趙啟光 孫業(yè)君 黃 耘 楊偉林 顧勤平 孟 科 楊 浩

(江蘇省地震局，南京 210014)

0 引言

2012年7月20日20時11分50.4秒，江蘇省高郵市和寶應(yīng)縣交界發(fā)生MS4.9地震。本次地震是自1990年常熟MS4.9地震后江蘇省內(nèi)發(fā)生的最大陸域地震，全省大部分地區(qū)有強(qiáng)烈震感。此次地震造成113間房屋倒塌，1人死亡，3人受傷，引起了較大的社會影響和廣泛關(guān)注(劉建達(dá)等，2012)。

本次地震的震中位于蘇北平原西南緣，該區(qū)的構(gòu)造活動較弱，有記載以來中強(qiáng)地震活動較少，但在此次地震發(fā)生前3個月，4月8日本區(qū)域還發(fā)生了金湖MS3.5地震。在短時間內(nèi)弱震區(qū)連續(xù)發(fā)生2次顯著地震，該區(qū)的發(fā)震機(jī)理是怎樣的？區(qū)內(nèi)中長期地震危險性如何？要回答以上問題，一個重要的切入點(diǎn)就是對地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行深入研究。

自高郵-寶應(yīng)MS4.9地震發(fā)生以來，針對本次地震發(fā)震構(gòu)造這一焦點(diǎn)問題，多位學(xué)者在研究過程中均有不同程度的涉及，并基于所采用的資料做出了初步推斷。劉建達(dá)等(2012)在對高郵-寶應(yīng)MS4.9地震的震害分析中指出，此次地震的發(fā)震構(gòu)造可能是楊汊蒼-桑樹頭斷裂，康清清等(2015)與何斌等(2014)分別基于震源機(jī)制解與小地震精定位結(jié)果開展研究，所得到的結(jié)論支持這一判斷。洪德全等(2013)利用震源機(jī)制結(jié)果推斷發(fā)震構(gòu)造為滁河斷裂的可能性較大，侯康明(2013)同樣指出，高郵-寶應(yīng)MS4.9地震是滁河斷裂活動的結(jié)果。由此可見，高郵-寶應(yīng)MS4.9地震的發(fā)震構(gòu)造目前仍存在爭議。

以上研究表明，多數(shù)學(xué)者所采用的研究資料較為單一，對發(fā)震構(gòu)造的判定依據(jù)還不夠充分，缺乏基于多種資料的綜合判定，缺失反映震中區(qū)構(gòu)造形態(tài)更為直接的證據(jù)。

本文利用地震精定位、震源機(jī)制解、烈度調(diào)查結(jié)果等多種方法對該次地震可能的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行初步判定，在此基礎(chǔ)上，針對性地在震中附近布設(shè)了2條地震勘探測線，探明了震中附近區(qū)域的淺部構(gòu)造形態(tài)，再綜合以上結(jié)果對該次地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行深入分析，并結(jié)合區(qū)域現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場特征，對其發(fā)震機(jī)理及其所反映的地震危險性進(jìn)行了探討。本研究結(jié)果對理解中國東部弱震區(qū)的孕震機(jī)理、分析未來可能的發(fā)震趨勢及危險性有著積極意義。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景

在大地構(gòu)造位置上，江蘇及鄰區(qū)跨越華北地臺、揚(yáng)子地臺和秦嶺-大別褶皺帶三大一級單元構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜(張文佑等，1986； 黃耘等，2011)。西部有切割巖石圈級的深大斷裂——郯廬斷裂穿過該區(qū)； 西南和西北部為大別-蘇魯造山帶； 中東部是大陸邊緣地區(qū)，發(fā)育有裂谷帶與大型裂陷盆地——蘇北-南黃海盆地。

圖1 蘇北盆地構(gòu)造單元及高郵-寶應(yīng)MS4.9地震的震中Fig. 1 Schematic diagram of structure of Subei Basin and the epicenter of Gaoyou-Baoying MS4.9 earthquake.

高郵—寶應(yīng)地區(qū)位于蘇北盆地內(nèi)，屬蘇北-南黃海盆地西部的陸上部分(蔡乾忠，2003)。蘇北盆地是一個在中、古生界非剛性基底之上發(fā)育、發(fā)展起來的中新生代伸展型盆地，總體走向NE(圖1)，延伸長度>260km，面積約38000km2。盆地的西界為郯廬斷裂帶，北接蘇魯造山帶，向E伸入黃海，南以揚(yáng)州—如皋一線為界。地球物理和鉆井資料證實，古生代以來蘇北盆地的沉積厚度>11km，其中古近紀(jì)斷陷沉積厚度>6km，新近紀(jì)坳陷沉積厚度為1～1.3km。盆地自形成后經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動的改造，具有構(gòu)造分割性強(qiáng)的特點(diǎn)。盆地內(nèi)發(fā)育近EW向的一級單元 “一隆兩坳”，北為鹽城-阜寧坳陷，南為東臺坳陷，中間為建湖隆起。坳中有凸，隆中有凹，凸、凹構(gòu)造組成盆地的二級單元，包括金湖凹陷、高郵凹陷、鹽城凹陷等11個箕狀斷陷。受基底影響，盆地內(nèi)部構(gòu)造十分破碎，區(qū)內(nèi)斷層、構(gòu)造形跡以NE走向為基本格局，斷層的發(fā)育具有多期次、多延伸方向、多組合方式等特征，其中各凹陷邊界斷裂最為重要，控制著盆地的構(gòu)造格局(舒良樹等，2005； 邱海峻等，2006)。

高郵-寶應(yīng)MS4.9地震震區(qū)位于蘇北盆地東臺坳陷中的高郵凹陷北端部，高郵凹陷在構(gòu)造上屬于蘇北盆地東臺坳陷中部的一個一級凹陷，EW長約100km，SN寬25～35km，面積為2670km2，中、新生界沉積厚達(dá)7km，整體為南斷北超型半地塹盆地。在中三疊世末與晚侏羅世，由于華北板塊沿蘇魯造山帶的陸-陸碰撞作用以及西太平洋俯沖作用，高郵凹陷形成了NEE向逆沖基底斷層與NEE向平移基底斷層。高郵凹陷邊界上的真1斷層、吳1斷層與柳菱斷層皆是追蹤基底斷層發(fā)育而來，均呈現(xiàn)為右旋走滑正斷層活動(圖2a)(朱光等，2013)。其中，高郵凹陷的南界為NEE走向的真1斷層，與盆外江都隆起相鄰，斷層傾向N； 東南界為NEE—NNE走向的吳1斷層，此斷層以南為吳堡低凸起，北部分別過渡為柘垛低凸起與臨澤凹陷； 西北邊界為NEE—NNE走向的柳菱斷層，傾向SEE，與菱塘橋低凸起相鄰，此斷裂位于臨澤凹陷與柳堡低凸起之間的部分即被稱為楊汊蒼-桑樹頭斷裂(劉建達(dá)等，2012； 梁兵，2013； 朱光等，2013)。高郵凹陷自晚白堊世—新生代經(jīng)歷了完整的裂陷盆地演化階段，即早期坳斷—斷坳—斷陷—晚期坳陷。坳斷期盆地均勻沉降，形成了邊界一級斷裂； 斷坳期在一級斷裂的基礎(chǔ)上形成了與一級斷裂傾向相反的二級斷裂，盆地凹凸相間的雛形自此初現(xiàn)； 斷陷期邊界斷裂強(qiáng)烈活動，奠定了盆地的構(gòu)造格局； 坳陷期構(gòu)造活動較弱(能源等，2009)。柳堡低凸起、臨澤凹陷、柘垛低凸起就是由高郵凹陷裂陷盆地演化形成的(劉建達(dá)等，2012)。高郵凹陷內(nèi)部的次一級構(gòu)造單元自南向北分為南斷階、深凹帶與北斜坡。南斷階包括了N傾的真1斷層與3條雁列狀真2斷層之間的構(gòu)造帶和吳1斷層與吳2斷層之間的構(gòu)造帶，前者也簡稱為真武斷階帶，而后者簡稱為吳堡斷階帶。深凹帶是介于N傾的真2斷層和S傾的漢留斷層之間的地塹式構(gòu)造帶。漢留斷層以北即為北斜坡。

圖2 a 高郵凹陷構(gòu)造圖(陳安定，2001； 劉玉瑞等，2004； 陳莉瓊等，2009； 王璽等，2013； 朱光等，2013)； b 高郵-寶應(yīng)MS4.9地震的余震序列與地震烈度等震線分布圖Fig. 2 Structure of Gaoyou sag(a)，and aftershock sequence and isoseismal distribution map of the Gaoyou-Baoying MS4.9 earthquake(b).震源機(jī)制解來源于文獻(xiàn)(王俊等，2013)。F1石港斷層； F2楊村斷層； F3銅城斷層； F4崔莊斷層； F5泥沛斷層； F6柳菱斷層； F7真1斷層； F8吳1斷層； F9真2斷層； F10漢留斷層

2 發(fā)震構(gòu)造的初步研究

本文首先利用地震序列精定位、震源機(jī)制解及烈度調(diào)查等結(jié)果，對該次地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行研究與分析。

2.1 地震序列的精定位結(jié)果

高精度的定位能更加準(zhǔn)確地揭示地震序列的空間分布特征，探討其與斷裂構(gòu)造活動的關(guān)系以及地震成因。本研究采用Waldhauser等(2000)提出的雙差相對定位法對高郵-寶應(yīng)MS4.9地震序列進(jìn)行了重新定位。主震發(fā)生后，江蘇省地震局在震中附近緊急架設(shè)了4個流動臺站(圖3)，距震中的平均距離約為8km，布設(shè)的流動臺站很好地彌補(bǔ)了地震臺網(wǎng)近臺不足的缺陷，為余震的精確定位奠定了基礎(chǔ)。

圖3 高郵-寶應(yīng)MS4.9地震的震中及臺站分布Fig. 3 Distribution of earthquake epicenters and seismic stations.

重新定位后，共得到70條高精度的定位結(jié)果，EW向、SN向誤差分別為0.65、0.70km，深度誤差為0.85km。主震震中位于(33.047°N，119.566°E)，震源深度約為10.2km，與康清清等(2015)、王俊等(2013)和洪德全等(2013)通過震源機(jī)制解反演獲得的9～10km的最佳深度結(jié)果較為一致。從精確定位后的地震震中分布來看(圖4)，地震主要集中在長11km、寬6km的范圍內(nèi)，地震序列沿NNE向優(yōu)勢分布明顯，展布約9km。主震位于集中區(qū)的中間，可推測出本次地震的破裂方式可能以雙側(cè)破裂為主。主震的NE側(cè)地震分布較少，多數(shù)余震分布在主震的SW側(cè)(圖2b，4a)，但值得注意的是MS>3.0的地震全部集中在主震震中的NE側(cè)。余震相對于主震的分布特征表明本次地震以SW向破裂為主，從而造成主震SW側(cè)的余震較多。余震沿NNE向優(yōu)勢展布說明本次地震的發(fā)震斷裂為NNE走向的可能性較大。

沿余震分布區(qū)域的長軸方向(NNE向)取剖面AB、垂直于長軸方向取剖面CD，以分析地震活動與斷層面之間的相互關(guān)系(圖4a)。由剖面AB(圖4b)可見，余震區(qū)長軸分布的寬度約為8km，地震集中分布于8～18km深度范圍； 主震位于剖面的中部偏上，余震在主震的上方和下方均有分布，但多數(shù)地震分布在主震的下方，表明主破裂朝上部和向下部的擴(kuò)展同時存在，但下部為優(yōu)勢破裂方向。如剖面CD(圖4c)所示，整個地震序列中絕大多數(shù)地震集中在一個寬約6km的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)地震密集區(qū)可勾勒出1個SEE傾向的高角度破裂面，其為高郵-寶應(yīng)MS4.9地震發(fā)震斷層的可能性較大。

圖4 沿不同剖面的震源空間分布圖Fig. 4 Spatial distribution of hypocenters along different cross sections.

圖5 不同方法反演的震源機(jī)制結(jié)果Fig. 5 The inversion results of source mechanism using different methods.a FOCMEC方法(孫業(yè)君等，2012)； b TDMT方法(王俊等，2013)； c CAP方法(洪德全等，2013)； d FOCMEC方法(洪德全等，2013)

2.2 震源機(jī)制解結(jié)果

高郵-寶應(yīng)MS4.9地震發(fā)生后，不同研究者先后采用FOCMEC、CAP、TDMT等方法反演了此次地震的震源機(jī)制解(孫業(yè)君等，2012； 洪德全等，2013； 王俊等，2013； 康清清等，2015)，結(jié)果如圖5 和表1 所示。雖然各種方法的原理和所用資料差別較大，但獲得的震源機(jī)制解結(jié)果較為接近，這也佐證了所得到的震源機(jī)制解可靠性較高。

表1 不同方法所得的震源機(jī)制解參數(shù)對比Table1 Comparison of focal mechanism solutions obtained by different methods

由表1 可以看出，節(jié)面Ⅰ的走向為17°～28°，即NNE向，傾角為72°～79°，斷層面近直立，而滑動角為147°～175°，為右旋走向滑動錯動方式； 節(jié)面Ⅱ的走向為109°～122°，即NW向，傾角為57°～85°，斷層面較為直立，而滑動角為11°～18°，為左旋走向滑動錯動方式。P軸的方位角為242°～258°，即NEE向，傾角為2°～15°，而T軸的方位角為150°～162°，即NW向，傾角為14°～31°，均表現(xiàn)為近水平作用力。震源機(jī)制解反映該地震主要是以走滑錯動為主。

2.3 可能的發(fā)震構(gòu)造特征初判

綜合分析地震序列精確定位、震源機(jī)制解等結(jié)果，上述研究所反映出的高郵-寶應(yīng)MS4.9地震可能的發(fā)震構(gòu)造的基本特征一致，均為一條NNE走向、SEE傾向的高傾角右旋走滑斷層，此斷層大致位于臨澤凹陷與柳堡低凸起之間。同時，高郵-寶應(yīng)MS4.9地震發(fā)生后，江蘇及華東地震現(xiàn)場聯(lián)合工作組對該次地震的災(zāi)害情況進(jìn)行了深入調(diào)查，結(jié)果顯示，本次地震的烈度可劃分為Ⅴ度區(qū)和Ⅵ度區(qū)，烈度等震線近似橢圓形，長軸約呈NE向展布(圖2b)(劉建達(dá)等，2012)。

3 震中區(qū)斷層淺層反射地震勘探

為了對該次地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行更全面與深入的分析，以前文的研究結(jié)果為基礎(chǔ)，在震中開展反射地震勘探工作。

3.1 測線布設(shè)位置

本次地震勘探的測線共有2條： GYL1與GYL2。GYL1測線沿高郵臨澤鎮(zhèn)安大公路布設(shè)，方向為自SSE向NNW，長15.2km； GYL2測線沿高郵臨澤鎮(zhèn)子嬰干渠路布設(shè)，方向為自西向東，長6.5km(圖2a)。

3.2 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理

本次反射地震勘探采用共中心點(diǎn)(CMP)多次覆蓋技術(shù)。野外數(shù)據(jù)采集使用S-Land全數(shù)字化高密度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有全數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，極大地降低了地震數(shù)據(jù)采集時信號的畸變與損耗，具有高信噪比、寬頻帶、動態(tài)范圍大等特點(diǎn)； 使用KZ12型可控震源作為激發(fā)震源，最大出力為120kN； 利用變頻互相關(guān)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，較好地壓制了隨機(jī)噪聲，有效提升了數(shù)據(jù)的信噪比。根據(jù)現(xiàn)場試驗工作，設(shè)計道間距5m、最小偏移距60m、覆蓋次數(shù)20、單邊追逐120道接收的觀測系統(tǒng)。

采用CGG5000地震反射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，主要流程包括譜分析、真振幅恢復(fù)、折射靜校正、疊前去噪、反褶積、速度分析、動校正、剩余靜校正、傾角時差校正、共中心點(diǎn)疊加、疊后去噪和疊后偏移等。并利用疊加速度和雙程走時，通過DIX公式求取不同地層反射界面以上的平均速度，進(jìn)行時-深轉(zhuǎn)換，獲得地質(zhì)解釋剖面。

圖6 GYL1測線疊后偏移剖面及其綜合地質(zhì)解釋Fig. 6 Post-stack migration profile and comprehensive geological interpretation profile of GYL1.

圖7 GYL2測線疊后偏移剖面及其綜合地質(zhì)解釋Fig. 7 Post-stack migration profile and comprehensive geological interpretation profile of GYL2.

3.3 震區(qū)斷層構(gòu)造特征分析

圖6 與圖7 分別為GYL1測線與GYL2測線疊后偏移剖面圖，由疊加時間剖面可見，在100～1800ms范圍內(nèi)，地下介質(zhì)成層性較好，反射層位較多，反射波組發(fā)育良好，此測線由淺到深可連續(xù)追蹤到多組清晰的反射波組，分別代表晚更新世—始新世地層的良好反射界面。

由GYL1測線疊后偏移剖面與綜合地質(zhì)解釋圖分析可見，約在GYL1測線樁號7500～8300/m處，T3—Tg波組出現(xiàn)明顯的同相軸錯斷現(xiàn)象，并且約在樁號6500～9000/m、800～1800ms雙程時深度范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的面積較大的波組凌亂現(xiàn)象，波組具有明顯的上隆特征，據(jù)此推斷為斷點(diǎn)F1-1。該斷裂由底部向上切穿了Tg—T3間的波組，從淺至深斷距逐漸增大，所切穿波組的同相軸時差為50～70ms，對應(yīng)地層斷距為40～60m。斷點(diǎn)傾向SSE，視傾角較陡，斷點(diǎn)F1-1的上斷點(diǎn)埋深約為200m。

同時，在GYL1測線2900～3900/m樁號范圍內(nèi)，T2—Tg波組間出現(xiàn)明顯的同相軸不連續(xù)現(xiàn)象，推斷為斷點(diǎn)f1-1。T2—Tg波組的同相軸時差為10～40ms，對應(yīng)地層的斷距為8～30m，該斷點(diǎn)傾向NNW，視傾角較陡，斷點(diǎn)f1-1的上斷點(diǎn)深度約為120m。

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)普查報告(高郵幅)中對高郵地區(qū)第四系沉積厚度的描述(韋興星等，1980)，在高郵臨澤地區(qū)，第四系全新統(tǒng)與上更新統(tǒng)的累積沉積厚度為60～80m，第四系中更新統(tǒng)的沉積厚度為20～30m，第四系下更新統(tǒng)的沉積厚度為70～90m，以此推測斷點(diǎn)F1-1與f1-1分別錯斷至早更新世地層與中更新世地層。

由GYL2測線疊后偏移剖面與綜合地質(zhì)解釋圖分析可見，在GYL2全測線，Tg波組的同相軸呈現(xiàn)擠壓上隆形態(tài)，約在3000～4500/m樁號范圍內(nèi)，Tg波組出現(xiàn)弧形上隆特征，且變化最為明顯； 在約3500/m樁號處，T3—Tg波組均呈現(xiàn)明顯的同相軸不連續(xù)以及反射波組凌亂現(xiàn)象，據(jù)此推斷為斷點(diǎn)F1-2。斷點(diǎn)F1-2的上斷點(diǎn)深度約為220m，推測錯斷至早更新世地層。

約在GYL2測線4400～4800/m樁號范圍內(nèi)，T2—Tg波組均出現(xiàn)較為明顯的同相軸錯斷現(xiàn)象，推斷為斷點(diǎn)f1-2。斷點(diǎn)f1-2的上斷點(diǎn)深度約為120m，推測錯斷至中更新世地層。

本次地震勘探的GYL1與GYL2測線都探明了呈 “Y”字形結(jié)構(gòu)的斷點(diǎn)，斷點(diǎn)F1-1與F1-2為斷裂主斷點(diǎn)，斷點(diǎn)f1-1與f1-2分別為F1-1與F1-2的從屬斷點(diǎn)，此類斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)為蘇北盆地的典型斷裂特征(馬曉鳴，2009)。2條地震測線的疊加剖面均顯示斷裂上斷點(diǎn)切穿了早、中更新統(tǒng)，2條測線所探明斷點(diǎn)的連線為NNE向，表明斷裂的走向為NNE，傾向SEE，此斷裂位于臨澤凹陷與柳堡低凸起之間，與前文所述的高郵凹陷的西北邊界斷層——柳菱斷裂吻合，判斷所探明斷點(diǎn)歸屬于柳菱斷裂。

高郵凹陷是一個典型的半地塹狀斷陷盆地，其內(nèi)主要發(fā)育了NNE走向、NEE走向和近EW走向3套斷層系統(tǒng)，分為凹陷邊界斷層和凹陷內(nèi)部斷層2類。柳菱斷層為高郵凹陷的西北部邊界斷層，其北段與南段為NNE走向，北段為臨澤凹陷和柳堡低凸起的分界斷裂，南段東、西兩側(cè)分別為高郵凹陷和菱塘橋低凸起，該斷裂向S延伸與下?lián)P子地區(qū)NNE走向的大型沿江斷層相連。同為邊界斷層的真1斷層與吳1斷層總體呈NEE走向，但皆存在NNE走向段，以上3個邊界斷層共同控制著高郵凹陷形成與演化(姜芹芹等，2013； 朱光等，2013)。

4 可能發(fā)震構(gòu)造的綜合判斷

通過對地震序列精確定位、震源機(jī)制解、地震勘探等研究結(jié)果的分析，結(jié)合已有地震烈度調(diào)查結(jié)果，高郵-寶應(yīng)MS4.9地震可能的發(fā)震構(gòu)造表現(xiàn)出以下4個重要特征：

(1)根據(jù)江蘇及華東地震現(xiàn)場聯(lián)合工作組的調(diào)查結(jié)果，本次地震的烈度等震線近似橢圓形，長軸約呈NE向展布(劉建達(dá)等，2012)；

(2)地震序列精定位結(jié)果顯示地震序列沿NNE向展布，且垂直余震的長軸剖面勾勒出一個SEE傾向的高傾角破裂面，地震序列特征表明發(fā)震構(gòu)造是沿NNE向展布、SEE傾向的高傾角斷層；

(3)震源機(jī)制解結(jié)果顯示，2個節(jié)面中有1個節(jié)面呈NNE走向，斷層面表現(xiàn)為高傾角特征，該地震主要表現(xiàn)為右旋走滑錯動性質(zhì)；

(4)通過在震中布設(shè)的地震勘探測線，獲得了高郵凹陷西北邊界柳菱斷裂的剖面幾何結(jié)構(gòu)、活動性質(zhì)與活動時代，該斷裂走向近NNE，傾向近SEE； 斷點(diǎn)呈現(xiàn) “Y”字形特征，在探測剖面上顯示以正斷活動為主，結(jié)合高郵凹陷第四紀(jì)地層分層資料，判斷其活動時代為早第四紀(jì)。

綜上所述，本研究利用多種方法探明的高郵-寶應(yīng)MS4.9地震可能的發(fā)震構(gòu)造的主體特征一致，是一條NNE走向、SEE傾向的高傾角右旋走滑正斷層，綜合地質(zhì)資料判斷，此斷裂為高郵凹陷的西北邊界斷層——柳菱斷裂。

地震是新構(gòu)造活動的產(chǎn)物，地震的孕育、發(fā)生與新構(gòu)造活動聯(lián)系最為緊密，發(fā)震構(gòu)造的演化應(yīng)受新構(gòu)造活動的影響與控制(鄢家全等，2008)。為了進(jìn)一步討論高郵-寶應(yīng)MS4.9地震震區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力特征，我們利用87個地震震源機(jī)制解資料(圖8)，采用應(yīng)力張量反演方法(Michael，1984，1987)，反演得到蘇北-南黃海盆地現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(圖9)。反演結(jié)果顯示，蘇北-南黃海盆地的最大主應(yīng)力S1的方位角為66.1°、俯角為2.1°，最小主應(yīng)力S3的方位角為154.9°、俯角為15.79°，而中間主應(yīng)力S2的方位角為327.1°、俯角為74.1°，表明該區(qū)域受到NE向主壓應(yīng)力和NW向主張應(yīng)力的控制，且應(yīng)力作用近水平。

圖8 震中區(qū)附近的震源機(jī)制投影分布Fig. 8 Projection distribution of focal mechanism near the epicentral area.①郯廬斷裂帶； ②嘉山-響水?dāng)嗔眩?③茅東斷裂； ④陳家堡-小海斷裂； ⑤南通-濟(jì)州島斷裂； ⑥上海-奉賢斷裂

2 條地震勘探測線所探明的 “Y”字形斷點(diǎn)都表現(xiàn)為高傾角特征，GYL1測線約6500～9000/m樁號范圍內(nèi)出現(xiàn)非常明顯的大面積波組凌亂區(qū)，這一區(qū)域在疊后偏移剖面上顯示寬約2.5km，呈現(xiàn)上隆趨勢，這種凌亂的波組上隆現(xiàn)象往往在較軟物質(zhì)侵入構(gòu)造破碎與薄弱處出現(xiàn)，是由水平應(yīng)力擠壓所致； GYL2測線疊后偏移剖面顯示，基巖頂面反射波組(Tg)的同相軸出現(xiàn)明顯上隆現(xiàn)象，這種弧形上隆的形態(tài)同樣反映了地層受水平應(yīng)力的強(qiáng)烈擠壓作用。

由此可見，地震勘探剖面所揭示的柳菱斷裂受力狀態(tài)與震區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場特征較為吻合，表明柳菱斷裂的演化受到現(xiàn)代構(gòu)造活動的影響與控制，高郵-寶應(yīng)MS4.9地震可能是在NE向主壓應(yīng)力長期擠壓作用下，NNE向柳菱斷層不斷積累應(yīng)力、突發(fā)失穩(wěn)破裂的結(jié)果。

圖9 蘇北-南黃海盆地的主應(yīng)力軸及置信區(qū)間在下半球的等面積投影Fig. 9 Principal stress axis of North Jiangsu-South Yellow Sea Basin and equal-area projection of confidence intervals in the lower hemisphere.

本次地震勘探工作探明柳菱斷裂錯斷了早、中更新世地層，前人的研究表明中國東部一些中等強(qiáng)度地震可能的發(fā)震斷裂具有同樣的地層錯斷特征，且這類斷裂的潛在發(fā)震能力可達(dá)5.5～6.5級(周本剛等，2006； 向宏發(fā)等，2008； 鄢家全等，2008)。依據(jù)此認(rèn)識，我們認(rèn)為高郵-寶應(yīng)MS4.9地震尚不能代表該斷裂的最大發(fā)震能力，柳菱斷層可能還存在構(gòu)造活動進(jìn)一步增強(qiáng)的可能。

在古近紀(jì)斷陷盆地發(fā)育期，高郵凹陷處于近SN向拉伸的區(qū)域伸展應(yīng)力狀態(tài)，柳菱斷裂在基底斷層的復(fù)活作用下形成，并以正斷活動為主。后期，由于蘇北盆地構(gòu)造地應(yīng)力場由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓，在NE向水平擠壓應(yīng)力作用下，柳菱斷裂表現(xiàn)為現(xiàn)今的以走滑活動為主的特征。在高郵-寶應(yīng)MS4.9地震的震中所在的蘇北盆地內(nèi)分布著多條同期發(fā)育的構(gòu)造單元邊界斷裂，綜合前人研究與本研究結(jié)果，我們認(rèn)為： 此類斷裂很有可能是未來中強(qiáng)地震的潛在發(fā)震斷裂，需密切關(guān)注。

5 結(jié)論

本文利用地震精定位、震源機(jī)制解、地震反射勘探等方法，并結(jié)合現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場特征，對此次地震的發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行了分析和討論，取得了以下幾點(diǎn)主要認(rèn)識：

(1)地震的重新定位結(jié)果顯示發(fā)震構(gòu)造是一條沿NNE向展布、SEE傾向的高傾角斷層； 震源機(jī)制解的其中1個節(jié)面呈NNE走向，斷層面表現(xiàn)為高傾角特征。地震烈度調(diào)查結(jié)果與地震序列、震源破裂特征存在較好的一致性，均反映發(fā)震斷層可能是一條NNE向展布的高傾角斷層。

(2)地震勘探結(jié)果顯示，穿過震區(qū)的柳菱斷層斷裂走向近NNE，傾向近SEE； 斷點(diǎn)呈現(xiàn) “Y”字形特征，其活動時代為早第四紀(jì)。

(3)綜合各種地震學(xué)方法得到的認(rèn)識，分析認(rèn)為高郵-寶應(yīng)MS4.9地震是在NE向主應(yīng)力長期擠壓作用下，NNE向柳菱斷層不斷積累應(yīng)力、突發(fā)失穩(wěn)破裂的結(jié)果。

致謝合肥工業(yè)大學(xué)朱光教授、南京大學(xué)王璽博士、南京工業(yè)大學(xué)范小平研究員對本研究給予了指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心感謝!