2016年1月9日怀来震群序列震兆意义综合分析

张素欣，王晓山，王　想，王亚茹，宫　猛，陈　婷

(河北省地震局，石家庄　050021)



2016年1月9日怀来震群序列震兆意义综合分析

张素欣，王晓山，王想，王亚茹，宫猛，陈婷

(河北省地震局，石家庄050021)

利用P波初动计算了2016年1月9日河北怀来震群中最大ML3.4地震的震源机制解，根据余震分布确定主断层面走向151°，倾角83°，滑动角11°。该震群的发震构造为NW向的黄土窑—土木断裂，是局部应力场调整作用下与怀涿盆地北缘断裂共同作用的结果，依据震群序列参数判定为非典型前兆震群。近年延怀盆地地震活动水平较低，表现出断层闭锁特征，其震群序列特征显示为非前兆型，对短期发生强震的指示意义不大。

怀来盆地；小震丛集；震源机制

0　引言

震群是地震活动的表现形式之一，其发生与发展与小区域应力状态、局部地质构造条件、地壳介质属性、地下物质运动等因素有关，同时受到大区域应力场的制约。目前，有关震群活动的研究已积累了大量成果[1-5]。研究方法主要基于震群序列、地震波形、余震激发、岩石物理实验及数值模拟等。王振声等[6]研究表明，震群易发生在介质裂隙分布较密，间隔距离较小的区域，因而在应力增强的条件下，极易产生连锁反应式的弱震活动，形成间歇的小震群。由于地下介质和地质构造的不同，导致不同地区震群活动具有不同的特征。研究震群的活动过程和力学成因，不仅对了解震源过程，而且对地震趋势预测也有一定意义[7]。

2016年1月9日河北怀来发生最大地震为ML3.4的小震群，震群序列较丰富。此次震群位于晋冀蒙盆岭构造区的延庆—怀来盆地(延怀盆地)，是晋北拉张区的组成部分，地质构造复杂。历史上延怀盆地曾经发生过一些中强地震，1300年以来共发生5级以上地震8次，其中6级以上4次。最近的2次地震分别为1957年1月1日河北涿鹿附近的5.0级和1967年7月28日河北怀来东北的5.4级，2次地震相距10年，最近1次强震距今已近50年。近年来，该区地震活动水平较弱，地壳应力积累时间较长，活动断层处于相对闭锁状态。此次震群活动的震兆意义如何？我们将从地质构造特征、地震活动背景、震源机制以及地震学参数等方面进行深入综合研究。该研究无论是对延怀盆地的震情形势判断，还是对地震孕育过程和发震构造等方面的探索都是十分重要的。

1　怀来震群序列的基本概况和特征

1.1震群序列的基本概况

自2016年 1月9日5时10分起，在河北省怀来县(40.48°N，115.57°E)发生震群活动，最大地震为1月10日02时25分的ML3.4地震，震源深度21 km(图1)。据河北省快报目录，截止到1月25日，共发生可定位小震255次，其中ML0.0～0.9级218次，ML1.0～1.9级33次，ML2.0～2.9级3次，ML3.0～3.9级1次。

图1　2016年1月9日怀来ML3.4震群及该区历史强震

1.2序列时间分布特征

怀来ML3.4震群自2016年1月9日5时开始，应力释放主要集中在10日的ML3.4地震，随着时间的推移小震频次减少，强度也逐步降低(图2)。

图2　怀来ML3.4级震群序列时序M-T图

1.3震群参数

基于改进的大森公式，在主震后4天用最小二乘法计算的h值为1.2，判定该序列应为主余型；怀来震群序列的b值为0.90。

选取2016年1月9日以来可定位的震群序列计算的参数结果为：U=0.576 9，大于0.5，为前兆震群；ρ=0.630 4，大于0.55，为非前兆震群；k=0.101 8，小于0.7，为非前兆震群；因此，判定此次震群为非典型的前兆震群。

2　该区历史地震及参数背景分析

2.1历史地震发震间隔分析

表1　延怀盆地历史强震目录一览表

2.2现今地震活动性分析

1970年以来，延怀盆地发生ML4以上地震共8次(表2)，其中怀来—涿鹿次级盆地(怀涿盆地)7次(其中怀来地区就有5次)，延庆—矾山次级盆地(延矾盆地)1次。相对而言，怀涿盆地的地震活动水平高于延矾盆地。从时间演化分析，延怀盆地ML4级以上地震发震时间间隔较长，2014年9月涿鹿4.8级地震前，4级地震平静了145个月，已超过该盆地以往最长发震时间间隔，且1970年以来没有发生M5级以上地震。

表2　延怀盆地1970年以来ML4级以上地震目录一览表

对延怀盆地1970年以来ML2以上小震空间分布图像(图3)逐年扫描发现，1995年以来在新保安—沙城断裂上存在小震空区，在黄土窑—土木断裂的东南延伸线上也存在1个小震空区，2个空区的长轴尺度分别约为15.4 km和13.0 km。虽然空区内1998年以来发生过小震，但总体上活动很弱，说明断层处于闭锁状态。1995年至今断层已经闭锁了20年，应力积累时间较长，并且在空区的外围2014年9月6日发生涿鹿ML4.8地震，说明该区的应力水平较高。

2.3震源参数分析

利用P波初动计算怀来震群中最大地震ML3.4的震源机制解，参数为：节面I：走向65°，倾角77°，滑动角175°；节面II：走向156°，倾角85°，滑动角13°；P轴方位角290°，倾角5°，震源错动方式以走滑为主(图4)。2个节面的走向分别为NE和NW向，其中节面I的走向与怀涿盆地北缘断裂走向大体一致，节面II的走向与黄土窑—土木断裂走向基本吻合，P轴方位285°与华北区域应力场主压应力方向存在差异。结合小震空间分布，认为该震群的发震构造为NW向的黄土窑—土木断裂在区域应力场作用下与怀涿盆地北缘断裂共同作用的结果。

图3　1970年以来延怀盆地小震(ML≥2.0)空间分布图

图4　怀来震群ML3.4级地震的震源机制解

3　地震视应力分析

地震视应力反映震源断层错动时断层面上平均应力水平的高低，可以作为一定区域背景应力水平的一个间接估计，震例研究表明震前视应力表现出明显的升高变化过程[9]。使用震中距200 km范围内35个台的震源谱计算获得1月10日ML3.4地震的视应力为0.743 bar，与该区同震级的视应力相比偏低(表3)，可能是因为ML3.4地震前发生了多次小震，该区积累的应力已经得到释放。

表3　怀来附近地震视应力统计

4　结论与讨论

2016年1月9日怀来ML3.4震群，应力释放主要集中在1月10日的ML3.4地震，从之后17天的序列发展情况可以看出，序列衰减较快。依据震群序列参数h值、U值、ρ值和k值，综合判定该震群序列为非典型前兆震群。根据怀涿盆地近年小震视应力水平及震例总结的规律，分析认为视应力值的变化特征不具有短临前兆意义。

1995年7月20日怀来盆地南缘发生ML4.1地震序列，由横波分裂得到本地区的主压应力方向为NE60°[10]；2014年9月6日河北涿鹿ML4.8地震的主压应力P轴NEE向[11-12]，结果都与华北地区构造应力场的主压应力方向一致。而本次震群中最大地震的P轴方位与华北区域应力场主压应力方向存在差异，可能表明本次地震属于局部构造活动导致的应力场调整的结果。马云生等[13]计算了怀来盆地1995—1996年尾波Q值，发现怀来地震序列尾波变化缓慢，表明怀来盆地地壳浅层介质较疏松[14]。同时间段内怀来盆地的地震活动的b值为0.82[15]，本次震群序列计算的b值为0.90。大震发生前的1～2年，b值往往有降低的现象，但在临震之前又会有所回升[16]，应密切关注延怀盆地地震活动的发展。

依据延怀盆地历史强震时间间隔分析，该区存在发生强震的背景；小震活动时间和空间演化特征分析，该盆地存在2个小震空区，说明断层处于闭锁状态，空区附近2014年涿鹿ML4.8地震的发生，表明该区应力水平较高，应加强多手段的震情监视，特别是前兆手段的短临异常。

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Comprehensive Precursor Significance of Huailai Earthquake Swarm Sequence on January 9, 2016

ZHANG Su-xin, WANG Xiao-shan, WANG Xiang, WANG Ya-ru, GONG Meng, CHEN Ting

(Earthquake Administration of Hebei Province, Shijiazhuang 050021, China)

The focal mechanism solution of the largest earthquakewith magnitude ofML3.4 of the Hebei Huailai earthquake swarm sequence is calculated using P wave polarity data and the fault plane of the focal mechanism solution is determined combining with distribution of aftershocks: strike 151°, dip angle 83°, slip angle 11°. The NW-trending Huangtuyao-tumu fault is the seismogenic structure of the earthquake swarm which is caused by both the regional stress field and Huailai-zhuolu basin north margin faults. According to its earthquake swarm sequence parameters, the Huailai earthquake swarm sequence belongs to atypical precursory earthquake swarm. In recent years, the seismic activity of the Yanqing-huailai basin is in a low level and show fault-locking characteristic;therefore, attention should be paid to the seismic risk in the area. But the earthquake swarm gives little instructions for short-term earthquakebecause it is not a precursory earthquake swarm.

Huailai basin; small earthquake clustering;focal mechanism solution

2016-07-06

河北省地震局地震科技星火计划重点项目“晋冀蒙交界区临时测震台网建设运行及强震背景跟踪研究”(DZ20150428102)；2016年度震情跟踪定向工作任务(2016020307)

张素欣(1965—)，女，河北元氏人，研究员，主要从事综合和流体地震预报与研究.E-mail:zsx6506@sina.com

P315.7

A

1003-1375(2016)03-0032-05

10.3969/j.issn.1003-1375.2016.03.006

张素欣，王晓山，王想，等．2016年1月9日怀来震群序列震兆意义综合分析[J]．华北地震科学，2016，34(3):32-36.