南阿拉斯加近期强震序列的前震-主震-余震活动特征与统一标度律控制参数η的演化分析

本综述系统分析了2020–2024年南阿拉斯加四次MW≥7.0强震序列，运用统一地震标度律（USLE）的控制参数η（eta）揭示前震-主震-余震的时空演化规律，并结合应力 glut 张量二阶矩反演技术量化震源参数（如破裂长度、持续时间），为理解俯冲带地震序列的复杂性和区域地震危险性评估提供关键理论依据。

　　

1 引言

自1964年阿拉斯加M_W9.3特大地震发生五十年后，南阿拉斯加地区地震活动性呈现显著增强趋势。这一现象始于2016年1月24日M_W7.1地震（老伊利亚姆纳），随后在2018年1月23日（M_W7.9）、2018年11月30日（M_W7.1）以及2020–2023年间连续发生四次M_W≥7.0地震（2020年7月22日M_W7.8、2020年10月19日M_W7.6、2021年7月29日M_W8.2和2023年7月16日M_W7.2）。这些地震均发生在1964年大震破裂带的西缘，标志着该地区构造活动的显著复活。研究采用统一标度律（Unified Scaling Law for Earthquakes, USLE）的控制参数η（η = τ × 10^B×(5?M) × L^C，其中τ为地震间隔时间，M为震级，L为距离）和应力 glut 张量二阶矩反演技术，对地震序列的时空分布特征和震源物理参数进行系统量化。

2 数据与方法

研究区域限定于50°–65°N和140°–170°W，使用美国地质调查局（USGS）ANSS地震目录中2006年1月1日至2024年11月11日期间55,681条M≥2.5地震记录。目录完整性通过b值检验确认（2006–2018年b=0.868，2016–2024年b=0.796）。地震序列分析采用USLE控制参数η的移动平均?η?（50事件窗口），并基于表面波频时分析（FTAN）方法反演震源参数。数据来自IRIS、GEOFON和GEOSCOPE台网，筛选信噪比＞3的波形。震源建模分两阶段：第一阶段在瞬时点源近似下求解震源深度、标量地震矩和震源机制；第二阶段在有限源近似下反演震源椭圆主轴长度（l_max）、次轴长度（l_min）、破裂持续时间（Δt）、平均质心速度（|v|）及取向角（φ_l, φ_v）。地壳结构采用3SMAC模型，地幔结构采用PREM模型。

3 结果

3.1 地震序列特征

四次主震的前震和余震序列在空间上呈簇状分布（图4），时间上显示η参数的显著演化（图5）。以2020年7月22日M_W7.8地震为例，主震前?η?存在短暂升高后下降的“预静”现象，主震后?η?骤降5倍，反映应力释放过程。所有余震序列的?η?随时间符合Omori律衰减（R²＞0.9），但2016年、2021年和2023年主震的余序列分别在80天、30天和35天后出现?η?平台化，指示局部应力影响的早期终止（图6，表3）。2018年科迪亚克M_W7.9地震的余序列持续活跃超7年，?η?仍遵循幂律增长。

3.2 震源特征

震源机制反演显示（图7–8），2020年7月22日、2021年7月29日和2023年7月16日地震以逆冲断层为主，反映太平洋板块西北向俯冲（速率6.5 cm/yr）的挤压环境；2020年10月19日地震则表现为走滑机制，与太平洋板块结构异质性（如板块含水率变化）及2020年7月主震的后续滑移有关。有限源参数表明（表4），2023年M_W7.2地震破裂最紧凑（实际破裂长度L=50 km，持续时间t=12 s），2021年M_W8.2地震破裂尺度最大（L=300 km，t=66 s）。走滑事件（2020年10月19日）比同等矩震级的逆冲事件（2023年7月16日）破裂更长（112 km vs. 50 km）且更持久（36 s vs. 12 s），符合走滑破裂易连通多断层段的特性。

4 讨论与结论

本研究反演的震源机制与GCMT、USGS等机构结果高度一致（Kagan角Φ＜30°），标量地震矩差异≤0.2级，但震源深度存在较大离散（可达10 km以上），可能源于有限源宽度或 teleseismic 数据局限性。破裂尺度与USGS有限断层模型对比显示：2023年地震符合紧凑破裂特征；2020年7月地震的矩释放主要集中于50 s（USGS总时长110 s）；2021年地震破裂长度（300 km）与多模型一致，但持续时间（66 s）更接近区域数据约束的USGS模型（68 s）。南阿拉斯加七次强震的序列特征表明，地震活动并非随机，但缺乏普适组织规律。?η?的长期稳定期被主震引发的中期或短期活动爆发中断，其中五场主震使稳定?η?水平下降（2018年科迪亚克地震降4倍，2020–2023年集群降2倍）。USLE参数（A、B、C）在三维空间呈现复杂但有吸引子的分布，提示地震仅部分贡献于岩石块体的无震运动。该区域地震序列的变异性与标度特性为地震动力学建模、区域 seismic dynamics 理解和地震危险性评估提供了关键约束。未来需重点关注太平洋板块北边界（如2025年堪察加M_W8.8地震）的持续激活现象。