郭培蘭，龍政強(qiáng)，閻春恒，陸麗娟，牟劍英

（廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 530022）

0 引言

2010年夏天，廣西凌云-鳳山交界發(fā)生一起小震群，這次震群活動從6月28日開始，至8月15日結(jié)束，共發(fā)生3 071次地震，其中0.0～0.9級地震2 372次，1.0～1.9級地震655次，2.0～2.9級地震41次，3.0～3.9級地震3次，最大為7月2日3.2級地震，釋放的總能量為1.32×109J。圖1是廣西凌云-鳳山交界3級震群震中分布圖。據(jù)史料記載[1]，震區(qū)周圍200 km范圍內(nèi)共發(fā)生MS5級以上破壞性地震4次，1970年至此次3級地震群發(fā)生前，主震30 km范圍內(nèi)3級以上地震也僅記錄到7次，最大為3.2級地震，震區(qū)地震活動水平不高。類似這樣的小震群活動，在廣西的地震觀測史上比較少見，僅在1977年冬天發(fā)生過廣西陸川小震群，其地震頻次約900次[2]。震群發(fā)生后的第2天，震區(qū)架設(shè)了江洲、邏樓兩個流動地震臺（圖1），地震信號通過GPRS實時傳輸至位于南寧的廣西區(qū)域地震臺網(wǎng)中心，兩個流動臺分別于6月29日8時47分及7月2日1時41分開始記錄，取得了這次震群的比較完整的微震記錄，為我們分析小震群活動提供了難得的觀測數(shù)據(jù)。利用流動臺和固定臺站的觀測記錄，本文對該次震群的空間分布、震源機(jī)制、b值、應(yīng)力降進(jìn)行分析，對了解此次震群的成因提供幫助。

圖1 廣西凌云-鳳山交界3級震群震中分布圖Fig.1 Epicenter distribution of earthquakes with ML3.0 in the boundary area of Lingyun and Fengshan in Guangxi

1 震害情況及宏觀現(xiàn)象

據(jù)現(xiàn)場工作調(diào)查①廣西地震局，凌云與鳳山交界3.0級震群現(xiàn)場工作匯報，2010.，6月28日12時41分發(fā)生的凌云縣邏樓鎮(zhèn)3.0級地震，與震區(qū)比鄰的鳳山縣江洲鄉(xiāng)隴善村等7個自然屯的群眾聽到地下溶洞發(fā)出響聲，造成375戶群眾有震感跑出房外。隴善村房子出現(xiàn)輕微裂縫，2個水柜漏水，山上有巖石滾落，隴善村有些幾十年沒出水的地方冒水。江洲鄉(xiāng)相圩村3個村民小組約390戶有震感。28日18時20分發(fā)生的鳳山縣江洲鄉(xiāng)2.5級地震，鳳山縣平樂鄉(xiāng)仁亭村隴萊屯37戶170人感覺震動，地震時，群眾恐慌跑出房外，石頭從山上滾下，群眾生命財產(chǎn)沒有受到損害。28日18時39分發(fā)生的廣西凌云縣與鳳山縣交界2.1級地震、19時55分發(fā)生的凌云縣邏樓鎮(zhèn)2.6級地震、以及20時33分發(fā)生廣西凌云縣與鳳山縣交界的2.4級地震，震區(qū)群眾反映也有明顯震感。29日2時10分發(fā)生的廣西凌云縣與鳳山縣交界3.1級地震，群眾感覺地震震動比較強(qiáng)烈，河池市鳳山縣江洲鄉(xiāng)有7個村受災(zāi)，其中最嚴(yán)重的是隴善村，該村有312戶1 571人，8個水柜被震裂，水全部漏出；9棟磚混結(jié)構(gòu)房屋有輕微裂縫，隴善村有一所6個年級334名學(xué)生的小學(xué)，地震造成該學(xué)校的一個水柜被震裂。

7月2日10時27分3.2級地震導(dǎo)致震中河池市鳳山縣江洲鄉(xiāng)隴善村八組附近山體三處滾石滑落，其中一處砸傷路過行人3人，其中1人重傷，2人輕傷。7月4日19時45分、20時58分以及7月5日3時24分，原震區(qū)鳳山縣江洲鄉(xiāng)分別發(fā)生了2.6、2.2、2.5三次2級左右地震，震中隴善村震感較強(qiáng)，隴善村那林屯有山石被震落，房屋無新的裂縫。7月5日9時7分鳳山縣江洲鄉(xiāng)再次發(fā)生2.2級地震，造成隴善村那林屯一條橫過屯級公路直向公路上方延伸的裂縫加寬，由原來的1～2 cm擴(kuò)大到3～5 cm，該隱患點威脅4戶民房。2010年6月廣西凌云-鳳山交界3級震群雖然主震震級小，但此次震群造成的危害較大，而且震感強(qiáng)烈，聽到地聲等宏觀現(xiàn)象，這些宏觀現(xiàn)象也間接證明凌云-鳳山震群震源深度較淺。

2 3級震群應(yīng)力水平分析

趙根模[3]從強(qiáng)固區(qū)模型和地殼應(yīng)力分布特點出發(fā)，討論了前震、前兆震群和普通震群在震源深度分布上的差異性。分析中國大陸39組震群震源深度數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：普通震群多數(shù)分布在強(qiáng)度較低的上地殼；前震和前兆震群比普通震群要深得多，可能達(dá)到中下地殼，差別顯著。震源越淺，地震活動越可能是處于淺層低應(yīng)力狀態(tài)下的地表活動。

國內(nèi)公開文獻(xiàn)中，關(guān)于震源機(jī)制方法在地震短期（中短期）預(yù)報中的研究應(yīng)用已有相當(dāng)多的相關(guān)報道。如王煒等[4]認(rèn)為震源機(jī)制是指震源區(qū)在地震發(fā)生時的力學(xué)過程，通過測定震源機(jī)制解參數(shù)可以了解地震發(fā)生的力學(xué)機(jī)制和震源斷層的運(yùn)動類型。此外，利用P波初動解的P軸取向、轉(zhuǎn)向和初動符號矛盾比亦可用于震情監(jiān)視和震情判斷。P軸取向由紊亂趨于一致，屬于中期異常，由此也可以判斷震區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)。付虹等[5]利用云南數(shù)字地震臺網(wǎng)記錄到的地震直達(dá)波Pg、Sg振幅資料，計算震源機(jī)制解應(yīng)力主軸與相應(yīng)的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場主軸之間的一致性參數(shù)，分析震源機(jī)制一致性參數(shù)時空分布與強(qiáng)震活動的關(guān)系。分析表明，強(qiáng)震發(fā)生前3年至數(shù)月，強(qiáng)震震源區(qū)附近出現(xiàn)多個震源釋放應(yīng)力場與區(qū)域應(yīng)力場一致或接近的中小地震，強(qiáng)震就發(fā)生在中小震震源機(jī)制一致性參數(shù)低值分布區(qū)內(nèi)或其邊緣附近。莘海亮等[6]利用區(qū)域地震臺網(wǎng)的數(shù)字地震波記錄資料，由垂直向記錄Pg波和Sg波振幅比值，結(jié)合部分清晰的P波初動記錄資料，計算得到了1985～2008年在豫北及鄰區(qū)發(fā)生的145個中小地震的震源機(jī)制解。整體顯示中小地震震源機(jī)制解種類較多，分布散亂，表明小地震發(fā)生具有隨機(jī)性，華北構(gòu)造應(yīng)力場整體的控制作用較弱。

古登堡和里希特在研究世界地震活動時，統(tǒng)計了全球各大地震區(qū)6級以上地震的數(shù)目，發(fā)現(xiàn)地震的震級與頻度有以下關(guān)系：lgN=a－bM，這就是著名的震級－頻度關(guān)系式，亦稱古登堡公式或G－R關(guān)系式。式中a和b兩個參數(shù)可根據(jù)一定地區(qū)、一定時間的地震目錄統(tǒng)計估算得到。頻度—震級關(guān)系式中的斜率b值相對穩(wěn)定，其值通常位于[0.5，1.5]。b值作為一個描述地震相對大小分布的常數(shù)，實驗表明b值與介質(zhì)的特性有關(guān)，其在空間分布上的變化被認(rèn)為與介質(zhì)的復(fù)雜程度與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。b值具有明確的物理意義，反映大小地震之間的比例關(guān)系，b值的變化可反映介質(zhì)的應(yīng)力狀態(tài)[7]。巖石破裂試驗表明，當(dāng)壓應(yīng)力增加時b值下降加速，就是說一般情況下應(yīng)將低b值視為異常，也說明了b值與巖石所處的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，低b值，高應(yīng)力，高b值，低應(yīng)力。

應(yīng)力降就是地震前后的應(yīng)力的相對變化。對于接近地表的地方，可以通過一些觀測手段來直接測量應(yīng)力或應(yīng)力降，然而對于比較深的地方，通過地震來進(jìn)行應(yīng)力降的推算則幾乎是唯一的方法①鐘雨云，朱新運(yùn)，周昕，等.浙江省2007年度地震活動趨勢研究報告.浙江省地震局，2006.。地震的發(fā)生是某一區(qū)域應(yīng)力集中，震源區(qū)巖石介質(zhì)發(fā)生剪切變形，并達(dá)到一定程度時發(fā)生快速破裂錯動，或是原斷層的失穩(wěn)擴(kuò)展的結(jié)果。應(yīng)力降代表地震瞬間錯動時位錯面上的應(yīng)力變化，研究與主震破裂面有關(guān)的余震活動的應(yīng)力降可以掌握震源區(qū)區(qū)域應(yīng)力的強(qiáng)弱，可以根據(jù)序列中顯著地震的應(yīng)力降水平的變化，為判定序列震情趨勢和及時發(fā)現(xiàn)具有震兆意義的中小地震提供參考依據(jù)[9]。

因此分析凌云-鳳山交界3級震群的震源范圍、深度特征、震區(qū)附近單臺振幅比、震源機(jī)制解P軸走向、震群參數(shù)b值、小震應(yīng)力降，可以了解凌云-鳳山交界3級震群所處應(yīng)力水平。

2.1 震源分布集中，深度較淺

凌云-鳳山交界3級震群0級以上地震初始定位結(jié)果分布，形成震中長軸40 km、短軸22 km的空間展布現(xiàn)象，2級以上地震初始定位結(jié)果空間分布明顯縮小，分布在6月29日3.1級地震9 km范圍內(nèi)，而且沒有形成優(yōu)勢分布方向，1.5級以下地震基本由單臺測定，定位結(jié)果不太準(zhǔn)確，所以造成0級以上地震展布范圍較大。廣西區(qū)域臺網(wǎng)在桂西北地區(qū)分布少，距離凌云鳳山震群最近的地震臺距震中約60 km，加之巖溶區(qū)地形起伏劇烈，地震波速度縱橫向變化、速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖然增加了兩個流動臺，但是深度定位結(jié)果并不理想。盡管如此，可以根據(jù)流動臺記錄到的到時差對震源的深度和尺度進(jìn)行一定程度的估計。

位于震中區(qū)的江洲臺自6月29日8時47分開始記錄到地震至8月4日，共記錄2 614次地震，約88%江洲流動臺垂直向S-P小于0.29 s（圖2），江洲臺記錄的25次ML≥2.5地震的S-P均小于0.4 s（表1），依據(jù)華南近震走時表地殼模型①范玉蘭，林紀(jì)曾，胡瑞賀，等.華南地區(qū)近震走時表.廣東省地震局，1988.，直達(dá)P波和S波波速分別為6.01 km/s和3.55 km/s，虛波速度Vφ=8.67 km/s，若以震源深度為0 km計算，25次地震集中分布在半徑3.5 km的范圍內(nèi)。若假定地震在流動臺正下方發(fā)生，震源深度也不會超過3.5 km。

圖2 江洲流動臺S-P隨時間的變化Fig.2 S-P time change of Jiangzhou flowing station

表1 江洲流動臺記錄到的25次ML≥2.0地震的S-PTable 1 S-P of 25 earthquakes with ML≥2.0 recorded by JiangZhou flowing station

（接上表）

江洲臺記錄的2614次地震的S-P及相應(yīng)的地震數(shù)如表2所列，可見58.14%地震的S-P的小于0.19 s、87.59%的小于0.29 s、98.11%的小于0.39 s。即總體來看，58.14%地震的震源深度小于1.647 3 km、87.59%的小于2.514 3 km，98.11%的小于3.4 km，以上數(shù)據(jù)表明凌云-鳳山震群震源深度較淺。

表2 江洲流動臺S-P統(tǒng)計Table 2 S-P statistics of Jiangzhou flowing station

2.4 震源機(jī)制分析

圖3 凌云-鳳山交界3.0級地震震中及廣西地震臺站分布Fig.3 Epicenter distribution of ML3.0 earthquakes in the boundary area of Lingyun-Fengshan and earthquake station distribution in Guangxi

圖4 凌云-鳳山震群地震震源機(jī)制Fig.4 Earthquake focus mechanism of earthquake swarm in the boundary area of Lingyun-Fengshan

表3 凌云-鳳山震群ML≥2.5地震震源機(jī)制Table 3 Focus mechanism of earthquakes with ML≥2.5 in the boundary area of Lingyun and Fengshan

距震中約200 km共有16個臺站（圖3），天峨臺、平架臺離震中最近約60 km，由于在廣西西北方向沒有臺站分布，所以利用了貴州臺網(wǎng)的安順臺和云南臺網(wǎng)的富寧臺的震相數(shù)據(jù)，除相鄰的安順臺和富寧臺張角90°外，其余相鄰的臺站張角均小于90°，在30°～70°間，利用清晰可靠的地震波P波初動符號，圍繞震中的5個以上臺站的地震記錄的垂直向Pg、Sg波的最大振幅比求解，得到25次ML2.0級地震的震源機(jī)制(圖4、表3)。12次地震兩個節(jié)面以北東為主，4次地震兩個節(jié)面以北西為主，9次地震兩個節(jié)面分別為北東向與北西向，25次震源機(jī)制解中，逆傾4個，正傾15個，走滑錯動6個，地震破裂方式以正傾滑動或帶有一定走滑分量的正傾滑動為主。震中區(qū)共有七條斷裂，2條北西向、5條北東向，其中2條北西向晚更新世以來不活動①李細(xì)光，嚴(yán)小敏，陸俊宏，等.“6.28凌云-鳳山群震”震區(qū)斷裂研究.廣西壯族自治區(qū)地震局，2012.，意味著震群活動不是由于NW向斷裂活動而產(chǎn)生。2010年6月28日12時41分3.0級地震距北西向具有正斷性質(zhì)的巖板斷裂較近，但是3.0級地震破裂方式逆傾為主，6月29日3.1級地震破裂方式為走滑型，7月1日10時27分3.2級地震破裂方式為逆沖型，3.1級地震及3.2級地震在晚更新世以來不活動的北西向斷裂附近，3次3級地震不是北東向斷裂活動引起，所以估計凌云-鳳山震群與構(gòu)造運(yùn)動無關(guān)；蔣海昆等[9]在分析2010年6月廣西凌云-鳳山交界3級震群活動時，認(rèn)為凌云-鳳山震群活動有流體參與并顯示巖溶塌陷特征。以上均說明了凌云-鳳山交界3級震群是淺層的地表活動。圖4是這些地震主壓應(yīng)力P軸方位的玫瑰花圖，P軸方位主要為270～350°、仰角較小，與廣西西北部構(gòu)造應(yīng)力場方向相一致[10、11]②吳時平，張均洲，伍麗珍，等.廣西及其鄰近地區(qū)震源應(yīng)力場初析.廣西壯族自治區(qū)地震局，1999.。 分布在 290°～330°的地震共 12 個，所以25次ML2.0級地震的震源機(jī)制解的P軸走向沒有形成優(yōu)勢分布，表明震區(qū)沒有處于統(tǒng)一的應(yīng)力場控制下，應(yīng)力水平不高，后續(xù)發(fā)生大震的可能性不大。

圖5 P軸方位玫瑰花圖Fig.5 Rose diagram of P axle position

2.5 b值特征分析

地震序列的b值可以綜合反映震源區(qū)的介質(zhì)特性、應(yīng)力場狀態(tài)及應(yīng)變能積累與釋放情況，因此計算此次3級震群的b值，可以了解序列的應(yīng)力狀態(tài)。由于凌云-鳳山交界3級震群地震序列目錄時空上相當(dāng)集中，1.0級以上地震數(shù)目較多，且完整可靠，因此b值的計算誤差較小，可信度高，說明計算此次震群的b值時間變化特征是很有意義的。6月28日至7月1日，3級震群u值、F值、ρ值很高，表明序列能量釋放比較均勻[12]，震級相差不大的地震較多且隨時間變化不大，具有前震序列特征，但b值較高，表明序列中較強(qiáng)地震較少(表6，圖6)。至7月23日，u值、F值、ρ值有起伏的衰減，b值逐漸趨于穩(wěn)定，約為1.20，表明該震群正常衰減，發(fā)生大震的可能性不大。1970～2005年廣西及鄰區(qū)正常b值為0.71[13]，相比之下，凌云-鳳山交界3級震群b值相對較高，表明震區(qū)處于低應(yīng)力狀態(tài)。

表6 2010年6月凌云、鳳山交界震群地震序列參數(shù)Table 6 Earthquake sequence parameters in the boundary area of Lingyun and Fengshan in June 2010

2.6 應(yīng)力降

在地球動力學(xué)研究中，應(yīng)力是一個關(guān)鍵性的概念。在線性本構(gòu)關(guān)系的理論框架下，通常難于、甚至不可能測得絕對應(yīng)力，而只能得到應(yīng)力的相對變化。應(yīng)力降就是地震前后應(yīng)力的相對變化。對于接近地表的地方，可以通過一些觀測手段來直接測量應(yīng)力或應(yīng)力降，然而對于比較深的地方，通過地震來進(jìn)行應(yīng)力降的推算則幾乎是唯一的方法。水庫誘發(fā)地震與構(gòu)造地震的應(yīng)力降差別較大，對水庫誘發(fā)地震研究發(fā)現(xiàn)[14]，水庫誘發(fā)地震的震源參數(shù)明顯低于同震級的構(gòu)造地震的震源參數(shù)，這是由于水沿著斷裂帶下滲，使介質(zhì)強(qiáng)度降低和非均勻性程度變大，致使巖石破裂錯動的速度變大，巖石錯動輻射的地震波的高頻成分減少，從而使拐角頻率變小，震源破裂半徑偏大，應(yīng)力降較小。根據(jù)廣西數(shù)字地震臺網(wǎng)記錄的數(shù)字地震波形資料，分別計算了分布在桂西的與水作用有關(guān)的龍灘庫區(qū)、凌云鳳山震群、靖西震群的地震和沒有水作用的桂東南地區(qū)構(gòu)造地震的震源參數(shù)，求得的廣西構(gòu)造地震資料小震應(yīng)力降分布在2.0～20 Mpa，凌云-鳳山交界3級震群應(yīng)力降主要分布在0.19～2.0 Mpa之間（圖7），比廣西構(gòu)造地震應(yīng)力降低一個數(shù)量級，說明屬于低應(yīng)力背景下的地震活動，其成因與水的參與有關(guān)。

圖6 2010-06-28～2010-07-24凌云、鳳山交界地震序列參數(shù)時序曲線Fig.6 Time series curve of earthquake sequence parameters in the boundary area of Lingyun and Fengshan from June 28 to July 24 in 2010

3 結(jié)論與討論

圖7 應(yīng)力降分布圖Fig.7 Distribution map of stress drop

經(jīng)過以上分析，廣西凌云-鳳山交界3級震群主要分布在以3.5 km為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，震源深度也不超過3.5 km，表明此次震群震中集中，深度較淺。震源機(jī)制解主壓應(yīng)力軸沒有形成優(yōu)勢分布，序列參數(shù)b值較高，約為1.21，應(yīng)力降主要分布在0.19～2.0 Mpa之間，這些數(shù)據(jù)說明廣西凌云-鳳山交界3級震群是屬于低應(yīng)力背景下的地震活動，不具有前兆震群和前震序列的性質(zhì)。

正確了解地震震群的特征，對于地震趨勢的正確判斷有一定的幫助作用。

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