湯蘭榮 曾新福 羅 麗 查小惠 郭雨帆

（中國南昌 330096 江西省地震局）

0 引言

地震活動性方法是我國當(dāng)前重要的地震預(yù)測方法，其中地震空區(qū)和條帶是此類方法中應(yīng)用較多、效果較好的指標(biāo)（梅世蓉等，1997；陸遠(yuǎn)忠等，2001），對判斷未來大震發(fā)生的地點(diǎn)及震級具有重要意義，是重要的中長期異常指標(biāo)。利用地震空區(qū)和條帶進(jìn)行地震預(yù)測現(xiàn)已成為地震預(yù)報研究的常用方法。對于華東地區(qū)，2000 年以來陸地上發(fā)生4.7 級以上地震3 次，分別為2005 年11 月26 日九江—瑞昌5.7 級、2011 年1 月19 日安徽安慶4.8 級和2012 年7 月20 日江蘇高郵—寶應(yīng)4.9 級地震。九江—瑞昌5.7 級地震前出現(xiàn)4 級地震條帶異常（湯蘭榮等，2017）和ML≥2.5 地震圍空—集中活動現(xiàn)象（高建華等，2006），安慶4.8 級地震前存在ML≥3.0 地震條帶異常，高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前是否存在地震條帶和空區(qū)異常是我們非常關(guān)心的問題。

對于高郵—寶應(yīng)4.9 級地震異常的研究，目前形變、電磁、流體等測項研究成果發(fā)表（方燕勛等，2013；李軍輝等，2014；蔣延林等，2016；王維等，2016）。對于地震活動性異常，地震震例總結(jié)中已有分析，但由于研究重點(diǎn)和掃描方法有所差異，不同研究者的研究結(jié)果存在差異。本文將對地震條帶和空區(qū)異常進(jìn)行分析，并采用國家數(shù)字測震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心提供的地震波形數(shù)據(jù)，對條帶上的震源機(jī)制和空區(qū)內(nèi)地震視應(yīng)力變化進(jìn)行分析，以便為華東地區(qū)地震趨勢判定提供參考。

1 地震條帶分析

1.1 地震條帶識別

對高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前的小震活動進(jìn)行條帶掃描分析，條帶的判定遵循定義及判定準(zhǔn)則（國家地震局科技監(jiān)測司，1990）。分析結(jié)果顯示震前存在ML≥4.0 條帶異常，條帶長680 km，寬140 km，走向北東，與大斷裂（郯廬帶）方向相近。組成條帶的地震震級為ML4.0—5.3，起始時間為2007 年5 月，持續(xù)時間為59 個月，條帶上最后一次地震距主震發(fā)生的時間間隔為3 個月，且主震位于條帶北部內(nèi)側(cè)（圖1）。

圖1 高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前的條帶Fig.1 The seismic belt before the Gaoyou-Baoying MS 4.9 earthquake

為了檢驗條帶的可靠性，對條帶內(nèi)外頻度比[N/（N′ +1），其中N為條帶內(nèi)窗長為1 年、步長為1 月的小震活動頻次，N′為條帶兩側(cè)各向外擴(kuò)展1/2 帶寬范圍內(nèi)窗長為1 年、步長為1 月的小震活動頻次]進(jìn)行分析。由圖2 可見，條帶頻度比曲線在高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前出現(xiàn)了明顯高值，頻度比高值時段為2005 年12 月—2008 年4 月、2011 年2 月—2013 年6 月，第1 個高值時段出現(xiàn)在條帶開始形成前17 個月，第2 個高值時段出現(xiàn)在條帶形成期間，說明條帶異常較可靠。

圖2 條帶頻度比曲線Fig.2 Frequency ratio curve of the seismic belt

1.2 條帶上地震的震源機(jī)制解分析

針對高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前地震條帶上的6 次ML≥4.0 地震，收集地震周邊臺站記錄到的數(shù)字地震波形資料，采用Snoke 等（Snoke et al，1984；Snoke，1989）發(fā)展的利用P 波、SV 波和SH 波的初動和振幅比聯(lián)合計算震源機(jī)制解的方法（簡稱Snoke 方法）和交互式FOCMEC 反演程序（劉澤民等，2015）對震源機(jī)制解進(jìn)行計算，其中2007 年5 月6 日江蘇灌南ML4.0 地震由于記錄臺站較少，無可靠的計算結(jié)果?，F(xiàn)將條帶上5 次地震的震源機(jī)制解和孫業(yè)君等（2015）利用相同方法計算得到的主震震源機(jī)制解進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)震源機(jī)制解相差不大（圖3）。根據(jù)Zoback（1992）的分類標(biāo)準(zhǔn)對震源機(jī)制進(jìn)行分類，結(jié)果除2011 年安慶ML4.8 地震為逆斷型外，其他5 次地震均為走滑型。從圖4 給出的震源機(jī)制各個參數(shù)每l0°間隔的歸一頻數(shù)分布可知，6 次地震的節(jié)面走向較分散，P軸優(yōu)勢方向為近EW向，與華北南部最大主應(yīng)力方向為近EW 向的結(jié)果較為一致（陳連旺等，2003），P軸傾角在30°以內(nèi)，表明斷裂所承受的作用力以近水平向為主。地震活動受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的控制，但地震所處位置構(gòu)造分布不同導(dǎo)致斷層節(jié)面走向各不相同（王曉山等，2017）。對于地震條帶走向與震源機(jī)制的關(guān)系，劉蒲雄等（國家地震局科技監(jiān)測司，1989）認(rèn)為，條帶走向一般接近于未來主破裂面的走向，條帶可能反映了與未來主破裂直接有關(guān)的斷裂帶（發(fā)震斷裂帶）的活動。對于本次地震，條帶走向呈NE 向（圖1），斷層破裂面呈NNE 向（孫業(yè)君等，2015），二者接近，相差約20°，說明條帶可能反映了發(fā)震斷裂帶的活動。

圖3 條帶上ML ≥4.0 地震的震源機(jī)制解投影對比Fig.3 Comparison of focal mechanism solutions of ML ≥4.0 earthquakes

圖4 震源機(jī)制參數(shù)歸一頻數(shù)分布Fig.4 Normalized frequency of focal mechanism parameters

1.3 條帶及鄰區(qū)地震視應(yīng)力分析

選取條帶及鄰區(qū)信噪比較高、記錄清晰的ML≥4.0 地震波形進(jìn)行視應(yīng)力計算，得到視應(yīng)力均值為1.88 MPa，其中條帶上的地震視應(yīng)力均值為2.58 MPa，條帶外的均值為1.34 MPa，說明條帶上的地震視應(yīng)力高于條帶外。從空間分布來看，條帶南部地震的視應(yīng)力最高，主震發(fā)生在條帶北部視應(yīng)力相對較低的地震附近。

圖5 地震條帶及鄰區(qū)地震視應(yīng)力值分布Fig.5 Distribution of apparent stress values in seismic belt and adjacent areas

2 地震空區(qū)分析

2.1 地震空區(qū)識別

對高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前的小震活動進(jìn)行空區(qū)掃描，遵循定義及空區(qū)判定準(zhǔn)則（國家地震局科技監(jiān)測司，1990 ）。分析結(jié)果顯示，震前存在ML≥3.0 空區(qū)異常，空區(qū)長軸長400 km，短軸長200 km，長軸方向為NNW 向，起始震級為ML3.0，起始時間為2007 年1 月26 日，持續(xù)時間為63 個月，且主震位于空區(qū)南部，見圖6。

圖6 高郵—寶應(yīng)4.9 級地震前的空區(qū)Fig.6 The seismic gap before the Gaoyou-Baoying MS 4.9 earthquake

圖7 給出了空區(qū)內(nèi)1970 年以來ML≥3.0 地震M—t關(guān)系曲線?？梢娍諈^(qū)形成期間出現(xiàn)了缺震異常，說明空區(qū)異常較可靠。

2.2 空區(qū)視應(yīng)力分析

為了保證計算樣本數(shù)量，選取2009 年以來空區(qū)及外圍120 km 范圍內(nèi)153 次ML≥2.0地震，根據(jù)各地震臺站波形記錄情況，選取信噪比較高、記錄清晰的波形數(shù)據(jù)，取震中距200 km 以內(nèi)的臺站波形數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，地震起止時間為2009 年1 月1 日至2012 年7 月19 日。

計算得到153 次ML≥2.0 地震的視應(yīng)力在0.009 MPa—2.36 MPa 之間，平均值為0.29 MPa。從視應(yīng)力空間分布（圖8）來看，空區(qū)內(nèi)部與外部地震的視應(yīng)力值差別不大，且震前主震附近的小震視應(yīng)力值相對較高。

圖8 空區(qū)及周邊120 km 范圍內(nèi)的地震視應(yīng)力值Fig.8 Apparent stress values within 120 km of the seismic gap

由2009 年以來空區(qū)內(nèi)部ML≥2.0 地震視應(yīng)力時間變化曲線（圖9）可知，視應(yīng)力值在震前出現(xiàn)2 次高值，對應(yīng)時間分別為2009 年11 月和2012 年4 月，震前視應(yīng)力演變過程為上升—下降—上升—發(fā)震，表明應(yīng)力具有逐步積累—調(diào)整—積累—主破裂發(fā)生的變化過程。

圖9 空區(qū)內(nèi)部ML ≥2.0 地震視應(yīng)力變化曲線Fig.9 Apparent stress curve of ML ≥2.0 earthquakes in the seismic gap

3 結(jié)論與討論

通過對高郵—寶應(yīng)4.9 級地震條帶上的地震視應(yīng)力和震源機(jī)制以及空區(qū)內(nèi)外地震視應(yīng)力特征進(jìn)行分析，獲得如下結(jié)論。

在高郵—寶應(yīng)4.9 級地震發(fā)生前，震中周圍存在NE 向ML≥4.0 地震條帶，主震發(fā)生在條帶南部。條帶異常持續(xù)時間為59 個月，起始震級為ML4.0，條帶長680 km，寬140 km。主震震級與條帶起始震級差為1.3，震級差較小。地震條帶的走向與大斷裂（郯廬帶）方向接近，也與斷層破裂面方向接近，相差約20°，說明條帶可能反映了與未來主破裂直接有關(guān)的斷裂帶（發(fā)震斷裂帶）的活動（國家地震局科技監(jiān)測司，1989）。條帶上地震震源機(jī)制解相差不大，以走滑錯動為主，P軸優(yōu)勢方向為近EW 向，與華北南部最大主應(yīng)力方向為近EW 向的結(jié)果較為一致（陳連旺等，2003），說明地震活動受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的控制。條帶上地震視應(yīng)力高于條帶外，主震發(fā)生在條帶北部視應(yīng)力相對較低的地震附近。

震前存在ML≥3.0空區(qū)異常，空區(qū)長軸長400 km，短軸長200 km，長軸方向為NNW向，空區(qū)起始震級為ML3.0，持續(xù)時間為63 個月，主震位于空區(qū)內(nèi)南部。空區(qū)及鄰區(qū)視應(yīng)力均值為0.29 MPa，反映了該地區(qū)的視應(yīng)力背景水平。空區(qū)內(nèi)部與外部地震的視應(yīng)力值差別不大。震前主震附近的小震視應(yīng)力值相對較高，反映了震中所在區(qū)域內(nèi)能量高度積累和區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場增強(qiáng)的信息。震前空區(qū)內(nèi)部視應(yīng)力演變過程為上升—下降—上升—發(fā)震，表明應(yīng)力具有逐步積累—調(diào)整—積累—主破裂發(fā)生的變化過程。

本文所用程序由浙江省地震局朱新運(yùn)研究員和安徽省地震局劉澤民高級工程師提供，中國地震局地球物理研究所國家數(shù)字測震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心為本研究提供地震波形數(shù)據(jù)，在此表示感謝。