賴智華 鄧月圓 羅葉美 鐘智東 余志成

1) 江西省贛州地震臺(tái)，江西贛州 341000

2) 贛州地震監(jiān)測(cè)中心站，江西贛州 341000

0 引言

江西贛南及鄰區(qū)位于東南沿海地震帶東區(qū)，是現(xiàn)今小地震密集頻發(fā)的區(qū)域[1-3]。自1980 年以來，發(fā)生過5 次破壞性地震，分別為1982 年2 月江西龍南5.0 級(jí)、1987 年8 月江西尋烏5.5 級(jí)、1992 年11 月福建龍巖4.7 級(jí)、1997 年5 月福建永安5.2 級(jí)和2007年3 月福建順昌4.9 級(jí)。其中，1987 年江西尋烏5.5 級(jí)地震是影響最為嚴(yán)重的一次[4]，導(dǎo)致2 人死亡，87 人受傷，1099 座房屋倒塌，4461 座房屋成為危房，42921 座房屋受到中等或輕度破壞，775 座牛欄和廁所坍塌，部分公路橋梁也受損，共計(jì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失3625 萬元[5]。本文主要通過對(duì)贛南及鄰區(qū)1971 年以來2218 次2.0 級(jí)以上地震（剔除余震）的地震序列、時(shí)間序列、空間分布、地震頻度、b值和應(yīng)變能釋放特征來研究該地區(qū)地震活動(dòng)特征，有助于對(duì)該地區(qū)地震發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)，提升地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和精度。特別對(duì)該地區(qū)地震序列的序列性質(zhì)判定，可為預(yù)測(cè)未來地震活動(dòng)趨勢(shì)提供重要參考，為中小規(guī)模有感地震的快速處置提供科學(xué)依據(jù)。因此，對(duì)該地區(qū)地震活動(dòng)特征的研究具有積極的學(xué)術(shù)意義和實(shí)踐價(jià)值。

1 區(qū)域地震活動(dòng)背景

江西贛南及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造呈現(xiàn)出復(fù)雜的斷裂帶，其中以石城—尋烏、政和—海豐、全南—尋烏斷裂帶為主要控制因素[6]，這些斷裂帶縱橫交織，是由多個(gè)構(gòu)造事件相互作用所形成的。歷史上，該區(qū)域的破壞性地震主要沿著這些斷裂帶分布（圖1），其中江西會(huì)昌地區(qū)1806 年發(fā)生的6.0 級(jí)地震是該區(qū)域歷史上最大的地震事件。尤其是石城—尋烏斷裂帶，橫跨江西省石城、瑞金、會(huì)昌、尋烏等地，被認(rèn)為是該地區(qū)最具活躍性的斷裂帶之一，該斷裂帶的地震活動(dòng)特征表現(xiàn)出較強(qiáng)的強(qiáng)度和叢集性，歷史上發(fā)生多次破壞性地震，如1562 年瑞金4.7 級(jí)、1804 年尋烏5.2級(jí)、1806 年會(huì)昌6.0 級(jí)、1926 年石城4.7 級(jí)、1941 年尋烏5.7 級(jí)、1962 年河源6.1 級(jí)、1987 年尋烏5.5 級(jí)地震，現(xiàn)今尋烏—會(huì)昌、石城—瑞金中小地震頻繁活動(dòng)；政和—海豐斷裂帶展布方向?yàn)楸睎|向，跨越福建政和、尤溪、大田，經(jīng)漳平、和溪等地，南延至廣東大埔、海豐等地，該斷裂帶在歷史上發(fā)生過多次5 級(jí)以上地震，如1067 年尤溪5.2 級(jí)、1832 年平秋5 級(jí)、1940 年永定5.0 級(jí)、1968 年華安5.2 級(jí)地震等，1971年以來相繼發(fā)生了1992 年福建龍巖4.7 級(jí)、1997 年福建永安5.2 級(jí)和2007 年福建順昌4.7 級(jí)、4.6 級(jí)等破壞性地震[4]。

圖1 贛南及鄰區(qū)1535—2007 年中強(qiáng)地震分布圖Fig.1 Distribution map of moderate and strong earthquakes in southern Jiangxi and neighbouring areas from 1535 to 2007

福建龍巖、華安和大田等地區(qū)仍存在小震活動(dòng)，這些震源均位于全南—尋烏斷裂帶上。全南—尋烏斷裂帶主要分布于南嶺山脈，覆蓋了全南、龍南、定南和尋烏等地，它是南嶺緯向構(gòu)造帶的主體部分，具有較強(qiáng)的地震活動(dòng)性和聚集性特征。在歷史上，該斷裂帶曾多次發(fā)生破壞性地震，其中包括1577 年定南4.7 級(jí)、1847 年定南5.0 級(jí)、1907 年定南4.7 級(jí)、1982年龍南5.0 級(jí)和1987 年尋烏5.5 級(jí)地震[4]。這些地震都發(fā)生在該斷裂帶與北北東或北東向斷裂的相交或切割部位。目前，該斷裂帶仍然表現(xiàn)出較高的地震活動(dòng)性，中小地震頻繁發(fā)生。

地震活動(dòng)的分布與歷史地震活動(dòng)高度一致，受主干斷裂的控制，表明地震的分布是受到區(qū)域構(gòu)造背景和地質(zhì)特征的影響。其中，1987 年江西尋烏5.5 級(jí)地震和1982 年龍南5.0 級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造與主干斷裂相關(guān)，這揭示了主干斷裂是地震發(fā)生的重要控制因素。政和—海豐斷裂帶自1971 年以來也發(fā)生了多次破壞性地震，如1992 年福建連城4.7 級(jí)、1997 年福建永安5.2 級(jí)和2007 年福建順昌4.7 級(jí)、4.6 級(jí)等[4]，這些地震也與主干斷裂有著密切的關(guān)聯(lián)。

2 贛南及鄰區(qū)地震特征

2.1 中等地震序列及空間分布特征

自1971 年以來，本地區(qū)共發(fā)生了3 次5 級(jí)以上地震事件，分別位于江西省龍南市、尋烏縣和福建省永安市。3 次地震序列中有2 次為主余震型，1 次為震群型。此外，本地區(qū)還發(fā)生了5 次4.5～5 級(jí)地震，分布在福建省永安市、龍巖市、順昌縣、廣東省豐順縣和江西省龍南市。在這5 次地震序列中，主余震型地震發(fā)生了2 次，震群型地震發(fā)生了2 次，孤立型地震發(fā)生了1 次。另外，3 級(jí)以上的地震共發(fā)生了43 次，主要分布在福建漳平和江西尋烏地區(qū)。在這43 次地震序列中，孤立型地震發(fā)生了17 次，占39.5%；主余震型地震發(fā)生了15 次，占34.9%；震群型地震發(fā)生了10 次，占23.3%；還有1 次為前主余震型地震，占2.3%（表1）。

表1 贛南及鄰區(qū)1974—2020 年M≥3.0 地震序列類型表Table 1 Types of M≥3.0 earthquake sequences in southern Jiangxi and neighbouring areas from 1974 to 2020

此數(shù)據(jù)表明，本地區(qū)地震序列中，孤立型地震比較常見，其次為主余型地震，震群型地震則較少，從地震級(jí)別分布來看，震群型地震主要出現(xiàn)在3 級(jí)左右和4.5～5.0 地震，而孤立型和主余震型地震在地震震級(jí)分布較為均勻。

2.2 地震時(shí)間序列及空間分布特征

自1971 年以來，江西贛南及鄰區(qū)的地震活動(dòng)呈現(xiàn)出空間分布不均勻性特征，地震活動(dòng)在某些地區(qū)頻繁，其他地區(qū)相對(duì)稀少。地震密集成帶主要沿北北東、北東方向和北西方向分布，與區(qū)域內(nèi)主要斷裂帶分布一致。密集成帶主要位于廣東梅州至福建龍巖附近、廣東梅州至江西尋烏附近，這些地區(qū)的地震活動(dòng)與北東向福建政和—廣東海豐斷裂、北西向廣東梅州—江西尋烏斷裂密切相關(guān)。同時(shí)，另一條密集成帶主要分布在江西三南（龍南、定南、全南）至尋烏、會(huì)昌、石城附近，這些地區(qū)的地震活動(dòng)與北東向全南—尋烏斷裂、北北東向石城—尋烏斷裂有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。值得注意的是，石城—尋烏斷裂帶中部瑞金附近地震相對(duì)較少（圖2），揭示了該地區(qū)域斷裂活動(dòng)的差異。

圖2 贛南及鄰區(qū)1971—2023 年ML≥2.0 地震分布圖Fig.2 Distribution map of ML≥2.0 earthquakes in southern Jiangxi and neighbouring areas from 1971 to 2023

1971 年以來，贛南及鄰區(qū)的地震活動(dòng)主要以小地震為主，震級(jí)大多在ML2.0～3.0 之間，但也發(fā)生了6次ML5.0～5.9 地震、24 次ML4.0～4.9 地震。通過M-T圖（圖3）的分析發(fā)現(xiàn)，ML≥4.0 地震活動(dòng)在時(shí)間上表現(xiàn)出較為明顯的階段性特征和叢集現(xiàn)象，在1978—1987 年（10 年）、1992—1999 年（8 年)、2003—2007 年（5 年）這3 個(gè)時(shí)間段內(nèi)，地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)，出現(xiàn)頻次較高。而在這些活躍期之間，地震活動(dòng)相對(duì)平靜，較大震級(jí)地震的發(fā)生頻次較低。

圖3 贛南及鄰區(qū)地震時(shí)序圖Fig.3 Seismic sequence diagram of southern Jiangxi and neighboring areas

ML≥3.5 地震活動(dòng)在時(shí)間上表現(xiàn)出了一種周期性變化規(guī)律，其特征為在活躍時(shí)段內(nèi)至少會(huì)發(fā)生一次ML≥4.0 地震（圖3）。例如，在1978—1979 年（2 年）活躍期間共發(fā)生4 次ML≥3.5 地震，包括3 次ML≥4.0 地震；在1984—1985 年（2 年）活躍期間共發(fā)生9 次ML≥3.5 地震，包括1 次ML≥4.0 地震；在1994—1995 年（2 年）活躍期間共發(fā)生13 次ML≥3.5 地震，包括7 次ML≥4.0 地震。值得注意的是，在這些活躍時(shí)段之后，往往會(huì)有一個(gè)相對(duì)平靜期，然后再次發(fā)生破壞性地震。如1982 年2 月江西龍南5.0 級(jí)、1987年8 月江西尋烏5.5 級(jí)、1997 年5 月福建永安5.2 級(jí)等破壞性地震發(fā)生前都經(jīng)歷了活躍到平靜時(shí)段。

總的來說，贛南及鄰區(qū)地震活動(dòng)表現(xiàn)出明顯的空間不均勻性特征，與主要的構(gòu)造斷裂分布密切相關(guān)。地震活動(dòng)在時(shí)間上呈現(xiàn)出階段性特征和叢集現(xiàn)象，反映出地震活動(dòng)具有一定的周期性。在活躍時(shí)段，地震活動(dòng)增強(qiáng)，中等地震發(fā)生頻次較高；在相對(duì)平靜時(shí)段之后，可能會(huì)發(fā)生破壞性地震。這些特征和規(guī)律有助于我們更好地認(rèn)識(shí)贛南及鄰區(qū)的地震活動(dòng)特點(diǎn)，為地震監(jiān)測(cè)預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)工作提供重要依據(jù)。

2.3 地震活動(dòng)頻度特征

根據(jù)頻度統(tǒng)計(jì)結(jié)果（圖4)，江西贛南及鄰區(qū)ML≥2.5 地震平均每年發(fā)生17 次，1997 年的最高年頻次達(dá)到133 次；ML≥3.0 地震平均每年發(fā)生6 次，1997年最高年頻次為58 次；ML≥3.5 地震平均每年發(fā)生5 次，1997 年最高年頻次為12 次；ML≥4.0 地震平均每2 年發(fā)生1 次，最高年頻次分別出現(xiàn)在1987 年和1994 年，每年發(fā)生4 次。相比鄰省湖南省地震活動(dòng)水平較高，湖南省記錄ML≥3.0 近代地震僅15 次（1960—2016 年）[7]。

圖4 贛南及鄰區(qū)地震活動(dòng)年頻圖Fig.4 Annual frequency map of seismic activity in southern Jiangxi and neighboring areas

通過頻度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)突顯了贛南及鄰區(qū)地震活動(dòng)的顯著特征。研究發(fā)現(xiàn)，不同震級(jí)分段下的地震活動(dòng)頻次最高年份（例如1987 年、1994 年、1997 年）均出現(xiàn)在地震活動(dòng)叢集期，揭示了該地區(qū)中強(qiáng)度地震的發(fā)生與中小地震活動(dòng)密切相關(guān)。

2.4 地震年b 值時(shí)序分布特征

利用中國地震臺(tái)網(wǎng)正式目錄，本區(qū)1971 年以來的ML≥2.5 地震資料，采用Utsu（1965）提出的最大似然法計(jì)算b值[8]。最大似然法是一種統(tǒng)計(jì)方法，可以根據(jù)地震目錄中的地震震級(jí)數(shù)據(jù)，估算出b值，其公式為：

為了更好地理解b值與地震活動(dòng)的關(guān)系，我們還對(duì)比分析了不同時(shí)段的地震活動(dòng)和b值變化。地震叢集時(shí)段的低b值可能與區(qū)域內(nèi)的地應(yīng)力累積有關(guān)，這些時(shí)段的地震活動(dòng)較為頻繁且具有破壞性，例如1978—1987 年、1992—1999 年、2003—2007 年ML≥4.0 地震叢集時(shí)段的年平均b值分別為0.892、0.973、0.957，b值相對(duì)較低，同時(shí)在這些時(shí)段發(fā)生了一些破壞性地震，如1982 年江西龍南5.0 級(jí)、1987年江西尋烏5.5 級(jí)、1992 年福建連城4.7 級(jí)、1997 年福建永安5.2 級(jí)、2007 年福建順昌4.9 級(jí)等[4]。由此可見，在地震叢集時(shí)段，低b值與較頻繁且具有破壞性的地震活動(dòng)之間存在一定聯(lián)系。同時(shí)，2000—2002年、2008—2015 年地震平靜時(shí)段，年平均b值分別為1.488、1.449（圖5），b值相對(duì)較高，同時(shí)地震活動(dòng)相對(duì)較低。由此可見，在地震平靜時(shí)期，較高的b值可能與地應(yīng)力釋放較強(qiáng)有關(guān)。這些研究結(jié)果表明，江西贛南及鄰區(qū)地震活動(dòng)的b值呈現(xiàn)出明顯的時(shí)空變化規(guī)律，反映出區(qū)域地應(yīng)力狀態(tài)和地震活動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征。

圖5 贛南及鄰區(qū)地震年b 值變化曲線Fig.5 Annual b value variation curve of earthquakes in southern Jiangxi and neighboring areas

2.5 地震應(yīng)變能釋放特征

在地震活躍時(shí)段（1982—2007 年）之前，該區(qū)域的地震應(yīng)變能釋放的速率呈現(xiàn)出加速變化的趨勢(shì)，表現(xiàn)為曲線斜率值較大。這一時(shí)段內(nèi)該地區(qū)共發(fā)生5 次4.5 級(jí)以上地震，分別為1982 年江西龍南5.0 級(jí)、1987 年江西尋烏5.5 級(jí)、1992 年福建連城4.7 級(jí)、1997 年福建永安5.2 級(jí)、2007 年福建順昌4.9 級(jí)破壞性地震[4]。其中2007 年是地震應(yīng)變能釋放最為劇烈的一年。曲線斜率多次發(fā)生較大的跳變，主要是由這5 次地震所引起的[9]。

在1982—2007 年地震活躍時(shí)段內(nèi)，該地區(qū)的蠕變曲線表現(xiàn)出了復(fù)雜的非線性冪指數(shù)分布特征，反映了該區(qū)域地殼構(gòu)造活動(dòng)的不穩(wěn)定性和復(fù)雜性。本文采用古登堡-里希特的簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù)震級(jí)計(jì)算地震釋放出來的能量（能量單位：J），可以計(jì)算出地震釋放的應(yīng)變能，公式如下：

實(shí)際計(jì)算中，我們提取研究區(qū)域內(nèi)所有地震的震級(jí)（M）和發(fā)震時(shí)刻，利用公式將地震震級(jí)轉(zhuǎn)化為地震應(yīng)變能（E），對(duì)每個(gè)地震計(jì)算其發(fā)生時(shí)刻至?xí)r段結(jié)束的累積應(yīng)變能，根據(jù)時(shí)間順序?qū)⒗鄯e應(yīng)變能繪制成應(yīng)變能釋放曲線圖，用于分析地震應(yīng)變能釋放的變化趨勢(shì)（圖6）[12-14]。

圖6 贛南及鄰區(qū)蠕變曲線Fig.6 Creep curve of southern Jiangxi and neighboring areas

相比之下，在1971—1981 年、2008 年至今這兩個(gè)時(shí)段地震活動(dòng)相對(duì)平靜，應(yīng)變能釋放較為均勻，蠕變曲線的斜率值偏小，地殼構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)平穩(wěn)，處于能量積累狀態(tài)。

3 結(jié)語

本研究表明，江西贛南及鄰區(qū)中強(qiáng)地震的分布具有顯著的空間分布特征。中強(qiáng)以上地震序列主要表現(xiàn)為主余震型和震群型地震。3 級(jí)以上地震序列中，孤立型、主余震型、震群型、前主余震型地震所占比例分別為39.5%、34.8%、23.2%、2.3%。

江西贛南及鄰區(qū)自1971 年以來地震活動(dòng)持續(xù)活躍，ML≥4.0 地震呈現(xiàn)出明顯的群聚性質(zhì)，表現(xiàn)為地震活動(dòng)的空間和時(shí)間集中現(xiàn)象。ML≥3.5 地震活動(dòng)具有周期性特征，包括周期性的高活躍期、平靜期再到發(fā)生破壞性地震事件。

江西贛南及鄰區(qū)b值一直低于年平均值時(shí)，中強(qiáng)以上地震活躍。在地震活躍時(shí)段之前，應(yīng)變能釋放曲線的速率呈現(xiàn)出加速變化的趨勢(shì)，而在相對(duì)平靜的地震活動(dòng)時(shí)段內(nèi)，地震應(yīng)變能釋放較為均勻。

綜上所述，江西贛南及鄰區(qū)的地震活動(dòng)特征與地應(yīng)力等因素密切相關(guān)。本研究的結(jié)果為預(yù)測(cè)地震的時(shí)間和空間提供了一些重要的參考信息，有助于對(duì)該地區(qū)的地震活動(dòng)情況進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)。未來可進(jìn)一步關(guān)注地震活動(dòng)與地殼構(gòu)造活動(dòng)的關(guān)系，以提高地震預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。