外贝加尔地区（西伯利亚东部）的地震活动性与地震成因机制：综合研究与新数据

《Journal of Geodynamics》：SEISMICITY AND EARTHQUAKE FOCAL MECHANISMS IN TRANSBAIKALIA (EASTERN SIBERIA): A SYNTHESIS AND NEW DATA

　　•对外贝加尔地区的地震活动（仪器记录及仪器出现前的地震）进行了分析。•基于已发表、修订过以及新获取的数据，编制了该地区地震震源机制的目录。•外贝加尔地区观测到了多种类型的地震震源机制。•该地区最强的地震为走滑型，而较弱的正断层则主要分布在裂谷边缘。

引言
外贝加尔地区位于地震活跃的贝加尔裂谷的东南部，属于阿穆尔板块的西北部区域（图1）（Bird, 2003）。由于处于板块内部，该地区的地震震中密度相对较低，且区域性地震的震级多在5.0级以下。这一情况与地形、新构造运动以及地震构造特征相符（Solonenko, 1977, Levi, 2007），GPS数据也显示，外贝加尔地区大部分区域的相对水平构造变形速率约为3×10??年/年，而贝加尔裂谷及阿穆尔板块西部边缘的这一数值则超过10×10??年/年（Calais等，2006；Ashurkov等，2016）。尽管外贝加尔地区也曾发生过一些中等强度（如1989年5月13日Mw 5.6级的地震）甚至强震（如1957年2月6日Mw 6.4级的地震），这类地震多集中在阿穆尔板块边界附近（图1b），但较小的地震对该地区同样重要，因为这里有众多城市和小型聚居点，人口密度较高，这增加了强地震引发宏观地震效应和物质损失的可能性。

外贝加尔地区地震的震源机制具有特殊的研究价值。首先，它们是重建不同空间尺度地壳应力与变形的初始数据。由于地震活动较为稀少，外贝加尔地区在许多区域研究中几乎被视为“空白地带”（Mel’nikova和Radziminovich, 2007；Melnikova, 2008；Karagianni等，2015；Seredkina等，2016）。在最新一版的全球应力图中，只有少数地点的应力值被估算出来（图1a）（Heidbach等，2016；Heidbach等，2018）。其中一些应力值是通过地质数据确定的，另一些则是从地震震源机制中获得的。不过，这些估算结果的质量较差（均为C级），这可能是因为初始数据数量较少或不足。其次，震源机制对于地震构造研究至关重要，因为在缺乏其他地壳结构相关地球物理信息的情况下，仍可利用它们来约束断层的运动学特征和几何形态（例如Filippova等，2022；Filippova等，2024）。这一应用对该研究区域同样重要，因为该地区的地球物理研究较为薄弱，而且现有的断层图在诸多细节上相互矛盾，无法视为完整的资料（见第2节）。第三，在地震危险性评估中必须考虑断层面走向，因为它们不仅会影响强震的宏观地震场分布，还会影响弱震的分布（Boatwright, 2007；Ameri等，2011；Courboulex等，2013；Convertito等，2016）。鉴于外贝加尔地区的人口密度较高（Melnikova等，2024），加之这里有重要的工程和工业设施，如西伯利亚大铁路以及众多矿床（例如Zorin等，2001；Wang等，2015；Mi等，2018；Chugaev, 2024），因此准确的地震危险性评估尤为重要。

虽然对于震级大于4.0的地震，可以通过应用不同的波形反演算法并利用远震数据来计算震源参数（见第4.1节），但外贝加尔地区地震的震源机制确定工作主要受到区域地震台网的结构和设备的限制。贝加尔地区和外贝加尔地区的仪器监测始于20世纪初，当时IRK和KAB地震台开始投入使用（图2）。第三个区域地震台——凯赫塔台于1952年建成，直至1970年一直在运行，但记录过程中存在不少间断。直到20世纪60年代，随着约20个地震台的建立，该地区的地震监测才得以稳定开展，这些台站大多配备了短周期SKM地震仪（Golenetskii, 1977）。阿尔泰-萨彦、雅库特和蒙古地区的地震台网自20世纪60年代末开始运行，如果条件允许，其数据也会被用于分析该地区的地震。中国的地震台站自20世纪80年代起也开始提供观测数据。从1998年开始，这些区域台站开始更换为数字地震仪，记录质量也得到了提升。目前，俄罗斯科学院地球物理研究所贝加尔分院和布里亚特分院在该地区共设立了36个数字地震台（图2）。其中大多数台站配备的是短周期地震仪，另有5个台站还配备了宽频带地震仪；仅有5个台站安装了纯宽频带地震仪（Gileva和Khritova, 2023）。值得注意的是，大多数地震台都位于贝加尔裂谷内，处于外贝加尔地区地震震中的西北方向。不过，震级不低于2.7级的地震（该震级是根据贝加尔分院提供的能量等级，并依据Rautian等人的公式估算得出的）仍可视为该地区地震的代表。

总而言之，目前已确定的外贝加尔地区地震的震源机制具有极高的研究价值。然而，这些震源机制尚未被整合成一份统一的目录，目前分散在不同的资料中，其来源多样，方法各异，质量也参差不齐。国际地震中心仅收录了该地区最强地震的少数几种震源机制解（国际地震中心，2026年）。Radziminovich等人（2016年）发布的蒙古及周边地区地震震源机制图也是如此。为填补这一空白，我们编制了一份完整的外贝加尔地区地震震源机制目录。该目录包含了全球CMT网页上公布的震源机制解，以及各类专项研究得出的结果（Balakina等，1972；Solonenko和Solonenko，1987；Doser, 1991；Golenetskii等，1993；Solonenko等，1993；Golenetskii, 1998；Melnikova和Radziminovich, 1998；Bayasgalan等，2005；Barth和Wenzel, 2010；Melnikova等，2011；Melnikova等，2016；Melnikova等，2017；Radziminovich等，2012；Radziminovich等，2017；Radziminovich等，2024；Seredkina和Melnikova, 2013；Seredkina和Melnikova, 2014；Seredkina等，2020）。此外，我们还基于面波振幅谱（远震数据）和P波初动极化特征（区域数据）的联合反演，得出了新的震源参数值，并对之前仅基于区域数据所得出的解进行了修正，这些修正后的解已被纳入“北欧亚地震”（http://www.gsras.ru/zse/）和“俄罗斯地震”（http://www.gsras.ru/zr/）的年度目录中，以便统一对其质量进行评估。

片段摘录
地质与地球物理数据
外贝加尔地区属于中亚褶皱带的一部分。该地区由众多年龄、成分和地质动力性质各异的地壳块体组成，它们的增生与碰撞作用在中古生代初期就已完成（Bulgatov和Gordienko, 1999；Gordienko, 2006；Dobretsov和Buslov, 2007）。这些地壳块体大多呈东北-西南走向。在晚古生代时期，该地区发生了强烈的花岗岩质、基性及碱性岩浆活动，同时还形成了裂谷盆地（Bulnaev, 2006）。

古地震
古地震学研究在外贝加尔地区的不同区域发现了强古地震的痕迹，这些区域从贝加尔裂谷周边一直延伸到埃尔古纳地区（图4）。几乎所有已知的外贝加尔地区古地震位移都与大型断层带有关（图3）。在古西诺耶湖盆西部边缘的坎宾斯基断层带内，至少发现了两次强古地震（图4中的编号1）（Lunina和Gladkov, 2009）。这些……

数据与方法
本研究共获得了51次外贝加尔地区地震的震源机制，其中包括那些在本研究中首次被分析或经过修正的地震（图5，补充信息中的表S1）。根据可用数据及其质量的不同，采用了多种方法来确定这些地震的震源机制。对于1989年之前发生的区域性地震（即在全球地震台网尚未大规模建立之前的地震），其震源机制是通过P波初动极化特征来确定的。

优选解的选择
在本次编制的目录中，1957年至2020年间发生的9次地震存在多种震源机制解（图5）。对于某些地震，通过不同数据和方法得到的解彼此不一致。可以通过计算卡根角（Φ）来定量衡量这些解之间的差异（Kagan, 1991；Kagan, 2007）。该角度是在三维空间中将一个双偶极子旋转为另一个双偶极子时所对应的角度，其取值范围为0°（对应完全相同的震源机制）到120°。

我们选择……

结论
外贝加尔地区位于阿穆尔板块的内部，与贝加尔裂谷及蒙古西北部周边地区相比，这里的地震活动强度较低。该地区具有复杂的地质和构造结构，其地壳和上地幔具有高度的异质性和各向异性。从地质和地球物理数据来看，构成该地区的大地壳块体以及形成其构造格局的主要断层，大多呈现东北-西南走向。

未引用参考文献
（阿尔伯克基地震实验室/美国地质调查局，2014；Elliott等，2010）

资金支持
本研究是在相关机构的研究项目支持下开展的。

作者贡献说明
Valentina I. Melnikova：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，数据收集，正式分析，数据整理。
Alena Igorevna Filippova：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，数据可视化，研究指导，调查分析，正式分析，数据整理，概念构建。
Nadezhda A. Gileva：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，数据可视化，数据收集。
Yan B. Radziminovich：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，数据可视化。

利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢
本目录的编制得益于“用于监测北极冰冻带以及俄罗斯联邦、周边地区及全球的连续地震监测系统”这一大型科研设施的支持。

作者贡献
AIF根据面波数据计算了地震震源参数，编制了最终目录，并撰写了手稿初稿。VIM基于区域数据对震源机制进行了整理与修正。YBR分析了仪器出现前及早期阶段的地震活动情况。NAG对震源机制进行了修正。

Alena I. Filippova | Valentina I. Melnikova | Yan B. Radziminovich | Nadezhda A. Gileva