研究區(qū)內(nèi)2020 年1—3 月發(fā)生的地震為4 月1 日石渠>5.6級(jí)地震的前震活動(dòng)（Helmstetter et al，2003b；王林瑛等，2005，Chen et al，2016）。

2.2 余震活動(dòng)特征

2020 年4 月1 日至7 月31 日，石渠5.6 級(jí)地震余震區(qū)共記錄ML≥1.0 余震255 次，其中ML1.0—1.9 地震145 次，ML2.0—2.9 地震99 次，ML3.0—3.9 地震10 次，ML4.0—4.9地震1 次，最大余震為4 月1 日20 時(shí)25 分的石渠ML4.1（MS3.6）地震（表2，圖4）?；谑卣鹦蛄心夸?，利用ZMAP 軟件中最小完整性震級(jí)Mc的計(jì)算方法（Wyss et al，1999；Wiemer et al，2000；Mignan et al，2012），即結(jié)合擬合優(yōu)度測試（GFT）和修正最大曲率法（MAXC），計(jì)算得到石渠地震序列的最小完整性震級(jí)Mc為ML1.9 ± 0.3（圖5）。

圖3 石渠5.6 級(jí)地震的ML≥0.0 前震分布（2020 年1 月23 日至3 月31 日）Fig.3 Epicentral distribution of the ML≥0.0 foreshocks of the Shiqu MS5.6 earthquake(January 23 to March 31,2020)

表2 石渠地震序列目錄（ML≥3.0）Table 2 Catalogue of the Shiqu MS5.6 earthquake sequence (ML≥3.0)

圖4 石渠5.6 級(jí)地震序列M—t 圖(a)和日頻次圖(b)Fig.4 M-t diagram (a) and daily cumulative rate (b) of the Shiqu MS5.6 earthquake sequence

圖5 石渠5.6 級(jí)地震序列的完整性震級(jí)Fig.5 The magnitude of completeness for the Shiqu MS5.6 earthquake sequence

石渠地震序列的余震集中發(fā)生在震后3 天內(nèi)，共記錄ML≥1.0 余震153 次，其中包含與主震相差約2 min 發(fā)生的最大余震，即4 月1 日石渠ML4.1（MS3.6）地震（圖4）。在隨后約1 個(gè)月內(nèi)，序列余震持續(xù)活動(dòng)，ML≥1.0 余震日頻次持續(xù)衰減，截至5 月9 日，共發(fā)生ML≥1.0 余震228 次；此后，序列余震活動(dòng)呈平靜—活動(dòng)—平靜的變化趨勢，出現(xiàn)短期集中活動(dòng)現(xiàn)象，即5 月20 日至24 日、6 月20 日至25 日以及7 月20 日至29 日出現(xiàn)余震集中現(xiàn)象，分別發(fā)生ML≥1.0 余震5 次、7 次和9 次，其中，6 月21 日發(fā)生石渠ML3.7（MS3.2）地震，序列余震震級(jí)出現(xiàn)較大起伏變化，其他時(shí)間段內(nèi)多處于ML≥1.0 地震平靜狀態(tài)；整體上，石渠地震序列余震活動(dòng)呈階段性衰減特征。

石渠地震序列中5.6 級(jí)主震（ML5.9）與其他最大地震（ML4.8 前震）的震級(jí)差為1.1，主震釋放能量占序列的98.25%，表明5.6 級(jí)主震釋放了此次地震序列的絕大部分能量。從空間分布看，余震活動(dòng)集中在主震震中22 km 范圍內(nèi)，且分布無明顯的方向性，最大余震（ML4.1）則位于主震東南側(cè)，距離約7 km（圖6）。

圖6 石渠5.6 地震序列震中分布（2020 年4 月1 日至7 月31 日）Fig.6 Epicentral distribution of the Shiqu MS5.6 earthquake sequence (April 1,2020,to July 31,2020)

基于所得最小完整性震級(jí)ML1.9 ± 0.3，利用最大似然法（Marzocchi et al，2003），對(duì)石渠地震序列震級(jí)—頻度曲線進(jìn)行G—R 關(guān)系擬合，得到序列a 值和b 值分別為3.69 ± 0.14 和0.84 ± 0.6（圖7），進(jìn)而推測序列最大余震震級(jí)為ML4.4，與實(shí)際發(fā)生的最大余震震級(jí)ML4.1 基本一致。石渠地震序列中發(fā)生的ML4.0 左右的地震明顯低于G—R 關(guān)系擬合曲線，表明該震級(jí)地震出現(xiàn)缺失，余震區(qū)未來存在發(fā)生相應(yīng)震級(jí)地震的可能[圖7(a)]。前人研究（劉正榮等，1979，1986；劉正榮，1984；蔣海昆等，2007）顯示，當(dāng)h ＞1 時(shí)，地震序列一般為主余型序列；而h ≤1 時(shí)一般為前震序列，后續(xù)會(huì)發(fā)生更大地震。截至7 月31 日，石渠5.6 級(jí)地震序列的h=1.886 ＞1[圖7(b)]，表明該地震序列后續(xù)發(fā)生更大地震的可能性較小。結(jié)合前震分析，綜合判定石渠5.6 級(jí)地震序列為前震—主震—余震型地震序列。

3 石渠5.6 級(jí)地震前異常特征

在地震活動(dòng)方面，石渠地震序列的前震構(gòu)成前兆震群，震中附近存在Wq值異常。對(duì)于地球物理觀測異常，在震中300 km 范圍內(nèi)，震前共出現(xiàn)8 項(xiàng)異常，其中形變5 項(xiàng)，電磁3 項(xiàng)，集中分布在震中東南部200—300 km 范圍內(nèi)（圖8）。

圖7 石渠5.6 級(jí)地震序列的b 值(a)和h 值(b)Fig.7 The b-value (a) and h-value (b) of the Shiqu MS5.6 earthquake sequence

圖8 石渠5.6 級(jí)地震震中周邊地球物理觀測臺(tái)站及異常測項(xiàng)分布Fig.8 The distribution of geophysical observation stations and anomalies before the Shiqu MS5.6 earthquake

3.1 地震活動(dòng)異常

（1）前兆震群。石渠地震序列前震有32 次ML≥1.0 地震，其中1 月23 日發(fā)生了石渠ML4.8 和ML4.3 地震，震級(jí)差為ML0.5，且當(dāng)日ML≥1.0 地震頻次達(dá)10 次，符合震群定義（孫其政等，1997）標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成震群，其U、K、ρ、b、h 值分別為0.000 7、0.287 5、0.288、0.51±0.21、1.65。參照前兆震群判定的單指標(biāo)，若U、K、ρ、b、h 值滿足U ＞0.5、K ＞0.7、ρ ＜0.55、b ＞0.65、h ＜1.0 中的一項(xiàng)，則震群為前兆震群（孫其政等，1997）。因此，石渠5.6 級(jí)地震序列的前震活動(dòng)為前兆震群，按照預(yù)測規(guī)則，在前兆震群發(fā)生后1—2 年內(nèi)，400—500 km 范圍內(nèi)具有發(fā)生5 級(jí)以上地震的危險(xiǎn)性。前震震群預(yù)測震級(jí)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式（孫其政等，1997）為

式中，ML主為預(yù)測地震的ML震級(jí)（主震），ML群為震群中除主震外的最大地震的ML震級(jí)。將石渠5.6 級(jí)地震的前兆震群最大地震震級(jí)代入式（1），則其主震預(yù)測震級(jí)為ML5.94±0.23，與實(shí)際發(fā)生的石渠5.6 級(jí)地震ML震級(jí)（ML5.9）基本一致。

由圖7 可知，石渠地震序列活動(dòng)的b 值為0.84 ± 0.06。前震發(fā)生前，即1970 年1 月1 日至2019 年12 月31 日，研究區(qū)b 值為0.60±0.11，而在前震活動(dòng)期間，即2020 年1 月1 日至2020 年3 月31 日，研究區(qū)b 值為0.51 ± 0.21，結(jié)果見圖9。對(duì)比可知，前震活動(dòng)b 值較?。▓D7，圖9），與前人研究結(jié)果一致（Helmstetter et al，2003a；Huang et al，2020）。按照Gulia 等（2019）提出的前震實(shí)時(shí)判定的紅綠燈信號(hào)（FTLS）規(guī)則，石渠地震序列前震活動(dòng)的b 值小于背景b 值的90%（0.54），屬于紅色信號(hào)，表明在石渠5.6級(jí)地震發(fā)生前，研究區(qū)的地震活動(dòng)已顯示出后續(xù)存在發(fā)生更大地震的風(fēng)險(xiǎn)。

圖9 石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生前余震區(qū)的b 值(a) 1970 年1 月1 日至2019 年12 月31 日；(b) 2020 年1 月1 日至2020 年3 月31 日Fig.9 The b-value of the events before the mainshock in the aftershock area of the Shiqu MS5.6 earthquake

（2）Wq值異常。王煒等（2000）提出，將常用的8 個(gè)地震學(xué)預(yù)測參數(shù)b、η、A(b)、Mf、C、D、Cn、Dt及當(dāng)前值與其前2 個(gè)相鄰時(shí)段的差值，作為BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，計(jì)算Wq值，用于表征計(jì)算區(qū)是否為未來中強(qiáng)地震的中短期異常區(qū)，并進(jìn)行地震預(yù)測。Wq值約為1，表示計(jì)算區(qū)出現(xiàn)異常，未來中短期內(nèi)將有中強(qiáng)地震發(fā)生；Wq值在0 值上下波動(dòng)，說明計(jì)算區(qū)為非異常區(qū)。2019 年10 月底的Wq計(jì)算結(jié)果顯示，青海稱多至四川石渠存在小范圍異常區(qū)，石渠5.6 級(jí)地震則發(fā)生在該異常區(qū)東側(cè)（圖10）。

圖10 基于Wq值方法預(yù)測的2020 年全國地震危險(xiǎn)區(qū)域及石渠5.6 級(jí)地震震中示意Fig.10 The predicted dangerous area in 2020 based on the Wqmethod and the epicenter of the Shiqu MS5.6 earthquake

3.2 地球物理觀測異常

（1）侏倭（1 ←3）和（2 ←3）測距。侏倭場地2017 年優(yōu)化改造后，于2018 年1 月起開始觀測，測量周期為每月1 期，測距變化時(shí)序曲線見圖11。由圖11 可見，與2018 年12 月相比，該場地1 ←3、2 ←3 測邊2019 年1—2 月同時(shí)出現(xiàn)快速上升變化，變化量分別為2.80 mm 和2.73 mm；2020 年1 月，1 ←3、2 ←3 測邊再次出現(xiàn)短期上升變化；相對(duì)于2019 年12 月，自2020 年2 月開始，2 條測邊測距上升變化量均為1.16 mm，小于2019 年1—2 月的上升變化。后續(xù)觀測曲線顯示，2 條測邊在石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生后未出現(xiàn)顯著的同震變化，且依然處于上升狀態(tài)，顯示異常仍在持續(xù)，非此次石渠地震異常。

圖11 侏倭跨斷層基線1 ←3/2 ←3 測邊變化時(shí)序曲線Fig.11 The variation time series curve of Zhuwo cross-fault baseline 1 ←3/2 ←3

（2）虛墟（B ←A）測距。虛墟場地自1980 年觀測以來，每月測量1 期，觀測曲線見圖12。由圖12 可見，在2013 年蘆山7.0 級(jí)地震前，場地B ←A 測邊出現(xiàn)顯著的快速壓性變化，即相比于2012 年9 月，2013 年1 月曲線變化量達(dá)3.69 mm。雖然虛墟（B ←A）測距的觀測斷層與蘆山地震的發(fā)震斷層不同，但同屬巴顏喀拉塊體邊界，相互之間存在關(guān)聯(lián)。因此，2013 年虛墟（B ←A）測距的異常變化可以認(rèn)為是蘆山地震的震前異常（蘇琴等，2017）。與2016 年7 月觀測曲線相比，8 月出現(xiàn)較大幅度上升變化，變化量達(dá)到2.31 mm，9 月出現(xiàn)快速轉(zhuǎn)折下降，在下降過程中于2016 年9 月23 日發(fā)生理塘5.1 級(jí)地震（距測量場地約175 km）。2016 年9 月后至投稿日，觀測曲線處于高值狀態(tài)，且持續(xù)波動(dòng)變化，在石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生前，未出現(xiàn)上述震例的變化特征，無顯著異常，且目前觀測曲線的趨勢異常變化仍在持續(xù)。

圖12 虛墟跨斷層基線B ←A 測邊變化時(shí)序曲線Fig.12 The variation time series curve of Xuxu cross-fault baseline B ←A

（3）蝦拉沱（C ←A）測距。蝦拉沱C ←A 測邊曲線常年呈持續(xù)張性狀態(tài)，2015 年起張性趨勢有所減緩，2016—2019 年由拉張上升趨勢轉(zhuǎn)折為波動(dòng)下降趨勢，表明斷層活動(dòng)性質(zhì)發(fā)生改變。2020 年以來，測距曲線有所上升（圖13），但在石渠5.6 級(jí)地震前未出現(xiàn)顯著異常變化，目前趨勢異常仍在持續(xù)，表明該異常與石渠5.6 級(jí)地震關(guān)聯(lián)性不明確。

圖13 蝦拉沱跨斷層基線C ←A 測邊變化時(shí)序曲線Fig.13 The variation time series curve of Xialatuo cross-fault baseline C ←A

（4）恰叫（2 ←1）水平蠕變。在2008 年汶川8.0 級(jí)地震發(fā)生后，恰叫2 ←1 測邊水平蠕變年變化幅度明顯加大，年活動(dòng)速率有所增強(qiáng)。2012 年觀測曲線出現(xiàn)高值變化，2013 年蘆山地震后無明顯變化。2013 年下半年，曲線出現(xiàn)破年變，并持續(xù)上升，最大幅度為1.15 mm。2016—2018 年，斷層活動(dòng)速率有所降低，恢復(fù)到2012 年前的變化狀態(tài)，年變幅度則較2008 年前有所增大。石渠5.6 級(jí)地震前該測邊未出現(xiàn)顯著異常變化，目前趨勢異常仍在持續(xù)（圖14），表明該異常與石渠5.6 級(jí)地震關(guān)聯(lián)性不明確。

圖14 恰叫水平蠕變2 ←1 測邊變化時(shí)序曲線Fig.14 The variation time series curve of Qiajiao creep 2 ←1

（5）地磁加卸載響應(yīng)比。2020 年5 月，全國電磁學(xué)科年中會(huì)商會(huì)提出，應(yīng)密切關(guān)注2019 年12 月4 日出現(xiàn)的地磁加卸載響應(yīng)比異常測項(xiàng)。2019 年12 月4 日地磁加卸載響應(yīng)比異常見圖15，圖中紅色虛線為加卸載響應(yīng)比值為3.0 的閾值線，可見異常閾值線經(jīng)南北地震帶中部、西北和新疆地區(qū)，兩側(cè)附近區(qū)域?yàn)轭A(yù)測發(fā)震區(qū)，其優(yōu)勢區(qū)位于異常線曲率變化較大段，即陜甘川交界附近地區(qū)（圖中灰色陰影區(qū)），據(jù)戴苗等（2017）的研究，推測發(fā)震時(shí)間為異常后9 個(gè)月內(nèi)，預(yù)測震級(jí)約為5.5，而之后半年內(nèi)，在預(yù)測區(qū)即發(fā)生2019 年12 月18 日資中5.2 級(jí)、2020 年2 月3 日成青白江5.1 級(jí)地震及此次石渠5.6 級(jí)地震。需要說明的是，在陜甘川交界優(yōu)勢預(yù)測發(fā)震區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生預(yù)期震級(jí)的地震，故該區(qū)異常仍需繼續(xù)跟蹤。

（6）地磁逐日比。2020 年5 月，全國電磁學(xué)科年中會(huì)商會(huì)提出，應(yīng)密切關(guān)注2020 年2 月5 日出現(xiàn)的地磁逐日比異常測項(xiàng)。2020 年2 月5 日地磁逐日比異常見圖16，圖中紅色虛線為逐日比值為3.0 的閾值線，可見閾值線經(jīng)甘青、四川和江蘇沿海3 個(gè)地區(qū)，兩側(cè)附近區(qū)域?yàn)轭A(yù)測發(fā)震區(qū)，據(jù)倪曉寅等（2017）的研究，預(yù)測發(fā)震時(shí)間為異常后9 個(gè)月內(nèi)，預(yù)測震級(jí)為西部地區(qū)約6 級(jí)，東部地區(qū)約4.5 級(jí)。此次石渠5.6 級(jí)地震即發(fā)生在預(yù)測發(fā)震區(qū)內(nèi)，地震三要素和異常預(yù)測意見較為一致，可見該異常為此次地震的震前異常。

（7）地電場優(yōu)勢方位角。2019 年11 月，全國電磁學(xué)科年度會(huì)商會(huì)提出青海大武地電場優(yōu)勢方位角異常測項(xiàng)。2017—2020 年大武地電場優(yōu)勢方位角異常變化見圖17。由圖17 可見，2019 年7 月以來，大武地電場優(yōu)勢方位角出現(xiàn)顯著的中間值跳躍突變特征，變化約90°，這種變化可能體現(xiàn)了孕震過程中應(yīng)力變化導(dǎo)致的巖體裂隙的結(jié)構(gòu)變化（譚大誠等，2019）。依據(jù)地電場地震預(yù)測指標(biāo)，2020 年度在大武地電臺(tái)站周邊300 km 范圍內(nèi)存在發(fā)生6 級(jí)左右地震的可能。此次石渠5.6 級(jí)地震即發(fā)生在預(yù)測區(qū)內(nèi)，震中距離大武地電臺(tái)201 km，符合異常預(yù)測指標(biāo)，認(rèn)為大武地電場優(yōu)勢方位角異常為此次石渠地震的震前異常。

圖15 2019 年12 月4 日地磁加卸載響應(yīng)比異常Fig.15 The anomaly of geomagnetic loading/unloading response ratio on December 4,2019

圖16 2020 年2 月5 日地磁逐日比異常Fig.16 The anomaly of daily ratio of geomagnetic daily variation amplitude on February 5,2020

圖17 大武地電場優(yōu)勢方位角異常Fig.17 The anomaly of the dominant azimuth of the Dawu geoelectric field

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

2020 年石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生前地震活動(dòng)和地球物理觀測異常偏少，但震前2 個(gè)月左右出現(xiàn)明顯的前震活動(dòng)。前震作為大震前的一種前兆性地震活動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于地震的短期預(yù)測和地震起始過程的深入理解意義重大。前震、主震和余震的地震學(xué)特征沒有明顯差別，現(xiàn)階段尚無明確的識(shí)別規(guī)則（Helmstetter et al，2003b），因此針對(duì)前震活動(dòng)特征進(jìn)行研究時(shí)，不同學(xué)者得出不同甚至相反的結(jié)論。例如，Trugman 等（2019）分析了2008—2017 年4 級(jí)以上地震的前震活動(dòng)特征，結(jié)果顯示，前震的持續(xù)時(shí)間在幾天到幾星期，均值為16.6 天，且認(rèn)為72%的地震在發(fā)生前存在前震；van den Ende 等（2020）采用不同方法重復(fù)了Trugman 等（2019）的研究，結(jié)果顯示僅有18%的主震在發(fā)生前存在前震。

目前，有2 種物理機(jī)制模型用以解釋前震現(xiàn)象，即震前滑動(dòng)模型和串聯(lián)激發(fā)模型。在震前滑動(dòng)模型中，斷層的無震滑動(dòng)引起前震的發(fā)生，而在串聯(lián)激發(fā)模型中，前一個(gè)地震應(yīng)力轉(zhuǎn)移，進(jìn)而觸發(fā)后一個(gè)地震，從而產(chǎn)生前震活動(dòng)（Vidale et al，2001）。2 個(gè)模型均表明前震與大震孕育過程相關(guān)，且應(yīng)在主震斷層附近，距離主震震中較近。因此，本研究限定前震的空間范圍為主震的余震區(qū)，而時(shí)間范圍的選擇則與前人定義（Helmstetter et al，2003b）一致，即以震前地震頻次明顯高于背景地震發(fā)生率的時(shí)刻作為前震活動(dòng)的開始時(shí)刻。

對(duì)于前震活動(dòng)，目前比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)是，地震頻次滿足反大森公式（Helmstetter et al，2003a）。而石渠5.6 級(jí)地震的前震，未出現(xiàn)頻次逐漸增大直至主震發(fā)生的現(xiàn)象，反而出現(xiàn)類似余震序列演化的特征。由石渠5.6 級(jí)地震序列的b 值變化可知，前震b 值小于余震序列的b 值，與前人認(rèn)識(shí)一致（Helmstetter et al，2003a）。從未來地震危險(xiǎn)性評(píng)估角度看，由于目前前震的識(shí)別依賴于主震的確定，因此分析前震無法進(jìn)行地震危險(xiǎn)性的有效評(píng)估，僅對(duì)震后回溯研究有意義。Gulia 等（2019）通過研究58 個(gè)6 級(jí)地震序列，提出FTLS 信號(hào)規(guī)則，顯示在主震發(fā)生前，可以實(shí)時(shí)分析地震活動(dòng)，并判斷其是否為前震。石渠5.6 級(jí)地震序列主震發(fā)生前地震的FTLS 信號(hào)為紅色，且其活動(dòng)范圍集中在主震的余震區(qū)，可見該地震序列為滿足FTLS 信號(hào)規(guī)則較典型的震例。此外，石渠5.6 級(jí)地震前兆震群的分析顯示，前兆震群的規(guī)則可以約束未來較大地震的震級(jí)，因此對(duì)于區(qū)域活躍的震群，結(jié)合FTLS 信號(hào)規(guī)則和前兆震群分析，可更好地評(píng)估區(qū)域未來地震危險(xiǎn)性。

4.2 結(jié)論

2020 年石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生在巴顏喀拉塊體東南部，震中位于五道梁—長沙貢瑪斷裂帶，是一次走滑型地震。在震中50 km 范圍內(nèi)，1900 年以來未發(fā)生5.0 級(jí)以上地震，是中強(qiáng)地震不活躍地區(qū)的一次地震活動(dòng)。而主震前后地震活動(dòng)特征和序列h 值、b 值則顯示，此次石渠地震為前震—主震—余震型地震序列。通過對(duì)石渠5.6 級(jí)地震發(fā)生前后地震活動(dòng)以及地震物理觀測異常的梳理和分析，可以得到以下認(rèn)識(shí)。

（1）利用前兆震群可對(duì)區(qū)域地震危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，并可利用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估計(jì)預(yù)測地震的震級(jí)。對(duì)于石渠5.6 級(jí)地震，主震發(fā)生前的地震構(gòu)成前兆震群，按照經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，預(yù)測震級(jí)為ML5.94 ± 0.23，與實(shí)際發(fā)生的石渠主震震級(jí)（ML5.9）一致。

（2）對(duì)于地震頻次明顯高于背景地震的弱震區(qū)，可通過實(shí)時(shí)分析高頻時(shí)段與背景時(shí)段b 值大小的相對(duì)變化，結(jié)合FTLS 信號(hào)規(guī)則，初步判斷后續(xù)地震的危險(xiǎn)性。如本次石渠5.6級(jí)地震發(fā)生在弱震區(qū)，主震發(fā)生前存在明顯的地震活躍現(xiàn)象，利用b 值進(jìn)行判斷，顯示活躍地震屬于FTLS 信號(hào)規(guī)則中的紅色信號(hào)，應(yīng)為未來較大地震的前震，依據(jù)前震與主震的時(shí)間間隔和震級(jí)關(guān)系，可以給出區(qū)域未來地震危險(xiǎn)性。

（3）利用序列參數(shù)h 值和b 值可以有效評(píng)估序列的余震活動(dòng)水平。對(duì)本次石渠地震序列，可由h 值判斷后續(xù)地震的活動(dòng)水平，因而確定最大余震震級(jí)范圍為ML3.5—5.3，并利用b 值估計(jì)最大余震震級(jí)為ML4.4，與實(shí)際發(fā)生的最大余震震級(jí)ML4.1 基本一致。同時(shí)，從b 值出發(fā)，利用G—R 擬合關(guān)系與實(shí)際震級(jí)—頻度曲線，可進(jìn)一步分析不同震級(jí)余震的缺失情況。

（4）歷史弱震區(qū)的地震活動(dòng)異常通常較少且不顯著，若有效確定和分析區(qū)域內(nèi)及附近地區(qū)的地球物理觀測異常，則可綜合評(píng)估區(qū)域地震危險(xiǎn)性。對(duì)于石渠5.6 級(jí)地震，依據(jù)主震震前地磁加卸載響應(yīng)比、地磁逐日比和地電場優(yōu)勢方位角異常，可在震前判定震中區(qū)域存在發(fā)生中強(qiáng)地震的危險(xiǎn)，并及時(shí)采取相應(yīng)的減災(zāi)防震措施。

本文撰寫得到王海濤研究員和劉杰研究員的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，蔣海昆研究員、晏銳研究員、孟令媛研究員和閆偉高級(jí)工程師給予諸多幫助和建議，中國地震臺(tái)網(wǎng)中心國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.earthquake.cn）提供數(shù)據(jù)支撐，在此對(duì)他們及中國地震臺(tái)網(wǎng)中心地震預(yù)報(bào)部同事的辛苦工作，一并表示衷心感謝。