福建順昌ML4.9級(jí)地震序列的精確定位、震源機(jī)制及其地震構(gòu)造背景分析

陳文明，楊 貴，陳祥熊，沈健健

（福建省地震局，福建 福州 350003）

福建順昌ML4.9級(jí)地震序列的精確定位、震源機(jī)制及其地震構(gòu)造背景分析

陳文明，楊 貴，陳祥熊，沈健健

（福建省地震局，福建 福州 350003）

利用福建數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)建成以來(lái)記錄到的省內(nèi)發(fā)生的震級(jí)最大的順昌4.9級(jí)震群的雙差精確定位、震源機(jī)制解結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡卣饦?gòu)造環(huán)境、地震活動(dòng)性以及現(xiàn)場(chǎng)烈度調(diào)查結(jié)果，綜合分析認(rèn)為：順昌地震為雙主震型的震群活動(dòng)，其主震的破裂方向應(yīng)為北東向，其發(fā)震機(jī)理是在北西向主壓應(yīng)力為主的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下發(fā)生的北東向的右旋走滑斷裂。

震源機(jī)制；福建順昌地震；序列特征；地震烈度；地震構(gòu)造背景

引言

福建省順昌縣位于福建西北，武夷山脈南麓，境內(nèi)以山地丘陵地貌為主，屬南平地級(jí)市管轄。2007年3月13日10時(shí)，福建順昌相繼發(fā)生ML4.9、4.7級(jí)雙主震型震群活動(dòng)，全省各地都有震感，南平、三明地區(qū)震感十分強(qiáng)烈，房屋建筑有輕微到中等程度的破壞。

此次主震為福建省數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)自1998年10月正式運(yùn)行以來(lái)，記錄到的震級(jí)最大的省內(nèi)地震。歷史上順昌地區(qū)屬于少震、弱震區(qū)，此次地震引起了廣大地震工作者的強(qiáng)烈關(guān)注，并相繼做了多方面的研究[1～4]。筆者通過(guò)對(duì)此次地震資料的處理分析，初步探討了該震群主震的破裂方向、序列活動(dòng)特征以及與當(dāng)?shù)氐卣饦?gòu)造環(huán)境的聯(lián)系。

1 資料的選取及地震序列特征分析

福建數(shù)字地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)自2007-03-13～2007-04-30，共記錄到順昌地震及余震136次，此后至2009年底，仍有記錄到該震群的余震，但數(shù)量極少，且震級(jí)小。地震活動(dòng)情況如表1所示。

此次震群活動(dòng)，ML4.9和ML4.7級(jí)兩個(gè)主震的發(fā)震時(shí)刻僅相差21 s。

表1 順昌地震活動(dòng)情況Table 1 Seismic activity in Shunchang

從M-T圖 （圖1）上看，兩個(gè)主震震級(jí)差僅為0.2級(jí)，而后續(xù)余震震級(jí)最大僅2.7級(jí)，與主震震級(jí)差可達(dá)2級(jí)以上。從地震頻度上看，3月份發(fā)生余震117次，4月份19次，頻度衰減很快；蠕變圖顯示應(yīng)變能集中在兩次主震中釋放；余震時(shí)間間隔圖顯示余震發(fā)生的時(shí)間延續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，且主要的余震都發(fā)生在主震后的1個(gè)月時(shí)間里。主震前，未有前震發(fā)生，且近13年時(shí)間里，未記錄到該區(qū)域有明顯的地震活動(dòng)。綜上所述，可以認(rèn)為此次地震活動(dòng)應(yīng)屬于中等強(qiáng)度的 “雙主震型”震群活動(dòng)。

圖1 順昌地震序列特征Fig.1 The features of Shunchang earthquake sequences

2 地震宏觀烈度調(diào)查結(jié)果

此次主震全省都有震感，影響范圍很廣。據(jù)福建省地震局順昌地震評(píng)估組的調(diào)查結(jié)果，此次地震沒(méi)有人員傷亡，房屋建筑中等破壞3 462 m2，輕微破壞31 012 m2，基本完好364 753 m2，地震造成的總經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1 001.73萬(wàn)元人民幣，地震烈度分布如圖2所示：震中烈度為VI度，VI區(qū)總面積約為114 km2，V度區(qū)為578 km。分析烈度分布圖中的等震線分布空間，V、VI度烈度區(qū)影響范圍呈以北東向?yàn)殚L(zhǎng)軸、北西向?yàn)槎梯S的橢圓型分布形式，VI度區(qū)長(zhǎng)軸約為18 km，在震中的北東向上延伸較長(zhǎng)，短軸約為9 km，V度區(qū)長(zhǎng)軸約40 km，短軸約為26 km。

圖2 順昌地震宏觀烈度分布圖（摘自黃昭等的報(bào)告）Fig.2 Distribution map of Shunchang earthquake intensity(from a report published by Huang et al.)

3 雙差法精確定位

雙差定位法屬于 “相對(duì)定位法”，能夠較精確地確定震群中地震的相對(duì)位置，顯示地震破裂過(guò)程的線性特征，便于進(jìn)行地震破裂方向的判斷和震源機(jī)制解的解釋[5、6]。

我們利用 “雙差定位法”對(duì)原目錄中給出的地震位置進(jìn)行重新定位。

研究時(shí)段的地震樣本有136個(gè)，由于要滿足雙差法算法條件，我們?nèi)≈辽儆?個(gè)臺(tái)記錄數(shù)據(jù)的地震事件，滿足此條件的共26個(gè)。原目錄中的地震位置采用的是單純型算法進(jìn)行定位的結(jié)果。原目錄的定位數(shù)據(jù)與重定位后的數(shù)據(jù)，其震中分布圖分別見(jiàn)圖3的左、右圖；震源深度結(jié)果的比較，見(jiàn)圖4。

圖3 左圖為原目錄的震中位置圖，右圖為重定位后震中位置圖。Fig.3 The epicenters of the original earthquake catalogs(left)and the epicenters of the relocation earthquakes(right).

圖4 原目錄與重定位結(jié)果的震源深度比較圖Fig.4 Comparison map of focal depth before and after relocation.

圖3中左圖為原目錄的震中位置圖，其空間分布較為集中，無(wú)明顯的方向性。右圖為經(jīng)過(guò)雙差定位后的震中位置圖，震中位置分布呈AA′，BB′兩條線性走向，其中AA′方向上延伸約1.1 km，兩主震位于AA′的上端部，位置相當(dāng)接近，且所有的2～3級(jí)范圍內(nèi)的較大余震均位于該線性帶上；BB′方向上延伸約2.0 km，分布的都是2級(jí)以下的地震。兩線性走向接近平行，相距約為0.8 km，方向都為北東方向。

原目錄所給定的震源深度在5.5～10.4 km范圍，重定位后的震源深度為7.6～8.8 km，重新定位后的深度更趨于一致，與林松健[7]等認(rèn)為的福建西北地區(qū) （南平地區(qū)）平均震源深度小于10 km，較為吻合。

4 震源機(jī)制解

此次 “雙主震型”震群，主震之后，余震震級(jí)較小 （ML＜3.0）。

由于兩個(gè)主震發(fā)震時(shí)刻相差才21 s，除最近的南平地震臺(tái)記錄，可清晰區(qū)分兩個(gè)主震的各組震相外，其它臺(tái)，第二個(gè)主震的初至波都已經(jīng)疊加到第一個(gè)地震的后續(xù)波中，震相識(shí)別困難。我們應(yīng)用第一個(gè)主震的P波初動(dòng)及P、S波振幅比進(jìn)行震源機(jī)制求解，余震因震級(jí)太小，記錄臺(tái)數(shù)少，用初動(dòng)及振幅比方法求解震源機(jī)制，只求得最大余震ML2.7級(jí)地震的震源機(jī)制。第一個(gè)主震求解震源機(jī)制，用了23個(gè)臺(tái)的初動(dòng)，7個(gè)臺(tái)的振幅比；第二個(gè)主震，根據(jù)洪星等的研究[2]，我們認(rèn)為兩個(gè)主震的震源機(jī)制較接近；ML2.7余震的求解，用了16個(gè)臺(tái)的初動(dòng)和15個(gè)臺(tái)的振幅比。計(jì)算軟件采用由中國(guó)地震局預(yù)測(cè)研究所提供的ISDP軟件。求解得出的震源機(jī)制參數(shù)如表2所示，節(jié)面圖如圖5所示。

圖5 圖a為4.9級(jí)主震節(jié)面圖，圖b為2.7級(jí)余震的節(jié)面圖。Fig.5(a)Sections of the main earthquake with ML4.9,(b)sections of the aftershock with ML2.7

依據(jù)上述4.9級(jí)主震震源機(jī)制解 （見(jiàn)圖5和表2）、地震宏觀烈度調(diào)查結(jié)果等震線空間分布的分析及震群精確定位后余震分布的方向，我們判定節(jié)面II為主震的斷層面 （走向81°，傾角88°，滑動(dòng)角-160°）。主震是一個(gè)北東東走向，傾角較陡的右旋走滑型地震。P軸的方位角為308°，T軸的方位角為214°，顯示水平主壓應(yīng)力方向?yàn)镹W-SE，主張應(yīng)力為NE-SW向。節(jié)面II的走向與等震線空間分布長(zhǎng)軸及余震分布方向有一定的角度差，但優(yōu)勢(shì)取向還是較為一致的。

表2 震源機(jī)制解參數(shù)Table 2 Focal mechanism parameters

緊接著發(fā)生的4.7級(jí)主震，其位置和震源機(jī)制與4.9級(jí)主震接近，應(yīng)是發(fā)生在同一斷裂上。

2.7 級(jí)余震的震源機(jī)制顯示，為走滑兼有傾滑的斷層活動(dòng)。水平主壓應(yīng)力為NW-SE向，主張應(yīng)力為NE-SW向。

5 震源區(qū)地震構(gòu)造背景分析

以順昌地震為中心，取周邊150 km范圍作為研究區(qū)域，即北緯25.32°～28.12°，東經(jīng)116.33°～119.23°。福建臺(tái)網(wǎng)自1999年1月至2010年4月，記錄到該范圍省內(nèi)2.0≤ML＜3.0級(jí)地震336次，3.0≤ML＜4.0級(jí)地震40次，ML≥4.0級(jí)地震5次，沒(méi)有大于5級(jí)的地震。地震活動(dòng)在區(qū)域構(gòu)造圖上的投影見(jiàn)圖6。

圖6 順昌震區(qū)區(qū)域地震構(gòu)造及地震活動(dòng)性圖像Fig.6 The seismic structure and seismic activity in Shunchang region

順昌及其鄰近地區(qū)，歷史上屬少震、弱震區(qū)，由圖6可見(jiàn)，在10年的統(tǒng)計(jì)時(shí)段中，研究區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生的中、小地震，順昌以北地震稀少，震級(jí)均小于3級(jí)，呈零星分布；順昌以南地區(qū)，2級(jí)地震分布較廣，3級(jí)地震則呈零星分布，絕大部分距順昌地震震中上百公里，4級(jí)以上地震，除此次順昌地震外，僅發(fā)生在政和-海豐斷裂帶東側(cè)的古田庫(kù)區(qū)附近，且屬于水庫(kù)誘發(fā)地震。

從地震構(gòu)造圖上分析，順昌地震發(fā)生于多組斷裂 （帶）的交匯部位。震區(qū)附近有規(guī)模較大的政和-海豐斷裂帶 （F11），北西向的閩江斷裂帶 (F16)及沙縣-南日島推測(cè)斷裂帶（F17），近東西向的清流-連江推測(cè)斷裂帶 （F25），西北面還有規(guī)模較大的北東向邵武-河源斷裂 （F12）。

北東向的邵武-河源斷裂 （F12）和政和-海豐斷裂帶 （F11）是分布于福建境內(nèi)三大主要地震斷裂帶中的兩條。另一條地震活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)的大斷裂帶是位于更東側(cè)靠海的長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶，也是北東向的。這三條斷裂帶規(guī)模巨大，福建陸地的中、強(qiáng)地震大多數(shù)發(fā)生在這三條大斷裂帶與數(shù)條北西走向的規(guī)模較小的斷裂 （帶）的交匯部位。

順昌地震的震源位置，位于F11和F12兩條大斷裂帶的中間部位，且附近沒(méi)有明顯的地表斷裂分布。因此，我們認(rèn)為：順昌地震與這兩條 （已知的）主干斷裂帶的活動(dòng)沒(méi)有太大關(guān)系。

從區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的角度看，由于受到臺(tái)灣東部菲律賓板塊沿北西方向與歐亞大陸板塊碰撞、擠壓和俯沖的影響，福建地區(qū)的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，表現(xiàn)為以NW-SE方向的主壓應(yīng)力為主，以NE-SW方向的主張應(yīng)力為輔的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)格局。在這樣的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)背景下，北東向的斷裂容易發(fā)生壓扭性運(yùn)動(dòng)，這也許是此次順昌地震的可能成因。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)順昌地震的資料分析，我們得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）順昌地震是在很弱的地震活動(dòng)性背景下發(fā)生的較強(qiáng)的地震活動(dòng)。有別于普通的震級(jí)相近的震群活動(dòng)特征，順昌地震是一次典型的 “雙主震型”的震群。

地震能量在兩次僅相隔21 s的主震中集中釋放，隨后的余震不僅頻度低、震級(jí)小，而且結(jié)束的時(shí)間也短。這似乎表明震源區(qū)巖體相對(duì)完整，破碎程度低，是震源區(qū)巖體的新鮮破裂，而不是老斷層的重新活動(dòng)。

（2）通過(guò)地震位置的重新定位，我們得到兩條平行的線狀的余震分布圖像 （圖3中的AA’和BB’）。兩次主震均發(fā)生在AA’的東北端。震級(jí)較大的余震都發(fā)生在AA’附近，BB′附近的余震震級(jí)都很小。這兩條余震線狀分布都是北東向的，我們以此來(lái)確定主震斷層面的走向，它與烈度等震線的長(zhǎng)軸方向也是一致的。

余震分布圖像表明，AA’是主震和主要余震發(fā)生的斷層面，也可看做是主震的破裂面；而分布在BB’附近的余震，震級(jí)都很小，這似乎是受主震破裂的影響而在附近產(chǎn)生的小的破裂。

（3）仔細(xì)對(duì)照震源區(qū)位置和區(qū)域地震構(gòu)造圖，發(fā)現(xiàn)與鄰近的大的地震構(gòu)造斷裂帶相距甚遠(yuǎn)，沒(méi)有明顯的聯(lián)系，并非這些斷裂 （帶）重新活動(dòng)的結(jié)果。震源區(qū)附近也沒(méi)有已知的較大斷裂分布，是一個(gè)斷裂分布和地震活動(dòng)的 “空區(qū)”。

綜合以上幾點(diǎn)，我們認(rèn)為順昌地震是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生的新的地震破裂。

［1］李華，黃莉菁，許儀西.2007年3月13日福建順昌4.9、4.7級(jí)地震前福建流動(dòng)地磁觀測(cè)資料異常分析［J］.西北地震學(xué)報(bào)， 2007， 29 （3）： 268-274.

［2］洪星，葉雯燕，邵平榮.福建順昌地震的波形分析 ［J］.中國(guó)地震，2008，24（1）：31-37.

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［5］楊智嫻，陳運(yùn)泰.張北-尚義地震序列的重新定位和發(fā)震構(gòu)造 ［J］.地震學(xué)報(bào)，2002，24（4）：366-377.

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The Accurate Location and Focal Mechanism of Shunchang ML4.9 Earthquake Sequence in Fujian Province and Its Structural Background

CHEN Wenming,YANG Gui,CHEN Xiangxiong,SHEN Jianjian

(Earthquake Administration of Fujian Province,Fuzhou 350003,China)

By using the results of accurate location and the focal mechanism solution of Shunchang ML4.9 earthquake sequences recorded by Fujian digital seismic network,the paper investigated the local seismotectonic environment,seismic activity and seismic intensity.The results show that the Shunchang earthquake is a “double main earthquakes type” swarm activity;The fracture direction of main earthquake is NE direction and its occurrence mechanism is NE-directional slip fracture with the effect of the NW directional main compressive stress.

Focal mechanism;Shunchang earthquake in Fujian;Earthquake sequence features;Earthquake intensity;Structural background

P315.332

A

1001-8662（2011）02-0037-08

2010-06-28

陳文明，男，高級(jí)工程師.主要從事地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作.E-mail:wmchen1008@sina.com