劉特培，劉吉平，李鍵梅，楊 選，黎珠博

(1.廣東省地震局，廣東 廣州 510070；2.中國地震局地震監(jiān)測與減災技術重點實驗室，廣東 廣州510070；3.廣東省地震預警與重大工程安全診斷重點實驗室（籌），廣東 廣州 510070)

2012年河源M4.8級地震活動特征及預測研究

劉特培1，2，3，劉吉平1，2，3，李鍵梅1，2，3，楊 選1，2，3，黎珠博1，2，3

(1.廣東省地震局，廣東 廣州 510070；2.中國地震局地震監(jiān)測與減災技術重點實驗室，廣東 廣州510070；3.廣東省地震預警與重大工程安全診斷重點實驗室（籌），廣東 廣州 510070)

對2012年2月16日河源MS4.8級地震序列進行研究，提出河源MS4.8級地震屬于1962年河源MS6.1級主震后的晚期強余震，通過震源機制解結果分析，主壓應力方向和華南地區(qū)主壓應力方向基本一致，為走滑兼正斷錯動。水庫西北角附近可能存在尚未明確的北西向小破裂帶，b值計算表明河源庫區(qū)1960年至今始終處于低應力狀態(tài)，地震前40 d開始，河源微震頻度（ML>0.1）和距震中30 km的深孔地電阻率同步發(fā)生明顯高值異常。預測河源地區(qū)未來發(fā)生強破壞性地震的可能性比較低。

河源地震；微震活動；深孔地電阻率

0 前言

2012年2月16日2時34分在廣東省河源市東源縣新豐江水庫區(qū)（23.9°N，114.5°E）發(fā)生MS4.8級地震。河源市區(qū)強烈有感，廣州部分市民被震醒，未有人員傷亡，全省社會穩(wěn)定，廣東省地震局啟動應急預案并派出應急隊伍進入地震現(xiàn)場。此次地震屬1962年河源MS6.1級主震后的晚期強余震，距上次1999年8月河源發(fā)生MS4.6級強有感地震12年多。震前40 d，筆者根據(jù)河源微震頻度密集升高，在1月11日地震局內(nèi)部周震情會商會上提出要密切關注河源近期可能發(fā)生中強震的意見；河源深孔地電阻率同步發(fā)生大幅高值異常，但該臺另一地表電阻率觀測系統(tǒng)長期受外部嚴重干擾，資料可信度低。事后分析知，河源地電深孔觀測系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可避免和消除各種噪聲干擾并突出地震前的異常變化，且對1999年8月M4.6級地震前有形態(tài)相同的高值異常反映。這一事實說明，地震是有前兆的，只要對地震的觀測研究長期堅持不懈，實現(xiàn)地震預測并不是完全不可能。通過對河源1961年以來地震分布特點及主余震發(fā)震動力的研究，認為北西-北北西向小規(guī)模的斷裂帶是河源地震主要的發(fā)震構造，且由于孕震體始終處于低應力的背景，推測今后河源發(fā)震的最大強度為5級左右。本文還討論現(xiàn)今水庫水位對地震活動空間的影響作用。

1 地震基本參數(shù)和余震序列

1.1 基本參數(shù)和烈度等震線

據(jù)廣東省區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)測定，地震基本參數(shù)為：發(fā)震時間2012年2月16日02時34分；震中位置在北緯23.9°、東經(jīng)114.5°；位于河源新豐江水庫區(qū)西北緣；震級MS4.8（ML5.2）； 震源深度10 km。（見圖1）。

圖1 河源4.8級地震序列震中和斷層分布圖Fig.1 Epicenter and Earthquake Fault Distribution of M4.8 Seismic Sequence in Heyuan

本次地震發(fā)生在水庫西北緣，1969年6.1級主震及以后數(shù)次4級以上有感地震均發(fā)生在靠近河源市的水庫東南部。據(jù)廣東省地震局地震現(xiàn)場工作組調(diào)查，此次地震的極震區(qū)位于河源的西北向，震中烈度為Ⅵ度，長軸約10 km，走向NNW，Ⅴ度區(qū)長軸約50 km，地震宏觀震中 114.435°E， 23.909°N①廣東省地震局，2012年2月16日河源4.8級地震現(xiàn)場調(diào)查報告，2012.。

1.2 序列特征

據(jù)廣東省區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)記錄，自主震發(fā)生后至2月18日，在近3天內(nèi)共發(fā)生ML≥1.0地震26次，最大為17日M3.5級（ML4.2），序列強度衰減較快。震前無明顯的直接前震活動，該序列的應變釋放率為1.01×1011J1/2，其中4.8級應變釋放率為9.86×102J1/2，占整個序列的98﹪，為主-余震型（見圖2）。

圖2 河源4.8級地震序列 M-T圖（2012-02-16～2012-02-18）Fig.2 The M-T Diagram M4.8 Seismic Sequence in Heyuan (20120216-20120218)

表1 河源4.8級地震震源機制解結果Table 1 Focal Mechanism Solution of M4.8 Earthquake in Heyuan

圖3 河源4.8級和1962年6.1級主震震源機制解圖Fig 3 Focal Mechanism Solution of M4.8 Earthquake(2012)and M6.1 Earthquake (1962)in Heyuan

1.3 震源機制解

楊選用廣東省區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)53個臺站的初動資料求得4.8級震源機制解（圖3a、表1），從圖上可知，無矛盾符號，結果理想，P軸方位與本區(qū)構造應力一致，屬走滑兼正斷地震，與1962年6.1級主震震源機制解十分接近。

2 發(fā)震構造

貫穿河源新豐江水庫區(qū)的斷裂構造十分發(fā)育，主要的斷裂有三組，基本走向分別是：北東-北北東、北北西和北東東（見圖1）[1]。

2.1 北北東向斷裂

北北東向規(guī)模較大的斷裂包含：河源斷裂、人字石斷裂和大坪-巖前斷裂（見圖1）。

2.2 北北西向斷裂

已經(jīng)查明的北北西向斷裂為石角-新港-白田斷裂帶，該組斷裂規(guī)模較小，但分布甚廣，由許多大小不等陡傾角的小型平推和剪切節(jié)理斷層組成，多為左旋扭動，其中石角-南木坑走向為N20°W，傾向南西，傾角65°～75°；中段位于水庫中；新港-雙塘-白田斷裂帶主要由北北西向并以左旋錯動的斷裂破碎帶形成。

2.3 北東東向斷裂

與新豐江水庫區(qū)相互貫穿的北東東斷裂主要包含：洞源-下屯構造帶、南山-拗頭構造帶（見圖 1）。

由于貫穿水庫區(qū)構造相互切割，深淺不一，規(guī)模不等且分布廣泛，自1962年新豐江水庫區(qū)發(fā)生6.1級地震后，關于6.1級及以后強余震的發(fā)震構造就一直存在2種不同的意見：一種認為北北西斷裂是發(fā)震構造[1、2]，另一種則認為北東東斷裂是發(fā)震構造[4]。

經(jīng)過近50年的觀測記錄，一系列強余震和龐大的小震記錄為我們解釋發(fā)震構造提供了更好的依據(jù)。筆者根據(jù)小震分布、地震極震區(qū)等震線分布并結合河源孕震區(qū)地震動力背景進行綜合分析，認為北北西走向斷裂帶應該是6.1級主震和其后強余震的主要發(fā)震構造，但一些強余震（如本次4.8級）震中不一定位于已查明的北北西石角-新港-白田斷裂帶上（見圖1），很可能是尚未查明且規(guī)模不大的北北西走向小斷層，理由如下：

（1）顯著地震（ML≥4.6）沿北北西向展布

6.1級主震前至2012年2月ML≥4.6級以上強余震的時空分布（見表2、圖4），從圖4可知，前震，早期強余震和晚期強余震分布走向趨勢基本沿北西一北北西延伸。

（2）1961～2012年地震分布沿北北西向展布

河源新豐江水庫1959年10月開始截流，1960年4月當水位上升到70 m時，小震開始發(fā)生，6.1級主震前1年地震已經(jīng)非常密集并發(fā)生了多次ML4.8左右顯著地震（見表2），震中分布基本呈北西走向（見圖5a）。1962年3月主震后至1964年9月為早期余震震中分布，走向北西（見圖5b）。圖5c～g為1964年9月后至2012年3月每隔10年左右地震震中分布，走向均為北西。而此次4.8級地震的余震分布也呈北西展布（見5h）。圖5i為2000年廣東省數(shù)字臺網(wǎng)啟用后，高精度定位的微震（0.1≤ML≤0.9）資料分布，其最密集地震分布延展明顯呈北西向。由巖石的破裂實驗知，主破裂前后小破裂分布的優(yōu)勢方向與主破裂的方向一致，特別是微破裂（ML＜1.0），與巖石預存的微裂紋基本重合。所以河源近50年小震和微震的分布特點證明，北西-北北西構造應該是河源主-余震主要的破裂方向和發(fā)震構造帶。

圖4 河源6.1級前震、主震及強余震分布圖Fig.4 DistributionofForeshock,Main-shockandStrongAftershockofM6.1EarthquakeinHeyuan(1961-2012ML≥4.6)

表2 河源ML≥4.6級以上地震參數(shù)Table 2 Seismic Parameters of Earthquakes(ML≥4.6)in Heyuan

（3）河源6.1級主震前后和4.8級地震前發(fā)震動力背景

圖5 1961～2012年河源地震分期震中分布圖（ML≥0.1）Fig.5 Epicenter Distribution of Earthquakes in Heyuan from 1961-2012（ML≥0.1）

地震無論大小，都是巖石在應力的作用下破裂所致，了解地震前后作用于孕震體及其附近的應力背景，對理解孕震過程及地震預測都是十分重要的。

Aki指出，強震與大震通常發(fā)生在活動斷裂帶上相對高應力積累區(qū)或閉鎖段，河源水庫區(qū)地震是否也如此?

Scholz，Wyss，Urbancic et al，Lahaie and Grasso等認為G-R（震級-頻度）關系：

（1）式中的b值與有效剪應力呈反比，因而b值可以作為應力的 “測量計”[5]，即b值高反映應力低，反之也然。

本文通過計算6.1級主震和本次4.8級地震前后b值時空分布，獲得了地震前后的動力背景。由于1960年河源水庫區(qū)外圍地震記錄很少，僅計算到水庫小震分布區(qū)內(nèi)b值的時間平均值，略去空間分布的計算。

1961-07-08～1962-03-18，河源6.1級主震前，11345個地震計算的b值為1.33（圖6a）；1962-03-19～1964-09-23早期余震計算得b值為1.15（圖6b）。可以看出6.1級主震前震源體應力強度不高，處于較 “松弛”狀態(tài)，震后應力變化不大，仍維持較低應力水平，這與Aki觀點不太一致。

2000年后廣東省區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)開始產(chǎn)出高精度的地震資料，為更精確計算水庫地震區(qū)及外圍的b值空間分布提供了可能。

將研究地區(qū)（114.4°～114.9°， 23.4°～24°） 網(wǎng)格化（0.3°X0.3°， 0.02°滑動）， 考慮消除1999年8月河源ML4.9級地震余震的可能影響，計算資料從2000年1月起，計算每格內(nèi)不同時段的b值并繪等值線（見圖7）。

圖7a為2000-01～2008-05-11 b值空間分布，河源及附近地區(qū)，除藍-黃-淺藍色區(qū)水庫地震區(qū)外，紅色區(qū)低b值區(qū)分布很廣，密集成片，對庫區(qū)形成了一種較高圍壓，而庫區(qū)內(nèi)應力強度低或者說較松弛（高b值）；圖7b是2008年5月12日至2010年底b值分布，由于2008年5月12日汶川8.0級地震后對華南地區(qū)應力場影響顯著，主要表現(xiàn)為對華南主壓應力降低，使華南地區(qū)主壓應力處于相對 “松弛”的狀態(tài)，此時水庫區(qū)外圍高應力范圍明顯減少，成碎片狀，而庫區(qū)仍維持低應力狀態(tài)，此間華南地震活動強度和頻度明顯降低；圖7C是2011年至2012年2月15日b值空間分布，可以看出汶川8.0級地震對華南應力場調(diào)制作用已基本消失，從2011年初，庫區(qū)外圍應力逐步加強（紅色區(qū)擴大連片），并呈現(xiàn)北西向優(yōu)勢分布，華南地震活動也同期逐步恢復到正常水平，本次4.8地震就是在這種應力增強背景下發(fā)生的，震后庫區(qū)仍保持高b值。

圖7 2012年2月16日河源4.8級地震前震中周圍b值時空分布圖Fig.7 Time-Spatial Distribution of b Values around Epicenter before M4.8 Earthquake in Heyuan on Feb.16 2012.

從上述計算可知，無論是6.1級主震前后，還是本次4.8級地震前，河源地震孕震區(qū)內(nèi)始終處于低應力水平，這點與Aki的觀點似相左。這可能是水庫地震與一般構造地震的區(qū)別。不過從4.8級地震前各階段應力場變化的特征可知，盡管地震均發(fā)生在低應力構造區(qū)內(nèi)，但顯著地震仍需依賴庫區(qū)外應力的增強才能發(fā)生，從表2可知河源強余震間隔期通常不超過5年，但1999年ML4.9級強余震過后12年多才發(fā)生本次4.8級地震，期間顯然受汶川地震影響降低了庫區(qū)外圍應力強度從而延遲了該次4.8級地震的發(fā)生有關，而當外圍應力再次增強后地震才發(fā)生。這一現(xiàn)象或許說明水庫地震水的作用不是引發(fā)6.1級主震和強余震的主要因素，而構造應力才起決定作用。

筆者仍不能很好解釋庫區(qū)主要孕震體無論庫區(qū)外圍應力高低均無法改變其低應力松弛狀態(tài)，也不能理解主震和強余震前后b值基本不變的原因。但低應力區(qū)通常有利于正斷破裂的發(fā)生。事實上，郭貴安[6]等研究表明：河源地震除在6.1級主震前出現(xiàn)較多有較高P軸傾角的走滑型破裂外，主震之后大量的微小震以正斷層型的破裂為主，平均占到所有破裂的55%；而走滑型破裂占32%，逆斷型所占的比例較小，僅占總破裂的16%。本次4.8級地震走滑并兼明顯的正斷錯動也印證了庫區(qū)呈低應力甚至為張性狀態(tài)的又一例證。

這里提出一種看法：規(guī)模宏大，構造主體深且完整的北東和北北東斷層，在穿過庫區(qū)低應力或弱發(fā)震動力的環(huán)境中要發(fā)生錯動，理論上難以接受。因此河源水庫區(qū)內(nèi)的地震無論是6.1級主震還是前震及強余震，掛靠到北北東和北東向斷裂上不太合適，相反，北北西向的小破裂帶或小斷層在低應力環(huán)境下發(fā)生破裂且多為正斷裂是可能的。

由上述河源小震分布和河源水庫區(qū)弱應力場特點推斷，北北西向構造是河源水庫地震的主要發(fā)震構造，本次4.8級地震極震區(qū)等震線分布也支持北北西為發(fā)震構造。那么本次4.8級地震具體應隸屬北北西斷裂錯動那個具體部位？假如屬于北北西斷裂北部石角附近（見圖1），因4.8級地震震中與石角的距離約15 km，而震源深度是10 km,這樣震源位置就不能落實到傾角65°～75°，傾向南西的石角附近斷裂面上，因為要滿足15 km的距離要求，震源深度應該不小于26 km。

筆者推測在4.8級地震震中附近可能存在北西-北北西向尚未明確的小破碎帶或小斷層，如同北北西向斷裂新港-雙塘南端附近小破碎帶一樣。事實上從圖5d、5g和5i可以看出，本次4.8級地震震中附近的小震從1970年起逐漸發(fā)生，2000年后則高度密集分布，而一個完整的構造塊體不會發(fā)生如此多的小震和微震。

由上分析知，本次4.8級地震連同過去所有大小地震與1962年6.1級地震均受同一破裂帶控制，即由新豐江水庫區(qū)北西-北北西向構造帶在低水平應力環(huán)境下破裂所致，而它們的震級差最小也達1級以上，所以上述地震均可稱為6.1級地震的強余震。

3 河源地震與水庫水的關系

河源6.1級主震與水庫水位的關系已有大量文章闡述，本文不再累贅。人們關心的是水跟現(xiàn)在地震是否仍相關。丁原章通過研究認為，河源水庫地震活動早期與水位明顯呈正相關性，但從1970年后這種相關性變得不顯著（見圖8）。

如果單純考察地震頻度和強度與水位的關系，上述結論是對的。但如果考慮地震活動的空間分布變化，水的作用仍可能是重要因素。由圖5（c、g、i）可以看出，從1964年底開始，小震的發(fā)震從水庫庫區(qū)及邊緣逐步向背離庫區(qū)延伸，即向橢圓長軸方向擴展，在1970年后特別是2000年后小震在水庫西北角，即河源4.8級地震震中密集發(fā)生（圖5g，h，i），而1970年前地震卻極少。

龔鋼延[8]通過研究認為：水庫地震活動與水的滲透有密切關系,主要是由于水的滲透引起孔隙壓力擴散，巖石強度弱化所致；龔鋼延[9]進一步的研究表明，河源新豐江水庫水的滲透速率在6.1級主震后比震前高50%，即地震的發(fā)生將提高水的滲透性。筆者認為，6.1級主震及以后多次的強余震，使本已較破碎的北西-北北西小斷裂帶更加破碎，而不斷增高的水位壓力促使水向處于低壓應力或高b值環(huán)境具有一定張性的斷裂帶內(nèi)加速滲透，促使北西向構造帶上的抗剪強度更加弱化，此時外部微小的應力增強就能引發(fā)小震的發(fā)生，而不斷的小震以及強余震發(fā)生，又加速水朝前方破碎帶滲透并降低其抗剪能力，如此反復，地震范圍不斷沿破碎的北西延伸，直致遇到隔水層或滲透率很小的較完整巖體為止。從這個意義上說，水對地震的影響仍然有效而不能完全忽略。所以本次4.8級地震后震中附近水的滲透可能增強，小震活動是否趨頻值得關注，但這種發(fā)震機制只能引發(fā)中小震，不可能超越6.1級主震的強度。

圖8 河源地震與新豐江水庫水位關系圖[1]Fig.8 Relationship between Seismicity in Heyuan and Water Level of Xinfengjiang Reservoir

4 河源地震的預測

4.1 強余震震后趨勢判斷

強余震震后趨勢判定，尤其是快速判定不可能依據(jù)強余震后大量資料計算結果給出，只能依靠對該地區(qū)多年的觀測研究結果作出。由于1970后水位對地震活動影響趨弱，水位也基本穩(wěn)定。本文僅就1970年后7次強余震（ML≥4.8）做震例分析。

由圖9可以看出，河源強余震震后強度衰減十分迅速，絕大多數(shù)后續(xù)最大地震均小于強余震2級左右；頻度衰減也很快，未發(fā)現(xiàn)4.8級以上強余震是 “雙震”或 “群震”型的，所以在實際快速判定中判定為 “主-余”或 “前-主-余”型是合適的。

1969年陽江6.4級地震的強余震特點與河源十分相似[7]，即強余震后地震衰減也很快 (圖10)。因此對陽江地區(qū)地震震后趨勢判斷意見跟河源地震基本相同。

4.2 強余震的預測

圖9 河源7次強余震序列圖（ML≥1.0）Fig.9 Diabram of Seven Strong Aftershock Sequences in Heyuan（ML≥1.0）

地震科學工作者最具挑戰(zhàn)性的工作就是找到某些指標，用這些指標來預測破壞性地震的三要素。對河源水庫地震幾十年的研究說明，無論是測震學還是絕大都數(shù)前兆觀測手段，對河源強余震預測的效果均差強人意。但根據(jù)前人和本文的分析研究，我們對河源等地顯著地震3要素的預測取得了有價值的進步，能直接應用于地震預測實踐中。

4.2.1 地震強度預測

由河源水庫地震的發(fā)震構造和發(fā)震的動力背景可見知河源6.1級主震和各次強余震均是在低應力或高b值孕震體環(huán)境下，由北西-北北西向規(guī)模不大且較破碎的斷裂帶錯動所引起，動力及構造兩者決定了河源庫區(qū)主要孕震體不可能積蓄起很高地震應變能，發(fā)震強度自然是有限的，余震強度應當不超過6.1級水平，參考歷次強余震水平（表2），5～5.5級是今后發(fā)震的上限。

4.2.2 發(fā)震地點的預測

由于河源發(fā)震構造主要是北西-北北西向斷裂帶，故未來強余震震中應該位于歷次強余震震中圈定的范圍內(nèi)（圖4），雖然目前仍難確定下次震中在橢圓范圍內(nèi)更具體的部位，但橢圓區(qū)域的圈定已能滿足各方面的要求。

4.2.3 發(fā)震時間的預測

圖10 陽江數(shù)次中強震時間序列Fig.10 Time Sequence of Several Medium-Strong Earthquakes in Yangjiang

相對強度和地點預測來說，發(fā)震時間的預測應該是最困難的，它必需依賴"強余震"前觀測到某種與地震發(fā)生密切的現(xiàn)象，專業(yè)稱之為 “前兆”，類似天氣預測上，一次強臺風前，觀測到溫度、云層和氣壓等不正常的變化。這也是地震工作者正竭盡全力追求的。

經(jīng)過多年不斷探討，目前提取了2項可進入實用的預測方法，或稱 “判據(jù)”。

（1）微震頻度密集法

2000年后，廣東省地震局建立了高靈敏度和高精度可測定微小地震（ML≥0.1）以上地震的地震監(jiān)測臺網(wǎng)。我們發(fā)現(xiàn)在河源、陽江甚至在華南其它地區(qū)，中等強度地震前地震活動并沒有明顯增強，表現(xiàn)在震前小震震級、小震頻度和能量等方面增加不顯著，眾多地震活動參量無異常反映。然而微震頻度密集異常卻往往突出，僅舉2震例說明（見圖11、12）。

從圖11可看到，陽江2004年9月17日4.9級地震前10 d左右，小震頻度有所增強，但未超2倍均分差，并且在2003年和2004年初也出現(xiàn)過數(shù)次較高頻次現(xiàn)象，如果用小震頻度（ML≥0.1）高值作 “指標”預測地震，必然會產(chǎn)生高比例虛報。但如果用微震頻度（ML＞0.1），不僅震前頻度密集超均值顯著，而且其它時段的 “高值異?！币脖?“壓制”可減少 “虛報”。再看本次4.8級地震震前，小震頻度（圖12）也出現(xiàn)高值現(xiàn)象，但未超均分差，而微震頻度超均方差顯著。陽江地震和河源地震的差異僅在微震高值出現(xiàn)的時間不同，陽江在震前10 d左右，而河源為震前40 d左右，對華南其它地區(qū)多數(shù)中強震例的分析可得相同結論。

據(jù)此提出本區(qū)中強震 “時間預測”的 “微震頻度密集法”判據(jù)：具體使用可根據(jù)各地區(qū)實際情況，將監(jiān)控區(qū)內(nèi)微震（ML≥0.1）以上的地震按一定時間（如3 d或10 d）頻度統(tǒng)計出，超出正常值2倍以上即可發(fā) “短期-短臨”預測意見。

陽江地震局對陽江4.9級地震的成功預測就是依此 “判據(jù)”。而本次4.8級震前的2012年1月11日，在廣東省地震局地震周會商會上，筆者根據(jù)1月5日開始出現(xiàn)的微震密集并超正常值2倍以上的現(xiàn)象提出近期河源可能發(fā)生中強震，需密切關注的意見。

應該強調(diào)的是，河源地震預測實踐也表明，河源微震頻度有時顯異常，甚至可能超正常3～4倍，但未發(fā)震，原因可能是該區(qū)小震受水庫水及天文引潮力的影響，此時需參考其它觀測手段，如 “地電阻率法”。

（2）深孔地電阻率法

在河源庫區(qū)西南面建有2套地電阻率的監(jiān)測臺站，1套電極埋深3m左右 (稱地表電極)，另1套深埋達63～65m（稱深孔電極）。觀測表明，地表電極觀測系統(tǒng)受降雨等影響極大，不能提取到震前信息。而深孔觀測系統(tǒng)基本能消除各種噪聲干擾，特別是降雨的影響。對河源2次4.6級以上地震前提取到了可靠，形態(tài)簡潔的異常信息。

圖11 2004年9月17日陽江4.9級前地震頻度圖Fig 11 Seismic Frequency Diagram before M4.9 Earthquake in Yangjiang on Sep.17,2004

圖12 2012年2月16日河源4.8級前地震頻度圖Fig.12 Seismic Frequency Diagram before M4.8 Earthquake in Heyuan on Feb.16,2012

圖13是1999年8月20日河源4.6級地震前后河源地電日均值圖。該震中與地電臺站相距10 km，從圖中可看出，地表電極觀測受降雨影響十分嚴重，電阻率值與雨量呈正相關，震前分辨不出異常信息。但深孔地電阻率幾乎不受降雨等影響，震前一直處于較平穩(wěn)的低值約28 Ω·m，但震前80 d開始急速上升持續(xù)約10 d左右到最高值28.84 Ω·m，超正常值約4%，在高位附近發(fā)震，之后緩慢下降，表現(xiàn)出清晰而簡潔的 “凸”型形態(tài)。此次4.8級地震震中距地電臺30 km，震前40 d測值開始快速大幅上升，持續(xù)約10 d并超正常值4%，震后同樣逐漸下降，與4.6級的異常形態(tài)非常相似，僅僅是異常出現(xiàn)的早晚不同（圖14）。這種異常形態(tài)的相似性可能跟2次地震的震源機制相同，均為走滑兼正斷，強度也接近有關。特別注意到本次4.8級地震微震頻度密集異常與深孔地電阻率異常起始時間完全同步，反映出深孔地電阻率或許可探測到主破裂前微破裂的初始階段，因此這是一個有科學價值的 “前兆”手段。由于震例較少，目前仍不能分析出異常幅度和異常時間跟地震強度以及臺站與震中遠近三者相互的定量關系，不同發(fā)震機制的地震在地電阻率方面的表現(xiàn)方式尚未有震例可研究。

因此，提出河源中強震 “時間預測”的深孔 “地電阻率”判據(jù)：當?shù)仉娮杪食霈F(xiàn)大幅快速上升且持續(xù)數(shù)日以上，測值超正常約4%，即可發(fā)短期中強震地震預測意見，這里特別強調(diào)高值不能是單點或突跳。不難接受上述2種判據(jù)的聯(lián)合使用將可提高預測效能。

圖13 1999年8月20日河源4.6級前地電阻率日值曲線Fig.13 Daily Value Curve of Earth Resistivity before M4.8 Earthquake in Heyuan on Aug.20,1999

圖14 2012年2月16日河源4.8級前地電阻率日值曲線Fig.14 Daily Value Curve of Earth Resistivity before M4.8 Earthquake in Heyuan on Feb.16 2012

5 結論與討論

（1）廣東河源水庫區(qū)地震無論大小均可認為是1962年6.1級地震的余震。主要發(fā)震構造為北西-北北西破碎帶，在庫區(qū)西北角（此次4.8級地震震中附近）可能存在尚未明確的小破碎帶（斷層）。目前水庫中水仍對小震的發(fā)震尤其是空間分布仍發(fā)揮作用，但不是引發(fā)強余震的主要因素。

（2）河源主要的孕震主體區(qū)始終處于高b值或低應力的松弛狀態(tài)，因此走滑兼正斷是河源地震破裂的主要方式得到了合理解釋，強余震的發(fā)生仍依賴區(qū)域構造應力場或主壓應力增強。由低應力和規(guī)模不大且破碎的發(fā)震構造決定了河源未來地震強度上限5～5.5級。庫區(qū)高b值的根本原因值得今后深入探討，理想的情況是能在河源水庫區(qū)附近設立直接測定深部應力的觀測系統(tǒng)，這必將對河源乃至廣東省的地震研究和預測起到強有力的推動作用。

（3）河源、陽江等主要地震區(qū)5級左右地震前是有前兆的，是可以預測的。目前提取的有效 “判據(jù)”主要有2個，“微震頻度密集法”和 “深孔地電阻率法”，具有短期至短臨的預測效能，二者的聯(lián)合使用可顯著提高預測的可靠性。而 “微震密集”現(xiàn)象在華南其它地區(qū)中強震前普遍存在，這與整個華南的地質(zhì)構造和應力場環(huán)境相似有關。研究表明，當前廣泛使用的地震活動參量絕大多數(shù)不能在中強震前顯現(xiàn)清晰有效的 “異常”信息。例如b值在河源庫區(qū)主要發(fā)震區(qū)始終為恒量，當然不能識別孕震主體從孕震到發(fā)震的過程，因此對發(fā)震時間判斷較模糊。但b值空間分布特點揭示了當前發(fā)震區(qū)周圍應力場的背景，對地震發(fā)生的危險性判斷仍具有重要參考價值。

（4）河源、陽江包括華南陸地其它多數(shù)地區(qū)[11]，中強震后的 “趨勢判定意見”基本相同，一般為 “主-余”或 “前-主-余”型。

圖15 河源4.8級地震前深孔電阻率和微震M-T圖異常時刻對比圖Fig.15 Comparison of Abnormal Moment between Deep Borehole Earth Resistivity and Microseismicity M-T Diagram before M4.8 Earthquake in Heyuan

（5）部分研究者根據(jù)河源所有強余震，除本次4.8級外，絕大多數(shù)小震主要圍繞6.1級主震附近發(fā)生（圖4），即認為此次4.8級及附近小震與東南角地震是相互獨立而毫無聯(lián)系的。本文的研究認為不妥，事實上庫區(qū)地震無論大小均受北西-北北西向斷裂帶控制，僅僅由于不同時期，斷裂帶上不同部位受構造應力、轉(zhuǎn)換應力、天體引潮力和水的滲透作用不同先后發(fā)震，這種現(xiàn)象在其它地震斷裂帶上并不少見。例如2008年汶川8.0級地震后，在長達300多km的龍門山斷裂帶上，余震在不同部位先后發(fā)生，這些余震當然不是彼此獨立的。當考察時間足夠長時，不難看到（圖5a～i）地震是充滿整個橢圓區(qū)而無法切割的，證明了庫區(qū)地震之間的非獨立性，筆者認為對河源庫區(qū)地震不宜分割區(qū)塊進行獨立研究。

（6）河源深孔地電和地表地電觀測表明，深埋電極是消除和防止各種干擾的最佳途徑[10]，并可提取清晰有效的異常圖像。深孔異常的起始或許還可揭示大震前震源體破裂的初始時刻，它比微震頻度圖和M-T圖更精準且更易分辨（圖15），這對研究震源過程是非常有意義的。建議對河源地電臺現(xiàn)有地表觀測系統(tǒng)進行深埋的技術改造。

存在的問題：華南地區(qū)主要的發(fā)震構造應力場為北西向的主壓應力，多數(shù)人認為其主要是來自東南部太平洋板塊與菲律賓板塊共同作用形成的。然而汶川8.0級地震后效之一，即對華南主壓應力明顯的 “減壓”作用說明，由中國大陸青藏塊體向東擠壓南北地震帶中龍門山斷裂帶后輻射到華南的北西向主壓應力，或許對華南大震貢獻更顯著更敏感。為了證明這點，就必須搞清引發(fā)1962年河源6.1級地震和1969年陽江6.4級地震的真正動力，而現(xiàn)有的觀測手段仍難實現(xiàn)，理論和現(xiàn)實都迫切要求華南深部應力的定量資料。

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Abstract:The research on M4.8 earthquake sequence of Feb.16,2012 shows that the earthquake was late strong aftershock of Heyuan MS6.1 principal earthquake in 1962.The focal mechanism solution identifies that the principal compressive stress of the earthquake has almost the same direction as that in South China,and is defined as strike-slip and fault rupture.The possible unconfirmed small broken belt in northwest of reservoir is also identified as the possible seismogenic structure for this earthquake.The b value calculation shows that Heyuan Reservoir areas were in the low stress state since 1960,so it is believed that strong destructive earthquake is unlikely to occur again in the future.It is noted that,40 days before this M4.8 earthquake hit Heyuan,the microseismic frequency of Heyuan (ML≥0.1)and deep borehole earth resistivity 30 km away from the epicenter simultaneously showed apparently abnormal high value.So far this is the only time that short-term information of seismometry and premonition with prediction significance was simultaneously acquired before happening of moderate strong earthquake in south China.

KeyWords:Heyuan Earthquake； Microseismicity； Deep Borehole Earth Resistivity

Research on Seismicity Features and Prediction of 2012 Heyuan M4.8 Earthquake

LIU Tepei1,2,3， LIU Jiping1,2,3， LI Jianmei1,2,3， YANG Xuan1,2,3， LI Zhubo1,2,3
(1.Earthquake Administration of Guangdong Province， Guangzhou 510070， China； 2.Key Laboratory of Earthquake Monitoring and Disaster Mitigation Technology,CEA，Guangzhou 510070，China； 3.Key Laboratory of Guangdong Province Earthquake Early Warning and Safety Diagnosis of Major Projects， Guangzhou 510070， China)

P215.75

A

1001-8662（2012）02-0020-16

2012-05-06

劉特培，男，1963年生，高級工程師，主要從事地球物理和地震預測預報研究.E-mail：liutepet@163.com.