王小娜,鄧志輝,王力偉,楊 選

（1.廣東省地震局,廣州 510070；2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室,廣東 珠海 519000）

0 引言

經(jīng)中國地震臺(tái)網(wǎng)中心測定,北京時(shí)間2019年10月12日22時(shí)55分廣西北流與廣東化州交界（22.16°N,110.52°E）發(fā)生MS5.2級(jí)地震 ,震源深度10 km（圖1）,地震發(fā)生前2 s ,其北西側(cè)發(fā)生1次4.2級(jí)前震。根據(jù)廣西及廣東省地震局地震烈度調(diào)查與評(píng)定結(jié)果（http://www.gxdzj.gov.cn/dzyjcl/17431.jhtML）,此次地震極震區(qū)烈度為Ⅵ度,等震線形狀呈橢圓形,長軸總體呈NW向,長約19 km,短軸約10 km,面積約為141 km2,共造成廣東化州市平定鎮(zhèn)、播揚(yáng)鎮(zhèn)和廣西北流市六靖鎮(zhèn)、石窩鎮(zhèn)和清灣鎮(zhèn)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi),目前無人員傷亡,直接經(jīng)濟(jì)損失約505萬元。

地震發(fā)生后廣東省地震局及廣西省地震局組成應(yīng)急工作小組前往震源區(qū)進(jìn)行應(yīng)急處置工作,在5.2級(jí)地震周邊30 km范圍內(nèi)布設(shè)了6個(gè)地震臺(tái)站（圖1）,顯著提高了5.2級(jí)地震序列的監(jiān)測能力。截止到2019年12月25日,共記錄到余震205次,其中ML0.0～0.9地震123次、ML1.0～1.9地震 70次、ML2.0～2.9地震 10次、ML3.0～3.9地震2次,最大余震為2019年10月12日23時(shí)31分的ML3.2地震（圖1）。

2016年7月31日距北流5.2級(jí)地震北東約230 km處發(fā)生廣西蒼梧5.4級(jí)地震,廣西蒼梧5.4級(jí)地震打破了東南沿海地震帶近18年的5級(jí)地震平靜,標(biāo)志著東南沿海地震帶進(jìn)入1900年以來第Ⅴ活躍幕[1]。2018年11月26日臺(tái)灣海峽6.2級(jí)地震打破了東南沿海地震帶近24年的5.5級(jí)地震平靜[2],而廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震再次確認(rèn)了東南沿海地震帶正處于第Ⅴ活躍幕。因此研究這些地震的震源機(jī)制及動(dòng)力學(xué)特征,對于東南沿海地震帶震情研判具有重要意義。

廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震位于少震弱震區(qū),1800年后, 5.2級(jí)地震周邊100 km范圍內(nèi)僅在1890年8月30日廣東廉江及廣西陸川交界處發(fā)生5?級(jí)地震,兩次地震相距61 km。鑒于震源區(qū)周邊較低的地震活動(dòng)性,相關(guān)的地球物理學(xué)研究資料較少,這為研究本次地震的發(fā)震構(gòu)造增加了難度,因此,本文嘗試?yán)霉潭ㄅ_(tái)站和流動(dòng)臺(tái)站記錄的地震資料對廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震序列進(jìn)行精定位,對震源機(jī)制解進(jìn)行反演,結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造資料和烈度調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析研究,探討其發(fā)震構(gòu)造,為粵閩交界地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供信息。

1 地震地質(zhì)構(gòu)造背景

廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震位于南華沿海斷塊差異隆起區(qū),根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果,該隆起區(qū)處于華南沿海地區(qū),北至粵北間歇性上升區(qū),南至濱海斷裂帶,構(gòu)造線主要為NE向,其次為NW向。區(qū)內(nèi)自晚古生代以來形成多個(gè)相對隆起區(qū),中生代構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,主要以斷裂活動(dòng)和斷塊運(yùn)動(dòng)為特征,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在總體上繼承了斷裂和斷塊運(yùn)動(dòng)特征。南華沿海斷塊差異隆起區(qū)地震活動(dòng)較為頻繁,是東南沿海地震帶的主要組成部分。根據(jù)構(gòu)造特征的差異,該區(qū)又可分為多個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元[3-5],自西向東分別為桂東南—粵西斷塊差異隆起區(qū)、云開大山斷塊隆起區(qū)、天露山間歇性斷塊隆起區(qū)、珠江三角洲斷陷區(qū)、閩西—粵中斷塊差異隆起區(qū)、蓮花山—戴云山斷塊隆起區(qū)以及惠來—汕尾掀斜差異隆起區(qū)等,而本次廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震位于云開大山斷塊隆起區(qū)。

云開大山斷塊隆起區(qū)內(nèi)主要有NE向和NW向兩組斷裂（圖1）,其中NE向斷裂有合浦—北流斷裂、信宜—廉江斷裂及吳川—四會(huì)斷裂,合浦—北流斷裂西南起于北部灣海域,向北東經(jīng)合浦、博白、陸川、北流、容縣、岑溪一直延伸到蒼梧一帶,總長約370 km[6-7],斷裂附近發(fā)生了1507年容縣5.0級(jí)地震、1778年北流5?地震和2016年蒼梧5.4級(jí)地震。合浦—北流斷裂帶分東、西兩支,西支又稱博白—梧州斷裂,全長約370 km；東支又稱陸川—岑溪斷裂,長約300 km[8]。信宜—廉江斷裂東北起自廣東信宜附近,向西南經(jīng)化州、廉江延伸入海灣,長約150 km,總體傾向NW,表現(xiàn)為正斷性質(zhì),1605年廉江發(fā)生6.0級(jí)地震。吳川—四會(huì)斷裂帶經(jīng)過吳川,向西南延伸入海,并繼續(xù)延伸到湛江東海島東緣,向北東經(jīng)陽春、云浮、四會(huì)至英德以北,該斷裂為廣東省內(nèi)主要的控震斷裂,曾發(fā)生過多次5級(jí)以上地震,如1605年湛江海域6.5級(jí)地震、1606年湛江海域5.5級(jí)地震、1611年電白6.0級(jí)地震、1665年羅定5.0級(jí)地震、1749年云浮5.0級(jí)地震等[9]。NW向斷裂主要有百色—合浦?jǐn)嗔?、巴馬—博白斷裂,百色—合浦?jǐn)嗔咽加趶V西與貴州交界的隆林,向東南經(jīng)百色、平果、南寧、合浦一直延伸到雷州半島,全長約700 km ,1977年廣西平果附近發(fā)生5.0級(jí)地震。巴馬—博白斷裂西北起自貴州境內(nèi),向東南經(jīng)廣西的巴馬、大化、橫縣、博白以及廣東高州一直延伸到廣東茂名附近,全長約800 km ,傾向以NE為主,傾角40～85°[10],該斷裂與防城—靈山斷裂交匯處在1936年和1958年分別發(fā)生6?級(jí)地震和5?級(jí)地震。

圖1 粵桂交界地震構(gòu)造圖Fig.1 Seismotectonic map at the junction of Guangdong and Guangxi

2 地震精定位結(jié)果

本文利用廣東省地震臺(tái)網(wǎng)（24個(gè)臺(tái)站）、廣西省地震臺(tái)網(wǎng)（15個(gè)臺(tái)站）以及海南省地震臺(tái)網(wǎng)（2個(gè)臺(tái)站）的41個(gè)固定地震臺(tái)及6個(gè)流動(dòng)地震臺(tái)站（圖1）記錄到的P波及S波震相走時(shí)數(shù)據(jù)[11-13],利用雙差地震定位方法[14]進(jìn)行重新定位,在前期的資料處理過程中,剔除掉走時(shí)偏差大于5s的震相數(shù)據(jù),且保證每個(gè)地震至少有6個(gè)臺(tái)站記錄,最終獲得135個(gè)地震（包含主震及前震）進(jìn)行精定位反演,震級(jí)范圍ML≥0.5 ,震源深度范圍5～14 km。在反演過程中,使用的一維速度模型為根據(jù)前人資料[15-20]獲取的粵西地區(qū)平均一維速度模型。

表1 粵西地區(qū)平均一維P波速度模型Table 1 The 1D P wave velocity model of the western Guangdong region

經(jīng)過雙差地震定位,本研究共獲得104個(gè)地震的精定位結(jié)果,地震走時(shí)殘差由定位前的0.27 s降為0.06 s ,定位精度有了明顯提高。圖2為定位前后地震分布圖,可以看出,定位后廣西北流—廣東化州地震序列NW向條帶特征更為明顯,精定位后廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震位于北緯22.15°,東經(jīng) 110.54° ,震源深度 9.8 km ,而 4.2級(jí)前震（北緯 22.16°,110.53°,震源深度9.5 km）位于主震北西約1.15 km處。

圖2 精定位前（a）后（b）北流—化州地震序列分布圖Fig.2 Distribution of Beiliu-Huazhou seismic sequence before (left) and after (right) relocation

為更好地分析地震在深度方向的展布情況,本文分別沿小震分布走向和垂向建立兩條剖面,精定位后,北流地震序列與地面近垂直分布,震源深度主要位于5～13 km之間,其中6～10 km之間的地震占比80%,淺層（0～4 km）未定位到地震,而震后地質(zhì)考察亦未發(fā)現(xiàn)地表破裂。地震序列在不同時(shí)段的分布如圖3所示,可以看出,4.2級(jí)前震發(fā)生2s后在其南東發(fā)生廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震,主震與前震深度相差不大,主震后1h內(nèi),余震主要位于4.2級(jí)前震附近。主震后1～24 h內(nèi),沿走向看,余震發(fā)生在前震和主震之間,且多位于主震上方,而垂直方向看,余震主要位于主震和前震的北東側(cè),震源深度范圍5～13 km。24 h～10 d內(nèi),余震橫向分布特征與1～24 h時(shí)段特征類似,但余震在深度方向上主要位于主震上方。主震發(fā)生10 d后,余震主要位于前震的北東側(cè),且震源深度主要集中在前震附近及其上方。

此外,根據(jù)小震集中在斷層面附近的原則,本文利用小震分布確定發(fā)震斷層面參數(shù)[21],得到廣西北流—廣東化州地震序列發(fā)震斷層面長約2.7 km,寬約1 km,走向N51.8°W,傾角約89.3°（圖2b）。結(jié)合周邊活動(dòng)斷裂情況,地震序列位于NE向信宜—廉江斷裂與NW向米場—石窩斷裂延伸線的交匯處,其中米場—石窩斷裂為巴馬—博白斷裂的分支斷裂,該斷裂與發(fā)震斷層面走向相近。

圖3 不同時(shí)段北流—化州地震序列地震分布圖Fig.3 Distribution of Beiliu-Huazhou seismic sequence along profiles at different time period

3 震源機(jī)制解

廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震前2s發(fā)生一次4.2級(jí)前震,兩次地震波形數(shù)據(jù)耦合在一起,這為P波初動(dòng)的拾取以及震源機(jī)制解反演過程中波形的擬合增加了不確定性。因此在求解4.2級(jí)前震的震源機(jī)制解時(shí),我們僅根據(jù)P波初動(dòng)資料,使用focmec方法[22-23]求取震源機(jī)制解（表2,圖2）。而對于5.2級(jí)主震,中國地震臺(tái)網(wǎng)中心、臺(tái)網(wǎng)應(yīng)急部、中國地震局地球物理研究所、中國地震局地震預(yù)測研究所等多家單位使用CAP（Cut And Paste）方法[24-25]進(jìn)行了震源機(jī)制解反演運(yùn)算（表3）。防災(zāi)科技學(xué)院Seismology課題組（https://mp.weixin.qq.com/s/ODueSMjlEQvbytCiYc14bw）根據(jù)上述震源機(jī)制解,求出了一個(gè)與所有測定的震源機(jī)制的差別平方最小的“中心震源機(jī)制解”（表3,圖2）,因此,本文將利用中心震源機(jī)制解進(jìn)行分析研究,以減小前震和主震波形耦合所引起的震源機(jī)制解誤差。

表2 廣西北流-廣東化州MS 4.2級(jí)前震震源機(jī)制解Table 2 The focal mechanism of Beiliu-Huazhou ML4.2 foreshock

表3 不同機(jī)構(gòu)給出的5.2級(jí)地震震源機(jī)制解及中心震源機(jī)制解Table 3 The focal mechanisms of Beiliu-Huazhou MS 5.2 mainshock from different organization

根據(jù)震源機(jī)制解可知（圖2,表2,表3）,4.2級(jí)前震與5.2級(jí)主震震源機(jī)制解均為走滑型。4.2級(jí)前震節(jié)面1走向?yàn)镹EE-SWW向,與附近的信宜—廉江斷裂NE-SW走向存在一定差異,通過地質(zhì)考察發(fā)現(xiàn)前震附近存在一條NEE-SWW向的溝谷（圖2 b虛線）將兩側(cè)山峰斜切,推測此處存在一條NEE-SWW向的未知斷裂,在此命名為茶山斷裂,該斷裂走向與前震節(jié)面1走向一致,前震位于茶山斷裂與米場—石窩斷裂延伸線交匯處。5.2級(jí)主震節(jié)面1走向?yàn)镹WWSEE向,與精定位所揭示的斷層面走向相近,亦與NW向米場—石窩斷裂走向相近,而節(jié)面2走向?yàn)镹E-SW向,與信宜—廉江斷裂走向相近,主震位于米場—石窩斷裂延伸線與信宜—廉江斷裂交匯處。

4 分析與討論

根據(jù)廣西北流—廣東化州MS5.2級(jí)地震序列精定位結(jié)果,其發(fā)震斷層面參數(shù)與NW向巴馬—博白斷裂的分支米場—石窩斷裂產(chǎn)狀相近。而從前震和主震震源機(jī)制解結(jié)果來看,主震前震雖均為走滑型,但其震源機(jī)制解參數(shù)有一定差異：前震位于茶山斷裂與米場—石窩斷裂延伸線交匯處,其震源機(jī)制解兩節(jié)面分別與交匯的兩條斷裂走向一致；主震位于米場—石窩斷裂延伸線與信宜—廉江斷裂交匯處,其震源機(jī)制解兩節(jié)面亦與交匯的米場—石窩斷裂及信宜—廉江斷裂走向一致。結(jié)合斷裂資料和地震烈度圖,Ⅵ度極震區(qū)等震線長軸呈NW向,因此認(rèn)為北流5.2級(jí)地震序列與北西向米場—石窩斷裂關(guān)系密切,前震和主震可能有不同的孕震機(jī)制,推測前震為NW-SE向米場—石窩斷裂和NEE-SWW向茶山斷裂共同作用的結(jié)果,這也可以解釋主震發(fā)生10 d后,余震集中在前震北東側(cè)。而米場—石窩斷裂延伸線與NE-SW向信宜—廉江斷裂交匯處屬于應(yīng)力薄弱區(qū)域,該區(qū)域距離前震僅1 km左右,因此,4.2級(jí)前震的發(fā)生可能對5.2級(jí)地震具有觸發(fā)作用,5.2級(jí)地震發(fā)生后余震主要沿米場—石窩斷裂的延伸線分布。

5 結(jié)論

2019年10月12廣西北流—廣東化州交界發(fā)生5.2級(jí)地震,地震發(fā)生前2 s ,其北西側(cè)發(fā)生4.2級(jí)前震。本文根據(jù)地震周邊47個(gè)臺(tái)站記錄到的P波及S波震相走時(shí)資料,利用雙差地震定位方法獲取了104個(gè)地震的精定位結(jié)果。此外,本文使用focmec方法獲得了4.2級(jí)前震的震源機(jī)制解,而對于5.2級(jí)主震,多家單位使用CAP方法反演得到了4個(gè)5.2級(jí)地震的震源機(jī)制解,本文采用上述4個(gè)震源機(jī)制解得到的“中心震源機(jī)制解”進(jìn)行研究探討[26]。根據(jù)精定位及前震和主震震源機(jī)制解結(jié)果,結(jié)合震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況和烈度調(diào)查工作,對廣西北流—廣東化州MS5.2級(jí)地震進(jìn)行發(fā)震構(gòu)造分析,得到如下結(jié)論：

（1）精定位后廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震位于北緯 22.15°,東經(jīng) 110.54°,震源深度9.8 km, 而 4.2 級(jí)前震位于北緯 22.16°,110.53°,震源深度9.5 km ,前震位于主震北西約1.15 km處。地震序列的震源深度主要位于5～13 km之間,淺層未定位到地震分布,地表未發(fā)現(xiàn)破裂。震后不同時(shí)段,余震在橫向和垂向上表現(xiàn)出不同的特征。

（2）4.2級(jí)前震與5.2級(jí)主震震源機(jī)制解均為走滑型,前震位于茶山斷裂與米場—石窩斷裂延伸線交匯處,其震源機(jī)制解兩節(jié)面分別與上述交匯的兩條斷裂走向一致；主震位于米場—石窩斷裂延伸線與信宜—廉江斷裂交匯處,其震源機(jī)制解兩節(jié)面亦與交匯的米場—石窩斷裂及信宜—廉江斷裂走向一致。

（3）廣西北流—廣東化州5.2級(jí)地震序列可能是米場—石窩斷裂、茶山斷裂和信宜—廉江斷裂共同作用的結(jié)果,前震和主震孕震過程可能并不相同,前震可能為NW-SE向米場—石窩斷裂和NEE-SWW向茶山斷裂共同作用的結(jié)果。此外,5.2級(jí)地震位于米場—石窩斷裂與NE-SW向信宜—廉江斷裂交匯處,該交匯處應(yīng)力薄弱且距離前震僅1 km左右,因此,推測4.2級(jí)前震的發(fā)生可能對5.2級(jí)地震具有觸發(fā)作用,5.2級(jí)地震發(fā)生后余震主要沿米場—石窩斷裂的延伸線分布。

致謝：感謝審稿專家給出的寶貴意見,感謝國家測震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份中心及廣東省地震局監(jiān)測中心為本研究提供地震數(shù)據(jù),感謝防災(zāi)科技學(xué)院萬永革教授提供的斷層面參數(shù)反演程序,本文繪圖均使用GMT程序繪制,在此一并表示感謝。