安徽省地震序列的類型與分布特征研究

程鑫 黃顯良 洪德全 吳雯雯 戚浩 郁建芳

安徽省地震局，合肥市長江西路558號 230031

0 引言

在有感地震發生后的早期階段，后續地震活動趨勢是政府和社會最為關心的問題，并愈發引起各級地震部門的高度重視（張杰等，2005；蔣海昆，2010）。中國大陸中強地震的余震序列研究表明，中強地震序列類型的空間分布在統計意義上有較明顯的區域性特征，即某些區域的中強地震以某種類型的序列活動為主，另一些區域又以另外類型的序列活動為主，固定區域的地震序列類型呈相對的穩定性（蔣海昆等，2006a），事實上，序列類型的空間分布與區域構造運動形式有關（王華林等，1997）。因此，事先做好地震序列類型的劃分，可以為震后地震類型的快速判定提供必要依據。

安徽省地處華北斷塊區、下揚子斷塊區和秦嶺-大別山斷褶帶3個大地構造單元的接壤地帶，郯廬斷裂帶與大別造山帶在安徽中部的大別山東緣相復合，區域內構造背景比較復雜（陳安國等，2009）。自1970年區域測震臺網逐步建立以來，安徽省中強震并不多，依據現代地震資料難以為區域內地震序列類型的分布及其劃分提供有效參考。安徽省最早的地震記載可上溯到兩千多年以前的西漢，明代以后，史志盛行，更多涉獵地震災害的記實（安徽省地震局，1983），這為我們分析研究該區域內的地震序列類型及其分布提供了重要依據。本文在充分發掘安徽省歷史破壞性地震資料的基礎上，從史料記載的考究和震后地震類型快速判定的需要入手，對安徽省的地震序列類型進行了梳理分析和初步判定。

1 現代資料的選取與地震序列類型的劃分

1.1 現代地震資料的選取

安徽省現代地震目錄主要使用的是安徽地震臺網目錄（1970～2013年），同時參考中國地震臺網目錄。本文選取安徽省1970年以來具有一定影響的地震（MS≥3.5）18組，用于對震型的分析研究。

1.2 現代地震序列類型的劃分

根據現代地震學關于地震序列類型的傳統稱謂及地震序列類型劃分的預測意義，將中國地震局（1998）給出的現代地震序列劃分標準拓展后劃分為孤立型、主余型、前震型、雙震型和震群型5種。

（1）孤立型序列：Emax/ΣE≥99.9%，ΔM≥2.5；

（2）主余型序列（簡稱主余型）：90%≤Emax/ΣE＜99.9% ，0.6≤ΔM≤2.4；

（3）前震型序列：在主震前有前震活動，ΔM≥1.0；

（4）雙震型序列：Emax/ΣE＜90% ，ΔM≤0.5，有 2個主震；

（5）震群型序列：Emax/ΣE＜90% ，ΔM≤0.5，且主要地震在 3次或 3次以上。

Emax為最大地震釋放的能量，ΣE為整個地震序列釋放的總能量，ΔM為最大地震震級與次大地震震級之差；其中，前震型序列中的前震活動指的是直接前震，ΔM為最大前震震級與主震震級之差（王林瑛等，2005）。對所選地震的綜合分析結果如表1所示。

表1 安徽現代地震序列類型（1970～2013年，MS≥3.5）

根據表1中18組地震序列類型統計結果，孤立型地震序列8組，占序列總數的45%；主余型地震序列6組，占33%；前震型地震序列2組，占11%；震群型地震序列2組，占11%；自有儀器記錄以來尚未記錄到雙震型序列地震。可以看出，安徽現代地震序列類型中以孤立型和主余型地震為主，共占78%；前震型和震群型地震只占22%，相對較少。

2 歷史資料的選取與地震序列類型的劃分

2.1 歷史地震資料的選取

本文使用的歷史地震目錄取自《中國歷史強震目錄》和《中國地震簡目》（國家地震局震害防御司，1995；《中國地震簡目》編匯組，1988），并參考了《安徽地震目錄》和《安徽省地震監測志》關于歷史地震的記載（安徽省地震局，1983、1989）。根據歷史記載，公元294～1969年安徽省共發生破壞性地震（M≥）32次，其中5.0級以上23次。

2.2 歷史地震序列類型的劃分

刁守中等（2002）對歷史地震序列類型估計提出了建議方案，筆者認為該方案對于震后趨勢判定具有一定的參考價值，并依據安徽省地震序列特點對這一方案做出相應調整，即將“孤立型”與“主余型”序列合為一類，作為“相對安全類”地震序列，表示主震后原震中區無相當或更大地震發生，對原震區不會造成更大破壞；將“前震型”、“多震型（雙震型和震群型）”等序列合并為一類，作為“相對危險類”地震序列，表示原震中區短期內仍可能有相當或更大的地震發生，對原震區仍會造成更大破壞。由于歷史地震的烈度主要是依據歷史記載而定，再通過震級—烈度的關系換算出近似震級，故對于震中位置和地震強度的確定精度不高，難以按照現代地震序列的標準劃分，因此分為“相對安全類”和“相對危險類”較好（田建明等，2004）。參考這一方法，本文對安徽省歷史地震序列類型劃分作出如下約定：

（1）相對安全類地震（Ⅰ類）：目錄中只有1條地震記錄，史料中也無明確“屢震，連震，復震，復震尤甚”等記載的地震視為“相對安全類”；

（2）相對危險類地震（Ⅱ類）：目錄中有2次以上震中位置相同的地震，ΔM≤0.5，且發震時間相近；目錄中有2次或多次級以上地震，且震中距在50km以內，ΔM≤0.5，發震時間間隔不超過3個月；目錄中只有1條地震記錄，但記載中亦有如“戌時地震，本子夜時，復震尤甚”等信息。

此外，在具體劃分時筆者對安徽地震史料記載的前后內容以及地震強度、震中區域等因素也進行了綜合考慮，結果見表2。

2.3 歷史地震序列類型的分類結果

（1）從1970年以來中國大陸部分中強地震余震序列的統計特征來看，80%的孤立型序列主震均小于6級，且無7級以上的孤立型序列（蔣海昆等，2006a、2006b）。1481年3月9日渦陽、亳縣間6級地震和1831年9月28日鳳臺東北的級地震均未能查找到明確的余震記錄，而根據黃瑋瓊等對中國大陸地震資料完整性研究的統計結論（黃瑋瓊等，1994a、1994b），華東地區自1481年起，M≥地震記載已基本完整。綜上，筆者認為安徽存在6級以上孤立型地震的可能，根據孤立型地震序列余震震級劃分，6級和級孤立型地震序列的余震上限震級定為級，而這類震級地震記載缺失的可能性相對較低，則仍可將其歸類為“相對安全類”地震序列。

表2 安徽歷史地震序列類型（公元294～1969年，M≥）

表2 安徽歷史地震序列類型（公元294～1969年，M≥）

（2）從各類型地震序列的占比（表3）來看，安徽省自公元 294～1969年29組（32條）M≥地震序列中，“相對安全類”23組，約占地震序列總數的79%；“相對危險類”6組，約占地震序列總數的21%。這一結果和現代地震序列中孤立型和主余型地震類型以及前震型和震群型地震序列類型所占比例相比，非常接近。表明依據此種方法對歷史地震序列類型進行劃分，基本符合安徽省現代地震序列類型分類的實際情況，其結果具有較高的參考價值。

表3 安徽歷史地震（M≥）和現代地震（MS≥3.5）序列類型比較

表3 安徽歷史地震（M≥）和現代地震（MS≥3.5）序列類型比較

相對安全類 相對危險類類型 孤立型 主余型 前震型 震群型歷史地震 79% 21%現代地震 78% 22%

3 安徽省地震序列類型分布特征及構造環境

3.1 地震序列類型與震級的關系

據安徽省地震序列類型與地震震級的關系（圖1）可以看出，3.5≤M＜4.0地震序列中，“相對危險類”地震序列2組，約占17%，“相對安全類”地震序列10組占83%；4.0≤M＜5.0地震序列中，“相對危險類”2組，約占15%，“相對安全類”地震序列11組占85%；M≥5.0地震序列共22組，“相對危險類”6組，約占27%，“相對安全類”地震序列16組占73%。從兩者對應關系中可知，安徽省3.5≤M＜5.0地震序列中，“相對危險類”地震序列比例較為均衡；而在M≥5.0地震序列中，“相對危險類”地震序列比例則明顯增加。

圖1 安徽省地震序列類型分布與震級的關系

3.2 地震序列類型的空間分布

據地震的空間分布可以看出，安徽省歷史的與現代的地震序列類型比較一致，表明安徽省地震活動的繼承性較強。同時，通過對安徽省歷史與現代地震序列類型空間分布的比較（圖2），進一步說明本文對安徽省歷史地震序列的劃分結果與本區現代地震序列類型的實際相符，這為震后地震序列類型的快速判定提供了一定的參考。

3.3 地震序列類型的構造環境

安徽斷裂十分發育，主要斷裂有50多條，可分為NE、NNE、NW和NWW向4組，彼此之間互有切割和錯動，郯廬斷裂帶長期控制兩側的構造格局，郯廬斷裂帶以東主要發育NE向構造，以西則是近EW向構造較為發育（安徽省地震局，1989；安徽省地質礦產局，1987）。綜合歷史和現代地震序列類型統計結果（表1、2），可大致看出安徽省地震序列類型的地理分布和主要斷裂的關系（圖2）。

3.3.1 主余型地震序列的分布和構造的關系

一般認為主余型（含孤立型）地震的震源環境是發震斷層構造較為簡單，處于較為單一的應力作用之下，以擠壓應力為主的應力場，介質相對均勻完整（王華林等，1997）。安徽省大部分地區主要受EW向擠壓應力作用，故發震斷層往往為NNE向和NWW向的簡單構造，多為再活動斷層，這些地區的地震類型大都表現為主余型或孤立型（馬宗晉，1992），屬“相對安全類”地震序列。

圖2 安徽省主要構造及地震序列類型分布

3.3.2 多震型地震序列的分布和構造的關系

多震型序列往往與共軛構造或多組構造交匯相聯系（蔣海昆等，2006b），安徽省前震型和多震型等“相對危險類”地震序列主要分布在以下幾個區域：

①霍山地區位于梅山-龍河口斷裂（F12）、青山-曉天斷裂（F13）和落兒嶺-土地嶺斷裂（F14）交匯部位。該區域是安徽地震活動強度最大、頻度最高的地區，NW向活動斷裂與NE向活動斷裂在此交匯，同時受到EW向擠壓和上地幔隆起產生的張應力作用（劉東旺等，1998），造成現代地形差異運動強烈，構造復雜，發震以多震型為主。公元294～1969年間霍山地區發生M≥地震5組，其中3組屬于“相對危險類”的多震型地震；1970年至今，霍山地區4組MS≥3.5地震中2組為震群型地震。且安徽省發生的4次6級以上地震中有2次在霍山地區，并均為多震型地震（表1、表2）。

②皖東北地區位于郯廬斷裂帶（F8）的嘉山-定遠段及西側的蚌埠-靈璧的交匯地區。一是斜切郯廬斷裂帶NW向斷裂與該帶的交匯部位，如1868年10月30日定遠南M地震；二是近EW斷裂與NE向斷裂的交匯部位，如1979年3月2日固鎮MS5.0前震型地震和1537年5月13日靈璧M多震型地震。其中，定遠南M地震發生在郯廬斷裂帶的嘉山-定遠段，周邊幾次相對“安全類地震”則發生在郯廬帶西側與NW向、EW向等活動斷裂的交匯部位。

③皖宿北地區位于王老人集斷裂（F1）和新鄉-商丘斷裂（F18）交匯部位，這2條斷裂均具有一定的活動性。1481年3月9日王老人集斷裂附近安徽境內發生的渦陽、亳縣間6級地震（前文已討論）和1999年12月30日的利辛4.1級地震均為孤立型；而從1642年10月4日、1643年10月23日蕭縣和1644年1月15日蕭縣、碭山間3次級地震的方位關系來看，則受新鄉-商丘斷裂活動控制的可能性更大。

4 結論

（1）安徽省79%以上歷史地震序列類型為“相對安全類”，而“相對危險類”僅占地震序列總數的21%，這一結果與安徽省的現代地震序列類型劃分結果相近，總體呈“相對危險類”地震序列類型隨震級增加而相應增加的趨勢。

（2）安徽省地震序列類型的空間分布有顯著的區域性差異。大部分地區主要受EW向擠壓應力作用，表現為NNE向和 NWW向的單一發震斷層，為“相對安全類”地震序列；而“相對危險類”地震序列主要集中在梅山-龍河口斷裂、青山-曉天斷裂和落兒嶺-土地嶺斷裂交匯部位的霍山地區，郯廬斷裂帶的嘉山-定遠段及其西側的蚌埠-靈璧所在的皖東北地區和宿北地區。由于安徽省現代地震序列中的中強震相對較少，要對區域內地震類型分布特征進行全面判定，尚需更多的地震活動資料。

（3）通過對歷史與現代地震序列類型空間分布的比較，反映出安徽省地震活動的繼承性較強，地震類型劃分結果可為震后地震類型的快速判定提供依據和參考。

（4）歷史地震目錄記載的完整性難以定論，但從現有的資料看，安徽存在發生6級以上孤立型地震的可能，隨著地震史料的新發現和新積累，對安徽地區的震例研究也將會進一步完善。