徐曉楓，王惠琳，胡久常，孫佩雯

（海南省地震局，海口 570203）

鋪前-清瀾斷裂帶附近地震的重定位及其構(gòu)造意義的初步分析

徐曉楓，王惠琳，胡久常，孫佩雯

（海南省地震局，?？?570203）

鋪前-清瀾斷裂是海南島最活躍的發(fā)震構(gòu)造之一，該斷裂構(gòu)成了1605年71/2級地震的發(fā)震構(gòu)造。海南省數(shù)字化地震臺網(wǎng)運行至今，記錄到該斷裂附近小震活動較為活躍，小震分布呈南北向排列并且與斷裂帶南部對應(yīng)的不一致?；诤Ｄ鲜?shù)字化地震臺網(wǎng)2000年1月至2014年12月數(shù)據(jù)，使用雙差定位方法對該斷裂帶附近的128個地震進(jìn)行重新定位，最終得到118個地震的震源時空參數(shù)。對新的定位結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得出地震分布走向是NW2°。地震分布走向和鋪前-清瀾斷裂在南端對應(yīng)仍不是很好，可能是由于鋪前-清瀾斷裂北段活動時代為全新世，而南段的活動時代為早中更新世，南段活動性已經(jīng)向西部空間遷移，推斷和地下巖漿囊的變化有關(guān)。

雙差精定位；鋪前-清瀾斷裂帶；地震構(gòu)造；地震活動；震源深度

0 引言

鋪前-清瀾斷裂帶位于海南島東北部地區(qū)，北起東寨港，南至清瀾，長約60 km，構(gòu)成瓊北地區(qū)第四紀(jì)玄武巖東側(cè)邊界。該斷裂具有較長的發(fā)展歷史，至少在中生代已存在，控制了新生代地震和火山活動的分布。新生代以來大規(guī)?；詭r漿噴溢活動基本上僅局限于該斷裂帶以西的地區(qū)。1605年瓊山71/2級地震的烈度線分布形態(tài)顯示，鋪前-清瀾斷裂是該次大地震的發(fā)震構(gòu)造之一[1]。胡久常等[2]對1605年瓊山71/2級大震震中區(qū)及鄰近地區(qū)進(jìn)行了大地電磁探測研究，發(fā)現(xiàn)震中區(qū)地殼深部存在一低阻體，推測為正在上升的地幔柱，認(rèn)為地幔柱的存在及其熱物質(zhì)的上涌，是造成鋪前-清瀾斷裂帶產(chǎn)生71/2級大地震的重要原因。姜文亮等[3]利用遙感影像發(fā)現(xiàn)鋪前、清瀾港方向存在一條清晰的線性影像特征，總體走向近NW，長約60 km，北部延伸至瓊州海峽。

海南省數(shù)字化地震臺網(wǎng)從2000年開始運行，該斷裂附近小震活動較為活躍，且小震分布基本上呈南北向排列，顯示出該斷裂地區(qū)仍處于地震活動狀態(tài)，但令人疑惑的是小震分布并沒有和斷裂走向?qū)?yīng)的完全一致，在斷裂帶南部區(qū)域出現(xiàn)較大偏差。 本文研究區(qū)域（19.3°～20.2°N,110.4°～111.0°E）位于海南島的東北部，即鋪前-清瀾斷裂帶附近。為了研究地震分布特征，首先采用雙差定位法對海南省地震臺網(wǎng)自有數(shù)字地震資料以來（2000～2014年）研究區(qū)域記錄地震進(jìn)行重新定位，其次用精定位的結(jié)果給出地震分布走向，并與真實斷裂走向進(jìn)行比較分析，初步判斷其成因，探索小震分布和斷裂帶的對應(yīng)關(guān)系。許多國內(nèi)學(xué)者利用雙差精定位技術(shù)做了很多工作，楊智嫻等[4]對我國中西部地區(qū)8年間的10057次地震進(jìn)行了雙差精定位研究，得到新的6496個精確地震震源參數(shù)。宋美琴等[5]采用絕對定位方法和雙差相對地震定位方法對山西及其周邊地區(qū)中小地震進(jìn)行了雙差精定位研究。

1 數(shù)據(jù)資料

本文對2000～2014年共計128個地震進(jìn)行重新定位研究。中國地震局地球物理勘探中心鄭州基礎(chǔ)工程勘察研究院對海南島東北地區(qū)進(jìn)行了高質(zhì)量的地殼波速勘探①中國地震局地球物理勘探中心.海口市活斷層探測與地震危險性評價高分辨地震折射和寬角折射探測，2006.②中國地震局地球物理勘探中心.海南84工程深地震測深資料處理解釋報告，2005.，結(jié)果經(jīng)整理之后見表1。P波和S波波速比為1.73，Moho界面平均深度約為25 km。斷裂構(gòu)造及臺站分布見圖1。

表1 地殼P波波速分層模型表Table1 Crustal P wave velocity model table

2 震源重新定位

本研究采用目前較為流行的雙重殘差定位法進(jìn)行重新定位。該方法是由Waldhauser和Ellsworth[6-7]提出的。由于這種方法能夠有效地提高震中定位的精度，因而被國內(nèi)外廣泛使用。

圖1 擬合直線（F2）和鋪前-清瀾斷裂（F1）的對比（黑色三角為臺站）Fig.1 The contrast between the fitting line and Qinglan-Puqian fracture(The black triangle is station)

圖2、圖3和圖4分別給出了初始的震源位置和重定位后的震源位置。由圖3和圖4可知，重定位前海南地區(qū)的震源深度多分布在10 km上下，但經(jīng)重新定位后，震源深度分布發(fā)生了很大變化，絕大部分由地表到18 km左右分布，并可以明顯看出地震震源沿著一條帶狀分布。通過比較初始震源參數(shù)與重新定位后的震源位置可知，盡管在深度方向上做了較大的調(diào)整，但在水平方向上的變化不大（圖2），說明由海南省臺網(wǎng)確定的經(jīng)度、緯度具有很大的實用性和參考價值。

圖2 重定位前（a）、重定位后（b）地表震中分布Fig.2 Focal depth distribution before （a） and after （b） relocation （Longitude direction）

圖3 重定位前（a）、重定位后（b）震源深度分布（經(jīng)度方向）Fig.3 Focal depth distribution before （a） and after （b） relocation （Longitude direction）

圖4 重定位前（a）、重定位后（b）震源深度分布（緯度方向）Fig.4 Focal depth distribution before （a） and after （b） relocation （Latitude direction）

在程序運行參數(shù)設(shè)置時，多個參數(shù)控制著事件對的建立。其中給定事件對和臺站之間的最大距離為600 km，給定事件對之間的最大距離為10 km，每一個事件的鄰居的數(shù)目不能超過128個，定義一個鄰居所需要的最小震相對的數(shù)目為4，事件對使用的最小震相對的數(shù)目為4，事件對使用的最大震相對的數(shù)目為35。由于部分地震構(gòu)建不了成對的地震事件，故從128個地震中得出118個具有精確定位結(jié)果的震源參數(shù)，占原始數(shù)據(jù)比例的92%。精定位結(jié)果分為三組地震叢，第一組106個地震，震源位置測定誤差（2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差）在EW方向為0.004 km，在NS方向為0.004 km，在豎直方向為0.005 km，平均均方根殘差為0.008 s，統(tǒng)計圖見圖5；第二組9個地震，震源位置測定誤差 （2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差）在EW方向為0.16 km，在NS方向為0.15 km，在豎直方向為0.20 km，均方根殘差9個數(shù)的范圍是0.062～0.077 s， 平均值為 0.07 s。 第三組 3個地震，震源位置測定誤差（2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差）在EW方向為5.00 km，在NS方向為4.05 km，在豎直方向為6.96 km，均方根殘差3個數(shù)的范圍是0.398～0.434 s，平均值為0.41 s?？梢姷谝唤M地震叢誤差最小，第二組次之，第三組誤差最大。三組精度不同是由于地震密集程度和數(shù)量決定的，地震越密集數(shù)量大，定位結(jié)果越精確，所以第三組地震精度低。

圖5 第一組地震叢均方根殘差統(tǒng)計圖Fig.5 RMS residual statistical of the first earthquake group

3 數(shù)據(jù)擬合與對比

3.1 重定位后震群選取

從圖6中可發(fā)現(xiàn)有12個小震偏離了主要震群，其中包括第二組地震叢的9個地震和第三組地震叢的3個地震，第二組地震位于東經(jīng)110.8°的9個地震，第三組是圖中最東邊的三個地震。為了更好的得到數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，只選取第一組地震叢地震，以便對主要震群進(jìn)行線性擬合更加合理。圖6中線框內(nèi)是第一組地震叢地震，對這106個地震進(jìn)行擬合分析。

3.2 數(shù)據(jù)擬合

假設(shè)這些小震是由斷裂帶的破裂引起，那么對這些小震震中進(jìn)行擬合便可以近似得到斷裂帶的位置，本研究也是基于這種假設(shè)進(jìn)行的。擬合出的直線并不是真正實際存在的斷裂帶，這還需要實地考察才可確認(rèn)。在給出的擬合線上去找斷裂也許會提供一些幫助，節(jié)省一些時間。

本文對求取斷裂的走向編寫了程序，如已知斷裂帶上的兩點坐標(biāo)，便可求得斷裂帶兩個方向的走向。通過計算并綜合斷裂特征，本文給出的擬合直線走向是NW2°。

圖6 精定位后地震選取Fig.6 Epicenter selection after the earthquake relocating

3.3 斷層對比、討論

圖7中標(biāo)示出了1605年瓊山71/2級大震位置。鋪前-清瀾斷裂（F1）南段和王五-文教斷裂（F5）的活動時代是早中更新世，鋪前-清瀾斷裂（F1）北段、 馬裊-鋪前斷裂（F3）、 長流-仙溝斷裂（F4）、馬裊-福山斷裂（F6）的活動時代是全新世 。從圖中可見擬合出來的直線（F2）和鋪前-清瀾斷裂（F1）對應(yīng)不是很好，南端的偏差比較大，其形成原因可能是鋪前-清瀾斷裂（F1）北段的活動時代為全新世，而南段的斷裂活動時代卻是早中更新世年代，南段的活動性現(xiàn)今已經(jīng)減弱，小震位置也已經(jīng)發(fā)生了空間遷移，這可能和地下巖漿囊有關(guān)。多位學(xué)者對此區(qū)域進(jìn)行過多項研究，如胡久常等[2，8]對瓊北地下深部進(jìn)行了大地電磁探測，發(fā)現(xiàn)瓊山71/2級地震區(qū)深部約15 km以下，有一低阻體，推測其為正在上升的巖漿熱源，即巖漿囊。由于該巖漿囊緩慢上涌，造成馬裊-鋪前斷裂（F3）和鋪前-清瀾斷裂（F1）強烈活動，產(chǎn)生了1605年的瓊山大地震，其給出的巖漿囊位置位于鋪前-清瀾斷裂（F1） 和長流-仙溝斷裂（F4）之間。李志雄等[9-10]利用1605年瓊山地震區(qū)已有的淺部、物探和鉆井資料，采用空間域三維重力正反演計算，得到莫霍界面深度及起伏形態(tài)，推斷瓊山71/2級地震的地殼深部構(gòu)造是以上地幔物質(zhì)上涌形成的垂直差異運動為主，控制著該地震區(qū)的地面運動，并確定了海南島及鄰區(qū)地殼三維P波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明海南島的波速結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造有一定的相關(guān)性，瓊東北的鋪前-清瀾斷裂在深至5 km左右的深度范圍呈現(xiàn)出明顯的低波速異常，從淺部向下延伸經(jīng)過瓊州海峽下方，并穿過莫霍面達(dá)到地幔深度。劉輝等[11]應(yīng)用有限元方法模擬計算，認(rèn)為瓊山大震震中區(qū)所處的瓊東北地區(qū)可能存在巖墻侵入或張性斷裂膨脹，說明鋪前-清瀾斷裂（F1）周邊地震活動與深部巖漿活動有關(guān)，預(yù)示該地區(qū)可能成為未來火山噴發(fā)活動的中心。由此我們推斷，鋪前-清瀾斷裂（F1）南段的地震活動已經(jīng)向西部地區(qū)空間遷移，這可能和地下巖漿囊的變化有關(guān)，是否已經(jīng)形成了一條新的活動斷裂，未來還有待進(jìn)行更具體、細(xì)致的工作進(jìn)行考證。

4 結(jié)論

（1）采用雙差定位方法對鋪前-清瀾斷裂附近（2000—2014年）128個地震進(jìn)行了重新定位，最終得到118個新的地震震源參數(shù)，占原始數(shù)據(jù)比例的92%。重定位后地震變得更加密集，提高了震源精確度。

（2）重定位后對主要震群進(jìn)行了選取，去掉偏離主震群的小震，以便更好的獲得數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，給出地震分布走向。對求取斷裂的走向編寫了程序，如已知斷裂帶上的兩點坐標(biāo)，便可求得斷裂帶兩個方向的走向。通過計算并綜合斷裂特征，本文給出的擬合直線走向是NW2°。

圖7 震中數(shù)據(jù)擬合Fig.7 Epicenter data fitting

（3）假設(shè)研究的這些小震是由于斷裂破裂引起，對小震位置的擬合也許會得到接近斷裂的位置。但擬合出來的直線走向和鋪前-清瀾斷裂（F1）在南端對應(yīng)不是很好，可能是由于F1斷裂北段活動時代為全新世，而南段的活動時代為早中更新世，南段的地震活動已經(jīng)向西部空間遷移，推斷和地下巖漿囊的變化有關(guān)，是否已產(chǎn)生新的活動斷裂帶，未來還需要更多考證。鋪前-清瀾斷裂北段在1605年發(fā)生過71/2級大震，其周邊的斷裂分布固然很重要，如果未來大震再次發(fā)生，余震分布是否會按照擬合出的直線進(jìn)行破裂值得思考。

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Relocation of Earthquakes near the Puqian-Qinglan Fault and Preliminary Analysis of Tectonic Significance

XU Xiaofeng， WANG Huilin， HU Jiuchang， SUN Peiwen
（Hainan Earthquake Agency，Haikou 570203， China）

Puqian-Qinglan fault is one of the most active seismotectonic faults of Hainan island.The fault constituted the seismotectonic fault of M 71/2earthquake in 1605.Small earthquakes near the Puqian-Qinglan fault are still more active， and earthquakes are basically arranged in north-south direction， which doesn't correspond completely consistent with the southern part of Puqian-Qinglan fault.Based on the data recorded by digital seismic network of Hainan province during January 2000 and December 2014，the paper relocated the128 small earthquakes by using the double-difference earthquake location method，and got 118 new parameters of the earthquake source.and the resuls show that the trend of earthquake distribution is NW2.The corresponding is not particularly well between fitting fault and Puqian-Qinglan fault，which maybe due to the fact that the active age of the northern section of Puqian-Qinglan fault is Holocene，the active age of the southern section of Puqian-Qinglan fault is early middle Pleistocene,southern earthquake activity moving toward west,inferring that the change related to the magma capsule.

Double difference location method； Puqian-Qinglan fault； Seismic structure； Seismic activity；Focal depth

P315.3

A

1001-8662（2017）02-0010-07

10.13512/j.hndz.2017.02.002

徐曉楓，王惠琳，胡久常，等.鋪前-清瀾斷裂帶附近地震的重定位及其構(gòu)造意義的初步分析[J].華南地震，2017，37（2）：10-16.[XU Xiaofeng， WANG Huilin， HU Jiuchang， et al.Relocation of Earthquakes near the Puqian-Qinglan Fault and Preliminary Analysis of Tectonic Significance[J].South china journal of seismology，2017，37（2）：10-16.]

2016-02-20

海南省地震局青年基金項目（201401）資助

徐曉楓 （1983-），男，碩士，助理研究員。主要從事工程地震、地震活動性等研究。

E-mail：xxf1010@qq.com.