2023年2月5日、11日三水3.2和河源4.3級(jí)地震廣東地區(qū)同震效應(yīng)對(duì)比分析

陳貴美，譚爭光，劉 錦，王小娜

（廣東省地震局，廣州 510070）

0 引言

2023 年2 月5 日和2 月11 日廣東省境內(nèi)相繼發(fā)生廣東佛山市三水區(qū)3.2 級(jí)地震（簡稱三水）、廣東河源市源城區(qū)4.3級(jí)地震（簡稱河源）。2月5日三水地震距離廣州—三水?dāng)嗔鸭s15 km，震中100 km 范圍內(nèi)，曾發(fā)生5 級(jí)以上地震5 次，最大地震為1584年7 月8 日在廣東肇慶附近發(fā)生的5.0 級(jí)地震（距離本次震中52 km）。1997 年9 月23 日，三水曾發(fā)生的3.1級(jí)地震。2月11日河源4.3級(jí)地震距離河源—邵武斷裂約1 km，震中100 km 范圍內(nèi)共發(fā)生5 級(jí)以上地震4 次，該斷裂河源段自1959 年新豐江水庫大壩蓄水后，地震活動(dòng)頻繁，最大為1962 年3月19日6.1級(jí)。

以上兩次地震發(fā)生后，前者震中當(dāng)?shù)卣鸶袕?qiáng)烈，廣州、東莞部分地區(qū)有震感；后者經(jīng)向河源市相關(guān)部門負(fù)責(zé)同志電話了解，廣東河源市區(qū)震感強(qiáng)烈。廣州、深圳、佛山、惠州、汕頭、梅州、河源、東莞等地網(wǎng)友表示有震感。系統(tǒng)收集和整理同震異常信息，進(jìn)一步深入研究三水和河源2次地震對(duì)廣東省未來地震趨勢的影響具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)以往的同震效應(yīng)的有關(guān)文獻(xiàn)和資料，對(duì)遠(yuǎn)、大地震的同震效應(yīng)分析和研究的占多數(shù)，鮮少有對(duì)地方震和近震同震效應(yīng)的研究，而以上2次地震對(duì)于廣東地區(qū)屬于地方震和近震[1-2]。本文對(duì)廣東省地球物理觀測網(wǎng)的所有觀測項(xiàng)目進(jìn)行梳理和分析，發(fā)現(xiàn)重力、傾斜及水位，在這2次地震后有出現(xiàn)同震波形和水震波記錄，且同一個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目在兩次地震后波形形態(tài)也有所差別。下文對(duì)以上2次地方震和近震的同震響應(yīng)情況進(jìn)行分析。

1 地震基本參數(shù)

2023 年2 月5 日11 時(shí)38 分廣東佛山市三水區(qū)發(fā)生3.2 級(jí)地震，震源深度8 km，地震序列類型為孤立型。2023 年2 月11 日10 時(shí)41 分廣東省河源市源城區(qū)發(fā)生4.3 級(jí)地震，震源深度11 km，地震序列類型為主余型，河源地震震源機(jī)制解類型為走滑型，走向346°、傾角81°、滑動(dòng)角-12°。主要參數(shù)見表1。

表1 地震基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of earthquakes

2 觀測資料情況分析

廣東地球物理臺(tái)網(wǎng)目前在觀測的項(xiàng)目有形變、流體、電磁。三水和河源2次地震發(fā)生后能記錄到同震波的有形變觀測的重力、地傾斜[3]，流體觀測的水位觀測項(xiàng)目。

2.1 形變觀測

三水、河源震后廣東地區(qū)的深圳DZW 重力，汕頭、潮州、信宜和韶關(guān)的VP 寬頻帶傾斜儀均記錄到不同程度的同震波。

三水地震震后有深圳重力、潮州傾斜儀NS 向和信宜傾斜儀EW 向記錄到同震波形，如圖1、表2。河源地震后深圳重力、汕頭、潮州和韶關(guān)3 臺(tái)的傾斜儀NS 向和EW 向均記錄到同震波形，見圖2、表3。

圖1 廣東地區(qū)2023年2月5日三水地震形變記錄曲線Fig.1 The deformation record curve of Sanshui earthquake on February 5th，2023 in Guangdong region

圖2 廣東地區(qū)2023年2月11日河源地震形變記錄曲線Fig.2 The deformation record curve of Heyuan earthquake on February 11th，2023 in Guangdong region

表2 三水地震廣東形變記錄圖像的主要特征Table 2 Main characteristics of deformation record images in Guangdong during the Sanshui earthquake

表3 河源地震廣東形變記錄圖像的主要特征Table3 Main characteristics of deformation record images in Guangdong during the Heyuan earthquake

2.1.1 深圳重力

深圳重力測點(diǎn)地處北東東向的五華—深圳斷裂構(gòu)造帶西南尾端的東邊，沿海海域有北東東向的濱海斷裂帶。臺(tái)基主要是由古生代下石炭紀(jì)沉積巖性的砂頁巖和千枚巖組成。該臺(tái)距三水地震、河源地震的震中距分別為146 km、144 km。2 次地震后深圳重力儀均記錄到不同程度的形變波（表2、圖1a、圖2a）。

重力在2023 年2 月5 日三水3.2 級(jí)地震后記錄到地震波到時(shí)差比2023 年2 月11 日河源4.3 級(jí)地震后記錄到地震波到時(shí)差晚10 s，前者最大同震波到時(shí)與后者相當(dāng)，均在震后2 min 左右出現(xiàn)最大振幅，最大同震波變幅前者比后者略小，為69 μgal和70 μgal。2個(gè)地震記錄的形態(tài)相似，均為一組急降—急升的脈沖狀波形。

2.1.2 潮州形變觀測

潮州形變觀測處于北西向韓江斷裂、澄海—古巷斷裂、北東向普寧—潮州斷裂、炮臺(tái)—磷溪斷裂四條斷裂帶圍成的菱形區(qū)之中，臺(tái)基為燕山期花崗巖。該臺(tái)距三水地震、河源地震的震中距分別為378 km、203 km。以上2次地震后傾斜儀均記錄到形變同震波。

潮州傾斜儀NS 和EW 向均記錄到河源4.3 級(jí)地震同震波，三水3.2 級(jí)地震只有NS 向記錄到地震波。2月5日三水地震后，傾斜儀NS向記錄到地震波到時(shí)差比2 月11 日河源4.3 級(jí)地震后記錄到地震波到時(shí)差晚53 s，前者最大同震波到時(shí)與后者相當(dāng)，在震后約3 min 左右出現(xiàn)最大振幅，變化形態(tài)2者均為一急速下降的階變（圖1b、圖2d）。三水地震在震后約13 h 后，河源地震震后24 h 后緩慢回升，最大同震波變幅前者比后者小，為21×10-3"和70×10-3"。寬頻帶傾斜儀在EW 向2月11日河源4.3級(jí)地震后記錄到地震波到時(shí)差與該儀NS 向一致為85 s，最大同震波變幅為1×10-3"，形態(tài)為向下的脈沖狀波形（見表3、圖2e）。

2.1.3 汕頭形變觀測

汕頭形變觀測地處東南沿海地震帶的東南端，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜；該地區(qū)隸屬汕頭—惠來深斷裂帶；臺(tái)基為第三紀(jì)浸入中粗黑云母花崗巖，并有第四紀(jì)地層覆蓋。汕頭臺(tái)距河源地震的震中距約206 km，該臺(tái)的傾斜儀記錄到2 月11 日河源4.3 級(jí)地震。

河源4.3 級(jí)地震后，汕頭傾斜儀NS、EW 向記錄到地震波到時(shí)差均為85 s，NS、EW 向最大同震波到時(shí)在震后約2 min、3 min 左右出現(xiàn)最大振幅，最大同震波變幅為6×10-3"和51×10-3"（見表3）。變化形態(tài)NS 向?yàn)橐患彼偕仙蠹苯抵良s三分之一處的的階變（圖2b），震后24 h 后緩慢回落至震前狀態(tài)。EW 向小幅上升后迅速下降而后急速上升至正常曲線形態(tài)（圖2c）。

2.1.4 韶關(guān)形變觀測

韶關(guān)地處乳源—尋烏地震帶西端，臺(tái)站所在地區(qū)屬中構(gòu)造層，即陸相雜色碎屑建構(gòu)，夾火山巖，地表出露巖層為石英砂巖，臺(tái)基條件穩(wěn)定。臺(tái)站距河源地震的震中距約162 km，該臺(tái)傾斜儀記錄到2月11日河源4.3級(jí)地震。

河源4.3 級(jí)地震后，該儀NS、EW 向記錄到地震波到時(shí)差為44 s，NS、EW 向最大同震波到時(shí)在震后約2 min 左右出現(xiàn)最大振幅，最大同震波變幅為10×10-3"和12×10-3"（見表3）。NS、EW 向分別為一向下和向上的尖角脈沖（圖2f、圖2g）。

2.1.5 信宜形變觀測

信宜形變觀測臺(tái)在大地構(gòu)造上屬于粵西窿起帶，位于廉江—信宜—牛衛(wèi)斷裂帶的信宜段西北側(cè)。臺(tái)站基巖為花崗片麻巖，巖性堅(jiān)硬、完好，節(jié)理不甚發(fā)育。該臺(tái)傾斜儀記錄到震中距約231 km的2月5日三水3.2級(jí)地震。

三水3.2級(jí)地震后，信宜寬頻帶傾斜儀NS向無變化，僅EW 向記錄到地震波，其到時(shí)差為96 s，最大同震波到時(shí)在震后約3 min 左右出現(xiàn)最大振幅，最大同震波變幅為8×10-3"（見表2，圖1c），表現(xiàn)為一上升小臺(tái)階，最大振幅后恢復(fù)原狀。

2.2 流體觀測

2 月5 日三水地震和2 月11 日河源地震后掃描廣東地區(qū)流體學(xué)科的所有測項(xiàng)后發(fā)現(xiàn)，2月11日河源地震后僅有河源和平地電觀測站的流體水位測項(xiàng)觀測到水震波。

和平臺(tái)水位觀測井位于河源市江東新區(qū)和平尖下村，井深152 m。井構(gòu)造部位：距河源邵武斷裂4 km，蘭塘群及白堊系地層構(gòu)造。井孔工區(qū)處于河源盆地中部的丘陵地帶。鉆孔上部土層為殘積土，下部基巖為侏羅紀(jì)下統(tǒng)金雞組紅色砂巖。地下水埋藏類型主要為孔隙水。該井水位觀測始于2017 年12 月，儀器為ZKGD3000-NL 型數(shù)字水位觀測儀。其水位動(dòng)態(tài)變化主要受季節(jié)性（如降雨）變化較大。該井距河源4.3 級(jí)地震的震中距約8 km。水位在2023 年2 月11 日河源4.3 級(jí)地震后，出現(xiàn)一尖角狀脈沖階變，最大振幅為0.003 m，水位在震時(shí)出現(xiàn)快速上升，1 h后在10時(shí)42分達(dá)最高值，之后恢復(fù)震前狀態(tài)（圖3）。

圖3 河源4.3級(jí)地震后和平水位觀測井水位變化曲線Fig.3 Change curve of water level of Heping water level observation well after Heyuan M4.3 earthquake

3 同震及水震波的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

通過對(duì)廣東地區(qū)地球物理觀測項(xiàng)目資料的整理和分析，發(fā)現(xiàn)2023 年2 月5 日三水3.2 級(jí)地震和同月11日河源4.3級(jí)地震后，記錄到了重力、地傾斜和水位的異常變化，在2次地震后所引發(fā)的同震震波及水震波有相同之處也有差別，下面對(duì)相同點(diǎn)與不同點(diǎn)分述之。

相同點(diǎn)：深圳重力儀、潮州垂直擺傾斜儀NS向在三水和河源2次地震均記錄到同震震波。重力儀記錄到變化幅度較大、較清晰的同震震波，傾斜儀記錄到同震階躍，但持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。傾斜儀正常波動(dòng)時(shí)有明顯的固體潮，地震波到時(shí)后固體潮畸形變化或消失，地震波基本衰減后，出現(xiàn)明顯固體潮。

不同點(diǎn)：重力儀、潮州垂直擺傾斜儀NS 向在三水和河源2次地震后，前者較后者引起的同震波波幅小；信宜垂直擺EW 向記錄到三水地震同震波，河源地震記錄不到；潮州垂直擺傾斜儀EW向、汕頭和韶關(guān)垂直擺，只記錄到河源地震同震波，而三水地震無記錄，流體學(xué)科僅記錄到離河源4.3 級(jí)地震震中最近的和平水位觀測井的水震波。

各測項(xiàng)記錄的動(dòng)態(tài)不一，重力2次地震均表現(xiàn)為清晰完整的向下的脈沖狀；形變的潮州垂直擺NS 向變化形態(tài)2 者均表現(xiàn)為突降階變，EW 向則表現(xiàn)為向下的脈沖狀；汕頭垂直擺NS 和EW 向表現(xiàn)為急升和緩升而后急降的階變；韶關(guān)NS、EW 向表現(xiàn)為急降和急升的尖角脈沖。信宜EW 向表現(xiàn)為一上升小臺(tái)階；和平臺(tái)水位表現(xiàn)為一急升然后急降為正常的尖角狀脈沖階變。

重力儀和垂直擺傾斜儀在2次地震后出現(xiàn)了較明顯的差別，這可能與震級(jí)、震中距、震源深度、震源破裂方向等因素有關(guān)[4]。

4 結(jié)語

（1）重力、形變觀測儀器能在震后很快記錄到清晰完整的同震波形，說明測點(diǎn)形變觀測儀器對(duì)地震具備較好的記錄能力，優(yōu)良的臺(tái)基條件和觀測環(huán)境為高精度觀測質(zhì)量提供基礎(chǔ)。各儀器記錄曲線在同震響應(yīng)后能快速恢復(fù)到震前正常觀測形態(tài)，無階躍、零漂，速率也無明顯變化。證明了定點(diǎn)形變觀測設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，為開展地球固體潮觀測和大地形變研究提供了保證；

（2）水井含水層系統(tǒng)對(duì)地方震和近震的響應(yīng)主要是體波的振動(dòng)，體波的振動(dòng)周期一般為幾秒[5]。井水位同震幅度與含水層巖性有直接關(guān)系。井含水層巖性較硬者，如花崗巖滲透性較差[6]。同一口井井水位總是以其固有的方式響應(yīng)，而觸發(fā)能量大小的地震波，則受震級(jí)和井震距的影響[7]。

通過對(duì)廣東地球物理臺(tái)網(wǎng)各測項(xiàng)的記震能力，同震效應(yīng)的分析，有利于科學(xué)地使用形變、流體資料提取可靠的前兆異常信息。對(duì)于追溯地震前兆，識(shí)別前兆異常，預(yù)測后續(xù)地震等具有十分重要意義。