粵西地區(qū)地震活動(dòng)性與地震分布特點(diǎn)分析

孫靖舒，朱騰

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粵西地區(qū)地震活動(dòng)性與地震分布特點(diǎn)分析

孫靖舒1，朱騰2

（1.廣州工商學(xué)院，廣州 528138；2.廣東省地震局，廣州 510030）

根據(jù)廣東省地震目錄，選用6種對(duì)粵西地區(qū)有較好預(yù)報(bào)能力的測(cè)震學(xué)指標(biāo)進(jìn)行時(shí)間掃描分析和空間掃描分析，并對(duì)該區(qū)域地震分布與斷裂位置、磁異常分布進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示：算法復(fù)雜性AC值、地震調(diào)制比Rm值存在異常，空間掃描結(jié)果顯示異常多數(shù)集中在陽(yáng)江和北部灣地區(qū)，并根據(jù)ML≥5.0地震M－T關(guān)系和能量蠕變曲線，推測(cè)粵西地區(qū)2015年有發(fā)生ML5.0級(jí)地震的可能；地殼磁異常的展布方向與斷裂方向一致，ML2.0級(jí)以上的地震多集中在弱磁及正負(fù)磁異常分界的區(qū)域。

地震；地震調(diào)制比Rm值；地殼磁異常；粵西

粵西地區(qū)位于東南沿海地震帶的中段偏西南，主要包括湛江、陽(yáng)江、茂名、云浮等地。地震活動(dòng)空間上主要沿廣州-陽(yáng)江、瓊山-鋪前、合浦-北流斷裂帶分布，保持與東南沿海地震帶的一致性，強(qiáng)震的分布呈現(xiàn)自東南沿海向西北內(nèi)陸逐步減弱的現(xiàn)象，歷史上7級(jí)以上的大地震都發(fā)生在沿海一帶。目前小震活動(dòng)的特點(diǎn)表現(xiàn)為集中發(fā)生在歷史強(qiáng)震的發(fā)生地。區(qū)域內(nèi)中強(qiáng)地震震源深度一般為5~15km，1605年的瓊山7.5級(jí)[1]和1969年的陽(yáng)江6.4級(jí)地震[2]宏觀深度分別為15.5km，說(shuō)明該區(qū)域地震多數(shù)均屬淺源地震。

圖1 粵西地區(qū)斷裂分布圖

區(qū)域內(nèi)斷裂分布主要有三個(gè)方向：①北東向斷裂：蒼城-海陵斷裂、織貢斷裂；②北西向斷裂：洋邊海斷裂、漠陽(yáng)江斷裂；③北東東斷裂：平崗斷裂。吳川-四會(huì)、恩平-新豐、蓮花山斷裂[3]。

從歷史地震資料可以看出自1 400年以來(lái)本區(qū)域明顯存在兩個(gè)活動(dòng)周期，1 400~1 710年為第一活動(dòng)周期，1 711年至今為第二活動(dòng)周期，每一活動(dòng)周期可以分為四個(gè)階段：平靜階段、加速釋放階段、大釋放階段和剩余釋放階段，根據(jù)目前地震的活動(dòng)水平來(lái)看，現(xiàn)在處于第二活動(dòng)周期的剩余釋放階段[4-7]。

1 研究方法

由于本文在進(jìn)行地震時(shí)間和空間掃描分析時(shí)使用的方法較多，在此只介紹算法復(fù)雜性AC值、地震調(diào)制比Rm、以及地殼磁異常的計(jì)算方法。

1.1 算法復(fù)雜性AC值

算法復(fù)雜性AC值是一種描述時(shí)間序列復(fù)雜性的表征量，可以用來(lái)判斷地震過(guò)程是完全隨機(jī)的漲落還是受控于某種動(dòng)力學(xué)規(guī)律支配的混沌過(guò)程。按照Kolmogorov原始的定義[8-9]，一個(gè)給定字符串的復(fù)雜性度量可由產(chǎn)生這一字符串最短計(jì)算機(jī)程序的字節(jié)數(shù)來(lái)表征。在處理地震數(shù)據(jù)時(shí)，先將帶小數(shù)的震級(jí)取整，把地震序列轉(zhuǎn)化成由3、4、5、6、7等組成的數(shù)字序列，再計(jì)算AC值，并用公式AC=AC’/LogMN作規(guī)一化處理。式中，AC’是由數(shù)字序列直接計(jì)算得到的算法復(fù)雜性AC值，M是每個(gè)字符可取值的數(shù)目，N是數(shù)字序列的字符總數(shù)[10]。

1.2 地震調(diào)制比Rm

秦寶艷于1982年提出調(diào)制小震法。固體潮主要是由月亮對(duì)地球的引力作用所致，而陰歷朔望前后的固體潮最大，但由于固體潮高時(shí)段較平緩，所以對(duì)潮高時(shí)段取4天即陰歷每月的二十九、三十、初一、初二及十四、十五、十六、十七，在此時(shí)段由固體潮誘發(fā)的小震稱為被調(diào)制小震（調(diào)制小震）Rm>m/N=4+4/29.5=0.27，可視為異常。不同地區(qū)，不同地質(zhì)構(gòu)造，RM異常值具有不同的數(shù)值。

圖2 算法復(fù)雜性AC值時(shí)間掃描分析圖

1.3 地殼磁異常

根據(jù)地磁場(chǎng)磁位函數(shù)理論，可以把地磁位表達(dá)為球諧級(jí)數(shù)

上式中的λ和θ分別表示經(jīng)度和余緯，表示地球半徑（6371.2km），是n階m次Schmidt準(zhǔn)歸一化締合Legendre函數(shù)，和是地磁位的球諧系數(shù)，即模型系數(shù)。在球坐標(biāo)系下對(duì)磁位函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)，就可以計(jì)算出地磁場(chǎng)北向分量X、東向分量Y和垂直分量Z，3個(gè)直角坐標(biāo)分量（X = ?U/r?θ，Y =–?U /rsinq?λ，Z=?U/?r）取球諧階次n≥16，可以計(jì)算出地殼磁場(chǎng)北向分量DX、東向分量DY和垂直分量DZ。通過(guò)公式可計(jì)算出總強(qiáng)度ΔF[12-14]。

圖4 地震活動(dòng)性AB值空間掃描圖

圖5 地震活動(dòng)標(biāo)度△F值空間掃描圖

2 研究?jī)?nèi)容與分析

2.1 地震活動(dòng)性時(shí)間掃描分析

通過(guò)對(duì)本區(qū)域（E：108°~112.5°，N：18°~23.5°）1970年以來(lái)ML≥5.0級(jí)地震活動(dòng)進(jìn)行時(shí)間掃描（掃描窗長(zhǎng)為18個(gè)月，滑動(dòng)步長(zhǎng)為6個(gè)月），選用兩種種對(duì)本區(qū)域有較好預(yù)報(bào)效能力的測(cè)震學(xué)指標(biāo)詳細(xì)分析如下：

1）算法復(fù)雜性AC值時(shí)間掃描分析，當(dāng)算法復(fù)雜性AC值高于均值線超過(guò)一年后，再轉(zhuǎn)為低值時(shí)，本區(qū)域存在發(fā)生ML≥5.0級(jí)地震的可能[15]，目前算法復(fù)雜性AC值高于均值線時(shí)間超過(guò)六年，并且處于下降階段。

2）地震調(diào)制比Rm值時(shí)間掃描分析：目前Rm處于上升階段，當(dāng)?shù)卣鹫{(diào)制比Rm值處于峰值時(shí)，存在發(fā)生ML≥5.0級(jí)地震的可能性。

2.2 地震活動(dòng)性空間掃描分析

通過(guò)對(duì)粵西地區(qū)ML≥2.0級(jí)地震進(jìn)行空間掃描（時(shí)間窗1.5年，滑動(dòng)步長(zhǎng)為6個(gè)月；空間窗長(zhǎng)1.5°×1.5°，滑動(dòng)步長(zhǎng)0.5°×0.5°），多個(gè)空間掃描結(jié)果顯示高值異常區(qū)域主要集中在陽(yáng)江地區(qū)、高州地區(qū)、北部灣地區(qū)，少數(shù)指標(biāo)高值異常區(qū)為瓊西南近海和桂東南，詳見(jiàn)空間掃描圖。

2.3 地殼磁異常與地震分布特點(diǎn)分析

通過(guò)國(guó)內(nèi)許多外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)許多大震均發(fā)生在地殼磁異常較弱、或正負(fù)異常分界的區(qū)域。粵西地區(qū)的弱磁區(qū)域?yàn)椋宏?yáng)春永寧、陽(yáng)江市區(qū)、茂名高州與信宜交界、北部灣地區(qū)；粵西地區(qū)磁異常正負(fù)交界區(qū)域?yàn)椋撼檀逍潞⒗字莅雿u部分地區(qū)。從圖中看出粵西地區(qū)2000~2014年度ML≥2.0級(jí)地震多數(shù)分布在磁異常較弱及正負(fù)異常分界的區(qū)域。

圖6 b值空間掃描圖

圖7 累計(jì)震級(jí)變化模型ZM值空間掃描圖

圖8 地震活動(dòng)度S值空間掃描圖

圖9 地震活動(dòng)熵空間掃描圖

圖10 2000－2014年度粵西ML≥2.0級(jí)地震分布圖和與ΔF的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

3 討論與結(jié)論

如圖11所示，粵西地區(qū)發(fā)生ML≥5.0級(jí)地震后平靜期約為4-6年，本地區(qū)自2004年9月17日發(fā)生ML5.2級(jí)地震后，至今已有10年時(shí)間。從能量釋放上看本地區(qū)已具備發(fā)生5.0級(jí)以上地震的能量積累。

圖11 粵西地區(qū)及近海ML≥5.0地震M－T圖和蠕變圖

1）粵西地區(qū)地震主要集中在吳川-四會(huì)斷裂、茶山—平崗斷裂、以及潿洲島斷裂附近。

2）粵西及鄰區(qū)近海地區(qū)ML≥5.0地震平靜期已超9年，從蠕變圖看出能量積累具備發(fā)生ML5級(jí)左右地震背景。地震學(xué)時(shí)間掃描結(jié)果顯示目前該地區(qū)算法復(fù)雜性AC值、地震調(diào)制比Rm值存在異常；地震學(xué)空間掃描結(jié)果顯示異常多數(shù)集中在陽(yáng)江和北部灣地區(qū)。未來(lái)粵西及近海區(qū)域存在發(fā)生M4.5左右地震的可能；

3）陽(yáng)春永寧、陽(yáng)江市區(qū)、茂名高州與信宜交界、北部灣地區(qū)為地殼弱磁異常區(qū)，粵西地區(qū)2000~2014年度ML≥2.0級(jí)地震多數(shù)分布在以上磁異常較弱及正負(fù)異常分界的區(qū)域。

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Seismic Activity and Earthquake Distribution in West Guangdong

SUN Jing-shu1ZHU Teng2

（1-hou College of Technology and Business, Guangzhou 528138; 2- Guangdong Seismological Bureau, Guangzhou 510030）

6 seismometry indexes are selected based on earthquake directory of Guangdong Province as scanning factors, space-time distribution of earthquake, relation among earthquake and fault and magnetic anomaly in west Guangdong are scanned. The results indicate most of the anomalies are in Yangjiang and Beibu Gulf. And it is predicted that an earthquake with ML5.0 might take place in west Guangdong in 2015. Distribution of crust magnetic anomalies coincides with fault trending. Earthquakes with ML more than 5.0 are distributed over weak magnetic anomaly area and near boundary between positive and negative anomalies.

earthquake; seismic modulation ratio; crust magnetic anomaly; west Guangdong

2017-12-05

廣州工商學(xué)院2017年院級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目《基于新工科專業(yè)背景小創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的深度融合》（編號(hào)：ZL20171102）

孫靖舒（1988-），女，碩士研究生，助教，研究方向：電路與系統(tǒng)

[P511.2]

A

1006-0995（2018）03-0380-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.006