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2015年9月14日昌黎ML 4.7地震分析 郭蕾, 王想, 宫猛, 王亚茹, 王晓山    中国石家庄 050021 河北省地震局 本文收到日期:2015-10-22 基金项目:2015年河北省科技支撑计划项目(项目编号:15275402D);河北省地震局星火项目(项目编号:DZ2015017012,DZ20150420031);晋冀蒙交界地区临时台网假设运行维护及地震危险和对策研究(项目编号:DZ20150428102) 作者简介:郭蕾 (1989-), 女, 硕士, 主要从事数字地震学相关研究工作。E-mail:guolei0430@126.com 摘要:2015年9月14日河北昌黎发生ML 4.7地震,是唐山老震区的一次有感余震活动。从地质背景、序列情况、震源机制解及发震背景等进行分析,并由唐山老震区2000年以来ML 4地震的成对发生探讨ML 4地震活动规律,认为此次地震:主压应力方向为NE向,与华北构造应力场一致;与震前出现的唐山老震区ML 2地震平静、缺震、b值、波速比等测震学参数异常有很好对应;打破了2004年以来唐山老震区ML 4地震的2年发震韵律,值得进一步研究。关键词昌黎ML 4.7地震    成对地震    震源机制    发震背景    Analysis of Changli ML 4.7 earthquake on Sep. 14, 2015 Guo Lei, Wang Xiang, Gong Meng, Wang Yaru, Wang Xiaoshan    Earthquake Administration of Hebei Province, Shijiazhuang 050021, ChinaAbstract: An ML 4.7 earthquake occurred in Changli on Sep.14, 2015. It was undulation of the aftershocks of Tangshan M 7.8 earthquake. This article analyzed Changli ML 4.7 earthquake from the geological background, sequence, the earthquake focal mechanism solutions and seismogenic background, and discuss activity patterns of Tangshan ML 4 earthquake through old in pairs ML 4 earthquakes since 2000. The focal mechanism solutions show the principal stress direction is NE direction, Consistent with the tectonic stress field in North China.It has a good correspondence with the anomalies of tectonics parameters such as the quite of earthquake over ML 2 in Tangshan, frequency, b value and wave velocity ratio.This earthquake breaking the quasi-periodic characteristic of ML 4.0 earthquake in Tangshan, it worthy of future study.Changli ML 4.7 earthquake    paired earthquake    focal mechanism    seismogenic background     0 引言

2015年9月14日河北省秦皇岛市昌黎县 (39.73°N,118.79°E) 发生ML 4.7地震,是唐山老震区余震序列衰减过程中又一次显著起伏活动。此次地震震级不高,但是在震前出现了一定数量的异常,且此次地震未发生在唐山老震区ML 4.0地震2年准周期的节点,打破了2004年以来ML 4地震的2年发震韵律。本文对此次地震的震源机制、序列精定位、发震背景等进行介绍,分析震前存在的一些异常,尝试对唐山老震区ML 4地震的发震规律进行探讨。

1 地质背景

1976年唐山地震距今已40年,余震活动仍在持续,Seth Stein等 (2009)根据余震持续时间和断层加载速率的关系认为,位于板块边界带且远离主边界的断层,如唐山系列断层,余震持续时间一般在100年左右 (仲秋等,2012)。唐山地区主要发育3组浅层活动性断裂,即:NE向宁河-昌黎断裂、丰台-野鸡坨断裂、唐山断裂带,NW向滦县-乐亭断裂、蓟运河断裂和EW向丰台-丰南断裂。2015年9月14日昌黎ML 4.7地震即发生在滦县-乐亭断裂附近。

2 地震序列参数分析2.1 地震序列

根据河北地震台网测定数据,截至2015年9月16日24时,共记录到可定位余震30次,其中:ML 0.0-0.9地震25次,ML 1.0-1.9地震3次,ML 2.0-2.9地震1次,ML 3.0-3.9地震1次,最大余震为9月14日18时23分41秒ML 3.7地震。余震主要集中在震后5小时内,之后余震明显减少,目前小震已恢复到震前平均水平。按照地震类型的划定标准 (中国地震局监测预报司,2007),本次昌黎ML 34.7级地震的主震与最大余震震级差在0.6-2.4,属于主余型地震,地震序列见图 1

图 1(Fig. 1)
图 1 2015年9月14日昌黎ML 4.7地震序列Fig.1 Sequence diagrams of Changli ML 4.7 earthquake on Sep.14, 2015
2.2 发震规律

统计唐山地区2000年以来ML 4以上地震,M-T关系见图 2。由图 2明显可见,唐山老震区2004年以来ML 4地震显示2年左右 (22-26个月) 的准周期特征,兼有双震特征 (张跃刚等,2012)。本次昌黎ML 4.5地震未发生在唐山老震区ML 4.0地震2年准周期的节点,打破了2004年以来ML 4地震的2年发震韵律,需要关注震后该区ML 4地震的发展。

图 2(Fig. 2)
图 2 唐山地区ML4以上地震MTFig.2 MT diagram of Tangshan ML 4 earthquake

2000年以来,唐山地区ML 4.0地震成对出现5次 (表 1图 2),每组2个地震发震间隔最长7个月,最短20天,平均约1-3个月。从发震地点分析,其中有4组地震的第2个地震发生在第1个地震西南方向50-60 km的位置 (图 3),集中在津冀交界地区。这可能是因为,老震区地壳介质相对破碎,介质强度不易积累更大能量,当发生1次4级地震时,会诱发老震区其他介质薄弱区发生相应地震。至于成对地震震中集中原因,仍需研究探讨。

表 1(Tab. 1
表 1 唐山地区2000年以来成对ML 4地震统计Tab. 1 Statistics of pairs ML 4 earthquake in Tangshan region since 2000
参数时间地名震级时间间隔
第1组2000-06-25滦县ML4.47个月
2000-06-25滦县ML4.4
第2组2002-02-09唐山ML4.03个月
2002-05-19丰南ML4.7
第3组2003-04-24天津宁河ML4.31个月
2003-05-22唐山ML4.1
第4组2010-03-06滦县ML4.81个月
2010-03-06滦县ML4.8
第5组2012-05-28唐山ML5.120天
2012-06-18宝坻ML4.5
目前2015-09-14昌黎ML4.7
表 1 唐山地区2000年以来成对ML 4地震统计 Tab.1 Statistics of pairs ML 4 earthquake in Tangshan region since 2000
图 3(Fig. 3)
图 3 唐山地区2000年以来成对ML 4地震位置关系Fig.3 Location diagram of pairs ML 4 earthquake in Tangshan region since 2000

此次昌黎ML 4.7地震与2014年10月14日滦县ML 4.0地震发震时间间隔11个月,远超之前唐山老震区成对地震的时间间隔,且未发生在2年准周期节点,打破了该区ML 4地震的发震规律,之后可能会产生新的发震规律。

2.3 震源机制解

利用初动 (许向彤等,1995) 计算9月14日昌黎ML 4.7地震震源机制解,具体结果见表 2。由表 2可知:此次昌黎ML 4.7地震错动方式为走滑型,节面与卢龙断裂走向一致,节面Ⅱ与滦县-乐亭断裂走向一致,由于余震序列不丰富,分布方向性不明显,无法明确哪个节面为断裂面;主压应力场方向为NE向,与华北构造应力场一致。

表 2(Tab. 2
表 2 2015年9月14日昌黎ML 4.7地震震源机制Tab. 2 Focal mechanism solution of Changli ML 4.7 earthquake on Sep.14, 2015
节面Ⅰ节面ⅡPTB
走向倾角滑动角走向倾角滑动角方位倾角方位倾角方位倾角
194871732848332393149735282
表 2 2015年9月14日昌黎ML 4.7地震震源机制 Tab.2 Focal mechanism solution of Changli ML 4.7 earthquake on Sep.14, 2015
2.4 地震序列精定位

选取河北地震台网2015年9月14日至9月15日昌黎ML 4.7地震序列震相数据,参考于湘伟等 (2003)的分层速度模型,采用双差定位方法进行重定位。重新定位后地震分布更加集中,由于余震序列不丰富,无法明确判断余震的分布方向,详细结果见图 4

图 4(Fig. 4)
图 4 昌黎ML 4.7地震序列精定位Fig.4 Precision positioning of Changli ML 4.7 earthquake
3 发震背景

此次昌黎ML 4.7地震是唐山老震区晚期余震活动,地震活动性和测震学参数在震前均显示出一些异常,存在发生4-5级地震的背景。

3.1 唐山老震区ML 2地震平静

ML 2地震平静32天为异常指标,唐山老震区 (39°-41°N,117.5°-119.5°E)2005-2014年共出现4次小震平静期,其中2次在异常出现后2个月内发生ML 4地震,地震对应率50%。2015年9月14日河北昌黎ML 4.7地震前,唐山老震区出现持续37天的ML 2小震平静期 (图 5),平静被打破一个月后即发生此次地震。

图 5(Fig. 5)
图 5 2005年以来唐山ML 2地震MT及发震时间间隔Fig.5 MT and seismogenic time interval of ML 2 earthquake of Tangshan since 2005
3.2 缺震及b值异常

唐山老震区1990年后进入余震活动晚期阶段,总结震例发现,在ML 2缺震曲线处在低值或低值回升过程中,而b值曲线处在高值或高值回落过程中,易发生中强地震,见图 6。由图 6可知:2012年5月28日唐山ML 5.1地震后,缺震曲线开始快速下降,至2014年底,一直处于低值状态,2015年缺震曲线开始小幅度回升,此次昌黎ML 4.7地震即发生在低值回升阶段,而此时b值曲线处于高值回落阶段,可见昌黎ML 4.7地震的发生与震前唐山地区的ML 2缺震和b值异常有很好对应。

图 6(Fig. 6)
图 6 1990年以来唐山地区ML 2缺震及b值曲线Fig.6 The curve of lack of ML 2 earthquake and b value in Tangshan region since 1990
3.3 波速比

不同学者对波速比开展了广泛研究与讨论,得到不同区域中强地震前后地震波速变化震例 (蔡静观,2000)。根据河北地震台网的震相资料,挑选唐山地区 (39°-41°N,117.5°-119.5°E)2006年以来ML 1.5以上地震的震相走时数据,通过和达法计算平均波速比,并以20点作为窗口作滑动平均,绘制波速比曲线,见图 7

图 7(Fig. 7)
图 7 唐山地区ML 1.5地震波速比Fig.7 Wave velocity ratio of ML 1.5 earthquake of Tangshan region

图 7可知:① 唐山地区ML 1.5地震波速比滑动曲线在几次地震前均出现不同程度的下降-低值-回升的异常形态,对地震有一定反映;② 2015年1月该区波速比出现下降趋势,持续约4个月,7月恢复低值形态,9月14日即发生昌黎ML 4.7地震。根据震例统计,该区波速比低值异常恢复半年内有发生中等地震的可能,因此判定此次下降-低值过程可能为地震前的异常反应。

4 结论

2015年9月14日昌黎ML 4.7地震是唐山老震区的一次余震活动,与震前出现的一些地震活动性和测震学参数异常有很好对应,是1次主余型地震,以走滑错动为主。唐山地区2000年以来多次出现ML 4.0地震成对现象,可能与唐山老震区的地震构造环境有关,老震区地壳介质相对破碎,介质强度不易积累更大能量,当发生1次4级地震时,会诱发老震区其他介质薄弱区发生相应地震。此次昌黎ML 4.7地震打破2004年以来唐山地区ML 4地震2年左右的活动韵律,预示着唐山7.8级地震的余震活动可能产生了新的发震规律,值得进一步研究。

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