2.1 历史地震活动频次特征
如图1所示,1900年以前的地震多分布在东部的南北地震带区域,青藏块体内部的地震主要发生在1900年以后,而现今青藏区域成为了我国大陆的强震活动的主要区域之一(青海省地震局,1999)。古地震研究认为,仅东昆仑山断裂就考查出68条古地震事件(夏玉胜等,2013)。因此,可以推测在1900年以前该区域由于人口稀少、文化落后、缺乏地震记载能力,加之该区域的居民以游牧生活为主,故很难对历史地震进行可靠记载而导致地震的漏记,因此不能断定1900年以前该区域地震活动性较弱。综上所述,对青藏块体的强地震常用1900~2013年地震目录来进行相关研究。
图1 断裂分布及历史M≥6.5地震的时空分布图
Fig.1 The distribution of fault and spatial and temporal distribution of M≥6.5 earthquakes in Qinghai-Tibet block
如图2所示,本文分别选用了M≥5.5、M≥6.0、M≥6.5地震作为分析对象,M≥5.5地震统计分析表明(图2a):1900年以来仅有5年未发生M≥5.5地震,平均每年发生13次地震的年数为6年,平均每年发生5次左右的年数为80年; 对于M≥6地震的统计分析(图2b):有16年未发生M≥6地震,平均每年发生1次地震的年数为25年,平均每年发生2次地震的年数为23年,平均每年发生3次地震的年数为14年,平均每年发生4次地震的年数为13年; 对于M≥6.5地震的分析(图2c):有36年未发生M≥6.5地震,平均每年发生1次地震的年数为42年,平均每年发生2次地震年数为21年,平均每年发生3次地震的年数为13年。表明各震级区间的地震十分活跃,1900年以来M≥6.5、M≥6.0和M≥5.5地震平均每年发生概率分别为0.68、0.86和0.956。几乎每年都会发生1次M≥5.5地震,在地震安全性评价中大陆西部区域的本底地震震级为5级。
根据对历史地震的正态分布和泊松分布拟合(图3),得出各震级段地震的优势发生周期如下:平均2个月左右会发生1次M≥5.5地震,平均每4个月左右会发生1次M≥6地震,平均每10个月左右会发生1次M≥6.5级地震。这表明青藏块体的强地震活动十分活跃,值得继续探索和研究。
图2 分震级段地震年频次累计年数统计(a)M≥5.5;(b)M≥6.0;(c)M≥6.5
Fig.2 The yearly incidence cumulative of earthquake in different magnitude segment
图3 地震年频次分布概率
Fig.3 The distribution probability of yearly earthquake incidence in different magnitude segment
2.2 地震活动特征
对该区域所有记载的441次M≥5.5地震进行分析(图1、图4),得出如下结论,在公元1500年以前,只有一些零星的地震记载,且这些地震主要分布在青藏块体边缘区域,尤其是东部区域较多; 公元1500年以后,地震记载相对密集,这个阶段的地震分布仍以块体边界为主,至1900年后,青藏块体内部地震记录迅速增多。这表明了研究区域内部可能是因为人口分布稀少,文化落后等原因导致了很多地震的漏记。
图4 M≥5.5地震的M-T图
Fig.4 M-T plot of M≥5.5 earthquakes
如
图5所示,根据分震级段b值计算分析认为,b值存在随着震级段增高而增大的现象,在M≥5.5震级段b值最低,平均为0.59左右,到7.0级震级段就上升为0.889,在M≥7.1震级段就上升为1.0,尤其是在M≥7.9震级段上,b值出现了最大值,达到了2.027左右。很多研究表明低b值段容易发生地震,高b值段发生地震的概率相对较低。而
图5所展现的数据正表明了这种现象,例如在低震级段区间的b值相对较低,而高震级段的b值较高,事实也证明高震级段的地震频度十分低,而低震级段的地震频度相当高。表明了在青藏块体上大地震活动频繁,而中强震发生的频率更为突出,尤其是近100年以来,该区域是我国内陆大震的主体区域。
图5 不同震级地震的b值分析
Fig.5 The b value in different magnitude
图6 2000年以来M≥6.5地震M-T图
Fig.6 The M-T plot of M≥6.5 earthquakes since 2000
图7 2000年以来M≥6.5地震分布及迁移特征
Fig.7 The distribution of M≥6.5 earthquakes and its space migration patterns since 2000
考虑到青藏块体的历史地震活动十分强烈、分布广泛、构造非常复杂等因素,本文根据地震时空分布选取了2000年以来的M≥6.5地震进行时空相关分析,分析如
图6、7所示:2000~2004年的M≥6.5地震主要分布在巴颜喀拉地块周边区域,其中发生了2000年9月12日兴海6.6级地震、2001年11月14日昆山口西8.1级地震、2003年4月17日德令哈6.6级地震等,而外围区域只发生了2003年2月24日新疆伽师6.8级地震。2005~2007年只发生了2005年4月8日西藏中巴6.5级地震,该地震位于拉萨地块,其他地块基本处于6.5级地震平静状态,可以认为这个阶段是相对平静的时段。2008~2013年,青藏块体的强震活动性明显活跃,地震活动主要分布在巴颜喀拉地块的周缘,首先发生了2008年1月9日的西藏日土改则的6.9级地震,紧接着发生了2008年3月21日新疆于田7.3级地震,随之发生了2008年5月12日汶川8.0级地震,之后存在短期的M≥6.5地震平静,于2010年4月14日发生了青海玉树7.1级地震,2013年4月20日的四川芦山7.0级地震,2013年7月22日甘肃岷县6.6级地震,在这个时段内发生了29次M≥6地震(含余震)。表明青藏块体强震活动十分频繁,大震活动众多。
研究表明,在2000~2004年,地震沿着巴颜喀拉地块有顺时针迁移的特征,2008年以来的地震沿着巴颜喀拉地块亦存在顺时针迁移的特征。这一特征可能揭示了青藏块体的内部的地球动力学背景,这一结论与李智敏等(2010)的研究成果较为一致,将为未来地震的发生时空分布提供指示作用。随着2014年2月12日于田7.3级地震的发生,结合历史地震、空间大断裂构造展布及由这一地震迁移规律分析认为,未来的强震区域很有可能发生在昆仑山断裂北部区域的阿尔金断裂及祁连地震带的交汇区域,乃至青藏块体东部区域的南北地震带上。考虑到这些区域历史上曾经发生过多次M≥7地震,如1920年12月16日宁夏海原的8.5级地震,1927年5月23日甘肃古浪的8.0级地震,1932年12月25日甘肃昌马7.6级地震等10余次7级地震,除了昆仑山口西8.1级地震发生在2001年之外,其他的M≥7地震均主要发生在60年以前,而目前这些区域鲜有7级左右地震的发生。由此,可进一步认为这些区域存在发生大震强震的构造背景和时空背景,故需要关注这些区域的地震活动动态及深入研究。