九江-瑞昌地震研究简介

江西省地震局 吕坚

九江-瑞昌地震研究简介

Brief introduction to research of Jiujiang-Ruichang earthquake

江西省地震局 吕坚

2005年11月26日08时49分，江西省九江县与瑞昌市交界发生5.7级地震（后续简称九江-瑞昌地震）。微观震中位于29°41′N、115°44′E，宏观震中位于九江县港口乡（29°42′N、115°42′E），极震区烈度为Ⅶ度，受灾范围波及江西省九江县、瑞昌市以及湖北省黄梅县、武穴市。江西南昌市、九江市、彭泽县、星子县、德安县、永修县、武宁县、修水县以及湖北省通山县、阳新县、安微省宿松县、望江县等地震感强烈，共造成13人死亡，82人重伤，683人轻伤，是1806年江西会昌发生6级地震以来，江西境内震级最大、死亡人数最多、损失最大、灾害最严重的地震。

概况

九江-瑞昌地震发生时，区域地震监测能力相对较弱，距离震中250千米范围内只有5个测震台站。地震发生后，江西、福建、湖北三省地震局先后架设了丁家山、范镇、狮子洞、武皎、涌泉、武穴和黄梅7个流动台，以加强对余震序列的监测。当时，江西地震台网采用华南走时表和交切法进行地震定位，也未接入湖北省地震局架设的3个流动台信号，产出的地震定位结果存在较大误差，震中分布没有明显的优势方向，绝大多数余震没有给出震源深度。

图1 地面崩塌现象

图2 地表塌陷现象

根据地震现场调查，震区附近的断裂构造发育，襄樊-广济断裂带、郯城-庐江断裂带均可能往此延伸。而宏观震中位于长江中游南岸的瑞昌盆地内，地震造成的破坏明显受到局部地质和水文条件的影响，出现了地面崩塌（图1）、地表塌陷（图2）和个别沙土液化现象。

由于受震时的工作条件和地形地貌限制，江西省地震局开展的地震烈度抽样调查范围偏小，确定Ⅵ度烈度区的调查样本有限，而有助于判定发震构造的V度烈度区没有开展调查。此外，湖北省地震局也开展了该省境内的震害调查工作，确定的Ⅵ度烈度区明显超出了江西局确定的范围，导致Ⅵ度烈度区的划定存在分歧，地震烈度分布图存在较大的不确定性（图3），无法给发震构造的确定提供可靠的依据。

震后10余年来，关于九江-瑞昌地震的震源参数和发震构造有着较多的研究。2006年，卢福水等通过地震现场考察并结合江西省地震局确定的地震烈度分布图，

认为瑞昌盆地东南边界的刘家-范家铺-城门山北东向断裂为本次地震的发震构造；2007年，陈学忠等利用江西区域台网和流动地震台资料，借助于主地震相对定位法，对九江-瑞昌地震序列进行了重新定位，分析了该序列的破裂过程，给出这次地震的余震震中呈北西线性分布，和北西向的洋鸡山-武山-通江岭断裂的走向基本一致，震中位于该断裂的东南端；2007年，王墩等通过遥感、余震分布、现场考察等各种手段证实瑞昌盆地存在一组至少切穿上地壳的北西向断裂——武山隐伏断裂，并认为九江-瑞昌地震是北东向瑞昌-武宁断裂与武山隐伏断裂共同作用的结果；2007年，杨中书等利用流动地震台和区域台网记录相结合的震相数据，采用HYPODD方法对九江-瑞昌地震序列进行了重新定位，显示余震呈明显的北北西向优势分布，主要分布在主震的一侧，推测此次地震可能发生在广济-襄樊断裂带上；2008年，李传友等根据野外观察并结合地震现场考察结果，认为本次地震可能与瑞昌盆地西北边界发育的一条北东向断裂有关，推断丁家山-郎君山断裂为发震构造，而该断裂与较新活动的北西向断裂的交汇部位，则可能是该地震的发震部位；2008年，吕坚等基于宽频带数字地震记录，采用CAP（Cut and Paste）方法反演了5.7级主震和4.8级最大余震的震源机制解，并结合地震序列的精确定位结果和区域地质背景讨论了发震构造。结果显示出主震和最大余震的震源机制解不完全一致，地震序列在震中空间分布和震源深度分布上也具有复杂性，5.7级主震的发震构造可能为隐伏在瑞昌盆地内的洋鸡山-武山-通江岭北西向断裂，4.8级最大余震的发震构造可能为瑞昌盆地西北边界的丁家山-桂林桥-武宁北东向断裂北段；2011年，王俊等根据地震破裂过程中的多普勒效应，利用多台波谱参数计算了九江-瑞昌5.7级地震的震源破裂参数，得到主震的破裂方位角为320°左右，揭示出发震构造为北西向断裂，且主震破裂产生的库仑破裂应力变化对4.8级最大余震的发生有重要的触发作用；2012年，韩竹军等认为九江-瑞昌地震的发震构造为瑞昌盆地内部隐伏的一条北东向断裂；2014年，高建华等通过震例总结研究，得出九江-瑞昌5.7级主震和4.8级最大余震的发震构造并不一致，其中主震发震构造为北西向的洋鸡山-武山-通江岭断裂的结论。

图3 九江-瑞昌地震烈度分布图

最新研究进展

九江-瑞昌地震在多个研究领域都存在不同的认识。以5.7级主震的发震构造为例，就存在盆地西北边界北东向断裂、盆地东南边界北东向断裂、盆地内部北东向隐伏断裂和盆地内部北西向隐伏断裂的四种观点。因此，江西省地震局组织申请了地震科技星火计划——“九江-瑞昌地震孕震特征与发震构造的多方法精细研究”项目，获得了中国地震局的支持和资助。

项目研究首先从地震背景噪声和接收函数研究入手，通过速度结构反演和地震活动性的对比研究，得到九江-瑞昌5.7级地震发生在华南地块区的长江中游地震带上，震区的地壳厚度为34 km左右（图4和图5），和1997年王椿镛等的人工地震测深结果一致。从不同深度的速度结构图可以看出，北西向的襄樊-广济断裂带和北东

向的郯庐断裂带均往九江-瑞昌震区附近延伸，并且切穿了莫霍面，震中周围的速度结构也存在差异性变化。

图4 背景噪声成像研究得到的长江中游地区地壳厚度和剪切波速度结构

图5 接收函数研究得到的九江台下方地壳厚度和波速比

精确的震源位置可为判定发震构造提供重要参考。与绝对地震定位方法相比，HYPODD方法受未知的三维速度结构影响较小，能够较准确地确定地震间相对位置，而波形互相关技术的使用可以获取更准确的到时数据，将两者结合起来可以大幅提高地震定位的精度。因此，在确定速度结构模型后，项目组收集了震时固定台站和所有流动台站的波形数据，自行编写程序将同一个地震的波形记录整合到一起，重新分析震相到时记录，采用HYPOSAT方法进行绝对定位。在以上过程中，项目组发现狮子洞台的授时在2005年12月25日00时前存在1秒的钟差，这一现象在以往的研究中都没有引起注意，本项目研究对此进行了全面校正。

在绝对定位的基础上，项目组引入波形互相关技术，利用结合波形互相关的HYPODD方法对满足4个台站清晰记录的228次地震事件进行了重新定位，获得了其中224次地震的精确震源参数。图6是重定位后的结果平面图，地震序列主要呈现北西和北东两个方向的条带优势分布，其中又以北西向条带的地震居多，表现与洋鸡山-武山-通江岭断裂近似的走向，北东向的条带分布则与刘家-范家铺-城门山断裂的走向基本一致。5.7级主震发生在北西向条带的西北端，4.8级最大余震发生在北东向条带的西南端。

获取精确的震源位置后，项目组进一步采用CAP和SNOKE两种方法，反演得到最大的4次地震的震源机制解，并按发震时刻的先后按1号-4号在图6中标注。可见这4次地震的震源机制存在一些差异，其中1号和4号地震的震中同位于北西向条带上，震源机制解均存在一组走向北西，倾向北东的节面；2号和3号地震的震中同位于北东向条带上，震源机制解均存在一组走向北东，倾向南东的节面。综合主要地震的震源机制解、地震序列展布方向和震区的构造背景，项目组对九江-瑞昌地震的孕震特征与发震构造进行了综合研究，认为九江-瑞昌地震序列的破裂过程与两条共轭相交的断裂活动有关，5.7级主震发生在北西向断裂上，破裂时断裂上盘往西北方向走滑兼逆推运动，破裂过程中触发了相交的北东向断裂，导致该断裂上盘向西北方向逆冲，继而引发了2号ML4.5地震，然后在构造应力场和自身的重力效应下，北东向断裂上盘往南西方向走滑并有所下沉，引发了3号4.8级最大强余震，北西向断裂则在后续的应力调整过程中发生了4号ML4.0地震。

图6 精细研究得到的九江-瑞昌地震序列震源参数与发震构造

展望

自2005年九江-瑞昌地震以来，郯庐断裂带南段至襄樊-广济断裂带东段区域的中等地震非常活跃，这一区域的未来震情趋势和相关基础研究已得到广泛关注和逐步加强。通过多种手段探索破坏性地震的成因机理和活动特征，有利于促进未来强震危险性和重点危险区的研究，对于有重点的科学防御与减轻地震灾害，保护人民生命和财产安全具有重要战略意义。