河套地震带中强地震前的小震活动图像分析

查斯,韩晓明,赵星,李娟,梁沙沙

(内蒙古自治区地震局，内蒙古呼和浩特 010010)

河套地震带中强地震前的小震活动图像分析

查斯,韩晓明,赵星,李娟,梁沙沙

(内蒙古自治区地震局，内蒙古呼和浩特 010010)

选择应力场特征相对统一的河套地震带作为研究区域，选取1970年以来的6级以上中强地震作为研究对象，根据中强地震的孕震尺度，利用1970年以来记录相对完备的小震记录，对中强地震发生前中小地震的时空演化图像进行分析。结果表明，1970年以来，河套地震带6级以上中强地震发生前，其孕震尺度内的中小地震活动均呈现出不同形态的异常活动特征；1976年和林格尔6.2级地震发生前出现中小地震的长期平静异常和地震围空、1976年巴音木仁6.2级和1979年五原6.0级地震发生前均出现中小地震的丛集活跃和密集增强现象、1996年包头6.4级地震发生前则表现为不同震级的嵌套平静异常特征。在划定的孕震尺度范围内，河套地震带6级以上中强地震发生前的中小地震时空演化规律可为该地区未来的中强地震预测提供参考依据。

河套地震带；中强地震；孕震尺度；地震时空演化图像

0 引 言

河套地震带也称河套断陷带或河套盆地，之所以称之为断陷，是因为该区域位于阴山隆起和鄂尔多斯隆起之间，从地质构造和地貌形态上表现为凹陷且呈近东西走向的“带”状展布[1]；之所以称为河套盆地，是因为河套地震带从西至东分别由临河盆地、白彦花盆地和呼包盆地组成，从地形地貌上整体成为一个大盆地[1]。从地质单元归属看，其平行于阴山隆起，并顺势构成鄂尔多斯隆起北缘。严格讲，河套地震带并非真正的鄂尔多斯北缘，只是鄂尔多斯块体本身并无显著活动断裂、且罕有地震事件，而块体周缘则分布众多断裂并形成近似长方形的地震活动带，例如鄂尔多斯北缘地区，河套断陷带里的地震活动与河套地震带紧密相连，在开展地震活动研究时可把这些地震活动称为鄂尔多斯北缘的地震活动。因此，仅从地震活动性研究方面看，河套地震带和鄂尔多斯北缘地震活动区域应属同一区域，本文的河套地震带即指鄂尔多斯北缘地区的地震活动区域。

1 研究区地震活动背景

公元1484年至1814年是华北第三活动期，鄂尔多斯块体周缘的6.0级以上地震围绕西缘、南缘、东缘活动，进入20世纪20年代后，河套地震带已经成为块体周缘活动最为强烈的区域，也是华北第四活动期6.0级地震主体活动区域。有地震记载以来，河套地震带共发生6级以上地震10次，其中7.0～7.9级1次，6.0～6.9级9次，最大地震为公元849年包头西7.0级地震。1970年以来，鄂尔多斯地块中强以上地震主要集中在北缘地区，共发生5次6级以上中强地震，其中4次发生在河套地震带，时间最近的1次地震是1996年5月3日包头西6.4级地震。仅从此现象分析，近40年来鄂尔多斯块体地震活动最强烈的地区应该是河套地震带(图1)。

图1 河套地震带6级以上地震分布

图2 1970年以来河套地震带(39.8°～41.5°N， 105°～115°E)Ms5级以上地震时序分布

从时序分布看(图2)，1970年以来，河套地震带地区5级以上地震的时间分布未有显著规律或者时间间隔特征存在，但是也应看到，时序分布存在4个活跃时期，每个活跃期内至少有2次5级地震发生，持续时间长度从1年至4年不等，在上述4个活跃时期内，上述地震均分布在河套地震带狭长地带，空间上未形成明显丛集活跃区域(图1)，表明该地区不存在更加具体的活动单元，整个河套地震带应该是一个整体联动的地震活动块体。

表1 河套地震带6级以上中强地震参数

这里所谓的地震破裂方式，主要根据主震与余震的空间展布关系进行定义，地震破裂方式一般分为双向破裂(余震覆盖主震并分布主震两侧)、单侧破裂(余震分布于主震一侧)和共轭破裂(余震沿着共轭断层有序分布)[2-3]。统计地震破裂方式，能够在震后趋势判定中更好地把握强余震的发震地点。而根据上述统计结果分析认为，河套地震带6级以上地震的破裂方式均为单侧破裂，这可能与河套地震带受到统一的左旋正走滑破裂机制有关[1,4-8]， 而单侧破裂的具体形状不太一致很可能与震中区域断裂构造的分布有关。

2 基于孕震尺度分析中强地震前的小震活动规律

为了更好的展现河套地震带4次中强地震(表1)前震中区的地震活动时空演化特征，捕捉震前可信的震兆信息，在考虑地震序列破裂方式和断裂展布情况的基础上，根据郭增建等提出的震兆范围R[9]，选择与主震相关的小震活动进行分析。其中：

R=100.508M-1.377

(1)

R为以震中为中心的半径(km)，M为震级(Ms)。“有效前兆”是地震前由于震源区的应力积累，在地表附近所能观测到的一些目前认为是前兆的参数。采用(1)式算得表1中4次中强地震的孕震尺度R分别为：6.0级时，R为101.671=46.88 km；6.2级时，R为101.772=59.15 km；6.4级时，R为101.874=74.82 km。

根据上述4次地震前后余震空间分布等情况，所选取的空间区域大小并未完全参照上述孕震尺度的计算结果，而是根据实际情况进行相应调整，基本控制在40 km～50 km的范围，尽可能把与主震相关的小震事件参与统计分析。由于上述震兆范围的计算参考震级单位为Ms，因此，下面的震例研究均采用Ms震级进行统计分析。

2.1 1976年4月6日和林格尔6.2级地震

1976年和林格尔6.2级地震前，震中区域出现长达26个月的小震平静期，之后发生6.2级地震，主震前中短期时段内没有类似“信号震”、小震丛集等震兆活动出现。当时，内蒙古地区地震监测能力虽然十分薄弱，但和林格尔位于呼和浩特地区，具备一定的监测能力(当时有呼和浩特地震台、清水河地震台、新店子地震台等)，地震漏记的概率应该不大，因此，和林格尔6.2级地震前的长期平静现象应该是可以肯定的(图3)。

图3 1976年和林格尔6.2级地震震中区Ms≥1.0级地震活动的时序分布

从地震活动空间分布看，1976年4月6日和林格尔6.2级地震前4年，即从1972年7月至1975年7月，在6.2级地震的东部形成中小地震空区，空区走向近东西，长轴271 km，短轴85 km，空区中心距6.2级地震约200 km，空区西部边缘距主震约70 km，在该空区结束6个月之后发生和林格尔6.2级地震(图4)。

2.2 1976年9月23日巴音木仁6.2级地震

1976年巴音木仁6.2级地震前，震中区域方圆50 km范围内的地震活动表现出显著的平静—增强活跃—发震过程，在Ms6.2级主震发生前约5个月的1976年4月28日，在主震北北东方向约40 km处曾发生1次Ms3.8级地震，并形成短期丛集活跃，现在看来，这次3.8级地震具有明显的“信号震”性质(图4)。

2.3 1979年8月25日五原6.0级地震

1979年五原发生6.0级地震，从震前1年、震中方圆50 km的地震活动看，1978年5月至10月出现近半年时间Ms2.0级以上地震平静，从1978年12月底开始，震中区地震活动逐渐恢复活跃，并于1979年3月中旬出现丛集活跃，之后又出现近3个月的短期平静，于1979年6月17日和7月31日连发2次显著地震，震级分别为Ms3.4和Ms4.6，25天之后，于1979年8月25日发生五原6.0级地震，震前2个月，随着时间推移，震中区发震强度逐步升级，且时间跨度不足3个月，具有显著的“信号震”性质，是1次典型的“前震—主震—余震”型地震序列(图5)。

图4 1976年巴音木仁6.2级地震震中区Ms≥1.0级地震活动的时序分布

图5 1979年五原6.0级地震震中周围50 km范围内Ms≥1.0级地震活动的时序分布

2.4 1996年5月3日包头6.4级地震

1989年2月24日，距离包头6.0级地震约30 km(西南方向)发生Ms4.3级地震； 1995年4月12日，距离包头6.4级地震约15 km(西南方向)处发生Ms3.0级地震。从地震时序分布看(图6)，主震发生前，震中区Ms≥4.0级地震持续平静约8年、Ms≥3.0级地震平静约13个月、Ms≥2.0级地震平静约10个月。从地震空间分布看，主震发生前，曾于1989年2月24日发生Ms4.3级地震、1995年4月12日发生Ms3.0级地震，这2次地震与1996年5月3日Ms6.4级主震基本构成1条走向北东的地震迁移路线，且迁移距离都为15 km左右(图6)。

图6 1976年包头6.0级地震震中区50 km范围内Ms≥1.0级地震时序分布

3 结 论

河套地震带作为鄂尔多斯块体地质构造规模最大的区域之一，具备发生7级以上强震的地质构造条件。纵观河套地震带有记载以来的地震活动情况，该区仅有1次7级地震，即公元849年包头西7.0级地震。从地震构造块体划分角度考虑，作为华北地震活动区的西边界，鄂尔多斯块体自华北第三活动期以来6级以上中强地震强烈活动，但主要围绕东、西、南三缘活动，北缘地区的河套地震带持续平静。第四活动期以来，位于鄂尔多斯北缘的河套地震带逐渐恢复活动，从1920年后期开始增强活跃，至今已累计发生5次6.0级以上地震，俨然成为华北第四活动期的主体活动区域。

从基于孕震尺度的小震活动规律统计结果看，这5次6级以上中强地震发生前，孕震空间范围内的中小地震均在时间和空间上表现出了明显的异常活动特征，这也许可以作为地震活动性预测指标对该区域未来发生中强地震的危险性开展评估和判定。

从活动块体的强震迁移现象统计来看[10]，鄂尔多斯块体北缘似乎受到来自南北地震带南段和中段7级以上强震的触发作用，鉴于南北地震带中南段目前正处于2008年汶川8.0级地震以来的强震活跃时段，且河套地震带目前正担任着1920年以来华北主体活动区的角色，那么未来一段时间，河套地震带是否会基于有利的地质构造条件、自身6级以上地震活跃状态、外围的7级以上强震触发影响和动力学环境而发生7级以上强震，还需要在今后做更加深入的工作加以论证分析。

[1] 国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组.鄂尔多斯周缘活动断裂系[M].北京:地震出版社，1988:39-76.

[2] 刘蒲雄，陈章立.地震条带及其在地震预报中的应用[A]//地震预报方法实用化研究文集(地震学专辑)[C].北京：学术书刊出版社，1989:63-84.

[3] 王炜，黄冰树，陆远忠，等.孕震空区方法在地震预报中的应用及其效能的研究[A]//地震预报方法实用化研究文集(地震学专辑)[C]. 北京：学术书刊出版社，1989:1-24.

[4] 范俊喜，马瑾，刁桂苓.由小震震源机制解得到的鄂尔多斯周边构造应力场[J].地震地质，2003，25(1)：88-99.

[5] 谢富仁，崔效峰，赵建涛，等. 中国大陆及邻区现代应力场分区特征[J]．地球物理学报，2004，47(4)：654-662.

[6] 韩晓明，刘芳，张帆,等.河套地震带中小地震的震源机制测定及应力场特征[J].大地测量与地球动力学，2016，36(6)：495-499.

[7] 韩晓明，刘芳，胡博，等.河套地震带的震源机制类型时空分布特征[J].吉林大学学报：地球科学版，2015，45(2)：592-601.

[8] 韩晓明，刘芳，张文韬，等.基于震源机制资料分析河套地震带的应力场变化特征[J].地震地质，2015，37(4):1 030-1 042.

[9] 郭增建，秦保燕. 地震成因和地震预报[M]. 北京：地震出版社，1991：78-79.

[10]韩晓明,薛丁,韩晓雷.鄂尔多斯北缘强震背景分析及未来地震趋势判断[J].地震地磁观测与研究,2013，34(5-6)：1-6.

ANALYSIS ON THE ACTIVITY IMAGE OF SMALL EARTHQUAKES BEFORE STRONG EARTHQUAKES IN HETAO SEISMIC BELT

CHA Si，HAN Xiaoming，ZHAO Xing，LI Juan，LIANG Shasha

(EarthquakeAdministrationofInnerMongoliaAutonomousRegion,Huhhot010010,China)

Selecting Hetao seismic belt which had relatively stress field characteristics as the study area andMs≥6.0 earthquakes since 1970 as the research object, according to the seismogenic scales of strong earthquakes，the spatial and temporal evolution image of moderate and small earthquakes befor moderate strong earthquakes are analyzed by small earthquakes since 1970.The results show that there were different patterns of abnormal activity characteristics of the middle and small events in seismogenic scale before the moderately strong earthquakes. The long term quiet anomaly and seismic spatial area of middle and small earthquakes appeared before Helinger 6.2 earthquake; the active cluster and intensive enhancement of middle and small earthquakes appeared before Bayinmuren 6.2 earthquake in 1976 and Wuyuan 6.0 earthquake in 1979;the quiet anomaly characteristics of middle and small earthquakes appeared before Baotou 6.4 earthquake.In the designated seismogenic scale,the features of temporal and spatial evolution of small and medium earthquakes could be reference for the future earthquake prediction in Hetao seismic belt beforeMs≥6.0 earthquakes.

Hetao seismic belt；Moderately strong earthquakes；Seismogenic scale；Spatio-temporal evolution image of earthquakes

2016-03-28

中国地震局震情跟踪面上课题(2017)资助。

查斯(1976— )，男，内蒙古呼和浩特人，毕业于北京大学地球物理专业，现主要从事地震监测工作。

P315.5

A

1005-586X(2016)04-0001-06