郭培蘭，龍政強(qiáng)

（廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧　530022）

2012年11月廣西柳州北3級地震序列地震活動特征分析

郭培蘭，龍政強(qiáng)

（廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧530022）

2012年10月29日至2013年3月20日，在廣西桂北地區(qū)發(fā)生了柳州北顯著序列活動，共記錄地震38次，其中ML2～2.9級3次，3.0～3.9級3次。對此次地震序列的震害特點(diǎn)、宏觀異?，F(xiàn)象、地質(zhì)構(gòu)造位置、空間分布范圍、震源機(jī)制解、應(yīng)力降、波速比、震區(qū)3級地震成組活動特點(diǎn)以及區(qū)域地震活動水平進(jìn)行分析，認(rèn)為柳州北地震序列屬于高應(yīng)力背景下的地震活動，是區(qū)域地震活動增強(qiáng)的延續(xù)，對2013年2月20日平果4.5級地震的發(fā)生具有一定的前兆意義。分析結(jié)果對正確了解此次地震序列的特征、成因、正確判斷未來地震趨勢具有較高的幫助作用。

地震序列；震源機(jī)制解；應(yīng)力降；震源深度；柳州北

郭培蘭，龍政強(qiáng).2012年11月廣西柳州北3級地震序列地震活動特征分析［J］.華南地震，2016，36（2）：25-31.［GUO Peilan，LONGZhengqiang.Analysis of Seismic Activity Characteristics of the M 3.0 Earthquake Sequence in Nothern Liuzhou of Guangxi in November 2012［J］. South china journal of seismology，2016，36（2）：25-31.］

0　引言

2012年10月29日至2013年3月20日，在廣西桂北地區(qū)發(fā)生了柳州北顯著地震序列活動，共記錄地震38次，其中2～2.9級3次，3.0～3.9級3次，3級以上地震分別為2012年11月2日3.0級、2013年1月12日3.4級、2013年3月1日3.5級（本報(bào)告如無特殊說明所有震級均為ML震級），2.0級以上余震分布呈北東向，2012年11月2日的3.0級地震是柳州市3級地震平靜20年以來（1992年9月10日象州3.0級地震）以來最大的地震。據(jù)史料記載［1］，震區(qū)周圍200 km范圍 （北緯23.43°～25.23°，東經(jīng)108.39°～110.37°）共發(fā)生MS5.0級以上破壞性地震4次，11月2日3.0級地震30公里周圍共發(fā)生MS4.0級以上地震僅1次，即1604年廣西柳城MS4.0級地震，震區(qū)附近地震活動水平不是很高。此次地震序列表現(xiàn)出震源淺、烈度大、持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)，對震中區(qū)社會秩序、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的威脅和影響。了解柳州北3級地震序列震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景，分析3級地震序列的震害特征、序列參數(shù)、波速比、應(yīng)力降及區(qū)域地震活動水平等特征，可以更好地了解柳州北3級地震序列所處應(yīng)力水平，對于判斷地震序列的成因機(jī)制、前兆意義、震后趨勢判斷、提高地震應(yīng)急響應(yīng)能力、正確決策具有較好的幫助作用。

1　烈度分布及震害

據(jù)現(xiàn)場科學(xué)考察報(bào)告，地震現(xiàn)場工作組開展柳北區(qū)長塘、沙塘、白露、鋼城等鄉(xiāng)鎮(zhèn)及街道辦的大部分村莊和社區(qū)現(xiàn)場調(diào)查，詳細(xì)了解了震區(qū)的震情災(zāi)情，對震區(qū)及其周邊的119個(gè)現(xiàn)場調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查。2012年11月2日柳州北3.0級地震前除鋼城街道辦福利社區(qū)個(gè)別居民反映地震前雞出現(xiàn)狂躁不安的現(xiàn)象外，震區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)其他異?，F(xiàn)象。2012年11月2日13時(shí)3分3.0級地震發(fā)生時(shí)，柳北區(qū)長塘鎮(zhèn)中西部、鋼城街道辦、雀兒山街道辦、錦繡街道辦北部、城中區(qū)河?xùn)|街道辦西部等地的村、屯、社區(qū)居民均感到地面震動，其中長塘鎮(zhèn)香蘭村等地居民震感強(qiáng)烈，有部分居民因恐懼而倉皇往屋外出逃，震動時(shí)間2～4 s。柳北區(qū)長塘鎮(zhèn)中西部、鋼城街道辦、雀兒山街道辦、錦繡街道辦北部和城中區(qū)河?xùn)|街道辦西部等地居民普遍聽到有強(qiáng)烈地聲，地聲似爆炸聲、山石滾落聲、高墻倒塌聲等，地聲的聲音由地下往上傳，并感覺有南北方向和近東西向的振動。Ⅵ度區(qū)和Ⅴ度區(qū)等烈度線呈現(xiàn)長軸為北西向的橢圓狀，各烈度區(qū)的范圍及區(qū)內(nèi)宏觀烈度考察情況如下：Ⅵ度區(qū)等烈度線長軸約2.0 km，短軸1.1 km，主要包括柳北區(qū)長塘鎮(zhèn)香蘭村至城屯、新村屯等部分地區(qū)。Ⅴ度區(qū)等烈度線長軸約10.5 km，短軸5.5 km，主要包括柳北區(qū)長塘鎮(zhèn)香蘭村、長塘村、青茅村、黃土村、鷓鴣江村西，柳北區(qū)鋼城街道辦、雀兒山街道辦、錦繡街道辦、城中區(qū)河?xùn)|街道辦等部分地區(qū)。根據(jù)烈度區(qū)劃分標(biāo)志，劃出了2012年11月2日柳州北3.0級地震宏觀烈度的Ⅵ度區(qū)和Ⅴ度區(qū)，如圖1所示。

2　震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，震區(qū)地貌可分為兩類，一類為海拔120 m以上，海拔500 m以下的丘陵地貌，另一類是海拔100 m左右的侵蝕-溶蝕平原地貌，其中侵蝕-溶蝕平原地貌區(qū)大部為第四系所覆蓋，其占震區(qū)面積的75%～85%，集中分布于震區(qū)的中部和南部；震區(qū)的民居建筑結(jié)構(gòu)類型以磚混結(jié)構(gòu)為主，部分磚木結(jié)構(gòu)。震區(qū)內(nèi)第四系土層以殘積粘土為主，夾有風(fēng)化殼鐵錳結(jié)核。前第四系地層自新至老有三疊系、二疊系和石炭系，震區(qū)巖性以灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、砂巖以及泥巖為主，震中區(qū)巖性主要為下石炭系泥灰?guī)r、砂巖和泥巖。區(qū)域上，2012年11月2日3.0級地震震中位于“山”字形的河池-宜州斷裂帶和桂林-南寧斷裂帶的交匯部位附近，距離上述兩條斷裂帶約12 km。從圖2看，震中區(qū)發(fā)育的斷裂主要有NEE向的楊柳斷裂和NE向的白馬斷裂以及切錯(cuò)楊柳斷裂的NW向斷裂。楊柳斷裂自古靈、楊柳，至大井，長約19 km。走向北東20°～30°，傾向南，逆斷層性質(zhì)。斷裂形成機(jī)制為縱彎褶皺作用下的伴生斷裂，為地殼表層次構(gòu)造。在沙塘南，可見灰黃色砂巖逆沖至灰黑色泥巖之上，斷層走向南東94°，傾向南，斷裂上盤發(fā)育拖曳褶皺，取斷層泥樣，年齡為22.725±1.932萬年，表明斷裂在晚更新世以來已無明顯活動。根據(jù)以上現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，表明該斷裂為中更新世活動斷裂。至于NE向的白馬斷裂以及切錯(cuò)楊柳斷裂的NW向斷裂，目前還沒有開展相關(guān)研究，也沒有測年資料。

圖1　2012年11月2日柳州北3.0級地震等烈度線圖Fig.1 The iso-intensity map of the M3.0 earthquake on November 2nd，2012 in northern Liuzhou

圖2　2012年11月2日柳州北3.0級地震震區(qū)附近構(gòu)造圖Fig.2 The structural map near the M3.0 earthquake on November 2nd，2012 in northern Liuzhou

3　震源機(jī)制與地震主破裂面

震中200 km范圍內(nèi)選取了17個(gè)臺站，離震中最近的龍?zhí)杜_和古亭山臺約13 km，相鄰的臺站張角在30°～70°，臺站分布合理。利用17個(gè)臺站記錄資料，采用P波初動符號求解了3次ML3.0級地震的震源機(jī)制。3次3.0級以上地震的震源機(jī)制解比較相似（圖3、表1），P軸方位300左右 ，仰角較小在2°～5°，與廣西西北部構(gòu)造應(yīng)力場方向相一致［2-3］。兩個(gè)節(jié)面均為北東向，傾角40°～50°，錯(cuò)動方式為逆沖方式，與震中區(qū)北東向的斷裂比較一致。震源機(jī)制解結(jié)果表明柳州北震群是在統(tǒng)一應(yīng)力場作用下的區(qū)域應(yīng)力場增強(qiáng)背景下發(fā)生的構(gòu)造地震。從圖2看，震中區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，有三組方向斷裂在震中區(qū)附近交匯：NEE向楊柳斷裂和NE向白馬斷裂以及切錯(cuò)楊柳斷裂的NW向斷裂，三組方向斷裂都具備發(fā)震構(gòu)造的條件。從震源機(jī)制解結(jié)果，NEE向楊柳斷裂和NE向白馬斷裂可能是地震主破裂面，2.0級以上余震分布也呈北東向，但Ⅵ度區(qū)和Ⅴ度區(qū)的長軸方向?yàn)楸蔽飨?，與震源機(jī)制解的兩個(gè)節(jié)面不一致，所以具體是哪組方向斷裂引發(fā)本次地震有待進(jìn)一步研究。

圖3　柳州北地震序列ML3.0地震震源機(jī)制（具體參數(shù)參見表1）Fig.3 The earthquake focal mechanism of earthquakes with ML3.0 of northern Liuzhou earthquake sequence

表1　柳州北地震序列ML3.0地震震源機(jī)制Table 1 The earthquake focal mechanism of earthquakes with ML3.0 of northern Liuzhou earthquake sequence

4　地震序列活動特征分析

4.13級地震成組發(fā)生

柳州北地震序列發(fā)生在廣西桂北弱震區(qū)［4］，其80 km范圍具有比較相似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，屬于巖溶地區(qū)，所以該地區(qū)的孕震方式，震后衰減規(guī)律具有較強(qiáng)的可比性，震區(qū)附近3級左右地震具有成組活動特點(diǎn)，1970—2013年，震區(qū)附近共發(fā)生6組成組活動的3級左右地震（表2）。6組地震中時(shí)間間隔最短16 min，如1974年6月20日18時(shí)00分柳江3.0級地震及1974年6月20日18時(shí)16分柳江2.7級地震，時(shí)間間隔最長71 d，如2012 年11月2日柳州3.0級地震及2013年1月12日柳州3.4級地震；6組地震中空間間隔最近2 km，最遠(yuǎn)46 km；第四組及第六組有3個(gè)震級相近的地震。以上六組地震發(fā)生后約1年時(shí)間內(nèi)（除第四組地震外）廣西及北部灣發(fā)生了破壞性地震。

4.2小震活動增強(qiáng)

圖4是2011至2013年廣西及鄰區(qū)3.0級以上地震M-T圖及蠕變圖。2011年6月至2012年12月蠕變曲線明顯加速，M-T圖密集［5-7］，在蠕變曲線加速過程中在桂東北弱震區(qū)發(fā)生了2012年5月20日平南3.0級地震及2012年11月柳州北地震序列，柳州北3.0級地震后3個(gè)半月發(fā)生了2013 年2月20日平果4.5級地震，平果4.5級地震是2005年10月27日平果4.4級地震以來廣西陸地區(qū)最大的地震。柳州北地震序列在區(qū)域地震活動增強(qiáng)過程中發(fā)生，是區(qū)域地震活動增強(qiáng)的延續(xù)，在此期間廣西及鄰區(qū)的區(qū)域應(yīng)力場逐漸增強(qiáng)，然后發(fā)生了2013年2月20日平果4.5級地震。

表2　柳州北震群附近3級左右地震具有成組活動分布表Table 2 Distribution table of group activity of ML3.0 earthquakes near northern Liuzhou earthquake

4.3序列參數(shù)特征

由于孕震條件和震源體的物理狀態(tài)不同，所發(fā)生的地震有其各自不同的特征，分屬于不同的類型。地震序列參數(shù)與序列的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，這是序列時(shí)間分布特征的反映，分析序列參數(shù)的變化，也可以了解區(qū)域的應(yīng)力水平［8］。序列參數(shù)U值［9］：反映震群能量釋放的均勻程度。一個(gè)地震序列中釋放90%的應(yīng)變能需要的最短時(shí)間與全序列持續(xù)時(shí)間之比，U＞0.5，判斷為前兆震群。序列參數(shù)k值：震群歸一化信息熵K值是描述地震序列能量分配均勻程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量。序列參數(shù)ρ值：表征序列在時(shí)間上的叢集程度。ρ值＜0.55，判斷為前兆震群。分別計(jì)算了三個(gè)時(shí)間段的U值、k值、ρ值（表3），U值分別為0.83、0.79、0.84，U值較高，遠(yuǎn)大于0.5，表明序列能量釋放比較均勻，震級相差不大的地震較多且隨時(shí)間變化不大。K值分別為0.255 4、0.367 8、0.598 3，隨著時(shí)間推移，K值越來越大，表明序列中地震能量分布越來越接近均勻，說明能量衰減較慢。值分別為 1.022 1、0.657 3、0.669 6，隨著時(shí)間推移，ρ值越來越小，表明震群中地震能量差不多震級的地震越來越來叢集。

4.4波速比

采用S-P＜10 s最少5個(gè)臺的Tp、Ts-p，剔除明顯偏離和達(dá)曲線的臺站數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的記錄臺站數(shù)，選擇達(dá)到99%置信度的地震進(jìn)行分析和討論［10］。計(jì)算了桂北地區(qū)2007年8月至2014年6月（包括柳州北震群）共40個(gè)地震的波速比［11-12］，波速比值介于 1.584和 1.732之間，均值為 1.653（圖5）。2011年11月20日至2014月9月30日，波速比呈現(xiàn)如下變化，先出現(xiàn)波速比低值，2011 年11月至2013年2月波速比基本在均值1.653以下，持續(xù)時(shí)間約1年半，柳州北震群發(fā)生在波速比低值過程，然后于2013年2月20日發(fā)生平果4.5級地震，平果地震后出現(xiàn)波速比高值，2013年3月至2014年9月波速比基本在均值1.653以上。波速比在平果4.5級地震發(fā)生之前，具有明顯的下降過程，在平果4.5級地震發(fā)生之后，波速比在一定時(shí)間后恢復(fù)上升，也即擴(kuò)容期間波速比降低，震后波速比回升，柳州北震群是在區(qū)域應(yīng)力增強(qiáng)過程中發(fā)生。

表3　柳州北震群參數(shù)Table 3 Earthquake swarm parameter of northern Liuzhou

圖5　桂北地區(qū)波速比Fig.5 The wave velocity ratio in northern Guangxi

4.5應(yīng)力降

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 。根據(jù)現(xiàn)有震例，一般情況下，大震前小震應(yīng)力降高，大震后的應(yīng)力降低；震級相當(dāng)?shù)男≌鹣啾容^，大震前的震源尺度較小，大震后的震源尺度增大［13-14］。柳州北地震序列持續(xù)時(shí)間從2012年10月29日至2013年3月20日，在延續(xù)期間發(fā)生了2013年2月20日平果4.5級地震，我們分析平果4.5級地震前后柳州北地震序列應(yīng)力降的變化，選取2012年11月至2013年11月間柳州北地震序列震中區(qū)60 km為半徑范圍內(nèi)的ML≥2.0以上地震，并對其應(yīng)力降進(jìn)行對比（表4）。從表4中可以看出，對于震級相當(dāng)?shù)男≌?，平?.5級地震前應(yīng)力降明顯大于平果4.5級地震后應(yīng)力降，平果4.5級地震前震源尺度小于平果4.5級地震后震源尺度，這一結(jié)果與已有震例研究結(jié)果基本一致。如2013年1月12日3.4級地震應(yīng)力降大于2013年3 月1日是3.5級地震的應(yīng)力降，震源尺度相反。2012年11月13日的2.0級地震及2012年11月24日2.0級地震的應(yīng)力降遠(yuǎn)大于2013年3月23 日2.0級地震，震源尺度相反。

5　結(jié)語

（1）柳州北3級地震序列具有低頻次、低震級、震害大的特點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間較長，2012年11月2日的3.0級地震打破了柳州市自1992年9月10日象州3.0級地震后，持續(xù)20年的3級地震平靜。震區(qū)震感強(qiáng)烈、能聽到強(qiáng)烈地聲、震前有宏觀異?，F(xiàn)象。震中烈度達(dá)到Ⅵ度，震中區(qū)主要發(fā)育有NEE向的楊柳斷裂和NE向的白馬斷裂以及切錯(cuò)楊柳斷裂的NW向斷裂，具體是哪組方向斷裂引發(fā)本次地震有待進(jìn)一步研究。

表4　平果4.5級地震前及震后應(yīng)力降表Table 4 The stress drop before and after the Pingguo M4.5 earthquake

（2）震區(qū)附近3級左右地震具有成組活動特點(diǎn)，同時(shí)是在區(qū)域地震活動增強(qiáng)過程中發(fā)生，是區(qū)域地震活動增強(qiáng)的延續(xù)。柳州北地震序列發(fā)生在波速比低值過程，平果4.5級地震前后，柳州北地震序列附近的小震應(yīng)力降及震源尺度出現(xiàn)明顯變化，對于震級相當(dāng)?shù)牡卣鹪?.5級地震前應(yīng)力降較大、震源尺度較小，4.5級地震后應(yīng)力降較小、震源尺度較大。柳州北地震序列對于2013年2月20日平果4.5級地震的發(fā)生具有一定的前兆意義。

［1］莫敬業(yè)，游象照，吳時(shí)平，等.廣西通志·地震志［M］.南寧：廣西人民出版社，1990.

［2］李細(xì)光，史水平，梁結(jié)，等.廣西及其鄰區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場研究［J］.地震研究，2007，30（3）：235-240.

［3］胡聿明，時(shí)振梁，張?jiān)Ｃ?，?地震安全性評價(jià)技術(shù)教程［M］.北京：地震出版社，1999.

［4］郭培蘭，陸麗娟，閻春恒.桂北弱震區(qū)地震活動特征分析［J］.華南地震，2012，32（3）：21-30.

［5］郭培蘭.廣西中等地震前地震活動明顯增強(qiáng)異常特征分析［J］.華南地震，2010，31（1）：29-36.

［6］許紹燮，陸遠(yuǎn)忠，朱傳鎮(zhèn)，等.地震預(yù)報(bào)方法實(shí)用化研究文集-地震學(xué)專緝［M］.北京：學(xué)術(shù)書刊出版社，1989.

［7］郭培蘭.廣西中等地震前地震活動明顯增強(qiáng)異常特征分析［J］.華南地震，2010，31（1）：29-36.

［8］林邦惠，李大鵬，劉杰，等.前震和前震序列的研究［J］.地震學(xué)報(bào)，1994，16（增刊）：24-38.

［9］王煒，莊昆元，宋俊高.測震學(xué)分析預(yù)報(bào)方法［M］.北京：地震出版社，1997.

［10］黎明曉，劉 杰.云南地區(qū)地震序列的波速比（VP/VS）異常研究［J］.地震，2006，26（1）：26-34.

［11］楊選，康英，林向東.新豐江2012年02月16日ML5.2級地震前的波速比變化及地震類型探討［J］.華南地震，2012，32（增刊）：64-72

［12］張暉，高立新，韓曉明.內(nèi)蒙古東部地區(qū)波速比變化特征研究［J］.地震工程學(xué)報(bào)，2013，35（4）：921-927

［13］張國民，傅征祥，桂燮泰，等.地震預(yù)報(bào)引論［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.

［14］胡先明，杜瑤.用響應(yīng)比波速比監(jiān)測預(yù)測瀑布溝水庫誘發(fā)地震［J］.華南地震，2014，34（2）：11-18.

Analysis of Seismic Activity Characteristics of the M3.0 Earthquake Sequence in Northern Liuzhou of Guangxi in November 2012

GUO Peilan，LONG Zhengqiang
（Earthquake administration of the Guangxi Zhuang Autonomous Region，Nanning 530022，China）

From October 29th，2012 to March 20th，2013，The northern Liuzhou significant sequence activities occurred in northern Guangxi.There are 38 earthquakes been recorded，among of them，3 events with MLrange from 2.0 to 2.9，3 events with ML3.0.The paper analyzed the earthquake damage characteristics，the macroscopic anomaly，geological tectonic location，spatial distribution range，focal mechanism solution，stress drop，wave velocity ratio，and the level of regional seismic activity for the earthquake sequence.The results show that the northern Liuzhou earthquake sequence belongs to the earthquake activity with high background and is acontinuation of the enhancement regional seismic activity，which has certain precursory significance for the Pingguo M4.5 earthquake on February 20th，2013.

Seismic sequence；Focal mechanism solution；Stress drop；Depth of focus；Northern Liuzhou

P315.7

A

1001-8662（2016）02-0025-07

10.13512/j.hndz.2016.02.005

2015-02-28

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科攻12426001）

郭培蘭（1974-），女，高級工程師，主要從事地震編目及地震活動性分析工作.

E-mail：gxgpl@126.com.