福建顺昌ML4.9级地震序列的精确定位、震源机制及其地震构造背景分析

陈文明，杨 贵，陈祥熊，沈健健

（福建省地震局，福建 福州 350003）

福建顺昌ML4.9级地震序列的精确定位、震源机制及其地震构造背景分析

陈文明，杨 贵，陈祥熊，沈健健

（福建省地震局，福建 福州 350003）

利用福建数字地震台网建成以来记录到的省内发生的震级最大的顺昌4.9级震群的双差精确定位、震源机制解结果，结合当地的地震构造环境、地震活动性以及现场烈度调查结果，综合分析认为：顺昌地震为双主震型的震群活动，其主震的破裂方向应为北东向，其发震机理是在北西向主压应力为主的区域构造应力场作用下发生的北东向的右旋走滑断裂。

震源机制；福建顺昌地震；序列特征；地震烈度；地震构造背景

引言

福建省顺昌县位于福建西北，武夷山脉南麓，境内以山地丘陵地貌为主，属南平地级市管辖。2007年3月13日10时，福建顺昌相继发生ML4.9、4.7级双主震型震群活动，全省各地都有震感，南平、三明地区震感十分强烈，房屋建筑有轻微到中等程度的破坏。

此次主震为福建省数字测震台网自1998年10月正式运行以来，记录到的震级最大的省内地震。历史上顺昌地区属于少震、弱震区，此次地震引起了广大地震工作者的强烈关注，并相继做了多方面的研究[1～4]。笔者通过对此次地震资料的处理分析，初步探讨了该震群主震的破裂方向、序列活动特征以及与当地地震构造环境的联系。

1 资料的选取及地震序列特征分析

福建数字地震观测台网自2007-03-13～2007-04-30，共记录到顺昌地震及余震136次，此后至2009年底，仍有记录到该震群的余震，但数量极少，且震级小。地震活动情况如表1所示。

此次震群活动，ML4.9和ML4.7级两个主震的发震时刻仅相差21 s。

表1 顺昌地震活动情况Table 1 Seismic activity in Shunchang

从M-T图 （图1）上看，两个主震震级差仅为0.2级，而后续余震震级最大仅2.7级，与主震震级差可达2级以上。从地震频度上看，3月份发生余震117次，4月份19次，频度衰减很快；蠕变图显示应变能集中在两次主震中释放；余震时间间隔图显示余震发生的时间延续时间不长，且主要的余震都发生在主震后的1个月时间里。主震前，未有前震发生，且近13年时间里，未记录到该区域有明显的地震活动。综上所述，可以认为此次地震活动应属于中等强度的 “双主震型”震群活动。

图1 顺昌地震序列特征Fig.1 The features of Shunchang earthquake sequences

2 地震宏观烈度调查结果

此次主震全省都有震感，影响范围很广。据福建省地震局顺昌地震评估组的调查结果，此次地震没有人员伤亡，房屋建筑中等破坏3 462 m2，轻微破坏31 012 m2，基本完好364 753 m2，地震造成的总经济损失达1 001.73万元人民币，地震烈度分布如图2所示：震中烈度为VI度，VI区总面积约为114 km2，V度区为578 km。分析烈度分布图中的等震线分布空间，V、VI度烈度区影响范围呈以北东向为长轴、北西向为短轴的椭圆型分布形式，VI度区长轴约为18 km，在震中的北东向上延伸较长，短轴约为9 km，V度区长轴约40 km，短轴约为26 km。

图2 顺昌地震宏观烈度分布图（摘自黄昭等的报告）Fig.2 Distribution map of Shunchang earthquake intensity(from a report published by Huang et al.)

3 双差法精确定位

双差定位法属于 “相对定位法”，能够较精确地确定震群中地震的相对位置，显示地震破裂过程的线性特征，便于进行地震破裂方向的判断和震源机制解的解释[5、6]。

我们利用 “双差定位法”对原目录中给出的地震位置进行重新定位。

研究时段的地震样本有136个，由于要满足双差法算法条件，我们取至少有4个台记录数据的地震事件，满足此条件的共26个。原目录中的地震位置采用的是单纯型算法进行定位的结果。原目录的定位数据与重定位后的数据，其震中分布图分别见图3的左、右图；震源深度结果的比较，见图4。

图3 左图为原目录的震中位置图，右图为重定位后震中位置图。Fig.3 The epicenters of the original earthquake catalogs(left)and the epicenters of the relocation earthquakes(right).

图4 原目录与重定位结果的震源深度比较图Fig.4 Comparison map of focal depth before and after relocation.

图3中左图为原目录的震中位置图，其空间分布较为集中，无明显的方向性。右图为经过双差定位后的震中位置图，震中位置分布呈AA′，BB′两条线性走向，其中AA′方向上延伸约1.1 km，两主震位于AA′的上端部，位置相当接近，且所有的2～3级范围内的较大余震均位于该线性带上；BB′方向上延伸约2.0 km，分布的都是2级以下的地震。两线性走向接近平行，相距约为0.8 km，方向都为北东方向。

原目录所给定的震源深度在5.5～10.4 km范围，重定位后的震源深度为7.6～8.8 km，重新定位后的深度更趋于一致，与林松健[7]等认为的福建西北地区 （南平地区）平均震源深度小于10 km，较为吻合。

4 震源机制解

此次 “双主震型”震群，主震之后，余震震级较小 （ML＜3.0）。

由于两个主震发震时刻相差才21 s，除最近的南平地震台记录，可清晰区分两个主震的各组震相外，其它台，第二个主震的初至波都已经叠加到第一个地震的后续波中，震相识别困难。我们应用第一个主震的P波初动及P、S波振幅比进行震源机制求解，余震因震级太小，记录台数少，用初动及振幅比方法求解震源机制，只求得最大余震ML2.7级地震的震源机制。第一个主震求解震源机制，用了23个台的初动，7个台的振幅比；第二个主震，根据洪星等的研究[2]，我们认为两个主震的震源机制较接近；ML2.7余震的求解，用了16个台的初动和15个台的振幅比。计算软件采用由中国地震局预测研究所提供的ISDP软件。求解得出的震源机制参数如表2所示，节面图如图5所示。

图5 图a为4.9级主震节面图，图b为2.7级余震的节面图。Fig.5(a)Sections of the main earthquake with ML4.9,(b)sections of the aftershock with ML2.7

依据上述4.9级主震震源机制解 （见图5和表2）、地震宏观烈度调查结果等震线空间分布的分析及震群精确定位后余震分布的方向，我们判定节面II为主震的断层面 （走向81°，倾角88°，滑动角-160°）。主震是一个北东东走向，倾角较陡的右旋走滑型地震。P轴的方位角为308°，T轴的方位角为214°，显示水平主压应力方向为NW-SE，主张应力为NE-SW向。节面II的走向与等震线空间分布长轴及余震分布方向有一定的角度差，但优势取向还是较为一致的。

表2 震源机制解参数Table 2 Focal mechanism parameters

紧接着发生的4.7级主震，其位置和震源机制与4.9级主震接近，应是发生在同一断裂上。

2.7 级余震的震源机制显示，为走滑兼有倾滑的断层活动。水平主压应力为NW-SE向，主张应力为NE-SW向。

5 震源区地震构造背景分析

以顺昌地震为中心，取周边150 km范围作为研究区域，即北纬25.32°～28.12°，东经116.33°～119.23°。福建台网自1999年1月至2010年4月，记录到该范围省内2.0≤ML＜3.0级地震336次，3.0≤ML＜4.0级地震40次，ML≥4.0级地震5次，没有大于5级的地震。地震活动在区域构造图上的投影见图6。

图6 顺昌震区区域地震构造及地震活动性图像Fig.6 The seismic structure and seismic activity in Shunchang region

顺昌及其邻近地区，历史上属少震、弱震区，由图6可见，在10年的统计时段中，研究区域范围内发生的中、小地震，顺昌以北地震稀少，震级均小于3级，呈零星分布；顺昌以南地区，2级地震分布较广，3级地震则呈零星分布，绝大部分距顺昌地震震中上百公里，4级以上地震，除此次顺昌地震外，仅发生在政和-海丰断裂带东侧的古田库区附近，且属于水库诱发地震。

从地震构造图上分析，顺昌地震发生于多组断裂 （带）的交汇部位。震区附近有规模较大的政和-海丰断裂带 （F11），北西向的闽江断裂带 (F16)及沙县-南日岛推测断裂带（F17），近东西向的清流-连江推测断裂带 （F25），西北面还有规模较大的北东向邵武-河源断裂 （F12）。

北东向的邵武-河源断裂 （F12）和政和-海丰断裂带 （F11）是分布于福建境内三大主要地震断裂带中的两条。另一条地震活动性相对较强的大断裂带是位于更东侧靠海的长乐-诏安断裂带，也是北东向的。这三条断裂带规模巨大，福建陆地的中、强地震大多数发生在这三条大断裂带与数条北西走向的规模较小的断裂 （带）的交汇部位。

顺昌地震的震源位置，位于F11和F12两条大断裂带的中间部位，且附近没有明显的地表断裂分布。因此，我们认为：顺昌地震与这两条 （已知的）主干断裂带的活动没有太大关系。

从区域构造应力场的角度看，由于受到台湾东部菲律宾板块沿北西方向与欧亚大陆板块碰撞、挤压和俯冲的影响，福建地区的区域构造应力场，表现为以NW-SE方向的主压应力为主，以NE-SW方向的主张应力为辅的区域构造应力场格局。在这样的区域构造应力场背景下，北东向的断裂容易发生压扭性运动，这也许是此次顺昌地震的可能成因。

6 结语

通过上述对顺昌地震的资料分析，我们得到以下几点认识：

（1）顺昌地震是在很弱的地震活动性背景下发生的较强的地震活动。有别于普通的震级相近的震群活动特征，顺昌地震是一次典型的 “双主震型”的震群。

地震能量在两次仅相隔21 s的主震中集中释放，随后的余震不仅频度低、震级小，而且结束的时间也短。这似乎表明震源区岩体相对完整，破碎程度低，是震源区岩体的新鲜破裂，而不是老断层的重新活动。

（2）通过地震位置的重新定位，我们得到两条平行的线状的余震分布图像 （图3中的AA’和BB’）。两次主震均发生在AA’的东北端。震级较大的余震都发生在AA’附近，BB′附近的余震震级都很小。这两条余震线状分布都是北东向的，我们以此来确定主震断层面的走向，它与烈度等震线的长轴方向也是一致的。

余震分布图像表明，AA’是主震和主要余震发生的断层面，也可看做是主震的破裂面；而分布在BB’附近的余震，震级都很小，这似乎是受主震破裂的影响而在附近产生的小的破裂。

（3）仔细对照震源区位置和区域地震构造图，发现与邻近的大的地震构造断裂带相距甚远，没有明显的联系，并非这些断裂 （带）重新活动的结果。震源区附近也没有已知的较大断裂分布，是一个断裂分布和地震活动的 “空区”。

综合以上几点，我们认为顺昌地震是在区域构造应力场长期作用下产生的新的地震破裂。

［1］李华，黄莉菁，许仪西.2007年3月13日福建顺昌4.9、4.7级地震前福建流动地磁观测资料异常分析［J］.西北地震学报， 2007， 29 （3）： 268-274.

［2］洪星，叶雯燕，邵平荣.福建顺昌地震的波形分析 ［J］.中国地震，2008，24（1）：31-37.

［3］蔡辉腾，赵志伟，黄莉菁.福建顺昌ML4.7级地震建筑物震害分析 ［J］.华南地震，2007，27（4）：54-60.

［4］陈光，陈金鹏.福建顺昌尾波Q值衰减特征初探 ［J］.高原地震，2009，21（2）：24-27.

［5］杨智娴，陈运泰.张北-尚义地震序列的重新定位和发震构造 ［J］.地震学报，2002，24（4）：366-377.

［6］陈文明，杨贵，陈详熊，等.1999年9月24日福州震群活动与地震构造的关系 ［J］.地震地磁观测与研究， 2006， 27 （4）： 23-28.

［7］林松建，陈为伟，郑师春.福建地区地震震源深度特征的统计分析 ［J］.地震，2010，30（1）：82-89.

The Accurate Location and Focal Mechanism of Shunchang ML4.9 Earthquake Sequence in Fujian Province and Its Structural Background

CHEN Wenming,YANG Gui,CHEN Xiangxiong,SHEN Jianjian

(Earthquake Administration of Fujian Province,Fuzhou 350003,China)

By using the results of accurate location and the focal mechanism solution of Shunchang ML4.9 earthquake sequences recorded by Fujian digital seismic network,the paper investigated the local seismotectonic environment,seismic activity and seismic intensity.The results show that the Shunchang earthquake is a “double main earthquakes type” swarm activity;The fracture direction of main earthquake is NE direction and its occurrence mechanism is NE-directional slip fracture with the effect of the NW directional main compressive stress.

Focal mechanism;Shunchang earthquake in Fujian;Earthquake sequence features;Earthquake intensity;Structural background

P315.332

A

1001-8662（2011）02-0037-08

2010-06-28

陈文明，男，高级工程师.主要从事地震监测预报工作.E-mail:wmchen1008@sina.com