郯庐地震带分段特征与小震序列活动分析

李彤霞，王 岩，郭晓燕，翟丽娜，张 丽（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

郯庐地震带分段特征与小震序列活动分析

李彤霞，王 岩，郭晓燕，翟丽娜，张 丽
（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

2008年汶川地震后，中国东部的地震活动水平上升，郯庐地震带内的小震序列活动增强显著。根据郯庐断裂带的分段特征，将郯庐地震带划分不同分段，结合分段内不同小震序列活动变化，研究不同分段的地震活动性参数异常，分析郯庐地震带分段之间的地震活动性的相互关系。

郯庐断裂带；小震序列；地震活动性参数

0 引言

中国东部地区人口稠密，经济发达，发生地震灾害在这一区域造成的损失非常巨大[1]。从地质构造与历史地震分析，华北地区由于地震灾害造成的损失尤为显著。2008年汶川8.0级地震发生后，中国大陆东部地区受到影响，地震活动强度、频次在一定时段内加剧，并发生了一系列震群活动、序列起伏活动[2]。其中，郯庐地震带内地震序列活动最为突出。

本文以汶川地震后郯庐地震带不同分段区域的地震活动为背景，分析地震带范围内的多个地震序列活动，研究断裂带各分段之间地震活动性的相关特征。

1 郯庐地震带

郯庐断裂带是中国大陆东部最大的一条北北东向的深大断裂，也是中国东部影响最大的强震活动带[3]，在地震活动性研究中，将郯庐断裂带区域范围称为郯庐地震带（图1）。

郯庐断裂带南起长江北岸的广济地区，向北贯穿安徽、江苏、山东，跨越渤海，经东北三省，进入俄罗斯境内，其在中国境内的长度达2400多公里。历史上，郯庐断裂带活动区域发生过众多强烈地震，包括公元前70年安丘7级地震、1548年和1597年渤海7级地震、1668年郯城8.5级地震、1888年渤海7.5级地震、1969年渤海7.4级地震、1975年海城7.3级地震等[4]。其中， 1668年郯城8.5级地震是中国东部发生的有历史记载的最强烈地震（图1）。

按照断裂活动性特征，郯庐断裂带在我国境内自北向南大致可以分为四个区段：鹤岗—铁岭段、下辽河—莱州湾段、潍坊—嘉山段和嘉山—广济段（图1）[5]。在不同分段上，地震活动特征存在不同的表现。从历史地震活动特征分析，北部的鹤岗—铁岭段和南部的嘉山—广济段都以中小震活动为主，断裂带主要的地震活动集中于中部的下辽河—莱州湾段和潍坊—嘉山段。下辽河—莱州湾段具有地震发生频率高强度大的特征，渤海1548年、1597年、1888年和1969年的多次7级以上地震，以及1975年海城7.3级地震都发生在该段。潍坊—嘉山段相对地震发生频率较低，历史地震包括公元前70年安丘7级地震和1668年郯城8.5级地震，但郯城地震强度高为历史罕见。综合历史特征，未来郯庐断裂带仍是中国东部地区最为值得关注的地震活动区域，区域内的地震活动将集中于下辽河—莱州湾段和潍坊—嘉山段。

图1 郯庐断裂带分段与历史地震分布Fig.1 Segments and historical earthquakes in Tan-Lu fault zone

2 郯庐地震带活动小震序列

汶川地震后，郯庐地震带地震活动水平上升，在断裂带区域内发生了多次震群序列，从北向南包括海城地震序列、盖州地震序列、长岛地震序列、乳山地震序列、霍山地震序列、金寨地震序列和江苏东海地震序列（图2）。这些序列中，长岛序列和霍山序列是地震窗口序列，开窗活动与周边地震有较好对应关系[6-7]；金寨序列和江苏东海序列为单次震群活动，活动强度较低[8]；海城地震序列为1975年海城7.3级地震的老震区地震活动序列，区域活动频繁[9]；盖州序列和乳山序列是近年来区域内最为突出的序列活动，序列中包含多次强烈震群活动[10-11]。

图2 郯庐断裂带活动小震序列分布Fig.2 Small earthquake sequences in Tan-Lu fault zone

按照序列分布范围与郯庐断裂带分段关系分析发现：鹤岗—铁岭段无活跃的地震序列；下辽河—莱州湾段地震序列活动最丰富，包括海城序列、盖州序列和长岛序列；潍坊—嘉山段地震序列有乳山序列和东海序列；嘉山—广济段发生的地震序列有金寨序列和霍山序列，这两个序列较乳山、盖州、海城序列强度频次相比活动水平均较低。这一分布特征与郯庐断裂带历史地震活跃特征相对应。

本文选取2009年1月1日—2016年12月12日小震地震目录，对各序列进行分析研究（图3）。表1所示为郯庐断裂带区域内7个活跃的小震序列的基本信息。其中，长岛序列与霍山序列自1970年有监测能力以来持续活动，是传统的地震窗口，与华北地区、东北地区强震发生有一定对应关系。长岛序列新一轮的活跃自2010年12月底开始，截止2016年11月发生ML3.0～3.9地震7次、ML4.0～4.9地震1次，最大地震为2015年7月22日ML4.4地震。霍山序列上一轮活跃结束于2010年11月，经过7个月的平静，自2011年7月开始活跃，新一轮活跃至2016年11月，发生ML3.0～3.9地震2次，ML4.0～4.9地震1次，最大地震为2014年4月20日ML4.4地震。海城序列自1970年海城7.3级地震后持续活跃，汶川地震后发生了多次4级震群，由于区域地下介质破碎，对区域构造活动敏感。盖州序列自2012年2月2日ML4.8地震后活跃，至今发生了多次4级震群，截至2016年11月，发生ML3.0～3.9地震46次、ML4.0～4.9地震8次，活动强度与频次水平均较高，多次震群有间隔时间短、持续时间长的特征。乳山序列自2013年10月1日ML3.8地震后活跃，其强度较盖州序列稍低，活动频次较高，截至2016年11月发生ML3.0～3.9地震29次、ML4.0～4.9地震3次，最大地震为2014年1月7日ML4.7地震。金寨序列开始于2014年2月，至8月开始活跃，2015年11月后趋于结束，期间发生ML3.0以上地震15次，最大地震为2014年10月26日ML3.9地震。东海序列开始于2015年2月，至3月基本结束，期间发生ML2.0以上地震10次，最大地震2015年2月21日ML3.0地震。

图3 郯庐地震带活动小震序列M-T图Fig.3 Small earthquake sequences M-T distribution in Tan-Lu fault zone

表1 郯庐地震带活动小震序列

3 郯庐地震带分段地震活动性分析

按照郯庐断裂带的分段，郯庐地震带被分割为四个区域。北端的鹤岗—铁岭段无7级以上历史地震活动，且小震活动水平均较低，北部的下辽河—莱州湾段、中部的潍坊—嘉山段和南端的嘉山广济段目前小震序列活跃。本文针对小震序列活跃的三个分段区域进行进一步的分析。

3.1 郯庐地震带分段小震序列活动

郯庐地震带内的小震序列中，海城序列、盖州序列和长岛序列属于下辽河—莱州湾段，乳山序列和东海序列属于潍坊—嘉山段，金寨序列和霍山序列属于嘉山—广济段（图1、图2）。

如图3所示，可见海城序列和盖州序列的活动强度明显高于其他序列，说明目前郯庐地震带的下辽河—莱州湾段是最为活跃的区段，这与该区段历史强震特征规律相符。从地理位置分析，长岛序列和盖州序列分别位于渤海海峡的南北两端，先后于2010年底与2012年初开始活跃，说明环渤海区域的地震活动水平上升，发生强震的危险性增大。在序列活跃开始后，环渤海地区连续发生了2013年1月23日辽宁灯塔5.1级地震、2013年4月20日南黄海5.0级地震、2013年4月22日内蒙古科尔沁5.3级地震、2013年5月18日北黄海5.1级地震。

潍坊—嘉山段区域的乳山序列靠近两个分段的交界范围，活跃时段落后于盖州、长岛序列，活跃强度与盖州序列有一定的对应性，其主要反映胶东半岛的构造运动，对于环渤海强震活跃也有一定的敏感度。潍坊—嘉山段的东海序列，属于单次震群活动，距离1668年郯城8.5级地震约35km。东海震群周边区域地震活动水平相对不高，这次震群的发生反映出潍坊—嘉山段地震活动水平升高。

嘉山—广济段位于郯庐地震带的最南端，该区段历史上无7级以上强震发生。区域内的霍山序列作为地震窗口主要与周边500km以内区域中强震有对应关系。金寨序列作为单次震群，持续时间较长，在周边区域内震情显著，震源机制一致性分析认为区域应力水平较高。霍山序列新一轮的活跃先于乳山序列，同时金寨震群发生先于东海震群。这说明嘉山—广济段地震序列的敏感性先于潍坊—嘉山段。

综合各区段特征认为，下辽河—莱州湾段与嘉山广济段小震序列活动对潍坊—嘉山段的地震活跃有一定的指示意义。由北至南三个区段存在北段、南段、中段的活动顺序。

3.2 郯庐地震带分段地震活动参数分析

针对郯庐地震带目前较为活跃的三个分段：下辽河—莱州湾段、潍坊—嘉山段、嘉山—广济段进行地震活动性参数分析[12]。选取2006—2016年10年数据进行b值、P（b）值、Mf值参数扫描分析。扫描参数设置为：震级ML≥2.0，窗长1.5年，步长1个月。下图4为b值、P（b）值、Mf值三种参数扫描变化图，图中标注了各参数均方差范围，其中b值、Mf值为1倍均方差，P（b）值为2倍均方差。

图4 地震活动性参数扫描图（b值、P（b）值、Mf值）Fig.4 Variations of seismic activity parameters（b、P（b）、Mf）

由b值变化曲线可见，下辽河—莱州湾段2012年下半年至2013年初出现低值异常，目前处于高值；潍坊—嘉山段2015年底开始出现低值异常，目前尚未恢复；嘉山—广济段2015年至2016年上半年出现低值异常。由P（b）值变化曲线可见，下辽河—莱州湾段2014年至2015年出现低值异常，其中2014年中低于2倍均方差；潍坊—嘉山段2015年中开始下降，年底低值异常超过2倍均方差，2016年中恢复；嘉山—广济段2014年底参数值突降，至2016年初恢复。由Mf值变化曲线可见，下辽河—莱州湾段2012年下半年至2014年初出现高值异常，之后呈下降趋势，2015年下半年已经低于1倍均方差，目前仍在下降；潍坊—嘉山段2015年底参数值显著上升，出现高值异常，目前尚未恢复；嘉山—广济段2015年初出现高值异常，至2016年上半年基本恢复。

综合分析发现，同一分段区域内，不同参数出现异常的时间并不一致；不同分段区之间，相同参数出现异常的时间也不一致。从空间上，每一种参数在不同分段内出现的时间有一定的先后顺序，如下表2所示，北部的下辽河—莱州湾段通常最先出现异常，南端的嘉山—广济段随后出现，最后是中部的潍坊—嘉山段。b值、P（b）值、Mf值反映的均是与地震活动区域地下介质特征相关的信息变化，说明北部、南端的断裂区域内地震活动变化对中部的潍坊—嘉山段有一定的促进作用。这一特征与三个分段上不同小震序列活动先后顺序特征相符（表2），进一步说明郯庐断裂带北部、南端的小震序列活动增强对中部地区有一定的前兆预示作用。

4 讨论与结论

郯庐地震带的地震活动对华北地区强震活动以及整个中国大陆东部地区的地震活动都具有重要的判定意义。通过对汶川地震后郯庐地震带内的多个小震活动序列的分析和地震带不同分段地震活动性参数的扫描发现，郯庐地震带的下辽河—莱州湾段和潍坊—嘉山段地震活动较为活跃，并且地震带北部的地震活动先于南端、中部，南北两端的分段区域地震序列活动增强对中部的潍坊—嘉山段的地震活动性有一定加剧作用。目前，下辽河—莱州湾段与潍坊—嘉山段区域内多种地震活动性参数仍处于异常范围，说明该地区地震活动性可能进一步增强。

表2 郯庐地震带分段地震活动时间特征

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Segmentation Characteristics and Activity Analysis of Small Earthquake Sequences of Tan-Lu Fault Zone

LI Tong-xia, WANG Yan, GUO Xiao-yan, ZHAI Li-na, ZHANG Li
（Earthquake Administration of Liaoning Province, Liaoning Shenyang 110034, China）

After the Wenchuan earthquake in 2008, seismic activity level raised in eastern China and small earthquake sequences activities increased in Tan-Lu fault zone. In this paper, we studied on the segmentation characteristics and small earthquake sequences of Tan-Lu fault zone, and analyzed the seismic relationships of different segmentation in Tan-Lu fault zone.

Tan-Lu fault zone；small earthquake sequences；seismic activity parameters

P315.5

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.02.013

1674-8565（2017）02-0078-07

2017年度震情跟踪定向工作任务（2017010504）

2016-12-20

2017-02-20

李彤霞（1980-），女，辽宁省辽阳市人，毕业于防灾科技学院，本科，工程师，现主要从事地震预测研究方面的工作。E-mail：ltx80@sohu.com