郯廬地震帶分段特征與小震序列活動分析

李彤霞，王 巖，郭曉燕，翟麗娜，張 麗（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

郯廬地震帶分段特征與小震序列活動分析

李彤霞，王 巖，郭曉燕，翟麗娜，張 麗
（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

2008年汶川地震后，中國東部的地震活動水平上升，郯廬地震帶內(nèi)的小震序列活動增強顯著。根據(jù)郯廬斷裂帶的分段特征，將郯廬地震帶劃分不同分段，結(jié)合分段內(nèi)不同小震序列活動變化，研究不同分段的地震活動性參數(shù)異常，分析郯廬地震帶分段之間的地震活動性的相互關(guān)系。

郯廬斷裂帶；小震序列；地震活動性參數(shù)

0 引言

中國東部地區(qū)人口稠密，經(jīng)濟發(fā)達，發(fā)生地震災(zāi)害在這一區(qū)域造成的損失非常巨大[1]。從地質(zhì)構(gòu)造與歷史地震分析，華北地區(qū)由于地震災(zāi)害造成的損失尤為顯著。2008年汶川8.0級地震發(fā)生后，中國大陸東部地區(qū)受到影響，地震活動強度、頻次在一定時段內(nèi)加劇，并發(fā)生了一系列震群活動、序列起伏活動[2]。其中，郯廬地震帶內(nèi)地震序列活動最為突出。

本文以汶川地震后郯廬地震帶不同分段區(qū)域的地震活動為背景，分析地震帶范圍內(nèi)的多個地震序列活動，研究斷裂帶各分段之間地震活動性的相關(guān)特征。

1 郯廬地震帶

郯廬斷裂帶是中國大陸東部最大的一條北北東向的深大斷裂，也是中國東部影響最大的強震活動帶[3]，在地震活動性研究中，將郯廬斷裂帶區(qū)域范圍稱為郯廬地震帶（圖1）。

郯廬斷裂帶南起長江北岸的廣濟地區(qū)，向北貫穿安徽、江蘇、山東，跨越渤海，經(jīng)東北三省，進入俄羅斯境內(nèi)，其在中國境內(nèi)的長度達2400多公里。歷史上，郯廬斷裂帶活動區(qū)域發(fā)生過眾多強烈地震，包括公元前70年安丘7級地震、1548年和1597年渤海7級地震、1668年郯城8.5級地震、1888年渤海7.5級地震、1969年渤海7.4級地震、1975年海城7.3級地震等[4]。其中， 1668年郯城8.5級地震是中國東部發(fā)生的有歷史記載的最強烈地震（圖1）。

按照斷裂活動性特征，郯廬斷裂帶在我國境內(nèi)自北向南大致可以分為四個區(qū)段：鶴崗—鐵嶺段、下遼河—萊州灣段、濰坊—嘉山段和嘉山—廣濟段（圖1）[5]。在不同分段上，地震活動特征存在不同的表現(xiàn)。從歷史地震活動特征分析，北部的鶴崗—鐵嶺段和南部的嘉山—廣濟段都以中小震活動為主，斷裂帶主要的地震活動集中于中部的下遼河—萊州灣段和濰坊—嘉山段。下遼河—萊州灣段具有地震發(fā)生頻率高強度大的特征，渤海1548年、1597年、1888年和1969年的多次7級以上地震，以及1975年海城7.3級地震都發(fā)生在該段。濰坊—嘉山段相對地震發(fā)生頻率較低，歷史地震包括公元前70年安丘7級地震和1668年郯城8.5級地震，但郯城地震強度高為歷史罕見。綜合歷史特征，未來郯廬斷裂帶仍是中國東部地區(qū)最為值得關(guān)注的地震活動區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的地震活動將集中于下遼河—萊州灣段和濰坊—嘉山段。

圖1 郯廬斷裂帶分段與歷史地震分布Fig.1 Segments and historical earthquakes in Tan-Lu fault zone

2 郯廬地震帶活動小震序列

汶川地震后，郯廬地震帶地震活動水平上升，在斷裂帶區(qū)域內(nèi)發(fā)生了多次震群序列，從北向南包括海城地震序列、蓋州地震序列、長島地震序列、乳山地震序列、霍山地震序列、金寨地震序列和江蘇東海地震序列（圖2）。這些序列中，長島序列和霍山序列是地震窗口序列，開窗活動與周邊地震有較好對應(yīng)關(guān)系[6-7]；金寨序列和江蘇東海序列為單次震群活動，活動強度較低[8]；海城地震序列為1975年海城7.3級地震的老震區(qū)地震活動序列，區(qū)域活動頻繁[9]；蓋州序列和乳山序列是近年來區(qū)域內(nèi)最為突出的序列活動，序列中包含多次強烈震群活動[10-11]。

圖2 郯廬斷裂帶活動小震序列分布Fig.2 Small earthquake sequences in Tan-Lu fault zone

按照序列分布范圍與郯廬斷裂帶分段關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)：鶴崗—鐵嶺段無活躍的地震序列；下遼河—萊州灣段地震序列活動最豐富，包括海城序列、蓋州序列和長島序列；濰坊—嘉山段地震序列有乳山序列和東海序列；嘉山—廣濟段發(fā)生的地震序列有金寨序列和霍山序列，這兩個序列較乳山、蓋州、海城序列強度頻次相比活動水平均較低。這一分布特征與郯廬斷裂帶歷史地震活躍特征相對應(yīng)。

本文選取2009年1月1日—2016年12月12日小震地震目錄，對各序列進行分析研究（圖3）。表1所示為郯廬斷裂帶區(qū)域內(nèi)7個活躍的小震序列的基本信息。其中，長島序列與霍山序列自1970年有監(jiān)測能力以來持續(xù)活動，是傳統(tǒng)的地震窗口，與華北地區(qū)、東北地區(qū)強震發(fā)生有一定對應(yīng)關(guān)系。長島序列新一輪的活躍自2010年12月底開始，截止2016年11月發(fā)生ML3.0～3.9地震7次、ML4.0～4.9地震1次，最大地震為2015年7月22日ML4.4地震?；羯叫蛄猩弦惠喕钴S結(jié)束于2010年11月，經(jīng)過7個月的平靜，自2011年7月開始活躍，新一輪活躍至2016年11月，發(fā)生ML3.0～3.9地震2次，ML4.0～4.9地震1次，最大地震為2014年4月20日ML4.4地震。海城序列自1970年海城7.3級地震后持續(xù)活躍，汶川地震后發(fā)生了多次4級震群，由于區(qū)域地下介質(zhì)破碎，對區(qū)域構(gòu)造活動敏感。蓋州序列自2012年2月2日ML4.8地震后活躍，至今發(fā)生了多次4級震群，截至2016年11月，發(fā)生ML3.0～3.9地震46次、ML4.0～4.9地震8次，活動強度與頻次水平均較高，多次震群有間隔時間短、持續(xù)時間長的特征。乳山序列自2013年10月1日ML3.8地震后活躍，其強度較蓋州序列稍低，活動頻次較高，截至2016年11月發(fā)生ML3.0～3.9地震29次、ML4.0～4.9地震3次，最大地震為2014年1月7日ML4.7地震。金寨序列開始于2014年2月，至8月開始活躍，2015年11月后趨于結(jié)束，期間發(fā)生ML3.0以上地震15次，最大地震為2014年10月26日ML3.9地震。東海序列開始于2015年2月，至3月基本結(jié)束，期間發(fā)生ML2.0以上地震10次，最大地震2015年2月21日ML3.0地震。

圖3 郯廬地震帶活動小震序列M-T圖Fig.3 Small earthquake sequences M-T distribution in Tan-Lu fault zone

表1 郯廬地震帶活動小震序列

3 郯廬地震帶分段地震活動性分析

按照郯廬斷裂帶的分段，郯廬地震帶被分割為四個區(qū)域。北端的鶴崗—鐵嶺段無7級以上歷史地震活動，且小震活動水平均較低，北部的下遼河—萊州灣段、中部的濰坊—嘉山段和南端的嘉山廣濟段目前小震序列活躍。本文針對小震序列活躍的三個分段區(qū)域進行進一步的分析。

3.1 郯廬地震帶分段小震序列活動

郯廬地震帶內(nèi)的小震序列中，海城序列、蓋州序列和長島序列屬于下遼河—萊州灣段，乳山序列和東海序列屬于濰坊—嘉山段，金寨序列和霍山序列屬于嘉山—廣濟段（圖1、圖2）。

如圖3所示，可見海城序列和蓋州序列的活動強度明顯高于其他序列，說明目前郯廬地震帶的下遼河—萊州灣段是最為活躍的區(qū)段，這與該區(qū)段歷史強震特征規(guī)律相符。從地理位置分析，長島序列和蓋州序列分別位于渤海海峽的南北兩端，先后于2010年底與2012年初開始活躍，說明環(huán)渤海區(qū)域的地震活動水平上升，發(fā)生強震的危險性增大。在序列活躍開始后，環(huán)渤海地區(qū)連續(xù)發(fā)生了2013年1月23日遼寧燈塔5.1級地震、2013年4月20日南黃海5.0級地震、2013年4月22日內(nèi)蒙古科爾沁5.3級地震、2013年5月18日北黃海5.1級地震。

濰坊—嘉山段區(qū)域的乳山序列靠近兩個分段的交界范圍，活躍時段落后于蓋州、長島序列，活躍強度與蓋州序列有一定的對應(yīng)性，其主要反映膠東半島的構(gòu)造運動，對于環(huán)渤海強震活躍也有一定的敏感度。濰坊—嘉山段的東海序列，屬于單次震群活動，距離1668年郯城8.5級地震約35km。東海震群周邊區(qū)域地震活動水平相對不高，這次震群的發(fā)生反映出濰坊—嘉山段地震活動水平升高。

嘉山—廣濟段位于郯廬地震帶的最南端，該區(qū)段歷史上無7級以上強震發(fā)生。區(qū)域內(nèi)的霍山序列作為地震窗口主要與周邊500km以內(nèi)區(qū)域中強震有對應(yīng)關(guān)系。金寨序列作為單次震群，持續(xù)時間較長，在周邊區(qū)域內(nèi)震情顯著，震源機制一致性分析認(rèn)為區(qū)域應(yīng)力水平較高?；羯叫蛄行乱惠喌幕钴S先于乳山序列，同時金寨震群發(fā)生先于東海震群。這說明嘉山—廣濟段地震序列的敏感性先于濰坊—嘉山段。

綜合各區(qū)段特征認(rèn)為，下遼河—萊州灣段與嘉山廣濟段小震序列活動對濰坊—嘉山段的地震活躍有一定的指示意義。由北至南三個區(qū)段存在北段、南段、中段的活動順序。

3.2 郯廬地震帶分段地震活動參數(shù)分析

針對郯廬地震帶目前較為活躍的三個分段：下遼河—萊州灣段、濰坊—嘉山段、嘉山—廣濟段進行地震活動性參數(shù)分析[12]。選取2006—2016年10年數(shù)據(jù)進行b值、P（b）值、Mf值參數(shù)掃描分析。掃描參數(shù)設(shè)置為：震級ML≥2.0，窗長1.5年，步長1個月。下圖4為b值、P（b）值、Mf值三種參數(shù)掃描變化圖，圖中標(biāo)注了各參數(shù)均方差范圍，其中b值、Mf值為1倍均方差，P（b）值為2倍均方差。

圖4 地震活動性參數(shù)掃描圖（b值、P（b）值、Mf值）Fig.4 Variations of seismic activity parameters（b、P（b）、Mf）

由b值變化曲線可見，下遼河—萊州灣段2012年下半年至2013年初出現(xiàn)低值異常，目前處于高值；濰坊—嘉山段2015年底開始出現(xiàn)低值異常，目前尚未恢復(fù)；嘉山—廣濟段2015年至2016年上半年出現(xiàn)低值異常。由P（b）值變化曲線可見，下遼河—萊州灣段2014年至2015年出現(xiàn)低值異常，其中2014年中低于2倍均方差；濰坊—嘉山段2015年中開始下降，年底低值異常超過2倍均方差，2016年中恢復(fù)；嘉山—廣濟段2014年底參數(shù)值突降，至2016年初恢復(fù)。由Mf值變化曲線可見，下遼河—萊州灣段2012年下半年至2014年初出現(xiàn)高值異常，之后呈下降趨勢，2015年下半年已經(jīng)低于1倍均方差，目前仍在下降；濰坊—嘉山段2015年底參數(shù)值顯著上升，出現(xiàn)高值異常，目前尚未恢復(fù)；嘉山—廣濟段2015年初出現(xiàn)高值異常，至2016年上半年基本恢復(fù)。

綜合分析發(fā)現(xiàn)，同一分段區(qū)域內(nèi)，不同參數(shù)出現(xiàn)異常的時間并不一致；不同分段區(qū)之間，相同參數(shù)出現(xiàn)異常的時間也不一致。從空間上，每一種參數(shù)在不同分段內(nèi)出現(xiàn)的時間有一定的先后順序，如下表2所示，北部的下遼河—萊州灣段通常最先出現(xiàn)異常，南端的嘉山—廣濟段隨后出現(xiàn)，最后是中部的濰坊—嘉山段。b值、P（b）值、Mf值反映的均是與地震活動區(qū)域地下介質(zhì)特征相關(guān)的信息變化，說明北部、南端的斷裂區(qū)域內(nèi)地震活動變化對中部的濰坊—嘉山段有一定的促進作用。這一特征與三個分段上不同小震序列活動先后順序特征相符（表2），進一步說明郯廬斷裂帶北部、南端的小震序列活動增強對中部地區(qū)有一定的前兆預(yù)示作用。

4 討論與結(jié)論

郯廬地震帶的地震活動對華北地區(qū)強震活動以及整個中國大陸東部地區(qū)的地震活動都具有重要的判定意義。通過對汶川地震后郯廬地震帶內(nèi)的多個小震活動序列的分析和地震帶不同分段地震活動性參數(shù)的掃描發(fā)現(xiàn)，郯廬地震帶的下遼河—萊州灣段和濰坊—嘉山段地震活動較為活躍，并且地震帶北部的地震活動先于南端、中部，南北兩端的分段區(qū)域地震序列活動增強對中部的濰坊—嘉山段的地震活動性有一定加劇作用。目前，下遼河—萊州灣段與濰坊—嘉山段區(qū)域內(nèi)多種地震活動性參數(shù)仍處于異常范圍，說明該地區(qū)地震活動性可能進一步增強。

表2 郯廬地震帶分段地震活動時間特征

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Segmentation Characteristics and Activity Analysis of Small Earthquake Sequences of Tan-Lu Fault Zone

LI Tong-xia, WANG Yan, GUO Xiao-yan, ZHAI Li-na, ZHANG Li
（Earthquake Administration of Liaoning Province, Liaoning Shenyang 110034, China）

After the Wenchuan earthquake in 2008, seismic activity level raised in eastern China and small earthquake sequences activities increased in Tan-Lu fault zone. In this paper, we studied on the segmentation characteristics and small earthquake sequences of Tan-Lu fault zone, and analyzed the seismic relationships of different segmentation in Tan-Lu fault zone.

Tan-Lu fault zone；small earthquake sequences；seismic activity parameters

P315.5

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.02.013

1674-8565（2017）02-0078-07

2017年度震情跟蹤定向工作任務(wù)（2017010504）

2016-12-20

2017-02-20

李彤霞（1980-），女，遼寧省遼陽市人，畢業(yè)于防災(zāi)科技學(xué)院，本科，工程師，現(xiàn)主要從事地震預(yù)測研究方面的工作。E-mail：ltx80@sohu.com