印度西部帕尔加尔长期震群的震源特征季节性变化

《Tectonophysics》：Seasonal variation of earthquake source characteristics of the long-duration Palghar swarm, western India

　　

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  帕尔加尔地震群震表明正断层活动普遍存在，且非双力偶比例很高。
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  季风季后震矩和应力降显著减小。
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  不同季节间断层走向和滑移存在统计学显著的差异。
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  区域汇聚应力在季风季后影响局部正应力。

引言

在印度西海岸、孟买以北约100公里处，帕尔加尔地区于2018年11月开始了地震群震序列，并一直持续到2020年底，期间强度很高（图1、图2），此后震级显著降低。帕尔加尔位于德干火山省（DVP）范围内，该省为晚白垩世泛流玄武岩，覆盖印度西部大部分区域（图1插图），代表稳定的大陆内部，在地震群震发生前震活动极少。一般来说，地震群震指在一个相对较小的体积内发生大量中小震级地震，且无法识别主震（Mogi, 1963）。群震序列通常出现在火山和地热活动区域（Hill, 1977; Shelly et al., 2013），这些区域的地壳部分高度破裂，应力场异常不均质。在这种环境中，只需极小的剪应力即可产生致震位错，从而导致大量小型事件，而较大的事件则很少或没有（Mogi, 1963）。除火山和水热过程外，群震还可能通过流体扩散（Shapiro et al., 1997）和蠕变（Lohman and McGuire, 2007）产生。在某些情况下，流体含量会产生张性或混合剪切-张性破裂，其表现为非双力偶震源机制（Dreger et al., 2000）；而在另一些情况下，流体则引发剪切失效（Sibson, 2003）。

尽管不存在活动火山或地热源，印度地盾地区仍见证了多起地震群震（图1插图），包括1993–1994年、1998–1999年和2000年发生在Khandwa/Bamhori（中央邦）的群震（Srivastava and Dube, 1996），1994年、2012年和2018年发生在Jawhar（马哈拉施特拉邦）的群震；1986–1987年和2016–2017年发生在Valsad/Navasari（古吉拉特邦南部）的群震（Rao et al., 1991; Sateesh et al., 2019），以及2001年、2004年、2007年和2011年发生在Talala（拉贾斯坦，古吉拉特邦）的群震（Hainzl et al., 2014）。大多数这些群震序列位于主要水库/大坝附近。其中，Talala（Hainzl et al., 2014; Singh and Mishra, 2015）和Navsari/Valsad地区（Sateesh et al., 2019）的群震已明确观察到降雨与水库之间的关联。此外，在没有附近水库或大坝的情况下，与季风降雨巧合发生的短持续时间（1–3个月）地震序列在印度部分地区也有报道（Raju et al., 2000; Chopra et al., 2008; Wadhawan et al., 2021）。帕尔加尔群震附近没有火山/热源或主要水库。相反，近期研究清楚地证明了降雨在引发帕尔加尔地震活动中的作用（Sharma et al., 2020, Sharma et al., 2023; Paul et al., 2024; Paul and Shekar, 2026）。然而，仅由降雨诱发的地震序列持续时间较短，这在印度（Raju et al., 2000; Wadhawan et al., 2021）和全球范围（Hainzl et al., 2006; Husen et al., 2007）均有所体现。由降雨诱发的长期帕尔加尔群震是一个谜，需要深入调查。从灾害角度来看，研究这一群震也具有重要意义，因为在稳定大陆地区（SCR），即使是中等震级地震也可能造成广泛破坏，因为板块内部的震动能随距离衰减通常很小（Johnston, 1996; Calais et al., 2016）。

震源特征和 prevailing 应力场在阐明区域地壳变形几何形状和震源机制方面起着关键作用。印度-欧亚板块汇聚是整个印度次大陆大部分区域地震产生的主要应力驱动因素。对于帕尔加尔来说，降雨似乎触发了长期群震，因此尤为重要的一点是检查震源过程是否偏离了现有应力体制。在本研究中，我们分析了群震序列中最大的地震（M_L ≥ 3.5），估计其震源机制，并确定 prevailing 应力场。这些地震的源参数用于约束断层尺寸和应力降，从而为群震产生的力学提供窗口。我们还观察了震源特征的时空变化，尤其是在夏季和季风季后。这些观察的综合结果可能为更好地理解帕尔加尔板内群震的震源行为提供更深入的见解，更广泛地说，也有助于理解稳定大陆地区地震群震的控制过程。

帕尔加尔所在的德干火山省的形成与白垩纪-古近纪岩浆活动有关，该活动源于印度板块与留尼旺热点的相互作用（Courtillot et al., 1988）。该玄武岩覆盖层下伏太古宙岩石和早期构造格架。德干熔岩台地的厚度自东向西增加，并包含大量岩脉和出露的碱性岩体（基性侵入体；图1、图2）（Dasgupta et al., 2000）。距帕尔加尔地震活动最近的主要构造是向西倾斜、近北北西走向的单斜构造——Panvel挠曲，以及近北北西-南南东走向的海岸断层（重力断层），该断层与印度从东南极洲裂解有关（Courtillot et al., 1988; Dasgupta et al., 2000）。向东，西北-东南走向的Ghod和Upper Godavari断层以及一些次级断层和线性构造发育（图1）。尽管存在这些中生代-新生代构造，帕尔加尔地区基本没有活动构造。GPS测量表明残余速度<1毫米/年，应变率约为1纳应变/年（Rajewar et al., 2026）。在帕尔加尔群震开始前的最近100年间，研究区域（图1中的白框）仅报告了1次M ~ 3.1的地震（2001年12月22日）（ISC, 2026）。然而，在帕尔加尔地震区以南，1984–86年在Dhamni水库和1963年以来在Koyna地区观察到了显著的水库诱发地震（RTS）（图1插图）（Dasgupta et al., 2000; Srinagesh et al., 2020）。除这些RTS和帕尔加尔地震区以北的少数群震（第1节）外，该地区地震活动不活跃。

章节摘要

数据

印度科学与工业研究委员会–国家地球物理研究所（CSIR-NGRI）在2018年11月地震活动开始后立即在震源区附近部署宽带地震台站（图2）。由六个宽带台站组成的完整网络自2019年1月起投入运行。每个地震台站均配备了Güralp CMG-3C或Reftek-151传感器以及24位Reftek-130数据记录仪。数据以100

地震位置计算

一般来说，地震定位误差主要源于震相到时拾取不准确或速度模型不一致。我们使用了Paul et al. (2024)的一维速度模型，他们通过多项合成测试证明了其速度模型适用于该区域。地震和震相最初通过短时/长时振幅比（STA/LTA）检测，随后进行人工拾取。STA窗口为0.5–2秒，LTA

结果

2019年1月至2020年11月期间，CSIR-NGRI网络记录了超过10,000次地震，M_L从?0.1到4.6不等。然而，水平（Δx）和深度不确定性（Δz）≤1.5公里的地震数量为8,377次。对于印度板内地区的地震，1.5公里的界限被认为是最佳的（Paul et al., 2021; Gahalaut et al., 2023）。我们所有分析均基于精确定位的事件进行。地震在两个区域紧密分布

降雨在帕尔加尔群震震源机制中的作用

一般来说，夏季季风在印度大部分地区从六月开始持续到九月，在此期间发生全年约80%的降雨（Kulkarni, 2012）。日震活动频率与降雨量的关系图显示，震活动频率在季风雨季末、十一月左右、累计降雨量最大时增加（图S3）。在本研究中，我们将这一时期称为季风季后。日降雨量峰值与日

结论

在帕尔加尔群震的两年间发生了超过10,000次地震，其中约33次事件的局部震级M_L ≥ 3.5。在本研究中，我们对震源特征进行了全面调查，包括震中重定位、矩张量反演、应力场反演和源参数计算。震活动沿两个南北向、陡峭倾斜的平面分布，两者相隔约5公里。总体而言，我们观察到正断层地震占主导地位，且

数据声明

所有波形分析均使用事件波形数据进行，这些数据存储在CSIR-NGRI数据仓库中。波形数据可通过向CSIR-NGRI院长提出请求获得。本研究使用的2018年初至2020年底的日降雨数据来自NASA数据仓库，https://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni。补充材料包括表格S1-S5和图S1-S7，支持我们的分析和推论。

CRediT作者贡献声明

Himangshu Paul：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，软件，方法论，形式分析，概念化。T.C. Sunilkumar：撰写 – 原稿，可视化，验证，软件，方法论，形式分析，数据管理，概念化。M. Shekar：调查，数据管理。

利益冲突声明

作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本研究中报告的工作。

致谢

我们感谢CSIR-NGRI海得拉巴的院长对本研究的支持和发表许可。我们感谢两位匿名审稿人的建设性批评和富有洞察力的意见，这些意见大大提高了稿件质量。地图使用通用绘图工具（Wessel and Smith, 1998）绘制。本工作在CSIR-NGRI项目编号 MLP-FBR-005 (MRK)下进行。本稿件的CSIR-NGRI参考编号为NGRI/Lib/2022/Pub-97。

Himangshu Paul|T.C. Sunilkumar|M. Shekar