王冠禾，劉紹文, ，祝文婧

1.南京大學(xué) 海岸與海島開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、地理與海洋科學(xué)學(xué)院，南京 210023；2. 中國南海研究協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210093

1 引言

“一帶一路”建設(shè)是新時(shí)期中國為推動(dòng)國際合作共贏提出的重大倡議，其中“21世紀(jì)海上絲綢之路”（以下簡稱“海洋絲路”）是該倡議面向東南亞的重要組成部分。李克強(qiáng)總理在參加2013年中國—東盟博覽會(huì)時(shí)強(qiáng)調(diào)，鋪就面向東南亞地區(qū)的海上絲綢之路，打造帶動(dòng)腹地發(fā)展的戰(zhàn)略支點(diǎn)，有利于促進(jìn)中國和東盟各國的經(jīng)濟(jì)繁榮與合作。近幾十年來，東南亞經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，已成為世界經(jīng)濟(jì)增長的新熱點(diǎn)地區(qū)。但該區(qū)生態(tài)環(huán)境較為脆弱，地震災(zāi)害頻發(fā)，對該區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和對外交流合作帶來了嚴(yán)重威脅（Dong et al., 2015；李昌瓏和蔣長勝，2020）。科學(xué)認(rèn)識(shí)東南亞地震災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律，提高防災(zāi)減災(zāi)能力，促進(jìn)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理等領(lǐng)域的合作，是建設(shè)“海洋絲路”的重要舉措之一（崔鵬，2017，2020）。

Gutenberg和Ritcher（1944）首次提出使用震級—頻度（M-N）的經(jīng)驗(yàn)公式（lgN=a-bM）來描述世界各地區(qū)地震活動(dòng)性的差異，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于地震預(yù)報(bào)和地震危險(xiǎn)性分析（時(shí)振梁，1991；Amitrano, 2003；易桂喜等，2010，2013；劉靜偉和呂悅軍，2016）。前人對東南亞地區(qū)的地震活動(dòng)特征及發(fā)震機(jī)制研究，主要集中于根據(jù)區(qū)域大地構(gòu)造演化解釋該區(qū)的地震時(shí)空分布（Hall, 1998, 2001,2017；Singh, 2011；劉書生等，2018）；或采用單一的數(shù)據(jù)和方法來分析區(qū)域b值特征（Nishikawa and Ide, 2014; Nugraha et al., 2016; Zhou and Xia,2020），地震危險(xiǎn)性研究水平較低（李昌瓏和蔣長勝，2020），缺乏探討該區(qū)地震時(shí)空分布與b值特征的耦合關(guān)系。地震累計(jì)頻度—震級關(guān)系公式中的b值表示該區(qū)地震數(shù)量和震級大小的比例。Schol（1968）通過巖石模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了影響b值的主要因素是介質(zhì)的不均勻性和應(yīng)力場差異，這為地震研究中b值的變化提供了物理學(xué)解釋。確定b值對區(qū)域內(nèi)的地震研究具有重要意義，它反應(yīng)了區(qū)域地質(zhì)背景下地震構(gòu)造特征，有助于更好地理解區(qū)域孕震機(jī)制，預(yù)測未來地震活動(dòng)趨勢和確定潛在震源區(qū)的地震活動(dòng)參數(shù)（段華琛和范長青，1995；Wiemer and Benoit, 1996；Mishra et al., 2007；吳果，2014）。一般地，b值越高的地區(qū)，其大地震所占比例越低，但會(huì)有更多的小震級地震發(fā)生；而b值越低的地區(qū)，大地震所在比例越高，指示該區(qū)更有可能發(fā)生大地震。研究表明，b值在較小尺度上的變化更為明顯，局部地區(qū)的b值異常反應(yīng)了區(qū)域地質(zhì)背景下詳細(xì)的地震構(gòu)造特征差異（Frohlich and Davis, 1993；Wiemer and Wyss, 1997；劉力強(qiáng)等，2001；Schorlemmer et al., 2004），可 能 受所在區(qū)域內(nèi)大地震事件、俯沖帶年齡、活動(dòng)斷裂帶和震源深度等因素影響（Tsapanos, 1990; Mori and Abercrombie, 1997; Tormann et al., 2012; El-Isa and Eaton, 2014; Zhou et al., 2018; Zhou and Xia, 2020）。針對具體的研究區(qū)域而言，需要結(jié)合相關(guān)資料，深入分析影響該區(qū)b值的主要因素。

本文基于1900年以來東南亞地區(qū)發(fā)生的M≥5地震數(shù)據(jù)，并將該區(qū)5個(gè)地震災(zāi)害較為集中且與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)息息相關(guān)的地震活躍區(qū)作為整體進(jìn)行研究，綜合地質(zhì)和地球物理學(xué)資料，使用ArcGIS空間分析工具揭示該區(qū)地震活動(dòng)的時(shí)空分布特征。在此基礎(chǔ)上計(jì)算區(qū)域b值，分析不同因素對b值異常的影響，探討地震活動(dòng)規(guī)律，進(jìn)一步指出各區(qū)b值的分布特點(diǎn)。上述成果以期為我國順利推進(jìn)“海洋絲路”工程建設(shè)、建立統(tǒng)一的“一帶一路”防災(zāi)減災(zāi)對策提供科學(xué)支撐。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

東南亞位于印度—澳大利亞板塊和歐亞板塊之間的俯沖、碰撞交界區(qū)，是全球構(gòu)造體系中大地構(gòu)造背景最為復(fù)雜的地區(qū)之一（圖1），屬于著名的環(huán)太平洋火山地震帶（Hall et al., 2008）。該地區(qū)歷經(jīng)晚古生代—中生代特提斯構(gòu)造演化和新生代大陸碰撞造山作用，大陸巖石圈發(fā)生了拉伸、裂解及拼貼期后的大型走滑運(yùn)動(dòng)，在地塊和邊緣海洋盆之間逐漸堆積大量沉積物并塑造成各種地形地貌，具有多島洋特征（Advokaat et al., 2017；劉書生等，2018）。

圖1 東南亞大地構(gòu)造格架Fig. 1 Sketch showing tectonic framework in Southeast Asia

研究區(qū)北部的中南半島是由多個(gè)小塊體及其間的縫合帶組成的復(fù)雜陸塊，屬于中國青藏—三江帶古特提斯構(gòu)造的向南分支（王宏等，2015）。印度板塊朝北東向運(yùn)動(dòng)并與歐亞大陸及巽他大陸發(fā)生碰撞，形成了緬甸弧形構(gòu)造區(qū)。板塊之間的右旋斜滑形成了弧形構(gòu)造區(qū)內(nèi)大量的走滑斷裂構(gòu)造帶（周輝等，2013），這些斷裂帶區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育一系列較大地震。研究區(qū)中部的南海是西太平洋地區(qū)最大的邊緣海，海底擴(kuò)張形成洋盆，其西部陸緣和南部陸緣發(fā)育大型斷裂。研究區(qū)南部邊緣的印度—澳大利亞板塊沿安達(dá)曼海溝—蘇門答臘海溝—爪哇海溝—帝汶海溝向北俯沖于歐亞大陸及其東南部的巽他大陸之下，形成了爪哇—班達(dá)島弧、蘇拉維西島弧，以及馬六甲—爪哇?！噙_(dá)海弧后盆地群。研究區(qū)東側(cè)的雙向俯沖使得菲律賓群島地形狹長而破碎，由島弧及微陸塊拼貼而成（Yumul et al., 2003; Xu et al., 2016），大致以馬尼拉海溝、蘇祿—內(nèi)格羅斯海溝為界，劃分為東、西兩部分（洪文濤等，2020），西部的巴拉望—三寶顏陸塊是因南海擴(kuò)張而裂離于華南的微陸塊（Gabo et al., 2009;Canto et al., 2012），構(gòu)造穩(wěn)定；而東部的菲律賓活動(dòng)帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地震火山活動(dòng)頻發(fā)（Xu et al.,2016）。

本文取 92°E～140°E、10°S～25°N 的矩形范圍為研究區(qū)域，研究區(qū)包含了東南亞全部地震帶。該區(qū)域的地震活動(dòng)受控于板塊構(gòu)造演化（Michel et al.,2001），板塊之間的俯沖和碰撞等強(qiáng)烈活動(dòng)導(dǎo)致大型地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其中地震活動(dòng)尤為強(qiáng)烈。

3 數(shù)據(jù)與方法

3.1 地震目錄

據(jù)史料記載，東南亞地區(qū)曾多次發(fā)生強(qiáng)震，但地震史料由于時(shí)間久遠(yuǎn)而缺失，一般來說時(shí)間越早，地震記錄相應(yīng)減少。根據(jù)地震資料的完整性研究可將地震發(fā)生的年代分為1900年以前的歷史地震和1900年以后的現(xiàn)代地震（黃瑋瓊等，1994），現(xiàn)代地震中5級以上的地震記錄較為完整，因此本文研究取震級下限為5級，時(shí)間始于1900年。此外，由于監(jiān)測儀器、監(jiān)測環(huán)境等原因，地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測能力在1970年以前是有限的，一些小震時(shí)常被漏記，這種情況在1970年以后有了較大改善（圖2）。

圖2 東南亞地區(qū)M≥5的地震數(shù)據(jù)量變化Fig. 2 The amount of seismic data with M≥5 in Southeast Asia since 1900

本文的地震資料來源于美國地質(zhì)調(diào)查局（United States Geological Survey, USGS） 地 震 數(shù)據(jù)庫（https://www.usgs.gov/）和美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（http://www.noaa.gov/），研究區(qū)內(nèi)從1900年至2020年共發(fā)生M≥5的地震活動(dòng)13038次（圖3）。地震多以淺源和中源地震為主，深源地震較少；地震大致呈帶狀分布，成叢性顯著。該區(qū)域典型的強(qiáng)震案例為2004年12月26日在印度尼西亞蘇門答臘發(fā)生的9.1級強(qiáng)震，引發(fā)的海嘯席卷印度洋沿岸的11個(gè)國家，共造成超過29.2萬人死亡，這也是東南亞地區(qū)1900年以來最為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

圖3 東南亞地區(qū)1900年以來M≥5的地震分布和震源深度示意圖Fig. 3 Earthquakes distribution and their focal depths with M≥5 since 1900 in Southeast Asia

3.2 b值計(jì)算方法

目前最常見的b值計(jì)算方法有最小二乘法和極大似然法，其中極大似然法的誤差較小，現(xiàn)已在國內(nèi)外被廣泛使用（黃瑋瓊等，1989；Wiemer and Wyss, 1997；易桂喜等，2006；孟昭彤等，2021）。Aki（1965）最早提出使用極大似然法計(jì)算b值。Tinti和Mulargia（1987）推導(dǎo)出了的新方程式，該方法存在解析解，并可在歷史地震資料不足、部分地區(qū)樣本量較小的情況下估計(jì)b值的最大似然值（Tinti and Mulargia, 1987；吳果等，2019）：

式中，Mi為震級，N為震級≥Mi的地震個(gè)數(shù)，MC為最小完整震數(shù)，a為回歸系數(shù)。b值的標(biāo)準(zhǔn)差為（Aki, 1965）：

相應(yīng)地，參數(shù)a為（De Santis et al., 2011）：

為盡可能消除1970年以前地震數(shù)據(jù)量較少的影響，本文采用極大似然法進(jìn)行計(jì)算，研究數(shù)據(jù)始于1900年，起始震級MC為5級，震級間隔為ΔM為1/2。根據(jù)地震實(shí)際的密集程度，使用ArcGIS空間分析工具在地震統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)選出半徑r值為150～250 km的地震密集分布區(qū)域作為局部計(jì)算區(qū)至少取30個(gè)事件計(jì)算b值，并計(jì)算統(tǒng)計(jì)區(qū)b值均值。同時(shí)采用誤差分析法修正計(jì)算結(jié)果，剔除質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性（Knopoff, 2000；Borgohain et al., 2018；姜佳佳和馮建剛，2020）。

4 結(jié)果

4.1 地震活動(dòng)的時(shí)間分布特征

現(xiàn)代地震中7.5級以上大震的記錄基本完整（黃瑋瓊等，1994）。東南亞M≥7.5地震事件的震級—時(shí)間（M-T）分布如圖4所示，該區(qū)地震活動(dòng)整體呈活躍期與平靜期交替的特征。自1900年以來，該區(qū)一共經(jīng)歷了以下4個(gè)地震活躍期：1907～1918年、1931～1950年、1963～1979年和1989～2010年。

圖4 東南亞地區(qū)地震活動(dòng)的震級—時(shí)間分布Fig. 4 Magnitude-time distribution of seismic activities in Southeast Asia

第一個(gè)活躍期從1907年到1918年，共有7個(gè)震級大于7.5級的地震記錄；1918年到1931年只有2次大于7.5級的地震記錄，為相對平靜期；第二個(gè)活躍期從1931年到1950年，共記錄到7.5級以上地震17次；1950年到1963年的13年間為平靜期，未發(fā)生7.5級以上地震；第三次活躍期從1963年到1979年，共有12個(gè)震級大于7.5級的地震記錄；1979年至1989年這10年間未發(fā)生7.5級以上地震，說明該時(shí)間段為平靜期；1989年到2010年，是該區(qū)的第4個(gè)地震活躍期，一共有22個(gè)震級大于7.5級的地震記錄。自2010年以來，該區(qū)進(jìn)入第4個(gè)平靜期，目前只發(fā)生過1次7.5級以上地震。

4.2 地震活動(dòng)的空間分布格局

東南亞地區(qū)的地震活動(dòng)表現(xiàn)出顯著的空間集群分布特點(diǎn)。本文根據(jù)多島弧盆系構(gòu)造體系劃分原則（潘桂棠等，2009；劉書生等，2018），結(jié)合發(fā)震構(gòu)造環(huán)境差異和地震活動(dòng)的地緣分布特點(diǎn)（周本剛，2004；高戰(zhàn)武等，2014），將東南亞陸域地震活動(dòng)性較強(qiáng)且與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最相關(guān)的地震集中區(qū)域劃分出5個(gè)地震區(qū)（表1），自西向東分別為：緬甸陸塊地震區(qū)（I區(qū)）、橫斷山—印支造山系地震區(qū)（II區(qū)）、印尼—馬來多島弧盆系地震區(qū)（III區(qū)）、菲律賓群島地震區(qū)（IV區(qū)）和新幾內(nèi)亞陸塊地震區(qū)（V區(qū)）。上述地震區(qū)以外的其它地區(qū)，由于地震數(shù)量稀少或與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相關(guān)性較低，本文不做深入研究?？偟膩碚f，該區(qū)地震活動(dòng)受板塊相互作用和區(qū)域構(gòu)造格架控制，大致呈帶狀分布，成叢性顯著（圖3）。其中印尼—馬來多島弧盆系地震區(qū)（III區(qū)）和菲律賓群島地震區(qū)（IV區(qū)）是東南亞地震活動(dòng)最為活躍的地區(qū)，地震分布密集且震級較高（圖5）。

圖5 東南亞不同地震分區(qū)的5級以上地震活動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)Fig. 5 Histogram of seismicity (M≥5.0) for different regions in Southeast Asia

表1 東南亞地震區(qū)劃分及相應(yīng)的地震活動(dòng)特征Table 1 Seismic sub-division in Southeast Asia and corresponding seismic characteristics

緬甸陸塊地震區(qū)（I區(qū)）包括緬甸西部地區(qū)和安達(dá)曼群島，該區(qū)位于板塊碰撞構(gòu)造前緣，受印度—澳大利亞板塊和歐亞板塊擠壓作用，屬于東喜馬拉雅構(gòu)造區(qū)，是典型的大陸—大陸板塊碰撞帶，東側(cè)以潘隆斷裂帶為界與II區(qū)相隔，南至安達(dá)曼群島南端與III區(qū)相隔。從震源機(jī)制結(jié)果看，該區(qū)地震活動(dòng)以沿大型斷裂系分布的中、深源地震為主。中源地震主要分布在19°N～27°N之間的西部褶皺構(gòu)造帶，呈N-S向帶狀分布，最大震源深度超過200 km，其余地震多為淺源地震，自1900年以來記錄到的5級以上地震654次。

橫斷山—印支造山系地震區(qū)（II區(qū)）位于緬甸、泰國和老撾三國交界處，由臨滄—清萊弧盆系和思茅—彭世洛地塊構(gòu)成（李興振等，2004），屬于大陸—大陸板塊碰撞帶，地震數(shù)量稀少且較為分散，震源深度在5～35 km之間，自1900年以來記錄到5級以上地震45次。

印尼—馬來多島弧盆系地震區(qū)（III區(qū)）包括印度尼西亞的大部分地區(qū)，以及馬來西亞、文萊和東帝汶全境，東北部以馬尼拉海溝增生楔為界與IV區(qū)相隔，東南部以班達(dá)島弧構(gòu)造帶為界與V區(qū)相隔。該區(qū)位于大洋—大洋板塊俯沖帶，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地震活動(dòng)較為頻繁、震級較大，且大多引發(fā)海嘯，總體沿印度尼西亞前鋒弧分布，震源深度一般為15～150 km。自1900年以來記錄到的5級以上地震7196次，其中8級以上巨震基本分布在島弧南邊的深海溝附近，受澳大利亞板塊向北的俯沖作用影響。

菲律賓群島地震區(qū)（IV區(qū)）地處大洋—大洋板塊交界處，東部屬于菲律賓海板塊的俯沖帶，中部存在一條轉(zhuǎn)換斷層：菲律賓斷層，西部屬于亞歐板塊俯沖帶（臧紹先，2002），東南部以索龍斷裂帶為界與V區(qū)相隔。該區(qū)地震活動(dòng)較為頻繁，地震分布的方向平行于板塊俯沖帶，表現(xiàn)出一定的遷移性。區(qū)內(nèi)菲律賓海溝增生楔附近的震源深度一般在150 km以內(nèi)，中菲律賓斷裂帶等主要斷裂帶和軟弱帶有180～300 km的深源地震活動(dòng)，自1900年以來記錄到的5級以上地震3088次。

新幾內(nèi)亞陸塊地震區(qū)（V區(qū)）位于新幾內(nèi)亞島中部，屬于大洋—大洋板塊俯沖帶，北接呂宋—北新幾內(nèi)亞島弧帶，以索龍斷裂為界。區(qū)內(nèi)火山活動(dòng)強(qiáng)烈（Hall, 2011），地震活動(dòng)以中強(qiáng)震為主，震源深度一般為10～250 km，自1900年以來記錄到的5級以上地震1103次。

4.3 東南亞地震區(qū)的b值計(jì)算結(jié)果

基于以上數(shù)據(jù)和方法，本文根據(jù)東南亞地區(qū)地震的聚類特征，在5個(gè)地震統(tǒng)計(jì)區(qū)選取采樣段，通過歷史資料的統(tǒng)計(jì)擬合計(jì)算出地震b值，得到以下結(jié)果（表2）：

表2 東南亞5個(gè)地震區(qū)的b值Table 2 The average b-values of five seismic regions in Southeast Asia

總體而言，5個(gè)地震區(qū)的b值普遍偏低，其中I區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)和V區(qū)的面積較大，b值區(qū)間較為穩(wěn)定，在0.70～0.91之間；II區(qū)的面積小且地震較少，但6級以上地震占比大，因此b值也更低（～0.417）。東南亞其它地震低頻度地區(qū)（如泰國、柬埔寨、馬來西亞等地），應(yīng)力積累較小，b值一般在1.0以上。

5 討論

本文給出了東南亞地區(qū)地震活動(dòng)的時(shí)空分布特征及地震b值整體情況。需要指出的是，該區(qū)的早期歷史地震數(shù)據(jù)因獲取不便且其準(zhǔn)確度方面也存在一些疑慮，受資料收集的限制，本文僅利用了東南亞地區(qū)過去100年以來有儀器記錄的地震數(shù)據(jù)，因此討論區(qū)域地震活動(dòng)的時(shí)間尺度上尚顯不足。下面重點(diǎn)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件，討論該區(qū)地震b值時(shí)空變化特征及其相應(yīng)的主控因素以及對今后地震活動(dòng)預(yù)測的意義。

5.1 影響b值的主要因素

結(jié)合東南亞地區(qū)1900年以來的地震災(zāi)害要素時(shí)空分布特點(diǎn)和b值計(jì)算結(jié)果，基于陸域地震災(zāi)害的聚類特征和局部地區(qū)計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)該區(qū)b值在較小空間尺度上的變化更為顯著，具有明顯的時(shí)間和空間差異性。因此本文考慮了各種可能因素進(jìn)行分析，并將其與對應(yīng)采樣段的b值計(jì)算結(jié)果相比較，以確定區(qū)域b值異常是否與之有關(guān)。

5.1.1 b值與大地震事件

東南亞部分區(qū)域內(nèi)b值在大地震發(fā)生前后的一定時(shí)間內(nèi)，表現(xiàn)出明顯的差異性。如圖6所示，IV區(qū)8級以上強(qiáng)震均集中在棉蘭老島東南部，最近一次地震為1972年12月發(fā)生的8級地震，在該地震發(fā)生前十年其b值為0.68，地震發(fā)生后十年明顯升高為0.84，且6.5級以上大地震數(shù)量變少；1982～2002年b值回落為0.81～0.70，且大地震數(shù)量增加，2002～2012年不再發(fā)生6.5級以上大地震，b值重新升高至0.79。III區(qū)于2004年發(fā)生在蘇門答臘島西北部的9.1級巨大地震，是近百年來東南亞發(fā)生的震級最大的地震，在該地震發(fā)生前20年區(qū)域內(nèi)b值較穩(wěn)定為0.83，但在地震發(fā)生后區(qū)域內(nèi)b值下降至0.55。

圖6 棉蘭老島東南部的b值變化Fig. 6 Variation of the b-value with time in Southeastern Mindanao

固定區(qū)域內(nèi)b值波動(dòng)可能與大地震事件有關(guān)。大地震前、后b值的時(shí)間變化對應(yīng)震間應(yīng)力集中和震后的重分布，反映了這些地震引起的區(qū)域應(yīng)力場變化（Nakaya, 2006; Tormann et al., 2012）。Smith （1981）認(rèn)為地震前b值隨時(shí)間變化可用于地震預(yù)報(bào)。因此監(jiān)測東南亞地區(qū)b值的時(shí)間變化和低b值現(xiàn)象，有助于進(jìn)一步研究該區(qū)未來發(fā)生地震的震級變化，判斷地震活動(dòng)異常并預(yù)測大地震。

5.1.2 b值與板塊年齡

前人研究表明局部地區(qū)的b值異?？赡苁芨_帶年齡的影響（Zhou and Xia, 2020），但東南亞地區(qū)的情況相對比較復(fù)雜。一方面，我們的結(jié)果表明，在相同構(gòu)造環(huán)境下，俯沖帶一些分段的b值與板塊年齡確實(shí)呈現(xiàn)較為明顯的正相關(guān)。如圖7所示，III區(qū)蘇門答臘島西北部的板塊較年輕為50 Ma，其b值在0.70～0.78之間；而向東南方向逐漸延伸的地區(qū)板塊年齡增大至90 Ma，b值也隨之升高至0.85。在b值與板塊年齡正相關(guān)性較為明顯的地區(qū)，俯沖板塊的年齡決定了俯沖帶的地震規(guī)模（Ruff and Kanamori, 1983）。年輕且有浮力的板塊在板間產(chǎn)生較高的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力，導(dǎo)致板間耦合程度上升，使大地震增加，故b值降低；年老且重的板塊會(huì)降低板間的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力，導(dǎo)致板間耦合減弱，大地震發(fā)生的頻率減少，故b值升高。然而，b值與板塊年齡之間這種相關(guān)關(guān)系并不適用于所有地區(qū)。例如，I區(qū)南部安達(dá)曼群島的板塊年齡與b值卻呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，板塊年齡自北向南逐漸降低，b值卻從0.68升高至0.80；在V區(qū)，板塊年齡自西向東逐漸增大，b值也從0.68降至0.63。相比之下，在其它地區(qū)，如III區(qū)小巽他群島和IV區(qū)棉蘭老島附近，b值與板塊年齡沒有明顯的相關(guān)性。可見，上述東南亞地區(qū)的板塊年齡與b值的多樣性可能與該區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。

圖7 蘇門答臘島的b值隨板塊年齡變化Fig. 7 Variation the seismic b-value with plate ages of Sumatra Island

5.1.3 b值和活動(dòng)斷裂帶

地震活動(dòng)是由多種因素共同控制的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)過程，其中斷層是地震的載體，斷裂帶易于應(yīng)力在局部范圍內(nèi)積累。將東南亞斷裂帶分布（圖1）與地震活動(dòng)（圖3）疊加后可以看出，兩者有著密切聯(lián)系。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，I區(qū)與緬甸境內(nèi)那加斷裂帶重合的地區(qū)，b值較高在0.74以上；II區(qū)位于班公—怒江—馬江斷裂帶附近的地區(qū)，b值明顯偏低且在0.49左右；IV區(qū)沿從陸域延伸至海域的中菲律賓斷裂帶分布的地震帶，b值較高在0.75～1.00之間；V區(qū)索龍斷裂帶附近的地震b值較低為0.65左右。

位于活動(dòng)斷裂帶的地震區(qū)b值一般較高。俯沖帶的結(jié)構(gòu)不規(guī)則性對地震活動(dòng)產(chǎn)生了顯著影響，阻止了大地震的發(fā)生，使得b值上升；但在高應(yīng)力下的活動(dòng)斷裂帶有時(shí)又會(huì)伴隨低b值，并頻發(fā)中強(qiáng)震（Schorlemmer et al., 2005; Goebel et al., 2013）。同時(shí)，區(qū)域內(nèi)斷層類型及其震源機(jī)制也對b值有顯著影響，一般走滑斷層和正斷層對應(yīng)中、高b值，逆斷層則對應(yīng)低b值（Gulia and Wiemer, 2010;Chen et al., 2016；孟朝彤等，2021）。以III區(qū)為例，龍目島南部斷層性質(zhì)以正斷層為主，b值較高為0.74；而向西至爪哇島西南部斷層性質(zhì)轉(zhuǎn)為逆斷層，b值下降為0.63。同時(shí)，這也解釋了為什么同樣在火山地震活躍帶，III區(qū)逆斷層地區(qū)b值僅在0.67～0.80之間，而IV區(qū)走滑斷層地區(qū)的b值在1.02左右。此外，不同斷裂帶構(gòu)造對地震活動(dòng)的影響不同，東南亞地區(qū)斷裂帶構(gòu)造的復(fù)雜程度也在一定程度上導(dǎo)致了b值異常（Tsapanos, 1990）。歷史研究表明，西太平洋島弧區(qū)高b值與復(fù)雜的島鏈有關(guān)（Nishikawa and Ide, 2014），擴(kuò)張中心、逆沖斷裂帶等異常構(gòu)造環(huán)境也會(huì)影響b值的空間變化，較低或較高的b值展現(xiàn)了復(fù)雜構(gòu)造特征對俯沖帶地震活動(dòng)的影響。

b值空間分布差異性反映出不同斷裂帶應(yīng)力積累水平的差異，進(jìn)而反映東南亞地區(qū)地震危險(xiǎn)性的空間差異，為地震預(yù)報(bào)提供信息服務(wù)。同時(shí)利用b值計(jì)算結(jié)果與應(yīng)力水平的比值關(guān)系，可以進(jìn)一步研究該區(qū)斷裂帶分布特征和活動(dòng)習(xí)性。

5.1.4 b值與震源深度

震源深度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明東南亞地區(qū)的地震主要由淺源地震組成，中源地震和深源地震相對較少，分別占比72.9%、23.5%和3.6%，這些震源深度的差異反映了地震活動(dòng)性差異（圖3）。計(jì)算結(jié)果顯示，IV區(qū)震源深度70 km以內(nèi)的淺源地震b值分布范圍在0.69～2.00之間；當(dāng)深度變大時(shí)，震源深度在70～300 km之間的中源地震數(shù)量顯著降低，其b值也隨之升高，在0.84～2.50之間。

震源深度在b值區(qū)間的差異上呈現(xiàn)出兩個(gè)特征：震源深度較小的地區(qū)，其b值較低，震源深度較高的地區(qū)b值也較高；同一區(qū)域內(nèi)不同深度的地震b值表現(xiàn)出較為明顯的空間變異性（Zhou et al., 2018），因此在垂直剖面上，大地震最有可能發(fā)生在斷裂帶的下部。此外，俯沖帶上的淺源地震和深源地震的b值分布差異較大，這與上、下層應(yīng)力狀態(tài)的不同有關(guān)。但學(xué)界對此現(xiàn)象的解釋尚無統(tǒng)一定論，一般認(rèn)為是由板塊溫度差異導(dǎo)致的（Zhan, 2017）。

5.2 東南亞地震區(qū)b值的分布特點(diǎn)

東南亞上述5個(gè)地震區(qū)的b值普遍偏低，與上述區(qū)域較大的應(yīng)力積累和地震震源較淺有關(guān)（Nakaya, 2006; Heeszel et al., 2008）。同時(shí)，5個(gè)地震區(qū)的b值異常特征反映了區(qū)域地質(zhì)背景下孕震差異，主要與大地震事件、俯沖帶年齡、活動(dòng)斷裂帶及震源深度等因素有關(guān)。具體而言，b值與區(qū)域構(gòu)造具有以下特征：I區(qū)地處印度板塊和歐亞板塊的碰撞前緣，b值異常主要受區(qū)內(nèi)那加斷裂帶影響，且安達(dá)曼群島b值受板塊年齡影響。II區(qū)受區(qū)域內(nèi)班公—怒江—馬江斷裂帶影響，b值明顯較低。III區(qū)內(nèi)延蘇門答臘島分布的地震帶b值受板塊年齡影響，沿爪哇島北部分布的地震帶b值受震源深度影響。IV區(qū)最重要的特點(diǎn)是，受區(qū)域內(nèi)各斷裂帶的震源深度不同引起的b值異常影響。V區(qū)沿索龍斷裂帶分布的地震b值較低。由此可見，不同區(qū)域的b值受控于不同的構(gòu)造因素。此外，大地震事件前、后10～20年的時(shí)間內(nèi)，上述5個(gè)區(qū)域均產(chǎn)生了b值異?，F(xiàn)象，一般表現(xiàn)為b值降低，發(fā)生更多中小級地震。孟朝彤等（2021）也指出，地震b值隨時(shí)間的變化比較復(fù)雜，但同時(shí)認(rèn)為地震前b值隨時(shí)間變化是地震預(yù)測的重要前提。

b值異?？杀挥米髦甘镜卣饦?biāo)度關(guān)系和地震潛在性評估的工具，高b值表示發(fā)震區(qū)會(huì)有更多的中小級地震發(fā)生，低b值表示大地震最可能的發(fā)震區(qū)。大量研究表明應(yīng)力與b值呈反比關(guān)系，b值越低，應(yīng)力水平越高（Wiemer and Wyss, 1997；易桂喜等，2006，2010，2013；孟朝彤等，2021）。通過監(jiān)測區(qū)域b值異常并與該區(qū)地球物理性質(zhì)的歷史平均值進(jìn)行對比，可以提高對地震危險(xiǎn)性的評估精度。如果監(jiān)測到的b值與預(yù)期值相差較大，可以解釋為地殼中的應(yīng)力積累發(fā)生變化，預(yù)示未來的地震震級格局發(fā)生改變。此外，進(jìn)一步提升地震資料的精度和完整性，是地震b值研究的關(guān)鍵（孟昭彤，2021）。隨著東南亞地震臺(tái)站數(shù)量和監(jiān)測能力的逐步提升，未來對區(qū)域精細(xì)b值空間掃描的研究將會(huì)增加，地震數(shù)據(jù)的精度和完整性改善將會(huì)更好地服務(wù)于b值研究以及地震危險(xiǎn)性評價(jià)等工作。

6 結(jié)論

東南地區(qū)地震活動(dòng)在時(shí)間上表現(xiàn)出活躍期與平靜期交替變化的特征。該區(qū)自1900年以來共經(jīng)歷了多個(gè)地震活躍期和平靜期。該區(qū)地震活動(dòng)在空間分布上表現(xiàn)出較強(qiáng)的聚集效應(yīng)，成叢性顯著，據(jù)此劃分出5個(gè)地震活躍區(qū)，空間分布整體呈N-S和W-E向條帶狀分布，與區(qū)域板塊俯沖活動(dòng)相關(guān)。

東南亞地區(qū)地震b值的時(shí)空分布亦存在差異，主要受大地震事件、俯沖帶年齡、活動(dòng)斷裂帶和震源深度等眾多因素影響。地震b值異?？捎糜诘卣鹞ｋU(xiǎn)性評價(jià)和大地震預(yù)測的工具，高b值發(fā)震區(qū)會(huì)有更多的中小級地震發(fā)生，低b值發(fā)震區(qū)可能孕育大地震。不同b值區(qū)間的地區(qū)，應(yīng)考慮大震發(fā)生概率，有針對的提出防災(zāi)減災(zāi)措施。

致謝：南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院李香蘭博士協(xié)助繪制了圖1，數(shù)理統(tǒng)計(jì)工作得到了李龑博士的幫助。地震資料來源于美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）地震數(shù)據(jù)庫（https://www.usgs.gov/）和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）災(zāi)害數(shù)據(jù)庫（http://www.noaa.gov/）。