2019年10月12日广西玉林北流MS5.2 地震深部孕震环境

2021-07-03赵慈平胡久常周艺颖郭明瑞

地震地磁观测与研究 2021年2期

赵慈平胡久常周艺颖郭明瑞

1）中国昆明650124 云南省地震局

2）中国海口570203 海南省地震局

地震是地壳或岩石圈构造变形的一种方式，施加于边界断层及其活动块体内的力决定了它们的变形方式（伸展、挤压、走滑），而变形（或地震）的空间分布受岩石圈流变学控制，尤其是受断层和其间块体强度以及这些块体与岩石圈耦合作用的控制（Thatcher，2009）。而火山岩浆作为低粘度熔体，其活动通常也会产生地震，地震类型和大小与岩浆活动深度有关。在上地幔顶部，岩浆活动会引起颤动（tremor），在地壳较深部位时，岩浆活动通常产生微小地震，在近地表活动（喷发）时，往往会产生5—6 级地震。与水库诱发地震类似，火山岩浆活动产生的地震通常不会超过7 级。大地震的岩石圈流变控制和火山岩浆产生地震说明，除了上地壳的强度外，深部环境也是地震发生的必要条件。

2019 年10 月12 日22 时55 分24 秒，广西玉林市北流市石窝镇发生MS5.2 地震（22.18°N，110.51°E），震源深度10 km。作为中国最为稳定的地块，华南地块地震活动的强度、频率均较我国西部、华北和台湾弱得多。那么，在弱震活动区发生的北流MS5.2 地震成因机制是什么呢？而且，该地震震中位于雷琼火山区东北部，距火山区范围外包络线约60 km，地震的发生是否与雷琼火山活动有关呢？

Yu 等（2017）、王晨阳和黄金莉（2012）发现，雷琼火山区东北部地幔过渡带（MTZ）发生了减薄作用，说明海南地幔柱与现今雷琼火山区位置存在200 km 的NE 向偏移，二者关于海南地幔柱穿刺MTZ 的位置和规模（横截面积45 000 km2）是一致的，且其横截面积与雷琼火山区面积相当，可能反映了海南地幔柱的真实尺度。而广西玉林市北流市MS5.2 地震恰发生在海南地幔柱穿刺MTZ 位置地表投影范围的西北部。

上述2 种深部背景均表明，该地震可能与该地区深部幔源岩浆活动有关。巧合的是，在震前的2017 年11 月，笔者所在研究组在雷琼火山区东北地区（地幔柱位置正上方）进行了温泉逸出气体氦碳同位素调查，以用同位素地球化学，来示踪海南地幔柱与雷琼火山区的偏移状况、当地岩石圈的绝对运动方向，并探讨海南地幔柱未来垂直熔通地表（雷琼火山迁移喷发）的可能性。在雷琼火山区东北地区（桂东南—粤西南）海南地幔柱根（地幔过渡带减薄区）位置正上方地表进行了温泉逸出气体化学及氦碳同位素调查，共调查水文点（温泉、冷泉、自流井、地热开发井）62 个，取得其中17 个水文点（基本上都是温泉）的逸出气体样品，经气相色谱仪Agilent 7890A、质谱仪Noblesse SFT 分析测试，获得17个温泉逸出气的化学和氦位素数据（表1）。白博县—陆川县一带温泉逸出气(4He/20Ne)/(4He/20Ne)air—3He/4He(Ra) 及幔源氦比例（%）见图1，逸出气幔源氦（%）及地震分布见图2。

表1 白博县—陆川县一带温泉逸出气化学（v/v）及氦同位素组成Table 1 Chemical (v/v) and Helium isotopic composition of thermal spring gas in Baibo-Luchuan area

图1 白博县—陆川县一带温泉逸出气(4He/20Ne)/(4He/20Ne)air—3He/4He(Ra)及幔源氦比例（%）Fig.1 Diagram of (4He/20Ne)/(4He/20Ne)air vs 3He/4He(Ra) and mantle-derived Helium ratio of thermal spring gas in Baibo-Luchuan area

结果表明，北流MS5.2 地震区存在一个高幔源氦异常区，该异常区以玉林市福绵区、白博县、陆川县交界为核心向外围辐射，核心区幔源氦百分比达15%（实际观测值），克里金插值预测值为18%，此次地震位于该异常区东南缘。据历史地震目录，1507 年3 月14 日容县5 级地震、1686 年1 月1 日梧州—合浦间51/4级地震、1778 年10 月29 日北流51/4级地震、1890 年8 月30 日广东廉江—广西白博间53/4级地震均发生在该异常区，说明该区有来自海南地幔柱的幔源岩浆上侵活动，2019 年10 月12 日广西玉市北流MS5.2 地震同历史上其他4 次5 级地震一样，均为该地区幔源岩浆活动引起的，该地区可能也是未来海南地幔柱源火山喷发的地点之一（图2）。