威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列活動特征與成因分析

劉成明

（中國四川 643000 自貢市地震監(jiān)測中心）

0 引言

2019年9月8日6時42分四川省內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣東北邊界龍會鎮(zhèn)附近（29.55°N，104.79°E）發(fā)生MS5.4地震，震源深度10 km。此次地震是2019年四川省內(nèi)發(fā)生的震級較大地震，也是四川威遠(yuǎn)縣有歷史地震記錄以來發(fā)生的最大震級地震。地震最大烈度為Ⅵ度，Ⅵ度區(qū)等震線長軸呈NE走向，長軸35 km，短軸22 km，主要涉及內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣、資中縣、市中區(qū)以及自貢市大安區(qū)等4個縣區(qū)的30個鎮(zhèn)。Ⅵ度區(qū)面積為680 km2，當(dāng)?shù)卣鸶休^強(qiáng)烈，內(nèi)江市市中區(qū)全安鎮(zhèn)等地房屋受損或垮塌。此外，位于Ⅵ度區(qū)之外的部分地區(qū)也受到波及，個別老舊房屋出現(xiàn)受損現(xiàn)象。威遠(yuǎn)MS5.4地震震中距威遠(yuǎn)縣12 km，距資中縣25 km，距自貢市23 km，距內(nèi)江市26 km，距成都市141 km。地震共造成1人死亡，68人受傷，其中，重傷3人，直接經(jīng)濟(jì)損失約2.4億元。此次地震有感范圍較大，內(nèi)江、自貢震感強(qiáng)烈，東至重慶，西至樂山，南至宜賓，北至成都、綿陽、德陽、資陽、南充等地均震感明顯（四川省地震局，2019a）。

2019年12月18日8時14分，與威遠(yuǎn)龍會鎮(zhèn)相鄰的四川省內(nèi)江市資中縣發(fā)生MS5.2地震，震源深度14 km，震中位于資中縣西南邊界陳家鎮(zhèn)（29.59°N，104.82°E），此次地震是威遠(yuǎn)MS5.4地震的晚期強(qiáng)余震（四川省地震局，2019b）。本文擬對威遠(yuǎn)MS5.4地震參數(shù)與序列活動特征進(jìn)行研究，并對威遠(yuǎn)MS5.4地震的成因進(jìn)行分析。

1 威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列監(jiān)測

為加強(qiáng)對川東南地震的監(jiān)測，四川省地震局在榮縣、威遠(yuǎn)縣布設(shè)了21個流動微震臺，自貢市地震監(jiān)測中心布設(shè)了6個流動微震臺，再加上自貢市地震監(jiān)測中心已建設(shè)和接入的自貢及周邊12個固定微震臺站，自貢市地震監(jiān)測中心共接入39個地震監(jiān)測臺站的地震連續(xù)波形數(shù)字信號，并將監(jiān)測中心使用的廣震MSDP監(jiān)測分析速報軟件中地震超級快報的起始震級由MS2.0降為MS1.5。自貢市地震監(jiān)測中心未接入流動臺時只能定位威遠(yuǎn)MS5.4地震中心MS≥1.0地震；接入流動臺后，能準(zhǔn)確定位MS≥0.5地震。通過以上工作，自貢市地震監(jiān)測中心為川東南地震監(jiān)測和信息及時準(zhǔn)確報送提供了技術(shù)保障。雖然內(nèi)江市應(yīng)急管理局沒有地震監(jiān)測臺網(wǎng)，但鄰區(qū)自貢市地震監(jiān)測臺站對威遠(yuǎn)MS5.4地震序列進(jìn)行了較好的監(jiān)測（圖1、2）。

圖1 自貢數(shù)字遙測地震臺站分布（未含流動臺）Fig.1 Distribution of digital remote seismic stations in Zigong (excluding mobile stations)

圖2 自貢數(shù)字遙測地震臺站分布圖（含流動臺）Fig.2 Distribution of digital remote seismic stations in Zigong (including mobile station)

2 威遠(yuǎn)MS 5.4地震發(fā)震構(gòu)造

威遠(yuǎn)MS5.4、資中MS5.2地震震中均位于四川盆地川中威遠(yuǎn)旋卷背斜構(gòu)造東南翼的李家場帚狀旋回褶皺帶，該褶皺帶基底為威遠(yuǎn)隆起花崗巖基底，埋深3—4 km，震中地表出露的地層主要是三疊紀(jì)上統(tǒng)須家河組至侏羅紀(jì)中統(tǒng)上、下沙溪廟組砂巖。震區(qū)地表構(gòu)造形跡為短軸鼻狀褶曲群等壓性結(jié)構(gòu)面，總體呈NNE向，為北東端收斂、南西端撒開、向南東彎凸的帚狀。短軸鼻狀褶曲群上發(fā)育一些逆沖斷層，震中位置有NE向榮縣—威遠(yuǎn)隱伏基底大斷裂通過；該斷裂位于威遠(yuǎn)隆起南側(cè)，是自流井凹陷向威遠(yuǎn)隆起過渡的邊界斷裂，西起犍為金石井鎮(zhèn)，向東經(jīng)榮縣、威遠(yuǎn)至內(nèi)江銀山鎮(zhèn)，全長約200 km，是中小地震活動帶，歷史上發(fā)生過2次4級以上地震，即1632年1月20日資陽內(nèi)江間4.7級、1979年7月 29日犍為4.2級地震（四川省地震局，1982）。據(jù)自貢及鄰區(qū)的地震史料記載，內(nèi)江地區(qū)地震活動一直較弱，2016版國家地震烈度區(qū)劃圖將其定為地震烈度Ⅵ度區(qū)。因此，2019年9月8日威遠(yuǎn)MS5.4、12月18日資中MS5.2地震是內(nèi)江地區(qū)有史以來震級最大、次大地震。

3 威遠(yuǎn)MS 5.4地震參數(shù)、震源機(jī)制解及序列活動特征

3.1 地震基本參數(shù)

威遠(yuǎn)MS5.4地震序列MS≥5.0地震基本參數(shù)見表1。

表1 威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列MS≥5.0地震基本參數(shù)Table 1 Seismic parameters of MS≥ 5.0 earthquakes in the Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

3.2 震源機(jī)制解

使用吳爾夫網(wǎng)上半球投影方法，利用自貢遙測地震臺網(wǎng)接入臺站及四川地震臺網(wǎng)部分子臺的初動符號，求得威遠(yuǎn)MS5.4地震序列MS≥5.0地震的震源機(jī)制解（表2）。

表2 威遠(yuǎn)MS 5.4、資中MS 5.2地震震源機(jī)制解Table 2 Focal mechanism solutions of the Weiyuan MS 5.4 and Zizhong MS 5.2 earthquakes

由表2可見，威遠(yuǎn)MS5.4地震主壓應(yīng)力方向?yàn)镹W 314°，節(jié)面Ⅰ走向NE 19°，為MS5.4地震的主破裂面，地震斷面傾向SE，震時有一定走滑分量，是左旋逆斷層，其節(jié)面Ⅰ走向指向NE的資中陳家鎮(zhèn)MS5.2地震震中；資中MS5.2地震主壓應(yīng)力方向?yàn)?NW 304°，節(jié)面Ⅰ走向SW 244°，為MS5.2地震的主破裂面，地震斷面傾向SE，震時有一定走滑分量，是左旋逆斷層；與利用MAPSIS地震分析預(yù)報軟件由臺站初動符號求得的震源機(jī)制解及解讀結(jié)果一致，2個地震的主壓應(yīng)力P、主張應(yīng)力T和中間應(yīng)力B方位接近一致，表明2個地震所受應(yīng)力來源基本相同（趙珠等，2000）。

3.3 余震序列

自貢數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)接入了39個傳輸子臺，對威遠(yuǎn)MS5.4地震震中區(qū)小震監(jiān)測能力和定位精度均較好。2019年9月8日至12月17日威遠(yuǎn)MS5.4地震序列中ML≥3.0地震見表3。

表3 威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列中ML≥3.0地震Table 3 ML ≥ 3.0 earthquakes of the Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

威遠(yuǎn)MS5.4地震震中區(qū)位于四川盆地川中威遠(yuǎn)旋卷背斜構(gòu)造東南翼的李家場帚狀旋回褶皺帶，震中位置有NE向榮縣—威遠(yuǎn)隱伏基底大斷裂通過，2019年9月8日威遠(yuǎn)MS5.4地震后，2019年12月18日發(fā)生資中MS5.2余震，2個地震間隔時間較長（相隔101天）。

選取29.5°—30.0°N、104.6°—105.0°E，即四川盆地川中威遠(yuǎn)旋卷背斜構(gòu)造東南翼的李家場帚狀旋回褶皺帶含部分NE向榮縣—威遠(yuǎn)隱伏基底大斷裂的范圍，對威遠(yuǎn)MS5.4地震序列進(jìn)行統(tǒng)計分析。截至12月17日，威遠(yuǎn)MS5.4地震序列共記錄到ML≥1.0地震461次，其中，ML1.0—1.9級地震421次；ML2.0—2.9地震36次；ML3.0—3.9地震3次；ML5.6（M5.4）地震1次；最大震級余震為2019年9月8日ML3.9（M3.3）地震，最大震級地震和次大震級地震的震級差為2.1，因此，威遠(yuǎn)MS5.4地震序列為主震—余震型。震區(qū)有較多頻次的小震活動，余震主要集中發(fā)生在主震后1周內(nèi)，隨后地震活動衰減明顯，10月初頻次略有增加，11月8日至12月17日地震頻次增加并持續(xù)，余震區(qū)與12月18日 資中MS5.2地震的余震區(qū)有重疊。資中MS5.2地震與威遠(yuǎn)MS5.4地震均發(fā)生在榮縣—威遠(yuǎn)—資中震群震區(qū)。資中MS5.2地震震中位于威遠(yuǎn)MS5.4地震震中北東6 km處，2次地震震中構(gòu)造均屬于李家場帚狀旋回褶皺帶，發(fā)震時間相距101天。威遠(yuǎn)MS5.4地震序列在資中MS5.2地震后以小震活動為主，強(qiáng)度持續(xù)在2.5級左右，ML≥3.0余震不豐富。2次地震序列的M—t圖和應(yīng)變釋放見圖3。

圖3 威遠(yuǎn)MS 5.4地震M—t圖（a）及應(yīng)變釋放（b）2019年1月1日至12月17日；29.5°—30.0°N，104.6°—105.0°EFig.3 M-t diagram and strain release maps of Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

以最小二乘法計算b值，震級區(qū)間劃分為0.5級，求得威遠(yuǎn)地震序列b值為1.033，屬異常。對威遠(yuǎn)MS5.4地震序列2019年9月8—21日自貢地震臺網(wǎng)記錄的ML≥1.0地震計算衰減系數(shù)h值，h=1.4，大于0.8，因此，威遠(yuǎn)MS5.4地震序列為主震—余震型，其高b值異?？赡芊从沉似浜髮l(fā)生資中MS5.2地震。2019年12月18日資中MS5.2地震后至2020年6月底，四川威遠(yuǎn)、資中地區(qū)無4級以上地震發(fā)生，因此，資中MS5.2地震為威遠(yuǎn)MS5.4地震的晚期強(qiáng)余震（李桂芳等，1996）。

4 地震活動背景與特征分析

4.1 地震活動背景

2019年全球M≥7.0地震活動呈現(xiàn)頻次少、強(qiáng)度低的特點(diǎn)，其主體地區(qū)為環(huán)太平洋地震帶。我國周邊未發(fā)生M≥7.0地震，表明影響我國的動力邊界地震活動偏弱，我國大陸及鄰區(qū)地震活動表現(xiàn)出頻次少、強(qiáng)度弱的特點(diǎn)，地震活動強(qiáng)度總體顯示西強(qiáng)東弱，區(qū)域上顯示M≥5地震分布于青藏地塊、西域地塊和華南地塊；臺灣地區(qū)及其附近海域地震活動強(qiáng)度呈現(xiàn)東強(qiáng)西弱的特征，四川區(qū)域突出地震事件震中全部集中在川東南的華鎣山斷裂帶及其附近地區(qū)（表4）（周榮軍等，1997）。

表4 2019年華鎣山斷裂帶中南段及其附近地區(qū)MS≥5.0地震（據(jù)四川地震臺網(wǎng)）Table 4 MS≥5.0 earthquakes in the middle and southern segments of Huayingshan fault zone and its adjacent region (according to the Sichuan Seismic Network)

2019年四川地震活動特點(diǎn)：地震頻次和強(qiáng)度均高于2018年，四川境內(nèi)地震活動主要集中3個區(qū)域（帶）：一是川東南華鎣山斷裂帶中南段及其附近的地震集中活躍區(qū)，主要在長寧—興文—珙縣和榮縣—威遠(yuǎn)—資中2個集中區(qū)域；二是龍門山斷裂帶，地震活動主要分布在汶川8.0級、蘆山7.0級地震的2個余震區(qū)；三是川滇菱形地塊東邊界（杜方，2020），威遠(yuǎn)MS5.4地震序列發(fā)生前，2019年2月25日13時15分四川榮縣東北高山鎮(zhèn)發(fā)生MS4.9震群型地震。

4.2 川東南華鎣山斷裂帶中南段、馬邊地震帶震后地震學(xué)參數(shù)

利用四川地震臺網(wǎng)月報資料，對華鎣山斷裂帶中南段ML≥2.0地震用Mapsis分析預(yù)報軟件進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在2019年威遠(yuǎn)MS5.4地震發(fā)生后，川東南的華鎣山斷裂帶中南段b值 ［圖4（a）］、地震活動度S值［圖4（b）］均正常；馬邊地震帶b值［圖4（c）］、斷層總面積［圖4（d）］等地震學(xué)參數(shù)均正常（韓渭濱等，2002）。

圖4 華鎣山斷裂帶中南段和馬邊地震帶ML≥2.0地震活動性（a）華鎣山斷裂帶中南段b值；（b）華鎣山斷裂帶中南段地震活動度S值；（c）馬邊地震帶b值；（d）馬邊地震帶斷層總面積；上、中、下3條平行虛線中線為均值線，上、下線分別為2倍標(biāo)準(zhǔn)差控制線Fig.4 ML≥2.0 seismicity of the middle and southern segments of Huayingshan fault zone and Mabian seismic zone

4.3 威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列地震活動性參數(shù)

威遠(yuǎn)、資中地區(qū)自2015年1月開始出現(xiàn)地震活動，2015年6月地震活動進(jìn)入活躍期，2016年1月7日發(fā)生ML3.9地震，2019年9月8日威遠(yuǎn)MS5.4、12月18日資中MS5.2地震發(fā)生后，地震活動有所衰減（表5、圖5）。

圖5 2015年1月至2020年6月威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列ML≥2.0地震M—t圖（a）、N—t圖（b）Fig.5 M-t and N-t diagrams of ML≥2.0 earthquakes of the Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence from January 2015 to June 2020

表5 威遠(yuǎn)MS 5.4地震震中附近ML≥3.8地震參數(shù)Table 5 Parameters of ML≥3.8 earthquakes near the epicenter of the Weiyuan MS 5.4 earthquake

依據(jù)《地震學(xué)分析預(yù)報方法程式指南》（國家地震局科技監(jiān)測司，1990），用Mapsis分析預(yù)報軟件計算威遠(yuǎn)MS5.4地震序列主震后14天的地震學(xué)參數(shù)（表6）。

表6 威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列地震學(xué)參數(shù)Table 6 Seismological parameters of Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

由表6可見，威遠(yuǎn)MS5.4主—余型地震序列U、F、K、h值正常，ρ、b值異?？赡芊从沉撕竺鎸l(fā)生資中MS5.2地震，資中5.2級地震為威遠(yuǎn)MS5.4地震的晚期強(qiáng)余震。

2017年8月8日，四川東昆侖斷裂帶發(fā)生九寨溝MS7.0地震后，川東南華鎣山斷裂帶中南段及其附近地區(qū)2018—2019年地震活動強(qiáng)度大幅增加。2018年12月16日四川興文發(fā)生5.7級地震后，2019年相繼發(fā)生1月3日珙縣5.3級、6月17日長寧6.0級與珙縣5.1級、6月18日長寧5.3級、6月22日珙縣5.6級、7月4日長寧5.6級等共計6次 5級以上地震；榮縣—威遠(yuǎn)—資中區(qū)相繼發(fā)生2月24—25日榮縣4.7級、4.3級、4.9級 地震及9月8日威遠(yuǎn)5.4級、12月18日資中5.2級地震。這些地震的最大震級已超過當(dāng)?shù)貧v史記錄。而2017年以來，川南馬邊地震帶地震活動頻次較少、強(qiáng)度較低，僅發(fā)生2019年鄰省ML≥5.0地震為5月16日云南永善ML5.3（MS4.7）地震，中強(qiáng)地震活動頻次明顯偏少。因此，威遠(yuǎn)MS5.4地震是在川東南華鎣山斷裂帶及其附近地區(qū)地震活動由平靜轉(zhuǎn)向非?；钴S、應(yīng)變釋放加速階段發(fā)生的（羅灼禮等，2002）（圖6）。

圖6 川南3.0級以上地震震中分布（a）及應(yīng)變釋放（b）2015年1月至2020年6月，據(jù)四川地震臺網(wǎng)Fig.6 Epicenter distribution and strain release of MS≥3.0 earthquakes in southern Sichuan Province

4.4 威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列地震活動性曲線掃描分析

利用四川地震臺網(wǎng)月報資料，對威遠(yuǎn)MS5.4地震序列（29.5°—30.0°N，104.6°—105.0°E）ML≥1.0地震用Mapsis分析預(yù)報軟件進(jìn)行時間掃描分析發(fā)現(xiàn)，2019年9月 8日至12月17日威遠(yuǎn)MS5.4地震序列b值 ［圖7（a）］、斷層總面積［圖7（b）］、地震活動度S值［圖7（c）］、缺震曲線［圖7（d）］均正常。

圖7 2019年9月8日至12月17日威遠(yuǎn)MS 5.4地震序列ML≥1.0地震活動性（a）b值；（b）斷層總面積；（c）地震活動度S值；（d）缺震Fig.7 ML≥1.0 seismicity of the Weiyuan MS 5.4 seismic sequence from September 8 to December 17,2019

5 威遠(yuǎn)MS 5.4地震成因分析

華鎣山斷裂帶中強(qiáng)震活動與南北地震帶強(qiáng)震間有較強(qiáng)的對應(yīng)關(guān)系，由《四川省地震前兆預(yù)報方法實(shí)用化研究成果匯編》（四川省地震局，1989）可知，四川長寧為地震活動窗，該區(qū)以28°46′ N、104°57′E為圓心，50 km為半徑區(qū)域內(nèi)發(fā)生的3.8級以上地震對應(yīng)四川西部6.0級以上地震。表4中前6個5級以上地震都發(fā)生在長寧地震窗內(nèi)。因此，2018—2019年川東南華鎣山斷裂帶中南段及其附近榮縣—威遠(yuǎn)—資中一帶4—6級地震異?；钴S，這可能與2017年九寨溝MS7.0地震有一定對應(yīng)關(guān)系。

威遠(yuǎn)MS5.4地震震源深度為10 km，余震資中MS5.2地震震源深度為14 km，威遠(yuǎn)地區(qū)花崗巖基底埋深3—4 km，表明這2次地震均發(fā)生在切割基底的斷裂上。由威遠(yuǎn)MS5.4、資中MS5.2地震震源深度和震源機(jī)制解可知，此次地震是由NE向榮縣—威遠(yuǎn)隱伏基底大斷裂的北東段錯動引起的。當(dāng)?shù)夭甥}注水、采氣注酸注水深度沒有達(dá)到基底斷裂切割的深度。

6 結(jié)論與討論

（1）四川省地震局和自貢市地震監(jiān)測中心架設(shè)的地震流動臺陣，極大地提高了對自貢及其鄰區(qū)地震參數(shù)的處理能力和地震信息發(fā)布能力。

（2）2019年9月8日威遠(yuǎn)MS5.4、12月18日資中MS5.2地震分別是四川內(nèi)江地區(qū)有史以來最大、次大震級地震，震中均位于四川盆地川中威遠(yuǎn)旋卷背斜構(gòu)造東南翼的李家場帚狀旋回褶皺帶，震中位置有NE向榮縣—威遠(yuǎn)隱伏基底大斷裂通過。

（3）2019年9月8日威遠(yuǎn)MS5.4地震發(fā)生前，周邊地區(qū)川東南華鎣山斷裂帶中南段地震活動經(jīng)歷了一個由平靜轉(zhuǎn)為活躍的階段，威遠(yuǎn)MS5.4地震就是在川南地震異?；钴S期間發(fā)生的。

（4）威遠(yuǎn)MS5.4地震序列U、F、K、h值正常，ρ、b值異常，這可能反映了后期將發(fā)生資中MS5.2地震。威遠(yuǎn)MS5.4地震序列為主震—余震型。

（5）2019年9月8日威遠(yuǎn)MS5.4地震序列結(jié)束后，川東南華鎣山斷裂帶中南段和馬邊地震帶地震活動性參數(shù)均正常，四川內(nèi)江威遠(yuǎn)、資中震區(qū)近期再次發(fā)生更大地震的可能性較小。

（6）由威遠(yuǎn)MS5.4、資中MS5.2地震震源深度和震源機(jī)制解可知，此次地震是由 NE向榮縣—威遠(yuǎn)隱伏基底大斷裂的北東段錯動引起的，為構(gòu)造地震。當(dāng)?shù)夭甥}注水、采氣注酸注水深度沒有達(dá)到基底斷裂切割的深度。

（7）華鎣山斷裂帶中強(qiáng)震活動與南北地震帶強(qiáng)震間有較強(qiáng)的對應(yīng)關(guān)系，2018—2019年川東華鎣山斷裂帶中南段及其附近榮縣—威遠(yuǎn)—資中一帶4—6級地震異?；钴S可能與2017年九寨溝MS7.0地震間有一定對應(yīng)關(guān)系。