銀川地區(qū)ML4級地震活動特征研究

曾憲偉，馬禾青，任雪梅，譚俊林，羅國富

(寧夏回族自治區(qū)地震局，銀川750001）

銀川地區(qū)ML4級地震活動特征研究

曾憲偉，馬禾青，任雪梅，譚俊林，羅國富

(寧夏回族自治區(qū)地震局，銀川750001）

1970年以來銀川地區(qū)ML4級地震在時間上叢集發(fā)生，分別從主震震前小震與震后余震分布特征、余震序列參數(shù)計算和震源機制解的角度，研究了以上地震的活動特征。結(jié)果顯示：每次地震的發(fā)生均具有一定的獨立性；可計算余震參數(shù)的地震序列為非前兆震群，這一點與實際相符；震源機制解顯示幾次地震的發(fā)震斷層主要屬于銀川隱伏斷裂，并可能與該斷裂附近的一系列次級斷裂有關(guān)。分析認(rèn)為幾次地震的發(fā)生可能是局部應(yīng)力調(diào)整的結(jié)果，與未來該區(qū)域是否發(fā)生大震關(guān)系不大，同時可以推測未來該區(qū)域依舊可能發(fā)生類似震級的有感地震。

震源機制；余震序列；銀川地區(qū)；時間叢集；銀川隱伏斷裂

0 引言

銀川斷陷盆地所處的大地構(gòu)造位置位于鄂爾多斯塊體和阿拉善塊體兩個穩(wěn)定地塊之間，屬于環(huán)繞鄂爾多斯塊體斷陷盆地的一部分，為相對活動的地殼塊體。在區(qū)域構(gòu)造上被東側(cè)近南北向的黃河斷裂和西側(cè)北北東向的賀蘭山東麓斷裂所圍限，盆地內(nèi)發(fā)育有銀川-平羅和蘆花臺斷裂等兩條規(guī)模較大的隱伏斷裂和一系列次級斷裂。本文研究區(qū)域銀川地區(qū)恰好位于盆地中部，其發(fā)育了這些斷裂帶的主體部分（圖1）。該地區(qū)歷史強震活躍，自有文字記載以來，曾發(fā)生1143年銀川61/2級、1477年銀川61/2級地震和1739年銀川-平羅8級大震及多次5級地震。該地區(qū)最后一次破壞性地震為1921年銀川5.5級地震，至今5級地震平靜92年。雖然自1921年銀川5.5級地震后銀川地區(qū)再無破壞性地震發(fā)生，但該地區(qū)ML4級地震時有發(fā)生。自1970年寧夏弱震臺網(wǎng)建設(shè)以來，該地區(qū)共記錄ML4級地震9次，均沿銀川盆地內(nèi)北北東向發(fā)育的斷裂分布，時間上則成叢發(fā)生（圖2）。這些地震震級雖然不大，但由于盆地的放大效應(yīng)[1，2]，銀川地區(qū)震感強烈。因此，本文擬研究1970年以來銀川地區(qū)發(fā)生的9次ML4級地震的活動特征，以期對該地區(qū)地震形勢分析和判定提供一定的參考價值。

圖1 銀川地區(qū)9次ML4級地震分布Fig.1 Distribution of 9 ML4 earthquakes in Yinchuan region

圖2 銀川地區(qū)9次ML4級地震ML-T圖Fig.2 ML-T diagram of 9 ML4 earthquakes in Yinchuan region

1 銀川地區(qū)ML4級地震概況

自1970年寧夏弱震臺網(wǎng)建設(shè)以來，銀川地區(qū)(銀川市、賀蘭縣和永寧縣)共記錄ML4級地震9次 （圖1），包括ML4.0級地震4次，ML4.3級地震1次，ML4.6級地震2次和ML4.9級地震2次。從圖1震中分布圖可以看出，地震主要發(fā)生于銀川市和永寧縣，大致沿銀川隱伏斷裂北北東向展布，比較均勻地分布在南北約30 km的狹長范圍內(nèi)。結(jié)合9次地震發(fā)生的先后順序（從圖1中序號a到序號i），地震基本以填空的方式發(fā)生于銀川隱伏斷裂附近。僅有1972年2月18日銀川ML4.0級地震震中位置向西偏離銀川隱伏斷裂位于蘆花臺隱伏斷裂東側(cè)。

圖2為銀川地區(qū)9次ML4級地震ML-T圖，將 1972—1979年、1994—1998年、2010—2012年劃定為三個地震活躍時段，可以明顯看出，1970年以來該地區(qū)ML4級地震在時間上的叢集特征，成叢時間間隔比較均勻，為12～14年。從成叢期間地震強度看，前兩次地震叢集期間發(fā)生的最大地震均為ML4.6，而最后一次叢集地震為兩次ML4.9級地震，活動強度要強得多。因此，雖然第三次叢集持續(xù)時間截至目前僅3年，比前兩次叢集持續(xù)時間（分別為8年和4年）都要短，但第三次叢集期間地震活動要強得多，這或許在某種程度上意味著第三次叢集期已經(jīng)結(jié)束，并預(yù)示著該地區(qū)開始了新一輪的ML4級地震平靜時期。

2 特征分析

2.1 震前與震后時空分布特征

由于9次ML4級地震沿北北東向分布，長度約30 km，與盆地內(nèi)的銀川隱伏斷裂走向一致，考慮到已經(jīng)探知[3]的銀川隱伏斷裂長度約80 km（圖1），因此，為了更清楚地展現(xiàn)地震前后一段時間內(nèi)及其附近區(qū)域的地震活動情況，本文將每次地震的震前與震后的空間范圍延伸到整個銀川隱伏斷裂帶上，而時間范圍則根據(jù)每次地震的發(fā)生時間，并考慮時間范圍互不重疊的情況下，保證至少使用震前半年和震后1年的資料。由此，本文給出的每次事件的時空研究范圍有所不同。針對每次事件不同的空間研究范圍和時間研究范圍，采用寧夏正式地震目錄，繪制了相應(yīng)的地震分布圖和ML-T圖（圖3～11），圖中空心圈表示地震震前發(fā)生的地震，實心圈表示震后發(fā)生的地震。

圖3 1972年2月18日銀川盆地ML4.0地震震前2年和震后1年震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.3 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area 2 years before and 1 year after the ML4.0 earthquake occurring in February 18,1972 in Yinchuan basin

圖4 1973年11月18日銀川盆地ML4.0地震震前半年和震后2年震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.4 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area half a year before and 2 years after the ML4.0 earthquake occurring in November 18,1973 in Yinchuan basin

圖5 1978年5月4日銀川盆地ML4.3地震震前2年和震后1年震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.5 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area 2 years before and 1 year after the ML4.3 earthquake occurring in May 4,1978 in Yinchuan basin

圖6 1979年11月6日銀川盆地ML4.6級地震震前半年和震后2年震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.6 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area half a year before and 2 years after the ML4.6 earthquake occurring in November 6,1979 in Yinchuan basin

圖7 1994年3月16日銀川盆地ML4.0級地震震前2年和震后1年半震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.7 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area 2 years before and one and half a year after the ML4.0 earthquake occurring in March 16，1994 in Yinchuan basin

圖8 1996年8月12日銀川盆地ML4.6級地震震前1年和震后1年震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.8 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area a years before and 1 year after the ML4.6 earthquake occurring in August 12，1996 in Yinchuan basin

圖9 1998年11月5日銀川盆地ML4.0級地震震前半年和震后2年震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.9 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area half a year before and 2 years after the magnitude ML4.0 earthquake occurring in November 5,1998 in Yinchuan basin

圖10 2010年6月22日銀川盆地ML4.9級地震震前2年和震后1年半震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.10 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area 2 years before and one and half a year after the ML4.9 earthquake occurring in June 22,2010 in Yinchuan basin

圖11 2012年11月20日銀川盆地ML4.9級地震震前1年和震后1年半震中區(qū)附近地震分布及相應(yīng)的ML-T圖Fig.11 Earthquake distribution and ML-T diagram near the epicentral area 1 year before and one and half a year after the ML4.9 earthquake occurring in November 20,2012 in Yinchuan basin

分析之前，需要對銀川地區(qū)不同時段的地震監(jiān)控能力簡要說明一下：2008年之前，寧夏地區(qū)布設(shè)地震臺站較少，尤其是2003年之前模擬測震臺站運行期間，銀川地區(qū)ML2.0級以下地震基本無法交出震中位置；寧夏“十五”期間數(shù)字化測震臺站增設(shè)至13個，同時將鄰省測震臺站并入寧夏臺網(wǎng)，該地區(qū)地震監(jiān)控能力明顯提升；從9次事件的ML-T圖（圖3～11）可以看出，該地區(qū)1970年以來ML2.0級以上地震基本可以交出震中。因此，為了具有可比性，分析時主要針對ML2.0以上地震進行分析。再結(jié)合ML-T圖形態(tài)變化，此處重點分析震前半年和震后3個月的地震發(fā)展情況。

（1）震前半年，主震震中區(qū)附近存在ML2級以上地震不發(fā)生、發(fā)生一次（后文簡稱單發(fā)）和發(fā)生多次（后文簡稱多發(fā)）三種情況，每種情況對應(yīng)的ML4級地震分別為2次、3次和4次；對于單發(fā)和多發(fā)的情況，震前的小震基本發(fā)生于主震周圍區(qū)域，與主震位置有一定的距離，與主震發(fā)生時間間隔為1～6個月不等；4次多發(fā)的情況中，震前小震均未出現(xiàn)空間集中現(xiàn)象，3次震前小震也未出現(xiàn)時間集中現(xiàn)象，1979年ML4.6級地震前小震出現(xiàn)了時間集中現(xiàn)象。

（2）震后3個月，多數(shù)地震的震中區(qū)附近發(fā)育有ML2級以上余震，且余震強度發(fā)展存在起伏；1972年ML4.0級地震后無ML2級以上余震發(fā)生，1978年ML4.3級地震后3個月在該地震南20 km處發(fā)生了青銅峽ML4.3級地震。

2.2 余震序列參數(shù)研究

不同的方法選取的余震序列時空范圍不同[4～6]。本文從陳凌等[6]提出的余震空間尺度與斷層長度的關(guān)系出發(fā)，并考慮到I類定位精度≤5 km和II類定位精度≤15 km以及余震序列主要沿斷層走向北北東向展布的實際情況，結(jié)合C-S法[4]刪除余震的時間窗（22～42 d）和實際的ML-T圖（圖3～11），筆

者將余震序列垂直于斷層方向的空間尺度定為II類定位誤差最大值15 km，沿斷層方向的空間尺度定為20 km，劃定在一橢圓范圍內(nèi)，時間尺度擴展為3個月。需要說明的是此處余震序列分析采用的時空尺度較2.1中要小。

首先統(tǒng)計每次主震的最大余震、最大余震與主震震級差、最大余震與主震時間間隔和最大余震與主震間距離。表1中結(jié)果顯示，除兩次地震無余震記錄之外，其余7次地震最大余震與主震震級差分布在0.9～2.1范圍內(nèi)，比較分散；最大余震與主震時間間隔從1～55 d不等，跨度較大；最大余震與主震間距離分布也無優(yōu)勢分布。因此，每次主震后最大余震的分布特點不盡相同，似乎每次事件的獨立性比較強。

考慮到余震序列記錄的完整性，本文僅計算2010和2012年兩次ML4.9級地震的余震序列b值[7]、 h值[8]、U值[9]和K值[10]（表2）。地震序列參數(shù)計算結(jié)果顯示兩次地震綜合判定均為非前兆震群，這與實際情況也相符。

表1 1970年以來銀川地區(qū)9次ML≥4.0級地震最大余震統(tǒng)計情況Table 1 Statistics of the biggest aftershock of 9 earthquakes with ML≥4.0 in Yinchuan region since 1970

表2 銀川地區(qū)2次ML≥4.0級地震序列參數(shù)計算結(jié)果Table 2 Calculation result of earthquake sequence parameters of 2 earthquakes with ML≥4.0 in Yinchuan region

2.3 主震震源機制分析

寧夏及鄰區(qū)地下主要動力源為青藏塊體北東向推擠作用。在該作用力下，鄂爾多斯塊體東移并逆時針旋轉(zhuǎn)，在銀川盆地形成東西向拉張與南北向斷層的右旋走滑。已有研究結(jié)果[3，11-14]證明了這一點。銀川盆地東西兩側(cè)各分布有一條活動斷裂，東界為近南北向的黃河-靈武斷裂，西界由賀蘭山東麓北北東向斷裂所控制，前者表現(xiàn)為高角度西傾的右旋走滑兼正斷屬性，后者表現(xiàn)為高角度南東傾的正斷屬性。盆地內(nèi)發(fā)育有西傾的銀川隱伏斷裂和東傾的蘆花臺隱伏斷裂兩條規(guī)模較大的北北東向斷裂和一系列次級斷裂（圖1），并都表現(xiàn)為右旋走滑兼正斷屬性。

1972—1998年銀川地區(qū)7次ML4級地震的震源機制解采用李孟鑾等[15]和趙知軍等[16]的計算結(jié)果，2010和2012年兩次ML4.9級地震震源機制解采用CAP方法[17，18]反演得到，反演結(jié)果顯示震源機制解在一定深度范圍內(nèi)比較穩(wěn)定。其中1972年2月18日銀川ML4.0級地震震中位置偏離銀川隱伏斷裂發(fā)生于蘆花臺隱伏斷裂東側(cè)，該地震震源機制解顯示發(fā)震斷層為正走滑錯動，走向近南北，傾向東，傾角60°，均與蘆花臺隱伏斷裂的屬性一致。圖1中其余8次地震的震源機制解結(jié)果顯示，發(fā)震斷層走向均為北北東向；震源錯動類型有4種，走滑錯動類型1次，正斷錯動類型1次，逆走滑錯動類型3次，正走滑錯動類型3次；走滑方向均表現(xiàn)為右旋走滑；斷層傾角均較大。以上震源機制反映的震源斷層走向、傾角、右旋滑動方向、走滑錯動類型和帶正斷分量均與銀川隱伏斷裂存在較好的一致性，由此也說明幾次地震同屬規(guī)模較大的銀川隱伏斷裂的可能性，而錯動類型中帶有逆沖分量，且地震震級不大，或許與銀川隱伏斷裂附近發(fā)育的一系列次級斷裂有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

針對1970年以來銀川地區(qū)叢集發(fā)生的ML4級地震，筆者通過開展主震震前小震與震后余震分布特征、余震序列參數(shù)計算和震源機制解方面的研究，對這些地震的活動特征有了一些初步認(rèn)識：

（1）1970年以來該地區(qū)ML4級地震在時間上3次叢集，成叢時間間隔比較均勻，為12～14年；而成叢持續(xù)時間不等，前兩次分別為8年和4年，最后一次截至目前持續(xù)時間僅3年；由于最后一次叢集地震為兩次ML4.9級地震，活動強度較強，或許意味著此次叢集地震已經(jīng)結(jié)束。

（2）綜合來看，銀川地區(qū)9次ML4級地震的震前和震后時空分布特征不盡相同，震前震中區(qū)附近有的有地震記錄，有的無地震記錄，有的余震發(fā)育，有的余震不發(fā)育。由此說明，9次地震的震前時空分布狀態(tài)之間沒有共性存在，震后同樣沒有共性存在，即每次地震的發(fā)生均具有一定的獨立性，發(fā)震特點各不相同，這也從側(cè)面反映了幾次地震的發(fā)生是局部應(yīng)力調(diào)整的結(jié)果，而非應(yīng)力一直處于累積狀態(tài)。因此，銀川盆地ML4級地震的發(fā)生對該區(qū)域是否會發(fā)生大震沒有震兆意義，這一點也為ML4級地震發(fā)生后的地震趨勢判定提供了依據(jù)。

（3）考慮到余震序列記錄的完整性，本文僅計算了最后兩次ML4.9級地震的余震序列參數(shù)，結(jié)果均顯示為非前兆震群，這一點與實際情況相符。

（4）主震震源機制解結(jié)果顯示幾次地震的發(fā)震斷層主要屬于銀川隱伏斷裂，同時存在與該斷裂附近的一系列次級斷裂有關(guān)的可能性。

綜上所述可知，隨著時間的推移，銀川隱伏斷裂依舊可能發(fā)生ML4級有感地震，而發(fā)震方式可能為斷裂帶上填空的方式，并且對該區(qū)域是否會發(fā)生大震沒有震兆意義，這點認(rèn)識也為該區(qū)域再次發(fā)生ML4級地震后的地震趨勢判定提供了依據(jù)。本文得到的認(rèn)識尚淺，如果要推測更多的可能，則需要積累更多的資料和做進一步的細致工作。

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Characteristic Research of Seismic Activity of ML4 Earthquakes in Yinchuan Region

ZENG Xianwei，MA Heqing，REN Xuemei，TAN Junlin，LUO Guofu
（Earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750001，China）

The characteristic of ML4 earthquakes in Yinchuan region since 1970 is time clustering.The paper analyzes the activity characteristic of earthquakes from three aspects,that are distribution characteristic of small earthquakes before the main earthquake and aftershocks， parameters of aftershock sequence， and focal mechanism of the earthquakes.The results show that：every earthquake has certain independence when occurring; the two calculable earthquake sequences are non precursory earthquake swarm，that is consistent with the actual;seismogenic faults of the several earthquakes showed by focal mechanism belong to Yinchuan buried fault，and it may be related to a series of minor faults near the buried fault.Then，the authors conclude that local stress adjustment may cause several earthquakes occurring,and there is no relationship between the several earthquakes and the big earthquake occurring in the region in the future.At the same time,the authors can speculate about a possibility of felt earthquakes with similar magnitude still occurring in the region in the future.

Yinchuan region；Aftershock sequence；Focal mechanism；Time clustering；Yinchuan buried fault

P314.2

A

1001-8662（2014）02-0049-07

10.13512/j.hndz.2014.02.007

曾憲偉，馬禾青，任雪梅，等.銀川地區(qū)ML4級地震活動特征研究[J].華南地震，2014，34（2）：49-55.[ZENG Xianwei，MA Heqing，REN Xuemei，et al.Characteristic Research of Seismic Activity of ML4 Earthquakes in Yinchuan Region[J].South china journal of seismology，2014，34（2）：49-55.]

2013-12-12

地震科技星火計劃（XH12054Y）、地震行業(yè)科研專項（201208009）

曾憲偉（1982-），男，工程師，主要從事地震活動性、震源機制與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場以及地震波速度橫向變化方面的研究.

E-mail：zeng_xw@126.com.