2012年江蘇高郵—寶應MS 4.9地震前的條帶和空區異常

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前重要的地震預測方法，其中地震空區和條帶是此類方法中應用較多、效果較好的指標（梅世蓉等，1997；陸遠忠等，2001），對判斷未來大震發生的地點及震級具有重要意義，是重要的中長期異常指標。利用地震空區和條帶進行地震預測現已成為地震預報研究的常用方法。對于華東地區，2000 年以來陸地上發生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4.9 級地震。九江—瑞昌5.7 級地震前出現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4.9 級地震前是否存在地震條帶和空區異常是我們非常關心的問題。

對于高郵—寶應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，地震震例總結中已有分析，但由于研究重點和掃描方法有所差異，不同研究者的研究結果存在差異。本文將對地震條帶和空區異常進行分析，并采用國家數字測震臺網數據備份中心提供的地震波形數據，對條帶上的震源機制和空區內地震視應力變化進行分析，以便為華東地區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4.9 級地震前的小震活動進行條帶掃描分析，條帶的判定遵循定義及判定準則（國家地震局科技監測司，1990）。分析結果顯示震前存在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，持續時間為59 個月，條帶上最后一次地震距主震發生的時間間隔為3 個月，且主震位于條帶北部內側（圖1）。

圖1 高郵—寶應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，對條帶內外頻度比[N/（N′ +1），其中N為條帶內窗長為1 年、步長為1 月的小震活動頻次，N′為條帶兩側各向外擴展1/2 帶寬范圍內窗長為1 年、步長為1 月的小震活動頻次]進行分析。由圖2 可見，條帶頻度比曲線在高郵—寶應4.9 級地震前出現了明顯高值，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 個高值時段出現在條帶開始形成前17 個月，第2 個高值時段出現在條帶形成期間，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制解分析

針對高郵—寶應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字地震波形資料，采用Snoke 等（Snoke et al，1984；Snoke，1989）發展的利用P 波、SV 波和SH 波的初動和振幅比聯合計算震源機制解的方法（簡稱Snoke 方法）和交互式FOCMEC 反演程序（劉澤民等，2015）對震源機制解進行計算，其中2007 年5 月6 日江蘇灌南ML4.0 地震由于記錄臺站較少，無可靠的計算結果。現將條帶上5 次地震的震源機制解和孫業君等（2015）利用相同方法計算得到的主震震源機制解進行對比，發現震源機制解相差不大（圖3）。根據Zoback（1992）的分類標準對震源機制進行分類，結果除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 給出的震源機制各個參數每l0°間隔的歸一頻數分布可知，6 次地震的節面走向較分散，P軸優勢方向為近EW向，與華北南部最大主應力方向為近EW 向的結果較為一致（陳連旺等，2003），P軸傾角在30°以內，表明斷裂所承受的作用力以近水平向為主。地震活動受區域構造應力場的控制，但地震所處位置構造分布不同導致斷層節面走向各不相同（王曉山等，2017）。對于地震條帶走向與震源機制的關系，劉蒲雄等（國家地震局科技監測司，1989）認為，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的斷裂帶（發震斷裂帶）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（孫業君等，2015），二者接近，相差約20°，說明條帶可能反映了發震斷裂帶的活動。

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

圖4 震源機制參數歸一頻數分布Fig.4 Normalized frequency of focal mechanism parameters

1.3 條帶及鄰區地震視應力分析

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

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

2 地震空區分析

2.1 地震空區識別

對高郵—寶應4.9 級地震前的小震活動進行空區掃描，遵循定義及空區判定準則（國家地震局科技監測司，1990 ）。分析結果顯示，震前存在ML≥3.0 空區異常，空區長軸長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，持續時間為63 個月，且主震位于空區南部，見圖6。

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

圖7 給出了空區內1970 年以來ML≥3.0 地震M—t關系曲線。可見空區形成期間出現了缺震異常，說明空區異常較可靠。

2.2 空區視應力分析

為了保證計算樣本數量，選取2009 年以來空區及外圍120 km 范圍內153 次ML≥2.0地震，根據各地震臺站波形記錄情況，選取信噪比較高、記錄清晰的波形數據，取震中距200 km 以內的臺站波形數據進行計算，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 地震的視應力在0.009 MPa—2.36 MPa 之間，平均值為0.29 MPa。從視應力空間分布（圖8）來看，空區內部與外部地震的視應力值差別不大，且震前主震附近的小震視應力值相對較高。

圖8 空區及周邊120 km 范圍內的地震視應力值Fig.8 Apparent stress values within 120 km of the seismic gap

由2009 年以來空區內部ML≥2.0 地震視應力時間變化曲線（圖9）可知，視應力值在震前出現2 次高值，對應時間分別為2009 年11 月和2012 年4 月，震前視應力演變過程為上升—下降—上升—發震，表明應力具有逐步積累—調整—積累—主破裂發生的變化過程。

圖9 空區內部ML ≥2.0 地震視應力變化曲線Fig.9 Apparent stress curve of ML ≥2.0 earthquakes in the seismic gap

3 結論與討論

通過對高郵—寶應4.9 級地震條帶上的地震視應力和震源機制以及空區內外地震視應力特征進行分析，獲得如下結論。

在高郵—寶應4.9 級地震發生前，震中周圍存在NE 向ML≥4.0 地震條帶，主震發生在條帶南部。條帶異常持續時間為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的斷裂帶（發震斷裂帶）的活動（國家地震局科技監測司，1989）。條帶上地震震源機制解相差不大，以走滑錯動為主，P軸優勢方向為近EW 向，與華北南部最大主應力方向為近EW 向的結果較為一致（陳連旺等，2003），說明地震活動受區域構造應力場的控制。條帶上地震視應力高于條帶外，主震發生在條帶北部視應力相對較低的地震附近。

震前存在ML≥3.0空區異常，空區長軸長400 km，短軸長200 km，長軸方向為NNW向，空區起始震級為ML3.0，持續時間為63 個月，主震位于空區內南部。空區及鄰區視應力均值為0.29 MPa，反映了該地區的視應力背景水平。空區內部與外部地震的視應力值差別不大。震前主震附近的小震視應力值相對較高，反映了震中所在區域內能量高度積累和區域構造應力場增強的信息。震前空區內部視應力演變過程為上升—下降—上升—發震，表明應力具有逐步積累—調整—積累—主破裂發生的變化過程。

本文所用程序由浙江省地震局朱新運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字測震臺網數據備份中心為本研究提供地震波形數據，在此表示感謝。