2017年长岛M3.9地震序列性质的研究

高银鸿，王九洋，胡 伟，王晓睿

（大连地震台，辽宁 大连 116012）

0 引言

地震窗又称前兆敏感点或窗口、窗。其实质是地震活动密集点的活动性涨落与其周围较大范围发生的较大地震的相关性，即点与面相关。2017年，长岛出现开窗活动。从长岛有地震记录以来，通过对该地区地震序列的分析结果表明长岛地区地震序列多为地震窗。自1970年以来长岛地区曾发生过多次较明显的开窗活动，其后邻区也发生了较大的后续地震[1]如:1981年长岛窗后续地震为唐山ML5.8；2013年长岛窗后续地震为黄海ML5.0。周翠英[2]分析结果指出，1970年至2000年，胶东半岛地区主震震级ML≥4.0的震群和小序列发生后，1 年内华北东部（29o～39oN；114.5o～125oE），发生ML≥5.0地震及胶东半岛地区半年内发生ML≥5.0地震的对应率分别为93.3%和66.7%；李冬梅等[3]研究发现胶东半岛地区的震群、小序列群体活动与周围地区5.0级地震活动密切相关，其震群、小序列群体活动异常作为监视华东地区中强地震的应力变化窗口。故该地区地震窗的发生对邻区地震有重要指示意义。

前人有关郯庐地震带及辽宁地区地震序列的研究取得了大量的成果，包括长岛附近地区地震的双差精定位[4]；震源参数及应力状态[5]；震群特征及性质判定[6-8]；预测意义的研究[9]等。基于前人对该地区构造及震群特征的研究成果，本文着重对本次长岛地震序列进行计算分析，通过与该地区地震背景及以往发生的地震序列进行比较，从而判断本次长岛地震序列的性质。

1 长岛地震序列及背景值相关研究

1.1 序列基本概况

2017年2月14日长岛开始出现较明显的地震活动，至今仍在持续，截至2017年8月1日共记录到可定位地震2373次，其中1.9级以下地震1456次，2.0～2.9级地震269次，3.0～3.9级地震41次，4级以上地震4次，最大震级为2017年3月3日发生的M3.9地震。

本次M3.9震群空间分布主要集中在大竹岛—威海北断层，呈NWW—SEE方向分布，震源深度主要集中在9～13km[10]。该区处于北北东向郯庐巨型右旋走滑断裂带与北西西向巨型左旋走滑断裂带的共轭交汇处，历史上曾发生多次ML6.0以上地震；如1597年渤海ML7.0、1922年渤海ML6.5、1948年渤海海峡ML6.0、1969年渤海ML7.4地震。

本文考察了此次长岛地震序列及该地区地震背景情况，在时间尺度、空间尺度上进行筛选，通过地震序号法得出完整性震级为ML1.5[11]，在考虑完整性震级的基础上，对该地震序列进行分析和讨论。

1.2 时间分布特征分析

此次长岛地震序列起始时间为2017年2月14日，目前仍在持续发展中。最大地震为2017年3月3日M3.9，自2017年2月14日长岛M3.9地震序列开始以来，序列先后出现了两次明显应力释放过程，总体呈逐渐衰减的趋势。第一次为3月3日，截至6月1日，该序列共发生ML1.5以上小震629次，其中1.9级以下地震399次，2.0～2.9级地震197次，3.0～3.9级地震35次，4级以上地震3次；第二次应力释放为6月18日，长岛窗再次发生ML4.1地震，该序列共记录ML1.5以上地震208次，其中1.9级以下地震118次，2.0～2.9级地震90次，3.0～3.9级地震17次，4级以上地震1次。该序列震中分布如图 1所示。

取该震群背景活动时间段为2007年8月1日至2017年8月1日，该范围内1.5≤ML≤4.5共计1158次。

图1 长岛窗地震震中分布Fig. 1 Seismic epicenter distribution of Changdao earthquake window

图2 长岛地震序列及背景M-t图、频度图Fig.2 Changdao earthquake sequence and background M- t, frequency graph

1.3 频次特征分析

由图2对比分析本次长岛地震序列与其地震背景情况可知，长岛地震序列的活动强度、频次均较其背景活动情况有所增强，根据孙文福等[7]对辽宁地区地震序列性质的研究结果，长岛窗发震频度符合辽宁地区前兆震群的频度特征，即频度图急剧上升—迅速下降—急剧上升—急剧下降—低值波动趋于平静的特征。

1.4 蠕变释放特征

由图3可知，长岛震群蠕变释放从开始就进入加速释放，随后缓慢释放，再转入加速释放，最后随时间缓慢释放，曲线也趋于平稳。长岛地震序列蠕变图的形态表明了本次震群中大部分能量在震群前半部分释放，且能量释放所需时间较短，同样符合前兆震群能量释放的特征[7-9]。

1.5 参数特征

由MapSIS程序对该序列进行前兆震群识别后，各计算值与判断阈值如表1所示。

图3 长岛窗蠕变图Fig.3 Seismic sequence and background creep of Changdao

表1 长岛地震序列前兆震群识别指标

由于孙文福等[9]曾在研究中发现六项前兆指标中U、ρ、k三个参数对辽宁地区并不适用，故在此次长岛窗的分析中暂时忽略这三个参数的指示意义，则其余三个参数皆指示此次长岛地震序列为前兆型震群。

又根据曹凤娟等[1]对辽宁地区震群序列的研究，当震群中3、4级地震频次大于等于10和4时，同时序列b值介于0.6～0.9之间，即可判定震群为前兆震群。相应后续中强震的判定标准为：时间上震群开始后1年内，平均6个月；地点上距离震群所在地约0～400km，平均为180km。据此结论，此次长岛序列3、4级地震频次分别为25次、4次，符合该结论中前兆震群震级频次的的判定标准；b=0.9526不在经验范围内，但有研究表明[4]长岛地区地震通常会表现出高b值异常，故判定本次地震序列为前兆震群，后续中强震目前虽未发生，但预测时间窗口尚未结束。

表2 2017年长岛窗ML≥3.5地震目录

2 序列机理与发震构造分析

对此次长岛窗ML≥3.5地震进行震源机制解分析，结果如图4所示，由小震震源机制及P轴方位角的计算结果可以看出本次长岛序列震源机制一致性较好，震源机制解显示发震断层为左旋走滑逆断层，P轴方位角70o～120o。

图4 震源机制Fig. 4 Source mechanism

3 结论与讨论

（1）此次长岛地震序列起始时间为2017年2月14日，仍在持续发展中。最大地震为2017年3月3日M3.9地震，自2017年2月14日长岛M3.9地震序列开始以来，序列先后出现了两次明显应力释放过程，总体呈逐渐衰减的趋势。第一次为3月3日，第二次为6月18日。

（2）此次长岛窗发震频度及能量释放蠕变特征符合辽宁地区前兆震群的特征。

（3）六项前兆指标中对辽宁地区较适用的三个指标，即F、h、b均提示为前兆震群。

（4）通过对长岛窗几次地震震源机制的分析可以看出本次长岛序列震源机制一致性较好。

结论表明，2017年长岛开窗的多数计算结果均符合辽宁地区前兆震群的特征，故2017年长岛地震序列应为前兆震群，未来一到两年内对华北东部（29o～39oN；114.5o～125oE）及胶东半岛地区5级地震的发生具有一定的指示意义，未来需重点关注。