安徽省地震序列的類(lèi)型與分布特征研究

程鑫 黃顯良 洪德全 吳雯雯 戚浩 郁建芳

安徽省地震局，合肥市長(zhǎng)江西路558號(hào) 230031

0 引言

在有感地震發(fā)生后的早期階段，后續(xù)地震活動(dòng)趨勢(shì)是政府和社會(huì)最為關(guān)心的問(wèn)題，并愈發(fā)引起各級(jí)地震部門(mén)的高度重視（張杰等，2005；蔣海昆，2010）。中國(guó)大陸中強(qiáng)地震的余震序列研究表明，中強(qiáng)地震序列類(lèi)型的空間分布在統(tǒng)計(jì)意義上有較明顯的區(qū)域性特征，即某些區(qū)域的中強(qiáng)地震以某種類(lèi)型的序列活動(dòng)為主，另一些區(qū)域又以另外類(lèi)型的序列活動(dòng)為主，固定區(qū)域的地震序列類(lèi)型呈相對(duì)的穩(wěn)定性（蔣海昆等，2006a），事實(shí)上，序列類(lèi)型的空間分布與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形式有關(guān)（王華林等，1997）。因此，事先做好地震序列類(lèi)型的劃分，可以為震后地震類(lèi)型的快速判定提供必要依據(jù)。

安徽省地處華北斷塊區(qū)、下?lián)P子斷塊區(qū)和秦嶺-大別山斷褶帶3個(gè)大地構(gòu)造單元的接壤地帶，郯廬斷裂帶與大別造山帶在安徽中部的大別山東緣相復(fù)合，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造背景比較復(fù)雜（陳安國(guó)等，2009）。自1970年區(qū)域測(cè)震臺(tái)網(wǎng)逐步建立以來(lái)，安徽省中強(qiáng)震并不多，依據(jù)現(xiàn)代地震資料難以為區(qū)域內(nèi)地震序列類(lèi)型的分布及其劃分提供有效參考。安徽省最早的地震記載可上溯到兩千多年以前的西漢，明代以后，史志盛行，更多涉獵地震災(zāi)害的記實(shí)（安徽省地震局，1983），這為我們分析研究該區(qū)域內(nèi)的地震序列類(lèi)型及其分布提供了重要依據(jù)。本文在充分發(fā)掘安徽省歷史破壞性地震資料的基礎(chǔ)上，從史料記載的考究和震后地震類(lèi)型快速判定的需要入手，對(duì)安徽省的地震序列類(lèi)型進(jìn)行了梳理分析和初步判定。

1 現(xiàn)代資料的選取與地震序列類(lèi)型的劃分

1.1 現(xiàn)代地震資料的選取

安徽省現(xiàn)代地震目錄主要使用的是安徽地震臺(tái)網(wǎng)目錄（1970～2013年），同時(shí)參考中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)目錄。本文選取安徽省1970年以來(lái)具有一定影響的地震（MS≥3.5）18組，用于對(duì)震型的分析研究。

1.2 現(xiàn)代地震序列類(lèi)型的劃分

根據(jù)現(xiàn)代地震學(xué)關(guān)于地震序列類(lèi)型的傳統(tǒng)稱(chēng)謂及地震序列類(lèi)型劃分的預(yù)測(cè)意義，將中國(guó)地震局（1998）給出的現(xiàn)代地震序列劃分標(biāo)準(zhǔn)拓展后劃分為孤立型、主余型、前震型、雙震型和震群型5種。

（1）孤立型序列：Emax/ΣE≥99.9%，ΔM≥2.5；

（2）主余型序列（簡(jiǎn)稱(chēng)主余型）：90%≤Emax/ΣE＜99.9% ，0.6≤ΔM≤2.4；

（3）前震型序列：在主震前有前震活動(dòng)，ΔM≥1.0；

（4）雙震型序列：Emax/ΣE＜90% ，ΔM≤0.5，有 2個(gè)主震；

（5）震群型序列：Emax/ΣE＜90% ，ΔM≤0.5，且主要地震在 3次或 3次以上。

Emax為最大地震釋放的能量，ΣE為整個(gè)地震序列釋放的總能量，ΔM為最大地震震級(jí)與次大地震震級(jí)之差；其中，前震型序列中的前震活動(dòng)指的是直接前震，ΔM為最大前震震級(jí)與主震震級(jí)之差（王林瑛等，2005）。對(duì)所選地震的綜合分析結(jié)果如表1所示。

表1 安徽現(xiàn)代地震序列類(lèi)型（1970～2013年，MS≥3.5）

根據(jù)表1中18組地震序列類(lèi)型統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孤立型地震序列8組，占序列總數(shù)的45%；主余型地震序列6組，占33%；前震型地震序列2組，占11%；震群型地震序列2組，占11%；自有儀器記錄以來(lái)尚未記錄到雙震型序列地震?？梢钥闯?，安徽現(xiàn)代地震序列類(lèi)型中以孤立型和主余型地震為主，共占78%；前震型和震群型地震只占22%，相對(duì)較少。

2 歷史資料的選取與地震序列類(lèi)型的劃分

2.1 歷史地震資料的選取

本文使用的歷史地震目錄取自《中國(guó)歷史強(qiáng)震目錄》和《中國(guó)地震簡(jiǎn)目》（國(guó)家地震局震害防御司，1995；《中國(guó)地震簡(jiǎn)目》編匯組，1988），并參考了《安徽地震目錄》和《安徽省地震監(jiān)測(cè)志》關(guān)于歷史地震的記載（安徽省地震局，1983、1989）。根據(jù)歷史記載，公元294～1969年安徽省共發(fā)生破壞性地震（M≥）32次，其中5.0級(jí)以上23次。

2.2 歷史地震序列類(lèi)型的劃分

刁守中等（2002）對(duì)歷史地震序列類(lèi)型估計(jì)提出了建議方案，筆者認(rèn)為該方案對(duì)于震后趨勢(shì)判定具有一定的參考價(jià)值，并依據(jù)安徽省地震序列特點(diǎn)對(duì)這一方案做出相應(yīng)調(diào)整，即將“孤立型”與“主余型”序列合為一類(lèi)，作為“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列，表示主震后原震中區(qū)無(wú)相當(dāng)或更大地震發(fā)生，對(duì)原震區(qū)不會(huì)造成更大破壞；將“前震型”、“多震型（雙震型和震群型）”等序列合并為一類(lèi)，作為“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列，表示原震中區(qū)短期內(nèi)仍可能有相當(dāng)或更大的地震發(fā)生，對(duì)原震區(qū)仍會(huì)造成更大破壞。由于歷史地震的烈度主要是依據(jù)歷史記載而定，再通過(guò)震級(jí)—烈度的關(guān)系換算出近似震級(jí)，故對(duì)于震中位置和地震強(qiáng)度的確定精度不高，難以按照現(xiàn)代地震序列的標(biāo)準(zhǔn)劃分，因此分為“相對(duì)安全類(lèi)”和“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”較好（田建明等，2004）。參考這一方法，本文對(duì)安徽省歷史地震序列類(lèi)型劃分作出如下約定：

（1）相對(duì)安全類(lèi)地震（Ⅰ類(lèi)）：目錄中只有1條地震記錄，史料中也無(wú)明確“屢震，連震，復(fù)震，復(fù)震尤甚”等記載的地震視為“相對(duì)安全類(lèi)”；

（2）相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)地震（Ⅱ類(lèi)）：目錄中有2次以上震中位置相同的地震，ΔM≤0.5，且發(fā)震時(shí)間相近；目錄中有2次或多次級(jí)以上地震，且震中距在50km以?xún)?nèi)，ΔM≤0.5，發(fā)震時(shí)間間隔不超過(guò)3個(gè)月；目錄中只有1條地震記錄，但記載中亦有如“戌時(shí)地震，本子夜時(shí)，復(fù)震尤甚”等信息。

此外，在具體劃分時(shí)筆者對(duì)安徽地震史料記載的前后內(nèi)容以及地震強(qiáng)度、震中區(qū)域等因素也進(jìn)行了綜合考慮，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.3 歷史地震序列類(lèi)型的分類(lèi)結(jié)果

（1）從1970年以來(lái)中國(guó)大陸部分中強(qiáng)地震余震序列的統(tǒng)計(jì)特征來(lái)看，80%的孤立型序列主震均小于6級(jí)，且無(wú)7級(jí)以上的孤立型序列（蔣海昆等，2006a、2006b）。1481年3月9日渦陽(yáng)、亳縣間6級(jí)地震和1831年9月28日鳳臺(tái)東北的級(jí)地震均未能查找到明確的余震記錄，而根據(jù)黃瑋瓊等對(duì)中國(guó)大陸地震資料完整性研究的統(tǒng)計(jì)結(jié)論（黃瑋瓊等，1994a、1994b），華東地區(qū)自1481年起，M≥地震記載已基本完整。綜上，筆者認(rèn)為安徽存在6級(jí)以上孤立型地震的可能，根據(jù)孤立型地震序列余震震級(jí)劃分，6級(jí)和級(jí)孤立型地震序列的余震上限震級(jí)定為級(jí)，而這類(lèi)震級(jí)地震記載缺失的可能性相對(duì)較低，則仍可將其歸類(lèi)為“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列。

表2 安徽歷史地震序列類(lèi)型（公元294～1969年，M≥）

表2 安徽歷史地震序列類(lèi)型（公元294～1969年，M≥）

（2）從各類(lèi)型地震序列的占比（表3）來(lái)看，安徽省自公元 294～1969年29組（32條）M≥地震序列中，“相對(duì)安全類(lèi)”23組，約占地震序列總數(shù)的79%；“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”6組，約占地震序列總數(shù)的21%。這一結(jié)果和現(xiàn)代地震序列中孤立型和主余型地震類(lèi)型以及前震型和震群型地震序列類(lèi)型所占比例相比，非常接近。表明依據(jù)此種方法對(duì)歷史地震序列類(lèi)型進(jìn)行劃分，基本符合安徽省現(xiàn)代地震序列類(lèi)型分類(lèi)的實(shí)際情況，其結(jié)果具有較高的參考價(jià)值。

表3 安徽歷史地震（M≥）和現(xiàn)代地震（MS≥3.5）序列類(lèi)型比較

表3 安徽歷史地震（M≥）和現(xiàn)代地震（MS≥3.5）序列類(lèi)型比較

相對(duì)安全類(lèi) 相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)類(lèi)型 孤立型 主余型 前震型 震群型歷史地震 79% 21%現(xiàn)代地震 78% 22%

3 安徽省地震序列類(lèi)型分布特征及構(gòu)造環(huán)境

3.1 地震序列類(lèi)型與震級(jí)的關(guān)系

據(jù)安徽省地震序列類(lèi)型與地震震級(jí)的關(guān)系（圖1）可以看出，3.5≤M＜4.0地震序列中，“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列2組，約占17%，“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列10組占83%；4.0≤M＜5.0地震序列中，“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”2組，約占15%，“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列11組占85%；M≥5.0地震序列共22組，“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”6組，約占27%，“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列16組占73%。從兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系中可知，安徽省3.5≤M＜5.0地震序列中，“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列比例較為均衡；而在M≥5.0地震序列中，“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列比例則明顯增加。

圖1 安徽省地震序列類(lèi)型分布與震級(jí)的關(guān)系

3.2 地震序列類(lèi)型的空間分布

據(jù)地震的空間分布可以看出，安徽省歷史的與現(xiàn)代的地震序列類(lèi)型比較一致，表明安徽省地震活動(dòng)的繼承性較強(qiáng)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)安徽省歷史與現(xiàn)代地震序列類(lèi)型空間分布的比較（圖2），進(jìn)一步說(shuō)明本文對(duì)安徽省歷史地震序列的劃分結(jié)果與本區(qū)現(xiàn)代地震序列類(lèi)型的實(shí)際相符，這為震后地震序列類(lèi)型的快速判定提供了一定的參考。

3.3 地震序列類(lèi)型的構(gòu)造環(huán)境

安徽斷裂十分發(fā)育，主要斷裂有50多條，可分為NE、NNE、NW和NWW向4組，彼此之間互有切割和錯(cuò)動(dòng)，郯廬斷裂帶長(zhǎng)期控制兩側(cè)的構(gòu)造格局，郯廬斷裂帶以東主要發(fā)育NE向構(gòu)造，以西則是近EW向構(gòu)造較為發(fā)育（安徽省地震局，1989；安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1987）。綜合歷史和現(xiàn)代地震序列類(lèi)型統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表1、2），可大致看出安徽省地震序列類(lèi)型的地理分布和主要斷裂的關(guān)系（圖2）。

3.3.1 主余型地震序列的分布和構(gòu)造的關(guān)系

一般認(rèn)為主余型（含孤立型）地震的震源環(huán)境是發(fā)震斷層構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，處于較為單一的應(yīng)力作用之下，以擠壓應(yīng)力為主的應(yīng)力場(chǎng)，介質(zhì)相對(duì)均勻完整（王華林等，1997）。安徽省大部分地區(qū)主要受EW向擠壓應(yīng)力作用，故發(fā)震斷層往往為NNE向和NWW向的簡(jiǎn)單構(gòu)造，多為再活動(dòng)斷層，這些地區(qū)的地震類(lèi)型大都表現(xiàn)為主余型或孤立型（馬宗晉，1992），屬“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列。

圖2 安徽省主要構(gòu)造及地震序列類(lèi)型分布

3.3.2 多震型地震序列的分布和構(gòu)造的關(guān)系

多震型序列往往與共軛構(gòu)造或多組構(gòu)造交匯相聯(lián)系（蔣海昆等，2006b），安徽省前震型和多震型等“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列主要分布在以下幾個(gè)區(qū)域：

①霍山地區(qū)位于梅山-龍河口斷裂（F12）、青山-曉天斷裂（F13）和落兒嶺-土地嶺斷裂（F14）交匯部位。該區(qū)域是安徽地震活動(dòng)強(qiáng)度最大、頻度最高的地區(qū)，NW向活動(dòng)斷裂與NE向活動(dòng)斷裂在此交匯，同時(shí)受到EW向擠壓和上地幔隆起產(chǎn)生的張應(yīng)力作用（劉東旺等，1998），造成現(xiàn)代地形差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)震以多震型為主。公元294～1969年間霍山地區(qū)發(fā)生M≥地震5組，其中3組屬于“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”的多震型地震；1970年至今，霍山地區(qū)4組MS≥3.5地震中2組為震群型地震。且安徽省發(fā)生的4次6級(jí)以上地震中有2次在霍山地區(qū)，并均為多震型地震（表1、表2）。

②皖東北地區(qū)位于郯廬斷裂帶（F8）的嘉山-定遠(yuǎn)段及西側(cè)的蚌埠-靈璧的交匯地區(qū)。一是斜切郯廬斷裂帶NW向斷裂與該帶的交匯部位，如1868年10月30日定遠(yuǎn)南M地震；二是近EW斷裂與NE向斷裂的交匯部位，如1979年3月2日固鎮(zhèn)MS5.0前震型地震和1537年5月13日靈璧M多震型地震。其中，定遠(yuǎn)南M地震發(fā)生在郯廬斷裂帶的嘉山-定遠(yuǎn)段，周邊幾次相對(duì)“安全類(lèi)地震”則發(fā)生在郯廬帶西側(cè)與NW向、EW向等活動(dòng)斷裂的交匯部位。

③皖宿北地區(qū)位于王老人集斷裂（F1）和新鄉(xiāng)-商丘斷裂（F18）交匯部位，這2條斷裂均具有一定的活動(dòng)性。1481年3月9日王老人集斷裂附近安徽境內(nèi)發(fā)生的渦陽(yáng)、亳縣間6級(jí)地震（前文已討論）和1999年12月30日的利辛4.1級(jí)地震均為孤立型；而從1642年10月4日、1643年10月23日蕭縣和1644年1月15日蕭縣、碭山間3次級(jí)地震的方位關(guān)系來(lái)看，則受新鄉(xiāng)-商丘斷裂活動(dòng)控制的可能性更大。

4 結(jié)論

（1）安徽省79%以上歷史地震序列類(lèi)型為“相對(duì)安全類(lèi)”，而“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”僅占地震序列總數(shù)的21%，這一結(jié)果與安徽省的現(xiàn)代地震序列類(lèi)型劃分結(jié)果相近，總體呈“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列類(lèi)型隨震級(jí)增加而相應(yīng)增加的趨勢(shì)。

（2）安徽省地震序列類(lèi)型的空間分布有顯著的區(qū)域性差異。大部分地區(qū)主要受EW向擠壓應(yīng)力作用，表現(xiàn)為NNE向和 NWW向的單一發(fā)震斷層，為“相對(duì)安全類(lèi)”地震序列；而“相對(duì)危險(xiǎn)類(lèi)”地震序列主要集中在梅山-龍河口斷裂、青山-曉天斷裂和落兒嶺-土地嶺斷裂交匯部位的霍山地區(qū)，郯廬斷裂帶的嘉山-定遠(yuǎn)段及其西側(cè)的蚌埠-靈璧所在的皖東北地區(qū)和宿北地區(qū)。由于安徽省現(xiàn)代地震序列中的中強(qiáng)震相對(duì)較少，要對(duì)區(qū)域內(nèi)地震類(lèi)型分布特征進(jìn)行全面判定，尚需更多的地震活動(dòng)資料。

（3）通過(guò)對(duì)歷史與現(xiàn)代地震序列類(lèi)型空間分布的比較，反映出安徽省地震活動(dòng)的繼承性較強(qiáng)，地震類(lèi)型劃分結(jié)果可為震后地震類(lèi)型的快速判定提供依據(jù)和參考。

（4）歷史地震目錄記載的完整性難以定論，但從現(xiàn)有的資料看，安徽存在發(fā)生6級(jí)以上孤立型地震的可能，隨著地震史料的新發(fā)現(xiàn)和新積累，對(duì)安徽地區(qū)的震例研究也將會(huì)進(jìn)一步完善。