中国东南沿海地区地震的精定位研究

王 鹏，孙冬军 ，王成睿，冯 策，潘国勇

(1.上海市地震局，上海 200062；2. 上海佘山地球物理国家野外观测研究站，上海 200062)

0 引言

东南沿海地处中国大陆东南缘，是华南块体的一部分，长期受太平洋板块、欧亚板块和菲律宾板块的联合作用，中生代以来先后经历长期的构造挤压和伸展作用[1]，形成现今复杂的地球物理场和地质构造。区内有2条大规模NE向左旋走滑断裂，即丽水—海丰断裂和长乐—南澳断裂[2]。其中，长乐—南澳断裂长达400 km，宽38～58 km，是一条大规模超壳断裂，也是显著的重力及航磁梯度带[3-5]。其整体走向在北偏东40°～50°，倾向东南，倾角40°～70°[6]。另外，还有一系列较小规模的NW向断裂，如巴士断裂带，七星岩—九龙江下游断裂带，晋江—永安断裂带等。其中，巴士断裂带是一组较新的、活动性强烈的左旋张性断裂带，其从巴士海峡开始，在泉州与汕头之间登陆，然后继续向内陆扩展，一直延伸至江西寻乌一带[7](由于断层数据的缺失，未能在图1中标出)。上述两条NE向和NW向断裂相互截交形成了东南沿海地区棋盘式的构造格局。该区域地震活动强度由内陆向海域递增，强震多发生在NW向和NE向断裂带的交汇部位[8]。自公元1 000年以来，区内发生了21次6.0级以上的地震，其中，6.0～6.9级17次，7级以上4次，最大陆地地震为1918年2月13日发生在南澳县的7.3级(见图1)。总体来说，该地区以7级以下地震为主，7级以上主要发生在邻近海域中。

图1 研究区域内公元1 000年以来6级以上地震及断裂分布图Fig.1 Distribution map of earthquakes with M≥6 and faults in the study area since 1000 AD

文中使用双差定位法研究区内地震的分布特点。该方法在台站布局合理的地区，地震定位精度可达到几米的量级，是研究地下隐伏断裂，揭示震源区介质性质的主要方法之一，已被国内外地震学家广泛应用[9-15]。

1 数据来源和参数设置

以东南沿海地区为研究区域，从中国地震局编目网站下载2008至2017年的地震观测报告。报告中涉及地震台站229个，其中，台湾省台站3个(见图2)。为确保定位质量，选取震级在ML0.9以上4个以上台站同时记录到的地震，对震级相差0.2级、时间相差4 s以内的重复地震进行删除。使用走时曲线剔除异常走时数据(见图3)。最终从38 451个原始数据中筛选出9 826个地震，得到P波走时124 643条，S波走时122 009条。由于P波震相人工识别度高于S波震相，在反演过程中，令P波走时权重为1，S波走时权重为0.5。

网格划分以24°N、117°E为中心，水平方向网格间距为0.5°×0.5°，即东西向有13个节点，南北向有11个节点，垂直向有6个节点，分别为0 km、2 km、6 km、12 km、20 km、26 km、32 km，每个节点的初始速度模型采用前人研究成果[16-17]，该模型将地壳(0～32 m)分为6层，波速比采用统一的1.73。反演时设置阻尼因子为360～400，水平向上平滑系数为40，垂直向上为15，计算结果显示条件数在70左右，说明反演结果稳定可靠。经统计，重新定位前地震走时残差均方根(RMS)为0～1.0 s，82%地震的RMS在0.05～0.5 s之间。重新定位后RMS为0～0.05 s(见第7页图4)，98.6%地震的RMS小于0.03 s，定位精度明显提高。

图2 台站分布图Fig.2 Station distribution map

图3 P、S走时曲线及地震定位速度模型Fig.3 P and S travel time curve and seismic location velocity model

2 定位结果分析

重新定位后有99.8%的震源深度小于28 km，说明区内地震以地壳内构造活动为主。华南地块内部地震分布相对稀疏，地震主要发生在断裂带附近或断裂交汇部位。在华南地块的边缘，地震集中分布，是块体构造变形的主要区域，表明地震活动受区域构造活动的控制。研究区内出现2处地震集中分布的区域为：广东新丰江水库和广东南澳岛附近海域。特别在南澳岛北部出现2条NE向条带状分布的地震带(见第7页图5)。由于无已知断裂与之对应，因此，可能是之前研究尚未发现的隐伏断裂。这2条地震带的位置与刘以宣根据重力资料推测的广东南澳岛北部海域NEE向断裂[6]，即南澳北缘断裂的位置一致。下面对南澳2条带状分布的地震和新丰江水库地震的分布特征进行研究。

2.1 南澳岛地震分布特点

北部条带状分布的地震西起揭阳普宁市，途经潮安、饶平、诏安、东山，北端进入海域，全长200 km左右，走向为北偏东70°(见图6，图中黑色实线表示剖面位置)，图6c为纵向剖面，地震均匀地分布在剖面上，地震深度最大值为28.2 km，接近莫霍面。3级以下小地震占该地震条带总数的98.3%。地震在原点左侧深度较浅，右侧由深变浅，这可能与断裂深度的起伏变化有关。图6d为切向剖面，原点左侧地震分布比较松散，右侧相对集中，地震以高角度从西北向东南切入，即倾向东南。在南部条带状分布的地震，西起南澳岛北部海域，经过东山县半岛，全长40 km左右，走向与北部的地震条带一样约为70°。此条带地震多分布在20 km左右，最大地震深度为31 km。因在研究时段内该条带上地震数目只有31个，因此，其分布可能无法完整刻画断裂的形态特征。

图4 重新定位前后地震走时残差均方根分布直方图Fig.4 Root mean square distribution histogram of travel time residuals before and after reposition

图5 重新定位后的震中分布图Fig.5 Epicenter distribution map after reposition

图6 重新定位后的震中分布及剖面图Fig.6 Epicenter distribution and profile after reposition

值得注意的是，在南澳岛南部海域—巴士断裂与滨海断裂截交处，地震大量聚集。图中截面范围内共有地震2 133个，远多于上文中两处条带状分布的地震数目。地震最大深度为26 km，均未到达上地幔。该地震条带长约110 km，走向为北偏东64°。如图7c所示，纵向剖面横截巴士断裂，剖面上震中以45°角从西南插入东北方向，即倾向东北，呈“V”字形分布，且主要集中分布在原点-20～40 km范围内。切向剖面上，震中西北边界清晰，东南边界模糊，以高角度从西北插入东南，这与前人研究的滨海断裂倾向东南相符。

2.2 新丰江水库地震分布特点

新丰江水库位于广东河源市区西北，北东向邵武—河源断裂带穿过库区。1959年蓄水以来，发生的最大地震为1962年3月19日的M6.1地震(见图8)。此次的定位结果基本与王晓娜和刘锦2017年研究结果[18]一致，地震未沿断裂分布，是发生在几条断裂交叉的部位，构造活动控制水库地震的发生。以114.53°E、23.85°N为中心点坐标，沿北偏东141°做一条长60 km的剖面(AB)，将库区地震串联起来，画出其20 km的垂线(CD)。将上述范围内的地震分别投影在两个剖面上，共计约3 671个地震，最大震级为M5.2，3级以上地震37个，占总数的1%。最大地震深度为11.7 km。

图7 重新定位后的震中分布及剖面图Fig.7 Epicenter distribution and profile after reposition

图8 新丰江地区地震定位结果对比Fig.8 Comparison of seismic location results in Xinfengjiang area

3 结论与讨论

重新定位后地震走时残差均方根为0～0.05 s，98.6%的地震RMS小于0.03 s，定位精度明显提高。99.8%的震源深度小于28 km，说明区内地震以壳内构造活动为主。研究得出，东南沿海地区构造活动对地震活动有控制作用。在现今活动较强的块体边缘，地震活动集中成条带状线性分布，且优势方向与构造带方向一致；在现今活动性较弱的块体内部，地震分布离散或稀疏，无成带分布现象。精确定位的震中空间分布可刻画断裂的几何结构面，其线性分布可用于揭示隐伏断裂的存在。定位结果显示，在广东南澳岛北部出现两处线性分布的地震，长度分别约200 km和40 km，走向均为北偏东70°，位置与前人根据重力资料推测的断裂位置一致，由于无已知断裂构造与其对应，认为可能是尚未发现的隐伏断裂。另外，在滨海断裂与巴士断裂交汇处，小地震频繁发生，其空间分布刻画出两条断裂的倾角。其中，滨海断裂倾角陡，巴士断裂倾角相对比较平缓。新丰江水库地震的深度主要集中在12 km之上，较构造地震的深度浅。由于大量地震的集中分布容易引起视觉上呈条带状分布的错觉，重新定位揭示的两处地震条带是否为隐伏断裂还需其他地质、地球物理证据证实。