珊溪水库地区b值时空变化特征分析

于俊谊，马起杨

(浙江省地震局，浙江 杭州 310013)

·地震活动性·

珊溪水库地区b值时空变化特征分析

于俊谊，马起杨

(浙江省地震局，浙江 杭州 310013)

对2002年至2016年10月珊溪水库地区地震资料进行处理，得出研究区域b值的时空分布特征。主要表现为水平向和垂直向b值不同的变化范围，不同区域存在b值的高、低值异常；2002年至2014年6月，研究区内出现低b值异常；2014年7月至2016年10月，总体呈现东南端高、西北端低的b值异常。研究发现，该地区ML≥4.0的地震主要发生在高b值与低b值的过渡区。

： b值；珊溪水库地震；时空分布

0 引言

珊溪水库位于温州—临海拗陷带的南部，水库地震序列由NW向双溪—焦溪垟断裂右旋走滑的主破裂，与NE向南浦—焦溪垟断裂、NW向东坑—章坑断裂、NEE向岩上断裂等多个次级破裂共同作用的结果[1]。珊溪水库地震序列具有成丛、成组分布的特点。该地区发生过三次较为集中的震群，其中，2002年7月28日至9月中旬，发生ML≥2.0地震25次，最大地震3.9级；2006年2月4日至年底，发生ML2.0以上地震270次，最大震级4.6级；2014年9月12日到2015年年初，发生ML≥2.0地震246次，最大震级4.4级。震中集中分布在水库淹没区及两侧沿岸，呈现NW向展布的优势方向，与双溪—焦溪垟断裂的走向相近。

2002—2006年，浙江省地震局在珊溪水库地区建成密度较大的数字地震台网，记录了大量地震资料。针对该区域内的震群，研究人员进行了大量的研究，其中包括拐角频率对地震序列的依赖性研究[2]、震源参数研究[3-4]等，为该区域地震发生、发展提供理论解释。b值主要用于描述地震震级频度特征，反映大小地震之间的统计关系[5-8]。利用b值、应力和地震震中分布间的关系，通过b值空间分布特征评估目标区域未来强震的发震概率。文章通过分析珊溪水库地区b值时空变化特征认识区域地震发生规律。

1 数据资料与计算方法

1.1 研究选用资料

目前，浙江测震台网有71个测震台站，其中19个为邻省共享台站。水库库区30 km范围内有8个测震台，分布较均匀，数据质量较好。分析选用地震震中分布如图1所示。

图1 2002—2016年珊溪水库地区地震震中和台站分布Fig.1 The distribution of epicenters and stations in Shanxi reservoir area from 2002 to 2016

2002—2016年珊溪水库地震震源深度分布如第2页图2所示，平均震源深度为3.8 km。其中，震源深度2～5 km的占69.2%，小于2 km的占13.6%，大于等于5 km的占17.2%。

图2 2002—2016年珊溪水库地震震源深度直方图Fig.2 The focal depth in Shanxi reservoir area from 2002 to 2016

1.2 研究方法

震级下限Mc的大小对研究结果精度的影响较大，采用“最大曲率”MAXC方法[9]得到目标区域在不同时段的最小完备性震级。在研究水库地区b值空间分布时，对目标区域进行网格化分割。若网格过小，单个网格内的地震个数过少会使b值计算结果产生较大误差；若网格过大，会使研究区内b值的空间分布特征不明显[10]。对研究区以0.02°×0.02°的大小进行网格化，以网格节点为圆心，0.02°为半径的圆作为统计单元，对每个单元内的地震分别进行计算。在垂直向，沿双溪—焦溪垟断裂截取剖面，将剖面按1 km×1 km的大小进行网格划分。以网格节点为圆心，1 km为半径的圆作为统计单元。为确保统计结果的可靠性，对统计单元内地震样本数少于80个的进行舍弃。使用最小二乘法计算每个单元的b值，作为该统计单元中心点的b值，得到b值空间分布。

2 研究结果

2.1 2002年1月—2016年10月珊溪水库库区b值空间分布

按照上述方法，对2002—2016年珊溪水库地区地震进行处理，得出研究区内地震震级与频度的G-R关系(见图3a)，得出研究区内最小完备性震级Mc为0.5，b为0.71，a为4.05。图3b展示了运用珊溪水库地区ML0以上地震确定的最小完备性震级，Mc从2002年的1.5下降到2010年以后的0.3以下，说明2002年以来，珊溪水库库区及邻近区域台站数量增多，最小完备震级逐渐下降，浙江台网在珊溪水库地区的地震监测能力有明显提高。

图3 研究区内地震震级与频度的关系及完备震级Mc变化特征Fig.3 The frequency-magnitude in study area and the variation characteristics of Mc(Magnitude of completeness)

从第3页图4a看出，水平向b值为0.4～0.85，b值背景水平约0.7，珊溪水库地区中段小震较多，呈现高b值异常区域，西北段边缘及东南段北边缘呈现低异常区域；垂直向b值为0.45～0.85，整个研究区内浅层b值较高、深层较低(见图4b)。垂直向剖面在水平面上的投影为线段AB，在距A点7～10 km、深度1～3 km的区域存在高异常，垂直向上沿整个剖面在深度6 km以下不同区域存在低b值异常区域；距A点8～10 km、深度7～8 km处存在一个较明显的低异常区域。结合b值空间分布特征看，大震主要发生在高b值和低b值过渡区。从地震活动特征看，是小震活动较强区域逐渐向地震平静区域的过渡带。根据b值大小与应力高低成反比的特性[11]，这一过渡带也是应力逐渐调整的区域。2006年震群的最大ML4.6地震(震中位置27.68°N、120.00°E，震源深度6 km)和2014年震群中最大ML4.4地震(震中位置为119.95°E、27.70°N，震源深度3 km)均发生于该过渡带。

2.2 珊溪水库地区不同时段b值空间分布特征

珊溪水库蓄水以来主要有3次较大的震群出现，分别是2002年7月至9月、2006年2月至12月、2014年9月至2015年1月。以3次震群为主，对研究区内b值在3个时段内空间分布特征进行分析和讨论，3个时间段分别为2002—2005年、2006—2014年6月、2014年7月—2016年。

图4 2002—2016年珊溪水库地震b值空间和深度分布特征Fig.4 The b-value space and the distribution characteristics of depth in Shanxi reservoir area from 2002 to 2016

2.2.1 2002年1月至2014年6月b值空间分布

该时段内发生过2次较大的震群活动，基于2002—2005年珊溪水库地区地震，确定研究区内最小完备性震级Mc为1.5，b为0.69，a为2.71(见图5a)；基于2006年1月至2014年6月珊溪水库地区地震，确定Mc为0.8，b为0.63，a为3.55(见图5b)。前一时间段内地震活动次数较少，数据样本不足。2个时间段内地震震中位置相近，故将两时间段的地震进行综合b值空间分布特征研究。

图5 2002—2014年6月研究区内地震震级与频度的关系Fig.5 The relationship of magnitude and frequency in study area from 2002 to June 2014

从第4页图6a看出，水平分布上，区域b值为0.5～0.8，b值背景水平约0.68，地震主要发生在水库库区中段和东北段，在震区北边缘呈低b值异常区域，南边缘呈现高异常区域。从b值空间分布特征来看，2006年震群ML>4.0震中所处区域(119.99°E～120.01°E，27.66°N～27.68°N)为高b值和低b值过渡区。垂直方向上，b值范围为0.45～0.95，整个研究区主要体现为低异常(见图6b)。该时间段内大部分地震震源深度集中在2～6 km处，较大地震次数较多，对应区域出现低b值异常。

图6 2002年至2014年6月珊溪水库地震b值空间和深度分布特征Fig.6 The b-value space and the distribution characteristics of depth in Shanxi reservoir area from 2002 to June 2014

2.2.2 2014年7月至2016年10月b值空间分布

基于2014年7月至2016年10月珊溪水库地区地震，确定研究区内最小完备性震级Mc为0.2，b为0.75，a为3.84(见图7)。

图7 2014年7月至2016年10月研究区内地震震级与频度的关系Fig.7 The relationship of magnitude and frequency in study area from July 2014 to October 2016

从第5页图8a看出，研究区域在水平方向上b值为0.4～0.85，背景水平约0.75，地震发生在水库地区的中段和西北段，总体上呈东南端b值高，西北端低的现象。在震区东南端的南边缘存在高b值异常区域，西北端存在低异常区域。结合b值空间分布特征和震中位置来看，2014年震群ML>4.0地震所处区域(119.94°E～119.96°E，27.7°N～27.71°N)为高低b值的过渡区。垂直向b值为0.45～0.85，存在浅层b值较高、深层较低的特点。距A点8～12 km、深度2～4 km处存在高b值异常区。与前述情况相似，较大地震主要发生在低b值向高b值的过渡区(见图8b)。

2.2.3 b值空间特征

从b值空间特征随时间演化过程来看，计算得到的低b值异常区出现向北迁移的现象。2002年至2014年6月，低b值异常区主要在水库地区东南段；2014年7月至2016年10月，低b值异常主要发生在水库地区西北段边缘地区。这种高应力区域向西北方向迁移的现象，与珊溪水库库区震群沿双溪—焦溪垟断裂向西北方向迁移的规律相吻合。

3 结论与讨论

运用2002年到2016年10月的地震资料进行计算，得到珊溪水库地区b值空间分布特征。在水平方向上，b值为0.4～0.85，水库地区中段呈现高b值异常区域，西北段边缘及东南段北边缘呈现低异常区域；垂直方向上，b值为0.45～0.85，整个研究区内浅层b值较高、深部较低，水库地区垂直向剖面上，深度2～4 km处存在高异常区域，6 km以下存在若干低b值异常区域。

从不同时间段的b值空间分布来看，水平方向上，2002年至2014年6月，研究区域b值为0.5～0.8，在水库地区东南段呈现低b值异常区域；2014年7月至2016年10月，研究区域b值为0.4～0.85，总体上呈现中段高，西北段低，出现低b值异常区向西北方向迁移的现象。

图8 2014年7月至2016年10月珊溪水库地震b值空间和深度分布特征Fig.8 The b-value space and the distribution characteristics of depth in Shanxi reservoir area from July 2014 to October 2016

结合b值空间分布特征看，在水平和垂直方向上，水库地区不同时期ML>4.0的地震均主要发生在高b值向低b值过渡的区域，此区域应力逐渐调整，由小震活动较强的区域逐渐向平静区域推进。高b值区域中小地震活跃并释放能量，应力也随之向低b值区域聚集，当其应力水平超过一定的阈值时会发生较强地震。未来珊溪水库地区ML>4.0地震可能主要发生在高b值和低b值的过渡地带。

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AnalysisoftheSpatiotemporalVariationCharacteristicofb-valueinShanxiReservoirArea

YUJun-yi,MAQi-yang

(ZhejiangEarthquakeAgency,Hangzhou,Zhejiang310013,China)

The temporal and spatial distribution characteristics of b-value in Shanxi reservoir area are obtained by processing the seismic data from 2002 to October 2016 in study area. The results mainly show that there are different ranges of b-value in horizontal and vertical direction, and there are high-low b-value anomaly in different regions. From 2002 to June 2014, it mainly showed the low b-value anomaly in the study area. From July 2014 to October 2016, it showed the high b-value anomaly in southeast and low anomaly in northwest. It is found that theML≥4.0 earthquakes in this area mainly occur in the transition zone of high and low b-value.Keywords:b-value; Shanxi reservoir earthquake; Temporal and spatial distribution

1000-6265(2017)03-0001-05

2017-04-09

于俊谊(1982— )，男，山东烟台市人。2014年毕业于中国科学技术大学，硕士研究生，工程师。

P315.5

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