2024年1月23日2时9分,新疆阿克苏地区乌什县(41.26°N,78.63°E)发生7.1级地震,震源深度22 km; 2024年4月3日7时58分在中国台湾省花莲县海域(23.81°N,121.74°E)发生7.3级地震,震源深度12 km。新疆乌什7.1级地震结束了天山地震带自1992年吉尔吉斯斯坦7.5级地震以来长达31年的7级以上地震平静; 中国台湾花莲7.3级地震结束了中国台湾地区自2006年中国台湾南部海域7.2级地震以来长达17年的7级以上地震平静。我国地震学者一直关注天山地震带和中国台湾地区的大震长期平静现象及其大震危险性,这2次地震均发生在全国年度地震重点危险区内^①。

近年来,在多个大震活动区(带)出现了类似平静异常现象,如喜马拉雅地震带、土耳其东安托利亚断层带等。2005年10月8日巴基斯坦7.8级地震的发生结束了喜马拉雅地震带长达55年的7级以上地震平静(薛艳等,2015; ); 2023年2月6日土耳其7.8级地震的发生结束了土耳其东安托利亚断层带长达130年的7级以上地震平静(Carena et al,2023; Hayrullah et al,2023)。因此,对一些历史强震(大震)活动带、区,出现的长期地震平静现象及其地震危险性预测意义,应引起特别的关注和研究。

地震活动性研究是地震预测的一个重要方面,强震活动期幕特征和地震空区理论的应用是目前开展大震活动趋势预测和危险性评估的主要技术途径和方法。已有研究表明,不同时空尺度地震活动时、空丛集特征(时、空非均匀性)是一个普遍存在的基本特性,即在空间上呈带、区分布,在时间上具有活跃和平静交替的特性(张培震等,2003,2013; 邓起东等,2014; M7专项工作组,2012; 邵志刚,张浪平,2013; 苏有锦等,2024; Katsumata,2016; 薛艳等,2015; Gupta,2015)。地震空区理论认为,板块边界或板内构造边界地震带上出现的大地震破裂空段,是未来大震的发生地点(McCann et al,1979; Nishenko,1991)。近年来,许多大地震、特大地震都发生在依据“地震空区理论”判定的地震空区内(Gupta,2015; Carena et al,2023; Hayrullah et al,2023; Zhao et al,2023; Zhang et al,2023a)。

基于《中国历史强震目录》(公元前23世纪至1911年)和《中国近代地震目录》(1912—1990年)(国家地震局震害防御司,1995,1999),《全球地震灾害信息目录(9999B.C.—2010A. D.)》(宋治平等,2011),整理了本文研究使用的地震目录资料; 本文结合天山地震带和中国台湾地区历史地震活动特征,对2024年新疆乌什7.1级地震和中国台湾花莲7.3级地震前的长期平静现象及其平静结束后的地震趋势问题进行了分析研究,进而对中国大陆当前仍存在的大震长期平静区域及其大震危险性进行了分析讨论。

天山(天山造山带)是印度板块和欧亚板块碰撞、挤压汇聚吸收的北西运动分量的主要释放区域,区内断裂构造十分发育,地震活动非常强烈(张培震等,1996; Deng et al,1996; Molnar,Ghose,2000; Tapponnier et al,2001; Wang et al,2004; Lu et al,2018; Wang,Shen,2020; Zhang et al,2023b)。天山地块是一个二级活动地块,其南、北两侧边界带均以前陆盆地的褶皱和逆冲断裂为主,强震主要发生在活动褶皱和逆冲断裂带附近(张培震等,2003,2013)。

图1为1900—2024年天山地震带M≥7.0地震震中分布和时序分布图。由图1a可见,1900—2024年,天山地震带发生M≥7.0地震15次(其中7.0～7.9级地震13次,8.0级以上地震2次),在时间分布上呈现明显的活跃-平静交替发生的分期特征(薛艳等,2004; 曲延军等,2008)。由图1b可见,1900—2024年天山地震带已出现了3个活跃期和3个平静期。第Ⅰ活跃期为1902年8月22日至1914年8月5日,持续11.96年,发生M≥7.0地震5次(年发生率为0.42),最大为1911年哈萨克斯坦阿拉木图8.7级地震; 第II活跃期为1944年3月10日至1955年4月15日,持续11.10年,发生M≥7.0地震6次(年发生率为0.55),最大为1946年吉尔吉斯斯坦7.6级地震; 第III活跃期为1974年8月11日至1992年8月19日,持续约18.02年,发生M≥7.0地震4次(年发生率为0.22),最大为1992年吉尔吉斯斯坦7.5级地震; 3个活跃期平均持续时间为(13.67±3.77)年。3个平静期分别为1914年8月6日至1944年3月9日(持续29.60年)、1955年4月16日至1974年8月10日(持续19.32年)和1992年8月20日至2024年1月22日(持续31.43年); 平静期平均持续时间为(26.78±6.53)年。

2024年1月23日乌什7.1级地震发生在塔里木地块西北缘与天山南缘断陷褶皱带交会处,震中位于迈丹—沙依拉姆断裂带附近。该断裂带总体走向为NE-NEE,以左旋走滑逆冲运动为主,内部发育有多条近平行分布的次级断裂(邓起东等,2002; 田勤俭等,2006)。自1992年吉尔吉斯斯坦7.5级地震以来天山地震带一直处于7级以上地震平静状态。乌什7.1级地震是在天山地震带长期平静背景下发生的一次地震,结束了天山地震带长达31年的7级以上地震平静,可能预示着天山地震带将进入一个新的7级以上地震活跃时段。据此推断,天山地震带未来10～17年发生多次7级以上地震的危险性较高。

图1 1900—2024年天山地震带M≥7.0地震震中分布(a)与M-t图(b)
Fig.1 Distribution of epicenters of MS≥ 7.0 earthquakes in the Tianshan Seismic Zone from 1900 to 2024(a)and the M-t plot(b)

中国台湾地区地处环太平洋地震带,是世界上最活跃的造山带之一,地震活动强烈。菲律宾海板块以>8 cm/a的北西向速率向欧亚板块运动、弧陆碰撞,在中国台湾东部形成中央山脉、纵谷和海岸山脉3个地质构造单元(Lundberg et al,1997; Shyu et al,2006; Wen et al,2019; Huang,Wang,2022)。中央山脉和海岸山脉的纵谷断裂带是菲律宾海板块和欧亚板块之间的一个汇聚变形区,吸收了3～4 cm/a的板块运动速率(Shyu et al,2006; Huang,Wang,2022; Hsu et al,2009),所累积的应变能导致该区域大地震频发。

1900—2024年,中国台湾地区发生M≥7.0地震48次,其中7.0～7.9级地震46次,8.0级以上地震2次,大致可以划分为3个活跃期和3个平静期(卢显等,2023)。图2为1900—2024年中国台湾地区M≥7.0地震时序分布图。由图2可见,第Ⅰ活跃期为1902年11月21至1922年9月15日,持续约19.81年,发生M≥7.0地震10次(年发生率为0.50),最大为1920年中国台湾大港口东海域8.0级地震; 第II活跃期为1935年4月21日至1978年12月23日,持续约43.68年,发生M≥7.0地震26次(年发生率为0.60),最大为1972年中国台湾火烧岛东海域8.0级地震; 第III活跃期为1986年11月16日至2006年12月26日,持续约20.10年,发生M≥7.0地震12次(年发生率为0.60),最大为2001年和2002年中国台湾花莲东海域2次7.5级地震。3个平静期分别是1922年9月16日至1935年4月20(持续12.60年)、1978年12月24日至1986年11月15日(持续7.89年)和2006年12月27日至2024年4月2日(持续17.43年)。

2024年4月3日中国花莲7.3级地震发生在海域,距花莲县东海岸约18 km,位于纵谷断裂北段上,这次地震结束了中国中国台湾地区长达17.43年的7级以上地震长期平静状态。根据上述地震活动平静-活跃交潜现象,该次地震的发生可能预示着中国台湾地区将进入新的M≥7.0地震活跃时段。

图2 1900—2024年中国台湾地区M≥7.0地震M-t图
Fig.2 The M-t plot of MS≥ 7.0 earthquakes in Chinese Taiwan from 1900 to 2024

喜马拉雅地震带是印度板块低角度俯冲到欧亚板块之下的强烈变形区。大约50 Ma前印度板块与欧亚板块碰撞,形成了喜马拉雅山脉; 印度板块以约5 cm/a的速率运动、俯冲到欧亚大陆之下,其中约2 cm/a的速率在俯冲带被汇聚吸收(Bilham et al,1997; Avouac,2003; Ader et al,2012)。在喜马拉雅碰撞带汇聚吸收过程中所集累的应变能,大部分是通过大地震的形式释放的(Gupta,2015; Banerjee,Bürgmann,2022)。1897—1950年,喜马拉雅地震带上地震非常活跃,发生了4次8.0级以上特大地震,即1897年印度阿萨姆邦8.7级地震,1905年印度坎格拉8.6级地震,1934年印度比哈尔—尼泊尔加德满都8.4级地震和1950年中国西藏察隅8.6级地震。地震活动性研究揭示在1905年印度坎格拉8.6级地震和1934年印度比哈尔—尼泊尔加德满都8.4级地震之间存在一个地震空区,被称为中部地震空区(Gupta,2015; Khattri,1987; Bilham et al,1997; Ambraseys,Jackson,2003)。

图3 喜马拉雅地震带M≥7.0地震震中分布(a)与M-t图(b)
Fig.3 Distribution of epicenters of MS≥ 7.0 earthquakes in the Himalayan Seismic Belt(a)and the earthquakes' M-t plot(b)

由图3可见,1950年8月16日至2005年10月7日,喜马拉雅地震带7级以上地震平静55.15 a(这期间在1966年发生过1次7.0级地震)。2005年巴基斯坦7.8级地震的发生结束了喜马拉雅地震带长期的地震平静,2015年尼泊尔8.1、7.5级地震结束了中部地震空区长期地震平静(薛艳等,2015; Gupta,2015),这两组地震的发生可能预示着喜马拉雅地震带已经进入了一个M≥7.0地震活跃时段。GPS观测计算结果表明(Ader et al,2012),在整个喜马拉雅地震带上已积累了相当于几个8级以上地震的应变能,2015年尼泊尔8.1级地震可能仅释放了4%～5%的应变能积累,仍然存在继续发生8级地震的可能性。

本文通过对2024年新疆乌什7.1级地震和中国台湾花莲7.3级地震前出现的长期地震平静现象及其平静结束后的地震趋势进行了分析,进而对中国大陆当前仍存在的2个大震长期地震平静区域(云南地区和甘肃—宁夏地区)及其危险性进行了分析和讨论。得到以下主要结论:

(1)2024年乌什7.1级地震结束了天山地震带长达31年的M≥7.0地震长期平静状态,可能预示着天山地震带将进入一个新的地震活跃时段。

(2)花莲7.3级地震结束了中国台湾地区长达17年的M≥7.0地震长期平静状态,可能预示着中国台湾地区将进入一个新的M≥7.0地震活跃时段。

(3)在中国大陆西部地区,当前还存在2个显著的大震平静区域,即位于青藏高原东南缘的云南地区(南北地震带南段)和青藏高原东北缘的甘肃—宁夏地区(南北地震带北段)。南北地震带南段的云南地区自1996年丽江地震发生以来,地震平静时间超过28年(超过1900年以来地震平静时间的历史极限); 南北地震带北段的甘肃—宁夏地区自1954年内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗7.0级地震发生以来,地震平静时间已超过70年。这2个地区当前或未来一个时期发生M≥7.0地震的风险较高,尤其是云南地区,应引起特别的关注和研究。