陳大慶,邵 葉,譚爭(zhēng)光,黃元敏

（廣東省地震局,廣州 58000）

引言

2016年以來(lái)東南沿海地震帶5、6級(jí)地震叢發(fā),分別于2016年7月31日發(fā)生廣西蒼梧5.4級(jí)地震、2018年11月26日臺(tái)灣海峽6.2級(jí)地震、2019年10月12日廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震。另外2019年11月25日廣西靖西的5.2級(jí)地震也位于東南沿海地震帶邊緣地區(qū)。三年多的時(shí)間在東南沿海地震帶及邊緣區(qū)域接連發(fā)生4次5、6級(jí)地震。與之形成鮮明對(duì)比的是在2016年蒼梧地震前東南沿海地震帶已經(jīng)有17年沒(méi)有發(fā)生5級(jí)以上地震。這種中強(qiáng)地震或在較短的時(shí)間內(nèi)叢集發(fā)生,或較長(zhǎng)時(shí)間平靜的現(xiàn)象在東南沿海地震帶有歷史記錄以來(lái)經(jīng)常發(fā)生。上一個(gè)中強(qiáng)地震的叢集時(shí)間段,以1994年臺(tái)灣海峽7.2級(jí)地震、1994、1995年北部灣6.1、6.2級(jí)地震為代表的中強(qiáng)地震主要發(fā)生在東南沿海地震帶東西兩端。而本輪的蒼梧地震、廣西北流—廣東化州地震都發(fā)生在東南沿海地震帶中段的粵桂交界區(qū)域,兩輪叢集時(shí)間段內(nèi)中強(qiáng)地震活動(dòng)的空間主體地區(qū)發(fā)生了改變。

對(duì)于東南沿海地震帶中強(qiáng)地震時(shí)空叢集的特征,前人也進(jìn)行過(guò)較為詳細(xì)的研究,魏柏林等[1]認(rèn)為東南沿海地震帶存在明顯的二次大的地震活躍期,其間隔時(shí)間約300年,從序列分布上可以將東南沿海地震帶分為2個(gè)周期,1400—1710年為第一活動(dòng)周期,1711年至今為第二活動(dòng)周期。第二周期在大釋放后明顯比上一周期衰減時(shí)間長(zhǎng),在剩余釋放階段仍發(fā)生多次二十幾年尺度的活動(dòng)周期活躍幕現(xiàn)象。對(duì)于20世紀(jì)以來(lái)東南沿海地震帶活躍幕的劃分,不同的學(xué)者給出了不同方案[2-7]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)東南沿海地震帶中強(qiáng)地震活動(dòng)的時(shí)空叢集特征進(jìn)行了研究。

1 東南沿海地震帶三個(gè)7級(jí)強(qiáng)震釋放周期

圖1為東南沿海地震帶自1500年以來(lái)5級(jí)以上地震的時(shí)空分布圖,圖2為時(shí)間序列的M-T圖。以上兩類地震活動(dòng)的分析圖分別描述了地震的空間和時(shí)間分布特征,但時(shí)空特征是割裂開(kāi)的。為了更好的分析地震的時(shí)間和空間分布之間的關(guān)系,結(jié)合東南沿海地震帶主要活動(dòng)構(gòu)造以及強(qiáng)震活動(dòng)以北東向分布為主,大體有沿114°東西端對(duì)稱分布的特征,選取北東60°為投影方向,中間位置（114.00°,22.15°) 為原點(diǎn),將所有地震投影到此基準(zhǔn)線上得到圖3的沿北東60°走向投影的時(shí)空分布圖（圖3）。

東南沿海地震帶有歷史記錄以來(lái)共發(fā)生5次7級(jí)以上地震,分別是1600年廣東南澳7.0級(jí)地震、1604年福建泉州海外7.5級(jí)地震、1605年海南瓊山7.5級(jí)地震、1918年廣東南澳東7.3級(jí)地震和1994年臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震（圖1、圖2、圖3）。前3次7級(jí)地震時(shí)間叢集特征非常顯著,在1600—1605年短短5年的時(shí)間內(nèi)接連發(fā)生3次7級(jí)強(qiáng)震。并且東西段在時(shí)間上有呼應(yīng)的關(guān)系,東段先發(fā)生2次7級(jí)地震,隨后間隔7個(gè)月左右的時(shí)間在西段也發(fā)生了7級(jí)強(qiáng)震。這一時(shí)空對(duì)應(yīng)關(guān)系在距今最近的一次7級(jí)強(qiáng)震周期也得到了驗(yàn)證,第三周期東段1994年臺(tái)灣海峽7.3級(jí)地震后僅僅不到4個(gè)月的時(shí)間也在西段的北部灣發(fā)生了6.1、6.2級(jí)雙震。三個(gè)7級(jí)釋放周期中第一、三2個(gè)周期都有強(qiáng)震東西段呼應(yīng)的關(guān)系,并且都是東段發(fā)生強(qiáng)震后半年左右的時(shí)間西段也緊接著發(fā)生強(qiáng)震。而第二次7級(jí)強(qiáng)震周期在東段1918年南澳7.3地震后,西段并沒(méi)有中強(qiáng)地震呼應(yīng),和另外2次7級(jí)強(qiáng)震活動(dòng)周期不同的是此次地震基本可能是原地重發(fā)的地震[8-9],并且在此次地震的主釋放前東段和西段都發(fā)生了6級(jí)左右的地震,如1911年廣東海豐外6.0級(jí)地震、1906年福建廈門海外6.25級(jí)地震、1895年廣東揭陽(yáng)6.0級(jí)地震、1890年廣西陸川6.0級(jí)地震,應(yīng)力得到部分釋放。

根據(jù)3個(gè)7級(jí)強(qiáng)震釋放周期中的地震活動(dòng)特征,本文將每個(gè)周期分為調(diào)整期（主釋放期前以5級(jí)活動(dòng)為主）、主釋放期（6、7級(jí)強(qiáng)震釋放階段）、后釋放期（主釋放期后以5級(jí)地震活動(dòng)為主的階段,圖2）。其中第一、三次的7級(jí)周期整個(gè)釋放過(guò)程較為相像都經(jīng)歷了調(diào)整期,隨后是經(jīng)歷了一個(gè)5級(jí)地震活動(dòng)平靜階段,接著是東西兩段的主應(yīng)力釋放期發(fā)生6、7級(jí)強(qiáng)震,主釋放期后又經(jīng)歷了一個(gè)平靜期,接著以5級(jí)左右中等地震為主的后釋放期。而第二個(gè)7級(jí)活動(dòng)周期則有所不同,整個(gè)釋放過(guò)程沒(méi)有明顯的平靜階段,在主釋放期前,經(jīng)歷了一個(gè)6級(jí)地震為主的預(yù)釋放期。而且其后釋放期前也沒(méi)有明顯的平靜期。圖4為三個(gè)7級(jí)強(qiáng)震釋放周期內(nèi)(包括預(yù)釋放期、主釋放期和后釋放期）地震釋放能量的對(duì)比。第一、三周期東西段能量釋放較為均衡。而第二強(qiáng)震周期,西段能量釋放明顯偏弱。以下對(duì)三個(gè)7級(jí)地震釋放周期不同釋放階段時(shí)空特征進(jìn)行對(duì)比分析。

圖1 東南沿海地震帶1500年以來(lái)5級(jí)以上地震時(shí)空分布圖Fig.1 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M≥5 in the southeast coastal seismic belt since 1500

圖2 東南沿海地震帶1500年以來(lái)5級(jí)以上地震M-T 圖及3個(gè)7級(jí)強(qiáng)震釋放周期Fig.2 M-T figure of earthquakes with M≥5 in the southeast coastal seismic belt since 1500 and three release cycles of strong earthquakes with M≥7

圖3 東南沿海地震帶1500年以來(lái)5級(jí)以上地震沿北東60°走向投影時(shí)空分布圖Fig.3 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M≥5 in the southeast coastal seismic belt since 1500 projected along NE 60°

圖4 三個(gè)7級(jí)強(qiáng)震釋放周期地震能量釋放對(duì)比Fig.4 Comparison of seismic energy release of three M7 earthquake release cycles

2 三個(gè)主釋放前調(diào)整期時(shí)空分布特征的對(duì)比分析

按照?qǐng)D2中的劃分,東南沿海地震帶三次7級(jí)強(qiáng)震的主釋放期前都經(jīng)歷了一段時(shí)間的調(diào)整期,調(diào)整期內(nèi)主要發(fā)生的是5級(jí)左右的地震,但時(shí)間長(zhǎng)短不一,前2個(gè)調(diào)整期時(shí)間較長(zhǎng),分別是77年和83年,而最近一次的調(diào)整期僅僅只有25年。3次調(diào)整期內(nèi)的中等地震在空間分布上主要集中在兩個(gè)主體地區(qū),分別是東南沿海地震帶中段粵桂交界和東段粵閩贛交界及近海區(qū)域（圖5）。第一個(gè)7級(jí)強(qiáng)震的后釋放期和以上3次調(diào)整期內(nèi)的地震活動(dòng)具有相同的活動(dòng)主體地區(qū),圖6是這4個(gè)時(shí)間段內(nèi)的5級(jí)以上地震沿正東西方向（以114°為原點(diǎn)）投影的時(shí)空分布圖。其中114°以東為粵閩贛交界及近海區(qū)域（圖中距離為正的區(qū)域）,以西為東南沿海地震帶中段粵桂交界區(qū)域（圖中距離為負(fù)的區(qū)域）。從圖中可以看到在東段粵閩贛交界及近海區(qū)域,中強(qiáng)地震的主體遷移方向是由西向東,而在中段的粵桂交界區(qū)域三個(gè)調(diào)整期內(nèi)都是由西向東遷移,但在第一個(gè)7級(jí)強(qiáng)震的后釋放期則呈現(xiàn)的是相反由東向西遷移,這可能和所處不同的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。

圖5 三個(gè)調(diào)整期5級(jí)以上地震時(shí)空分布圖Fig.5 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M≥5 in three adjustment stages

圖6 三個(gè)調(diào)整期和第一個(gè)7級(jí)強(qiáng)震的后釋放期沿正東西向投影的時(shí)空分布圖Fig.6 Spatial-temporal distribution of three adjustment stages and the post-release stage of the first active periods of M 7 earthquake projected along the east-west direction

3 三個(gè)強(qiáng)震周期的主釋放期和后釋放期時(shí)空特征的對(duì)比分析

圖7是三個(gè)7級(jí)強(qiáng)震主釋放期和后釋放期的時(shí)空分布圖,其中第一、三次強(qiáng)震活動(dòng)周期具有較為相似的活動(dòng)特征都是東西兩段的雙側(cè)應(yīng)力釋放。從調(diào)整期經(jīng)過(guò)大約15年左右的平靜期進(jìn)入7級(jí)強(qiáng)震的主釋放期,在主釋放期都是東段先發(fā)生7級(jí)強(qiáng)震,其中第一個(gè)周期接連發(fā)生了2次7級(jí)強(qiáng)震,隨后大約半年左右的時(shí)間,西段有呼應(yīng)強(qiáng)震發(fā)生。2次都是東南沿海地震帶東西兩段較為完全的應(yīng)力釋放,隨后大約經(jīng)過(guò)一個(gè)20年左右的平靜期后進(jìn)入一個(gè)5級(jí)地震為主的后釋放期。后釋放期內(nèi)中等地震活動(dòng)的主體地區(qū)是東南沿海地震帶中段粵桂交界區(qū)域。而第二個(gè)7級(jí)強(qiáng)震的釋放周期則呈現(xiàn)的是較為不同的特征,主釋放期是東段的單側(cè)應(yīng)力釋放。較為不同的是在主釋放期前另外還經(jīng)歷了一個(gè)6級(jí)地震為主的預(yù)釋放期,主要發(fā)生在東南沿海地震帶中東段從珠江口到福建近海的北東濱海斷裂帶上,西段地震活動(dòng)較弱顯示地震活動(dòng)的非對(duì)稱性分布。后釋放期的5、6級(jí)地震主要發(fā)生在東西段主釋放期6、7級(jí)強(qiáng)震的外圍。

圖7 三個(gè)7級(jí)強(qiáng)震釋放周期5級(jí)以上地震時(shí)空分布圖Fig.7 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M ≥5 in three M7 earthquake release cycles

4 結(jié)論和探討

本文在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)東南沿海地震帶3個(gè)7級(jí)強(qiáng)震周期內(nèi)中強(qiáng)地震活動(dòng)的時(shí)空叢集特征進(jìn)行了研究。認(rèn)為東南沿海地震帶東西兩段強(qiáng)震在時(shí)間上有較好的呼應(yīng)關(guān)系,推測(cè)東西段可能存在動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)。從強(qiáng)震的發(fā)震時(shí)間上看東段可能為主動(dòng)點(diǎn),當(dāng)東段強(qiáng)震引起的應(yīng)力釋放足于誘發(fā)西段強(qiáng)震的時(shí)候則會(huì)產(chǎn)生這種強(qiáng)震時(shí)間上呼應(yīng)的關(guān)系。反之,則時(shí)間上呼應(yīng)的關(guān)系不強(qiáng),主釋放期的強(qiáng)震選擇在東南沿海地震帶中東段濱海斷裂帶以6級(jí)左右地震釋放。

從2016年以來(lái)東南沿海地震帶進(jìn)入了新一輪的5、6級(jí)地震的叢集時(shí)間段,從本文總結(jié)的3個(gè)7級(jí)強(qiáng)震活動(dòng)周期的中強(qiáng)地震活動(dòng)特征來(lái)看,目前處于第三強(qiáng)震周期的后釋放階段。第三釋放周期和第一周期有較為相似的活動(dòng)特征,都是東西兩段較為完全的能量釋放。第一周期的后釋放期以5級(jí)左右中等地震為主,活動(dòng)的主體地區(qū)集中在東南沿海地震帶中段粵桂交界區(qū)域。如果本輪地震活動(dòng)有類似特征的話,則后續(xù)東南沿海地震帶中段粵桂交界區(qū)域仍然是未來(lái)5級(jí)中等地震活動(dòng)的主體地區(qū)。