葉秀薇，楊馬陵，黃元敏

(廣東省地震局(中國(guó)地震局地震監(jiān)測(cè)與減災(zāi)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，廣東廣州510070)

0 引言

中國(guó)大陸的東南沿海由于其特殊的構(gòu)造背景，地震活動(dòng)強(qiáng)度、頻度均大于華南地塊的內(nèi)部，一般稱之為“東南沿海地震帶”。對(duì)于東南沿海地震帶20世紀(jì)活躍幕的劃分，有許多不同的方案(魏柏林等，2001;彭美鳳，林世美，1996;李海華等，1996;馮絢敏等，1998;任鎮(zhèn)寰等，2002)，但比較一致的是對(duì)最后一個(gè)活躍幕的劃分，即1986～1999年為20世紀(jì)第Ⅳ活躍幕，期間發(fā)生了1987年尋烏5.5級(jí)地震、1994年臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震、1994、1995年北部灣 6.1、6.2級(jí)地震、1997年永安5.2級(jí)地震等一系列強(qiáng)震。2000年?yáng)|南沿海地震帶開(kāi)始進(jìn)入平靜幕，至今已超過(guò)12年未發(fā)生5級(jí)以上地震，持續(xù)時(shí)間超過(guò)了以往平靜幕的平均持續(xù)時(shí)間。下一個(gè)活躍幕何時(shí)到來(lái)，是地震工作者需要研究的問(wèn)題。

在第Ⅳ活躍幕期間，地震觀測(cè)系統(tǒng)已非常成熟，即使是海域的3級(jí)地震亦不會(huì)遺漏，得到的活動(dòng)規(guī)律對(duì)下一活躍幕震情的判斷或許更具指導(dǎo)意義?；诖?，筆者就第Ⅳ活躍幕的地震活動(dòng)開(kāi)展研究工作，以期總結(jié)對(duì)下一活躍幕有參考意義的某些特征。

1 東南沿海地震帶的范圍

地震帶范圍的劃分通常以斷裂走向，重力、磁場(chǎng)變異帶、梯度帶，中生代盆地邊界等地質(zhì)上的不連續(xù)界面作為邊界。東南沿海地震帶所包括的范圍，大致北起浙江南部，南至廣東的雷州半島、海南和廣西南部，包括了福建、廣東、海南的全境和浙江、江西以及廣西的南部，形成一條大致與海岸線平行的相對(duì)狹長(zhǎng)的地震帶(圖1)。該帶1900年以來(lái)地震活動(dòng)情況見(jiàn)圖2。一般以114°E為界，以東稱之為東南沿海地震帶東帶(以下簡(jiǎn)稱“東帶”)，以西稱之為東南沿海地震帶西帶(以下簡(jiǎn)稱“西帶”)。

對(duì)于東南沿海地震帶所涉及的范圍爭(zhēng)議最大的是1994年9月16日臺(tái)灣海峽發(fā)生的7.3級(jí)地震是否屬于東南沿海地震帶。魏柏林等(2001)將東南沿海地震帶劃分出6條北東向地震帶、8條北西向地震帶和5條東西向地震帶，臺(tái)灣海峽的7.3級(jí)地震并不屬于上述任何一條地震帶，認(rèn)為該帶第二活動(dòng)周期的活動(dòng)高潮是1918年南澳的7級(jí)地震，之后強(qiáng)度逐漸下降，目前處于1400年以來(lái)的第二活動(dòng)周期的尾段。而任鎮(zhèn)寰等(2002)認(rèn)為臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震應(yīng)屬于東南沿海地震帶上的地震，華南地震區(qū)控震構(gòu)造和發(fā)震構(gòu)造主要是南海系北東東向斷裂，本區(qū)6級(jí)以上強(qiáng)震幾乎都是處于北東東向斷裂與北西向斷裂交匯部位，在北西西向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用下，北東東向斷裂右旋，北西向斷裂左旋的共軛活動(dòng)，是本區(qū)強(qiáng)震孕震、發(fā)震的機(jī)理。臺(tái)灣碰撞帶的運(yùn)動(dòng)首先影響鄰近南海系東端的活動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)西端南海系的活動(dòng)。1994年臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震以及隨后發(fā)生的1994、1995年北部灣6.1、6.2級(jí)地震正是這一機(jī)理的又一次反映。

筆者認(rèn)同任鎮(zhèn)寰等(2002)的觀點(diǎn)，在后面的研究中將臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震劃入東南沿海地震帶范圍。

圖1 東南沿海地震帶范圍及1970年至今ML≥5地震空間分布(虛線框?yàn)闁|南沿海地震帶范圍，星號(hào)為陽(yáng)江地震窗所在位置)Fig.1 Scope of seismic belt in Southeast China Coast and spatial distribution of ML≥5 earthquakes from 1970(broken line means the scope of seismic belt in Southeast China Coast，star means the location of Yangjiang seismic window)

圖2 東南沿海地震帶M≥5地震M－t圖(1900年至今)Fig.2 M-t chart of M≥5 earthquakes in seismic belt of Southeast China Coast from since 1900

2 陽(yáng)江地震窗口與東南沿海地震帶中強(qiáng)震的對(duì)應(yīng)關(guān)系

地震窗是指某些能以弱震活動(dòng)形式靈敏反映區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)變化的特殊構(gòu)造部位(敖雪明等，1994)。在華北、新疆、甘肅、云南等地研究較多(姜秀娥，單錦芬，1982;程萬(wàn)正，1984;敖雪明等，1996;劉小鳳等，2003)，這些地震窗有一個(gè)共同的特點(diǎn):處于特殊的構(gòu)造部位，小震活動(dòng)頻度明顯高于周圍其他地區(qū)。

1969年曾發(fā)生6.4級(jí)地震的陽(yáng)江洋邊海震區(qū)(圖1)位處南海北部陸緣濱海斷裂帶與珠江口外坳陷帶的交接地段的中段，斷裂按走向分為北東向、北西向和北東東向3組。其中北東向構(gòu)造規(guī)模最大，北西組次之，兩向斷裂共同組成一個(gè)覆蓋全區(qū)的正交破裂網(wǎng)格(鐘貽軍，任鎮(zhèn)寰，2003)。本區(qū)活動(dòng)最強(qiáng)烈的斷裂是北東東向?yàn)I海斷裂帶、平崗斷裂和北西向漠陽(yáng)江斷裂、洋邊海斷裂，且均從晚更新世以來(lái)活動(dòng)強(qiáng)烈，兩組斷裂在洋邊海交匯，1969年6.4級(jí)地震就發(fā)生于此交匯區(qū)。隨后40余年，該區(qū)中小地震不斷，有感地震時(shí)有發(fā)生，小震活動(dòng)頻度明顯高于周圍其他地區(qū)。陽(yáng)江地區(qū)特殊的構(gòu)造環(huán)境及地震活動(dòng)的頻度具備了成為東南沿海地震帶地震窗口的條件。因此，筆者就此加以研究，以期尋找兩者間的對(duì)應(yīng)規(guī)律。

首先統(tǒng)計(jì)1980年以來(lái)陽(yáng)江洋邊海地區(qū)(21.60°～21.88°N，111.70°～111.90°E)ML≥3地震每3個(gè)月的頻次，若該月陽(yáng)江發(fā)生ML≥4.5地震，則隨后半年時(shí)間內(nèi)發(fā)生的ML≥3地震作為其余震，計(jì)算中加以刪除。再以1年作為滑動(dòng)窗口，向前滑動(dòng)(以下簡(jiǎn)稱“滑動(dòng)3月頻次”)，以0.8作為異常閾值，見(jiàn)圖3。異常時(shí)段見(jiàn)表1。

圖3 東南沿海地震帶M－t圖(ML≥5)及陽(yáng)江ML≥3地震滑動(dòng)3月頻次(1980－01～2012－02)Fig.3 M-t chart of ML≥5 earthquakes in seismic belt of Southeast China Coast and slip 3 months frequency of Yangjiang ML≥3 earthquakes(1980－01～2012－02)

表1 陽(yáng)江地區(qū)ML≥3地震滑動(dòng)3月頻次異常統(tǒng)計(jì)Tab.1 Abnormity statistic of Yangjiang ML≥3 earthquakes in slip 3 months frequency

圖3左側(cè)縱坐標(biāo)是東南沿海地震帶ML≥5地震，右側(cè)縱坐標(biāo)是陽(yáng)江ML3地震滑動(dòng)3月頻次，連續(xù)線上方的地震標(biāo)注是指陽(yáng)江ML≥4.5地震。由圖3及表1可見(jiàn)，在研究時(shí)段內(nèi)，滑動(dòng)3月頻次共出現(xiàn)7次高于閾值的異常時(shí)段，其中前5次出現(xiàn)在東南沿海地震帶第Ⅳ活躍幕時(shí)段內(nèi)，在異常的下降階段或結(jié)束后的6個(gè)月內(nèi)東南沿海地震帶均發(fā)生5級(jí)以上強(qiáng)震。這5次異常中，僅第一次異常(1985～1988年)是處于陽(yáng)江本區(qū)中強(qiáng)震活躍的時(shí)段，接連發(fā)生了1986年 ML5.4地震和1987年ML5.0地震，其他4次異常時(shí)段(1992、1993、1995和1997年)陽(yáng)江地區(qū)未發(fā)生ML≥4.2地震，最大地震僅ML4.1。因此，陽(yáng)江地區(qū)出現(xiàn)的4次ML≥3地震頻次的增加并非是陽(yáng)江本區(qū)中強(qiáng)震的前兆或余震，是大區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)的反映。

1994、1995年是東南沿海地震帶第Ⅳ活躍幕地震活動(dòng)的高潮時(shí)段，接連發(fā)生多次強(qiáng)震，包括1994年臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震、1994、1995年北部灣6.1、6.2級(jí)地震，而陽(yáng)江地區(qū)提前1年，從1993年年中開(kāi)始，3級(jí)地震頻次的顯著升高，并持續(xù)至1995年初;且1993～1994年陽(yáng)江的最大地震(ML4.1)是在1994年臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震前1個(gè)小時(shí)發(fā)生的。

2000年?yáng)|南沿海地震帶進(jìn)入平靜幕后，陽(yáng)江出現(xiàn)的2次滑動(dòng)3月頻次異常主要是與本區(qū)兩次4級(jí)以上地震活動(dòng)有關(guān)。第一次異?？烧J(rèn)為是ML4.7地震的前兆，第二次異常(2005－11～2006－06)應(yīng)是2004年ML5.2地震造成的，由于計(jì)算時(shí)僅刪除主震后半年時(shí)間的余震，且3月頻次是向前滑動(dòng)，使得異常時(shí)段滯后于ML5.2地震發(fā)生時(shí)間。

由以上分析可見(jiàn)，陽(yáng)江地區(qū)的ML3的活躍不僅與本區(qū)5級(jí)左右地震的活動(dòng)有關(guān)(陽(yáng)江地區(qū)5級(jí)地震前后出現(xiàn)滑動(dòng)3月頻次的高值異常，符合一般的認(rèn)識(shí)規(guī)律)，而且與東南沿海地震帶活躍有關(guān)。在高值異常下降階段或異常結(jié)束后6個(gè)月內(nèi)該帶均出現(xiàn)5級(jí)以上中強(qiáng)震活動(dòng)，因此陽(yáng)江地區(qū)是大區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整的反映窗口。

按照馬宗晉(1980)的“多點(diǎn)場(chǎng)”模式，當(dāng)區(qū)域應(yīng)力增強(qiáng)時(shí)，在斷裂的閉鎖段或端部引起應(yīng)力集中，造成多個(gè)應(yīng)力集中點(diǎn)，其中有的發(fā)育成震源體，并以失穩(wěn)斷錯(cuò)的方式導(dǎo)致大地震的發(fā)生;另外一些應(yīng)力集中點(diǎn)，如陽(yáng)江的洋邊海斷裂與平岡斷裂交匯處附近，由于1969年曾發(fā)生過(guò)6.4級(jí)強(qiáng)震，導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼗鶐r變得較為破碎，不利于能量的積累，近幾十年很難再發(fā)生同等強(qiáng)度的地震，當(dāng)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)往往導(dǎo)致小震增多，這個(gè)地區(qū)則成為反映區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)變化的窗口和大震即將到來(lái)的前兆，這可能是陽(yáng)江作為地震窗前兆的物理機(jī)制。

3 東南沿海地震帶ML≥4地震異常平靜的震兆意義

計(jì)算1970年后東南沿海地震帶ML4地震發(fā)震時(shí)間間隔ΔT(圖4)，結(jié)果表明，1970年至今東南沿海地震帶ML4地震發(fā)震時(shí)間間隔ΔT平均是66 d?？紤]到研究時(shí)段內(nèi)東南沿海地震帶曾發(fā)生的多次強(qiáng)震，其余震必然使ML4地震頻次異常增多，因此取ΔT的2.5倍均方差，即300d作為異常閾值。1970年至今，東南沿海地震帶共出現(xiàn)8次ΔT≥300 d的ML4地震長(zhǎng)時(shí)間平靜(表2、圖4)。

圖4 東南沿海地震帶M－t圖及ΔT－T圖(1970－01～2012－02)Fig.4 M-t and ΔT-T charts in seismic belt of Southeast China Coast(1970－01～2012－02)

由表2可見(jiàn)，8次異常時(shí)段中除最后1次，其余7次有3次出現(xiàn)在活躍幕或由平靜幕進(jìn)入活躍幕期間，4次出現(xiàn)在平靜幕。出現(xiàn)在活躍幕或由平靜幕到活躍幕過(guò)渡時(shí)間內(nèi)的3次ML4地震平靜被打破后，隨后半年或稍長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)東南沿海地震帶都出現(xiàn)了5級(jí)以上地震，最短10 d，最長(zhǎng)208 d。而處于平靜幕中的4次ML4震平靜，打破后1年半時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有發(fā)生ML5以上地震。

東南沿海地震帶2009年開(kāi)始的最后1次ML≥4地震平靜持續(xù)了980 d，是40多年來(lái)的最長(zhǎng)平靜間隔。2008年汶川8.0級(jí)地震后，整個(gè)華南地區(qū)地震活動(dòng)出現(xiàn)異常平靜，不單4級(jí)地震長(zhǎng)時(shí)間平靜，連3級(jí)地震的頻次都是自1970年以來(lái)的最低水平，因此，汶川地震對(duì)華南地震活動(dòng)的影響是顯著的，研究表明，這種影響在2011年底逐漸結(jié)束①?gòu)V東省地震局.2011.2012年度廣東省地震趨勢(shì)研究報(bào)告.。最近一次長(zhǎng)時(shí)間平靜打破后的81 d，發(fā)生了2012年廣東東源ML5.2地震。值得注意的是，在上一活躍幕開(kāi)始前，1983～1985年同樣出現(xiàn)了ML≥4地震長(zhǎng)達(dá)592 d的平靜，是統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)的第2長(zhǎng)平靜間隔，平靜打破后隨即發(fā)生了1986年陽(yáng)江ML5.4地震，隨后東南沿海地震帶亦進(jìn)入了長(zhǎng)達(dá)14年的活躍時(shí)段。東南沿海地震帶自2000年開(kāi)始的平靜幕持續(xù)了12年，已超過(guò)平均持續(xù)時(shí)間，這種平靜的打破(2011年11月27日北部灣ML4.1地震、2012年2月16日廣東東源ML5.2地震)是否可作為東南沿海地震帶新一輪活躍幕開(kāi)始的標(biāo)志有待驗(yàn)證。

因此，利用ML4地震發(fā)震時(shí)間間隔判斷震情時(shí)，應(yīng)先對(duì)區(qū)域大背景所處的活動(dòng)狀態(tài)作出準(zhǔn)確的判斷，在活躍幕期間ML4地震平靜超過(guò)300 d是具有中短期前兆意義的異常平靜，ML4地震平靜打破后半年時(shí)間將存在發(fā)生5級(jí)以上地震的可能;而在平靜幕期間，這種ML4地震的長(zhǎng)時(shí)間平靜并不具備前兆意義，只是區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)處于松弛狀態(tài)下的正常表現(xiàn)。

這一現(xiàn)象的可能物理機(jī)制與地震窗口具有某些相似性。在外部動(dòng)力作用下，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)出現(xiàn)增強(qiáng)，在斷裂的閉鎖段或端部引起應(yīng)力集中，造成多個(gè)應(yīng)力集中點(diǎn)，當(dāng)某個(gè)應(yīng)力集中區(qū)發(fā)生強(qiáng)震后，另外幾個(gè)應(yīng)力集中區(qū)一般會(huì)因構(gòu)造體系或地球物理場(chǎng)的相互關(guān)聯(lián)而產(chǎn)生增震作用，出現(xiàn)中強(qiáng)以上地震集中活動(dòng)，形成東南沿海地震帶的某個(gè)地震活躍幕(呂堅(jiān)等，2003)。在活躍幕期間，ML4地震的異常平靜，是區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)背景下應(yīng)力集中點(diǎn)出現(xiàn)閉鎖的表現(xiàn)，隨著應(yīng)力的不斷增強(qiáng)，當(dāng)某些不利于積累更大能量的應(yīng)力集中點(diǎn)首先導(dǎo)致ML4左右地震的發(fā)生，而這些ML4地震出現(xiàn)于大震之前，成為反映區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)變化的前兆指標(biāo)。而在平靜幕，外部動(dòng)力較弱，不利于能量的積累，即使是ML4地震的長(zhǎng)時(shí)間平靜亦不具有指示作用，只是區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)處于松弛狀態(tài)的正常表現(xiàn)。

表2 東南沿海地震帶ML4地震平靜超過(guò)300 d統(tǒng)計(jì)Tab.2 Abnormity statistic of ML4 earthquakes whose time interval ΔT≥300 d in seismic belt of Southeast China Coast

4 結(jié)論

(1)作為東南沿海地震帶的活動(dòng)窗口，陽(yáng)江地區(qū)ML3地震的滑動(dòng)3月頻次高值異常的出現(xiàn)不僅與陽(yáng)江本區(qū)5級(jí)左右地震活動(dòng)有關(guān)，而且與東南沿海地震帶中強(qiáng)震的發(fā)生有關(guān)。在高值異常下降階段或異常結(jié)束后6個(gè)月內(nèi)該帶均出現(xiàn)5級(jí)以上中強(qiáng)震活動(dòng)，因此陽(yáng)江地區(qū)是大區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整的反映窗口。

(2)利用ML4地震發(fā)震時(shí)間間隔判斷震情時(shí)，應(yīng)先對(duì)區(qū)域大背景所處的活動(dòng)狀態(tài)作出準(zhǔn)確的判斷，只有在東南沿海地震帶活躍幕期間，ML4地震△T≥300 d才具有震兆意義，ML4地震平靜打破后半年時(shí)間內(nèi)存在發(fā)生5級(jí)以上地震的可能，是5級(jí)地震的短期或中短期指標(biāo);而在平靜幕期間，ML4地震的長(zhǎng)時(shí)間平靜并不具備震兆意義，只是區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)處于松弛狀態(tài)下的正常表現(xiàn)。

(3)東南沿海地震帶2009年開(kāi)始的最后1次ML≥4地震長(zhǎng)時(shí)間平靜持續(xù)了980 d，平靜打破后81 d發(fā)生了2012年2月16日廣東東源ML5.2地震。這種平靜的打破與上一活躍幕前期有相似之處，東南沿海地震帶自2000年開(kāi)始的平靜幕持續(xù)了12年，已超過(guò)平均持續(xù)時(shí)間，廣東東源ML5.2地震的發(fā)生是否可作為東南沿海地震帶新一輪活躍幕開(kāi)始的標(biāo)志有待驗(yàn)證。

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