东南沿海地震带M≥5级中强地震活动的时空丛集特征

陈大庆,邵 叶,谭争光,黄元敏

（广东省地震局,广州 58000）

引言

2016年以来东南沿海地震带5、6级地震丛发,分别于2016年7月31日发生广西苍梧5.4级地震、2018年11月26日台湾海峡6.2级地震、2019年10月12日广西北流—广东化州5.2级地震。另外2019年11月25日广西靖西的5.2级地震也位于东南沿海地震带边缘地区。三年多的时间在东南沿海地震带及边缘区域接连发生4次5、6级地震。与之形成鲜明对比的是在2016年苍梧地震前东南沿海地震带已经有17年没有发生5级以上地震。这种中强地震或在较短的时间内丛集发生,或较长时间平静的现象在东南沿海地震带有历史记录以来经常发生。上一个中强地震的丛集时间段,以1994年台湾海峡7.2级地震、1994、1995年北部湾6.1、6.2级地震为代表的中强地震主要发生在东南沿海地震带东西两端。而本轮的苍梧地震、广西北流—广东化州地震都发生在东南沿海地震带中段的粤桂交界区域,两轮丛集时间段内中强地震活动的空间主体地区发生了改变。

对于东南沿海地震带中强地震时空丛集的特征,前人也进行过较为详细的研究,魏柏林等[1]认为东南沿海地震带存在明显的二次大的地震活跃期,其间隔时间约300年,从序列分布上可以将东南沿海地震带分为2个周期,1400—1710年为第一活动周期,1711年至今为第二活动周期。第二周期在大释放后明显比上一周期衰减时间长,在剩余释放阶段仍发生多次二十几年尺度的活动周期活跃幕现象。对于20世纪以来东南沿海地震带活跃幕的划分,不同的学者给出了不同方案[2-7]。本文在前人研究的基础上,对东南沿海地震带中强地震活动的时空丛集特征进行了研究。

1 东南沿海地震带三个7级强震释放周期

图1为东南沿海地震带自1500年以来5级以上地震的时空分布图,图2为时间序列的M-T图。以上两类地震活动的分析图分别描述了地震的空间和时间分布特征,但时空特征是割裂开的。为了更好的分析地震的时间和空间分布之间的关系,结合东南沿海地震带主要活动构造以及强震活动以北东向分布为主,大体有沿114°东西端对称分布的特征,选取北东60°为投影方向,中间位置（114.00°,22.15°) 为原点,将所有地震投影到此基准线上得到图3的沿北东60°走向投影的时空分布图（图3）。

东南沿海地震带有历史记录以来共发生5次7级以上地震,分别是1600年广东南澳7.0级地震、1604年福建泉州海外7.5级地震、1605年海南琼山7.5级地震、1918年广东南澳东7.3级地震和1994年台湾海峡7.3级地震（图1、图2、图3）。前3次7级地震时间丛集特征非常显著,在1600—1605年短短5年的时间内接连发生3次7级强震。并且东西段在时间上有呼应的关系,东段先发生2次7级地震,随后间隔7个月左右的时间在西段也发生了7级强震。这一时空对应关系在距今最近的一次7级强震周期也得到了验证,第三周期东段1994年台湾海峡7.3级地震后仅仅不到4个月的时间也在西段的北部湾发生了6.1、6.2级双震。三个7级释放周期中第一、三2个周期都有强震东西段呼应的关系,并且都是东段发生强震后半年左右的时间西段也紧接着发生强震。而第二次7级强震周期在东段1918年南澳7.3地震后,西段并没有中强地震呼应,和另外2次7级强震活动周期不同的是此次地震基本可能是原地重发的地震[8-9],并且在此次地震的主释放前东段和西段都发生了6级左右的地震,如1911年广东海丰外6.0级地震、1906年福建厦门海外6.25级地震、1895年广东揭阳6.0级地震、1890年广西陆川6.0级地震,应力得到部分释放。

根据3个7级强震释放周期中的地震活动特征,本文将每个周期分为调整期（主释放期前以5级活动为主）、主释放期（6、7级强震释放阶段）、后释放期（主释放期后以5级地震活动为主的阶段,图2）。其中第一、三次的7级周期整个释放过程较为相像都经历了调整期,随后是经历了一个5级地震活动平静阶段,接着是东西两段的主应力释放期发生6、7级强震,主释放期后又经历了一个平静期,接着以5级左右中等地震为主的后释放期。而第二个7级活动周期则有所不同,整个释放过程没有明显的平静阶段,在主释放期前,经历了一个6级地震为主的预释放期。而且其后释放期前也没有明显的平静期。图4为三个7级强震释放周期内(包括预释放期、主释放期和后释放期）地震释放能量的对比。第一、三周期东西段能量释放较为均衡。而第二强震周期,西段能量释放明显偏弱。以下对三个7级地震释放周期不同释放阶段时空特征进行对比分析。

图1 东南沿海地震带1500年以来5级以上地震时空分布图Fig.1 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M≥5 in the southeast coastal seismic belt since 1500

图2 东南沿海地震带1500年以来5级以上地震M-T 图及3个7级强震释放周期Fig.2 M-T figure of earthquakes with M≥5 in the southeast coastal seismic belt since 1500 and three release cycles of strong earthquakes with M≥7

图3 东南沿海地震带1500年以来5级以上地震沿北东60°走向投影时空分布图Fig.3 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M≥5 in the southeast coastal seismic belt since 1500 projected along NE 60°

图4 三个7级强震释放周期地震能量释放对比Fig.4 Comparison of seismic energy release of three M7 earthquake release cycles

2 三个主释放前调整期时空分布特征的对比分析

按照图2中的划分,东南沿海地震带三次7级强震的主释放期前都经历了一段时间的调整期,调整期内主要发生的是5级左右的地震,但时间长短不一,前2个调整期时间较长,分别是77年和83年,而最近一次的调整期仅仅只有25年。3次调整期内的中等地震在空间分布上主要集中在两个主体地区,分别是东南沿海地震带中段粤桂交界和东段粤闽赣交界及近海区域（图5）。第一个7级强震的后释放期和以上3次调整期内的地震活动具有相同的活动主体地区,图6是这4个时间段内的5级以上地震沿正东西方向（以114°为原点）投影的时空分布图。其中114°以东为粤闽赣交界及近海区域（图中距离为正的区域）,以西为东南沿海地震带中段粤桂交界区域（图中距离为负的区域）。从图中可以看到在东段粤闽赣交界及近海区域,中强地震的主体迁移方向是由西向东,而在中段的粤桂交界区域三个调整期内都是由西向东迁移,但在第一个7级强震的后释放期则呈现的是相反由东向西迁移,这可能和所处不同的应力状态有关。

图5 三个调整期5级以上地震时空分布图Fig.5 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M≥5 in three adjustment stages

图6 三个调整期和第一个7级强震的后释放期沿正东西向投影的时空分布图Fig.6 Spatial-temporal distribution of three adjustment stages and the post-release stage of the first active periods of M 7 earthquake projected along the east-west direction

3 三个强震周期的主释放期和后释放期时空特征的对比分析

图7是三个7级强震主释放期和后释放期的时空分布图,其中第一、三次强震活动周期具有较为相似的活动特征都是东西两段的双侧应力释放。从调整期经过大约15年左右的平静期进入7级强震的主释放期,在主释放期都是东段先发生7级强震,其中第一个周期接连发生了2次7级强震,随后大约半年左右的时间,西段有呼应强震发生。2次都是东南沿海地震带东西两段较为完全的应力释放,随后大约经过一个20年左右的平静期后进入一个5级地震为主的后释放期。后释放期内中等地震活动的主体地区是东南沿海地震带中段粤桂交界区域。而第二个7级强震的释放周期则呈现的是较为不同的特征,主释放期是东段的单侧应力释放。较为不同的是在主释放期前另外还经历了一个6级地震为主的预释放期,主要发生在东南沿海地震带中东段从珠江口到福建近海的北东滨海断裂带上,西段地震活动较弱显示地震活动的非对称性分布。后释放期的5、6级地震主要发生在东西段主释放期6、7级强震的外围。

图7 三个7级强震释放周期5级以上地震时空分布图Fig.7 Spatial-temporal distribution of earthquakes with M ≥5 in three M7 earthquake release cycles

4 结论和探讨

本文在前人研究的基础上对东南沿海地震带3个7级强震周期内中强地震活动的时空丛集特征进行了研究。认为东南沿海地震带东西两段强震在时间上有较好的呼应关系,推测东西段可能存在动力学关联。从强震的发震时间上看东段可能为主动点,当东段强震引起的应力释放足于诱发西段强震的时候则会产生这种强震时间上呼应的关系。反之,则时间上呼应的关系不强,主释放期的强震选择在东南沿海地震带中东段滨海断裂带以6级左右地震释放。

从2016年以来东南沿海地震带进入了新一轮的5、6级地震的丛集时间段,从本文总结的3个7级强震活动周期的中强地震活动特征来看,目前处于第三强震周期的后释放阶段。第三释放周期和第一周期有较为相似的活动特征,都是东西两段较为完全的能量释放。第一周期的后释放期以5级左右中等地震为主,活动的主体地区集中在东南沿海地震带中段粤桂交界区域。如果本轮地震活动有类似特征的话,则后续东南沿海地震带中段粤桂交界区域仍然是未来5级中等地震活动的主体地区。