上海及邻区地震活动特征及地震构造区划

谢建磊

（上海市地质调查研究院，上海 200072）

地震是一种重要地质灾害，对区域稳定性具有着重大潜在威胁。2016-2017年，韩国陆域地震刷新有监测记录以来的最高、次高震级。这进一步表明，地震潜在威胁的突发性。上海及邻区主要位于华北地震区，在舟山群岛地区毗邻华南地震区[1]。据历史记载和监测资料，区内弱震、有感地震频发，偶有中强震、强震发生[2-3]。20世纪80-90年代为区内地震地质研究的活跃阶段，研究内容涉及控震构造、地震地质背景、构造应力场、地震活动特征和活动趋势、基本烈度等。在地震活动规律上，提出了地震分布的丛集性、周期性和迁移性等认识；但通常采用有感及以上规模的地震，且研究范围较大，以地震区、带或长江中下游地区、发震频度较高的南黄海地区为主[4-10]。地震具有多尺度空间成丛分布与随机分布特征，最小研究区域的大小应视研究目的、地震活动空间密度情况而定[11]。上海陆域和邻近水域分别具有中强震、强震的地质构造背景，空间上差别较大。在新一代地震区划图编制过程中，首次提出了地震构造区的划分思路。以苏北沿岸断裂为界，将工作区划为南黄海地震构造区和苏北地震构造区[1]。这种划分方案与通常的构造单元划分方案并不一致。本文以1500 A.D.以来的地震活动资料为基础，以上海及邻区为研究对象，进一步讨论了地震的时间、空间分布特征，以期更深入地理解区内地震活动规律和地震地质背景。

1 数据来源与概况

本次所采用的地震数据资料截至2017 A.D.，主要为实际监测记录资料。具体来源如下：1970-2005 A.D.地震目录来自于上海市地震局地震观测台网的月报资料；2009-2017 A.D.地震目录来自于上海市地震局地震观测台网的年报和国家地震科学数据共享中心。1500-2001 A.D. Ms 4.0级以上的地震目录以《上海市地震动参数区划》项目确定的资料为准[3,12]。

本次共收集地震活动1756次（图1）。其中，弱震1645次、有感地震79次、中强震28次、强震4次。最高为1984 A.D.南黄海Ms6.0级地震。上海市陆域地震96次，最高为Ms4.75级（或Ms 5.0级）[2]。定位精度大部分在I类、II类，少部分在III类、IV类，部分历史记载的地震定位精度在V类。受资料限制，1326次地震未给出震源深度数据，且所有震中位置和震源深度均未进行精定位处理。地震精定位对震中位置影响不大，对部分地震的震源深度影响较明显[13-14]，这在一定程度上，可能会影响对区内地震活动总体特征的认识。

2 地震活动特征

2.1 地震空间分布特征

区域上，地震活动具有很强的丛集性、重复性和成带性、分块性，自北西向南东方向明显减少，总体呈北强南弱、东强西弱（或海域强、陆地弱）的特征。

（1）丛集性和重复性

图1 研究区地震震中分布Fig.1 Earthquake epicenter location of research area

地震活动空间分布极不平衡，在南黄海、长江口东、长江口、衢山岛东侧、南通、常熟以北的福山和张家港等地呈明显的密集区（图1），活动次数约占研究区的60%。强震呈北西向分布在长江口到江苏省盐城附近的南黄海海域。大多数弱震、有感地震与中强震—强震在空间上分布具有很强的一致性，表现出较强的空间重复特征；但在苏州—昆山等地，历史记载和现代监测地震分布较均匀，无明显优势方位和丛集、重复特征。

这种空间差异明显受不同级别构造单元的控制，显示与变质基底、盖层，甚至岩石圈结构特征的差异有关。在下扬子地块和钦杭结合带内部，地震分布较多，地震活动水平、频度和强度较高。华南造山带内部，地震活动特征与之相反。具体构造部位多为次级构造单元结合带、多组断裂交汇处，主要有勿南沙隆起带中部、南通断块西南缘、江阴—昆山断块中部、昆沪地块中部、崇明东凹陷带南缘和东缘、杭州湾北部断陷盆地、舟山群岛隆起东缘等。

（2）分块性和条带性

区内弱震虽具有弥散状分布的特征，但总体上仍表现出一定的分块和分带特征。以上述丛集区为中心，形成长江口东、长江口、南黄海、舟山群岛东、南通—常熟—沙溪、杭州湾北和上海市中部、苏州—昆山等分块区（图1），这些块区的地震活动次数约占研究区的80%。将分块区与零散活动的地震贯穿起来，分布方向具有一定的优势性，表现出一定的条带性。这种分块区和条带，主要沿北东和北西向分布。北东向主要为上海市中部—长江口—长江口东、张家港—南通—勿南沙、白茆—启东等地区；北西向主要为张家港—白茆、勿南沙东部—长江口、长江口东部等地区。

中强震、强震通常伴随有地震条带，异常条带的展布范围一般与大断裂带相一致[15]。区内地震的这种分块和分带特征显示，北西向和北东向断裂带对区内地震活动的联合控制作用。北东向断裂带主要有张堰—南汇断裂带、枫泾—川沙断裂带、湖苏断裂带、通州—兵房镇断裂等。北西向断裂主要有太仓—奉贤断裂带、罗店—周浦断裂带和苏北沿岸断裂带等。北东向断裂带控制的朱泾—惠南复式背斜、南通—无锡复式背斜、苏州—崇明复式背斜沿线是主要地震分布区，显示了北东向断裂对地震的控制作用。

2.2 地震时间活动特征

历史地震资料显示，区内地震活动在时间上分布也是不均匀的，表现出地震活动的相对平静期和显著的活动期，两者间互出现，呈现一定的规律性、重复性。

（1）1500 A.D.以来，大于3级的地震活动多呈5-10年的间隔期，最长可达近30年。在1624 A.D.、1850 A.D.、1910-1927 A.D.等强震前后比较密集。1839 A.D.以来，尤其是1960 A.D.以来，呈现加强趋势。这种趋势也有可能是早期地震记录的缺失造成的。经历有1500-1789 A.D.和1840 A.D.以来两个地震活跃期。从中强震、强震特征看，两个活跃期又可划分为有七个活跃幕，每个活跃幕约25-35年。这种活动特征与更大范围的地震活动特征基本一致[16]。目前，区内正处于第二活跃期的第三个活跃幕（1970 A.D.以来）。自最近一次中强震、强震至今已有21年，从活动周期看，区内未来数年至十余年有发生6级左右地震的可能。

（2）1970 A.D.以来的监测记录显示，区内弱震每年发生的频次、震级不同。多在数十次，最高频次可达299次。总体上，自20世纪90年代中期以来，地震活动频次具有加强的趋势。弱震频次呈现出明显的峰、谷特征，间隔约3-4年。在地震丛集区，中强震、强震发生的前后，弱震频次明显增多，应该为前震或余震的表现。在中强震、强震发生前的3-5年内，区域地震活动频度也显著上升[17]；但在一次中强震、强震发生后，弱震均有活动减弱的特征。

（3）不同分区的地震活动特征具有一定的不同。南黄海、南通和常熟一带、长江口东地震活动频次较高，其次为长江口、上海中部和舟山群岛地区，苏州—昆山和杭州湾地区最弱。地震活动时序特征上，南黄海、南通—太仓地区相似，长江口东和上海中部、长江都地区较相似，杭州湾北部和南部差别较大。自2004 A.D.以来，不同分区的地震活动频度稍有变化。南黄海—南通地区、苏州—昆山地区的频度略增高。长江口东、上海中部地区的频度基本保持不变，而南部的杭州湾和舟山群岛地区的频度有减弱的特征（图2）。

2.3 地震震源深度特征

区内地震震源深度约1-37km，H 5km的地震次数约占10.7%，5＜H 10km的地震次数约占37.8%，10＜H

15km的地震次数约占20.2%，15＜H 20km的地震次数约占25.0%。大于20km的地震次数约占6.0%。总体分布在上地壳下部—中地壳范围内，多为5-20km。这一特征与更大范围内的地震震源深度认识较一致[14]。自上而下，发育约5-10km、15-20km两个优势层（图3）。这一特征与部分学者提出的下扬子—南黄海地区10-15km的震源深度频度最高的认识不一致[10]。且15-20km的优势层在王俊等给出的江苏及周缘地区地震震源深度分布图上也不清楚[14]。

图2 研究区全区和不同分区地震活动M-T关系图（缺2006-2008年数据）Fig.2 Seismic activity M-T analysis of whole research area and different district

从空间分布上看，差异较大。总体表现为海域平均深度深，陆域浅的特征。南黄海地区震源深度分布范围较大，平均12km，向北部深度加大。南通—常熟地区的震源深度变化较大，1-31km都有分布，集中在20km以浅，平均11.3km。长江口东地区震源深度分布在1-28km，平均深度约13.4km；长江口海域深度多在1-18km，平均约11.1km；上海地区的震源深度较浅，多在1-22km，平均深度9.5km。杭州至太仓西南地区深度在1-20km，平均10.4km，舟山群岛地区震源深度8-20km，平均11.1km。沿纬度方向，下地壳以深的震源深度集中在31-33之间；沿经度方向，下地壳以深的震源深度集中在120.5-122、123-123.5间（图4）。

统计表明（图5），区内地震震级与震源深度关系不大，有感地震、中强震和强震震源深度集中在中地壳，少量分布在上地壳，总体上表现为一定的线性关系。弱震的震级与震源深度基本没有关系，各个震级的震源深度在整个地壳范围内都有分布。部分地震的震源深度较浅，叠加软土地基对地震动的放大作用，可能会使地震对局部产生明显的影响。

3 地震震源机制解特征

区内主要地震的震源机制解（表1）显示，两个节面走向主要呈北东和北西向。节面倾角中等到近垂直，集中在33-87。南黄海地区两组节面走向分别为273-356、29-77。南通—常熟地区两组节面走向分别为291、2-54。长江口地区两组节面走向分别为30-65、279-295。上海市陆域地区两组节面走向分别为10-28、262-317。长江口东地区两组节面走向分别为39-41、255-308。舟山群岛地区两组节面走向分别为15、282。部分节面偏北或近东西向，应该为区内北北东、北北西和近东西向断裂控震作用的体现，这些地区一般以中小震为主，少数地震较强[7]。

图3 地震震源深度三维空间分布Fig.3 3D spatial distribution of focal depth

图4 地震震源深度分布剖面图Fig.4 Section of focal depth distribution

图5 地震震源深度与地震震级关系图Fig.5 The relationship between magnitude and focal depth

一个地区的小震源机制解具有一定随机性和独立性，但较大地震的破裂方式与该区应力场具有较好的一致性[18]。区内主压应力轴为北东东至近东西向，优势方位角约78，平均仰角23，主张应力轴方位角为349，平均仰角25。这种应力状态与华北地区P轴方向（70±20）很相似，与华南地区P轴方向（110-120）差别较大[19]。区域上，南黄海地区P轴方向平均50.7，南通地区P轴方向近东西向，长江口P轴方向67、168-175，长江口P轴方向平均56，上海中部地区P轴方向平均62，舟山群岛地区P轴方向51。自南黄海地区向东南，P轴方向总体南偏。主要断裂附近轴向变化较大。太仓—奉贤断裂附近地区的P、T轴方位较乱；湖苏断裂两侧区域P轴方位集中在NE向，部分 NW 向[18]。

表1 研究区不同地震震源机制解Table1 Earthquake focal mechanism solutions of research area

滑动角显示，区内破裂节面以走向滑动为主，其次为正倾滑动，而逆倾滑动相对较少[18]。这与在现有应力场下断裂的主要活动性质认识较一致，北东向断裂主要呈右行走滑，近东西向断裂表现为张性特征，北西、北北西和北北东向断裂主要呈压性兼左行走滑。前两者大多出现中小地震，后两者在应力累积到一定程度，易发较强的地震。

4 地震构造区划分

地震构造区划分遵循地质构造特征一致、发震构造模型一致或地震构造样式一致、背景地震强度和频度一致三个基本条件[1]。根据以上原则，综合地震活动和震源机制解特征，以湖苏断裂带和江绍断裂带为界，将研究区分为3个北东向的一级地震构造区，分别为勿南沙—南通地震构造区、沪杭地震构造区和舟山—宁波地震构造区，并以苏北沿岸断裂带的西支和东支为界[20-21]，将前两者分为两个亚区（图6）。

图6 上海及邻区地震构造分区图Fig.6 Seismotectonic province division map of Shanghai and nearby regions

勿南沙—南通地震构造区：北大致以江南断裂与苏北—南黄海北部地震构造区相接，南以湖苏断裂带主干断裂为界。以苏北沿岸断裂西支为界分两个亚区。构造样式表现为呈两个复式背斜和复式向斜相间排列特征，具有类侏罗山式褶皱特征，在盖层内部软弱层发育多级别的滑脱面。在太仓—奉贤断裂和罗店—周浦断裂、苏北沿岸断裂带等北西向断裂与北东向构造带的交汇处、勿南沙隆起的次级坳陷和 直断陷盆地、白茆断陷盆地等地，形成地震活动的丛集区。相对其他区，地震活动频次均较高，但东部亚区活动频次和强度都较高。地震活动时间比较一致。P轴方向以北东向为主，局部近南北向；两组节面基本相似。震源深度都以中地壳为主，但东亚区部分至下地壳和壳幔结合带。

沪杭地震构造区：南以江绍断裂带为界，江绍断裂带北界推测沿嵊泗列岛北侧或大衢山岛北侧通过。以苏北沿岸断裂东支为界分为两个亚区。上海境内呈两个复式向斜和一个复式背斜相间排列的构造格局，向浙西北地区变复杂。在长江口和长江口东发育两个地震丛集区，可能与张堰—南汇断裂带、枫泾—川沙断裂带与北西、北北东向等断裂的交汇有关。自20世纪中期以来，地震活动频次和时间类似。东亚区，地震活动强度明显较高，且最近二十余年明显增强。西亚区，长江口、上海中部地区在20世纪中期之后的地震频次相对苏州地区较高，这与苏州地区早期识别的较多的地震记录发育特征不太一致。P轴方向以北东—北东东向为主，个别北西向；两组节面基本相似。震源深度都以中地壳为主，但东亚区部分至下地壳和壳幔结合带，自水域向陆域明显变浅。

舟山—宁波地震构造区：南邻华南地震区，主要为后加里东期的隆起区，海相和海陆过渡相盖层基本缺失，广泛分布中新生界火山岩和火山碎屑、红盆沉积，褶皱构造不明显，强烈断块活动为主。在舟山群岛东南分布有小的地震丛集区，较杭州湾北部，地震活动频次明显偏高，21世纪以来活动明显下降。震源深度基本在中地壳和中上地壳结合带。

5 结论

（1）地震活动空间分布极不平衡，具有很强的丛集性、重复性、分块性和条带性。这种空间差异明显受不同级别构造单元的控制，显示与变质基底、盖层结构特征的差异有关。

（2）地震活动的分块和条带性主要受北西向和北东向断裂带联合控制。北东向断裂带和复式背斜是主要控震构造，北西和北北西向断裂是重要的发震构造。

（3）地震活动在时间上分布也是不均匀的，但表现出地震活动的相对平静期和显著的活动期，且不同地区特征不同。大于3级的地震活动多呈现出5-10年的间隔期，最长可达近30年。1500 A.D. 以来，可划分为地震活跃期、七个活跃幕，每个活跃幕约25-35年，区内未来数年至十余年有发生6级左右地震的可能。弱震频发，每年发生的频次、震级不同。弱震频次呈现出明显的峰、谷特征，间隔约3-4年。

（4）震源深度在海域平均深度深，陆域浅，多在5-20km，存在5-10km、15-20km两个优势层。有感地震、中强震和强震震源深度集中在中地壳，少量在上地壳，总体呈一定线性关系。弱震震级与震源深度基本没有关系，各个震级震源深度在地壳内都有分布。部分地震震源深度较浅，叠加软土地基对地震动的放大作用，可能会使地震对局部产生明显的影响。

（5）将全区分为勿南沙—南通地震构造区、沪杭地震构造区和舟山—宁波地震构造区等3个北东向的一级地震构造区，并以北西向断裂带为界将前两者分为两个亚区。

致谢：安徽省地震局李军辉高级工程师在地震数据收集、处理过程中给予了一定指导，在此表示感谢。