尼泊尔Ms8.1地震构造背景及对周边地区地震活动趋势的影响

雷东宁 蔡永建，3 李 恒 吴建超乔岳强 余 松 廉 超

1 中国地震局地震研究所（地震预警湖北省重点实验室），武汉市洪山侧路40号，430071

2 武汉地震工程研究院，武汉市洪山侧路40号，430071

3 中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉市鲁磨路388号，430074

大地震发生具有特定的地震构造背景，板块边界是大地震孕育的主要构造带，其特点是震级大、破坏力强。2015－04－25尼泊尔Ms8.1地震发生在印度板块和欧亚板块的俯冲带上，沿该俯冲带历史上曾发生过多次大地震。不少研究者都十分关注此次地震的发震构造背景及对周边地震活动趋势的影响，本文将对这一问题进行探讨。震、1934－01－15尼泊尔东部Mw8.2地震［3－7］和1950年西藏墨脱Ms8.6地震。

1 尼泊尔地震的构造背景

1.1 印度板块与欧亚板块汇聚带

尼泊尔地震发生在全球3大地震带之一的地中海－喜马拉雅地震带上，该构造带是欧亚板块和印度板块的汇聚边界，是全球地震活动最频繁的地区之一。印度板块与欧亚大陆初始碰撞发生在白垩纪与第三纪的界线附近，约65 Ma BP［1－2］，之后经历多次强烈俯冲、汇聚，造就了喜马拉雅山脉。现今印度板块向欧亚板块在加德满都一带以45mm／a的速度向北汇聚，沿着该汇聚边界，历史上发生过多次大地震（图1）。从西向东（77°～95°E）主要发生过1505－06－06尼泊尔格尔纳利河Ms8.2地震、1833－08－26尼泊尔加德满都北部Ms8.0地震、1897－06－12印度阿萨姆邦Ms8.7地

图1 青藏高原及邻区地震构造图Fig.1 The seismotectonic map of the Qinghai－Tibet plateau and surrounding area

在喜马拉雅山脉及两侧发育着多条主要的断裂带，从南向北依次发育主前缘逆冲断裂（main frontal thrust，MFT）、主边界逆冲断裂（main boundary thrust，MBT）、主中央逆冲断裂（main central thrust，MCT）、藏南拆离系（south Tibet detachment system，STDS）和雅鲁藏布江缝合带（Indus－Tsangpo or Yarlung－Zangbo suture zone）。嵇少丞认为，主中央逆冲断裂与藏南拆离系同时活动，分别为逆冲断裂与低角度正断层，夹于两者之间的块体被斜向挤出，形成珠穆朗玛峰。从主中央逆冲断裂，到主边界逆冲断裂，再到主前缘逆冲断裂，活动时间逐渐变新［8］。

1.2 发震断裂带

发震构造一般是指曾发生过或可能发生破坏性地震的地质构造。确定某次地震的发震构造主要采用地震地质调查，看其是否存在地表破裂带；其次，可以以震源机制解节面参数为基础，结合震中区断裂构造的活动性质，综合判定发震构造。值得提及的是，在根据等震线确定发震构造时，以长轴方向代表发震构造走向，短轴凸起方向为倾向。

尼泊尔Ms8.1地震震中区发育多条低角度逆冲断裂，这些断裂均为活动断裂，且活动强度较大，属于发震断裂，确切地说是地震活动断裂。根据GCMT 全球震源机制解［9－10］，地震节面Ⅰ走 向293°、倾角7°、滑动角108°；节面Ⅱ走向95°、倾角83°、滑动角88°。节面Ⅰ的产状与区域地质构造具有一致性，表现为低角度逆冲特征，推覆方向由北向南，表明主边界逆冲断裂为本次地震的发震断裂。根据余震目录（截止2015－05－26）空间分布，判定本次地震的震源破裂面积大小为175km（长度）×68km（宽度）（图2）。

图2 震中区余震分布及发震构造图Fig.2 The seismogenic structural map and aftershocks distribution of epicenter area

USGS给出此次地震震源深度为15km，中国地震台网测定结果为20km。以主震震源深度15km（20km）计算，破裂面平均倾角约为12°（17°），角度很小，与震源机制解给出的节面Ⅰ倾角相吻合，也与主边界断裂为低角度逆冲的地质现象一致。这些上陡下缓的断裂在地壳一定深度归入到一个滑脱面上，形成“易震层”（图3）。

2 尼泊尔地震余震的时间及空间特征

截止2015－06－30，主震后共发生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个月之内，符合特大地震的余震特征。

尼泊尔地震的余震空间分布范围为175km×65km，余震长度方向与发震断裂的破裂方向基本一致。沿着主震发震构造线，余震显示自西向东迁移的现象，且强余震多出现在加德满都东侧，包括两次7.0级左右的强余震（图4）。

图3 尼泊尔地震震中区地震构造剖面［11］Fig.3 The seismotectonic section in epicenter area of Nepal earthquake［11］

图4 尼泊尔地震的余震空间分布及时间序列［13］（余震目录截止2015－05－26）Fig.4 The time sequences and spatial distribution of Nepal eathquake［13］

3 尼泊尔地震对周边地区地震活动趋势的影响

3.1 主震对余震的触发

静态库仑应力对余震的触发具有重要的作用，很小的静态库仑应力变化（阈值为0.1bar）就可能会触发地震，导致区域未来的地震活动性发生改变［14－15］。

采用USGS公布的尼泊尔地震震源可变滑动模型，计算主震在最优破裂面（走向293°、倾角7°、滑动角108°）上产生的库仑应力变化（图5）。结果表明，余震多分布在库仑应力变化大于0.1bar的部位。西藏日喀则市定日县Ms5.9地震位于库仑应力变化为正的地区，处于加载的状态。

3.2 西藏日喀则市Ms5.3、Ms5.9地震

尼泊尔Ms8.1地震发生后，我国境内相邻地区的日喀则市定日县、聂拉木县分别发生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。从地震学和地震构造学上看，这两次地震均不属于尼泊尔地震的余震。从地震学分析，西藏日喀则地震震源破裂类型、震源深度均与尼泊尔地震有差别，不在统计学上的余震范围，离散性较大；从地震构造学分析，西藏日喀则地震与尼泊尔地震空间距离较远，且受不同的发震构造控制。但从另一方面来看，尼泊尔地震的发生对相邻区域构造应力场影响较为明显，或为扰动或为触发。根据主震产生的库仑应力变化发现，这两次地震震中处于库仑应力加载的部位。

图5 主震产生的同震库仑应力变化Fig.5 The coseismic Coulomb stress change map produced by the mainshock

3.3 震后周边地区潜在地震危险性讨论

已有研究表明，尼泊尔Ms8.1地震触发了2次强余震，对中国大陆产生的应力变化量值很小，其产生的应力加载主要集中在邻近的西藏和新疆部分断层上，而其余地区的断层则主要受到应力卸载作用［16］。因此，未来该地区主要地震危险区还是在主俯冲带上，且集中在本次地震以东至喜马拉雅东构造结之间。李培等认为，该地段当前孕育周期已再次处于临界状态，将发生Mw8.0～8.2地震［7］。事实上，喜马拉雅东构造结作为俯冲带变形最为强烈的构造部位，是地震成核点。1950年曾发生墨脱－察隅Ms8.6特大地震，至今65a无显著地震活动，将会成为大地震发生的危险地段（图6）。

尼泊尔Ms8.1地震发生后，余震分布范围达175km，这与震级尺度、震源深度是相匹配的。在时间序列上，余震有向东迁移的特点，这是否能为判定未来该俯冲带上发生地震的可能性提供依据，仍然值得研究。但主震后远离余震区发生西藏定日Ms5.9、2015－06－28印度Ms5.6 地震，表明该区自尼泊尔地震后仍然为大地震危险区。

图6 尼泊尔Ms8.1地震后周边地震危险区Fig.6 The seismic hazard of surrounding area after Ms8.1Nepal earthquke

4 结 语

1）2015－04－25尼泊尔Ms8.1 地震是发生在板块俯冲带上的特大地震，发震断裂为主边界逆冲断裂，属于低角度逆冲断层事件；2）主震对大多数余震有触发作用，余震分布具有向东迁移的特征；3）西藏定日Ms5.9、聂拉木Ms5.3地震不属于主震后的余震事件，为构造应力扰动结果；4）沿俯冲带自本次地震向东至喜马拉雅东构造结为大地震危险区，喜马拉雅东构造结部位危险性可能更高。

致谢：感谢日本京都大学Toda Shinji教授提供的尼泊尔Ms8.1地震有限元断层模型。

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