郯庐断裂带是中国东部重要的深大断裂^[1]，其南段的鲁、苏、皖交汇地区地震活动频繁^[2-3]，特别是自2003年以来，安徽段经常发生中强地震。“霍山窗”位于安徽中西部地区的北大别山沉降南缘^[4]，区域内及附近共发育3组断裂，分别为磨子潭-晓天断裂、落儿岭-土地岭断裂及梅山-龙河口断裂^[5]。区域内小震及微小地震活动频繁，与华东地区中强地震的关联性研究显示，“霍山窗”地区小震活动具有显著的指示作用^[6]。研究表明，郯庐断裂带对两侧的构造格局有着较大的影响，长期控制着邻近区域的断裂和构造活动。“霍山窗”构造区内分布3条主要断裂，2条走向与郯庐断裂带近乎平行，另外1条近乎垂直。“霍山窗”构造区作为大别造山带的重要组成部分，与郯庐断裂带在构造上存在一定的关联性。

跨断层水准测量可以直观地获得垂直形变资料，对于研究断层的垂直运动及其变化特征具有重要意义^[7]。断层活动是一个复杂的变化过程，要想深入挖掘出跨断层数据中可能存在的孕震信息，利用单一的数据和方法显然不足以得出可靠的结论，必须利用多种方法提取多样化数据中的信息进行分析^[8]。

本文基于安徽地区跨断层水准测量数据，利用断层形变趋势累积率和年滑动速率比方法，对安徽境内的主要断层活动特征进行分析，并结合相关成果进行研究。

1 资料选取及处理方法 1.1 测点分布及资料概况

安徽跨断层水准测线主要分布在郯庐断裂带南段及大别造山带东段活动断层的主断面，目前布设有9条测量线路，其中合肥为定点观测，测量间隔为1 d，其他测点采取流动观测方式，测量周期为1~2个月。跨郯庐断裂带的测量线路有合肥、女山、槐柏、池河4条测线，“霍山窗”区域有大堰、钱家店、马家岭、洗儿塘、仙姑坟5条测线。

1.2 数据处理方法 1.2.1 断层形变累积率

陈兵等^[9]介绍断层形变趋势累积率(D_C值)方法在跨断层水准资料分析中的应用情况，目的在于定量表达断层形变的趋势性累积程度，并根据相关区域的研究进一步对D_C值的特征函数及意义作详细表述^[10]。

赵振才等^[11]指出，断层形变可以分为不同的形态，如平稳变化类型和具有趋势性累积意义的变化类型。为了消除误差及可能的干扰因素，得到更为连续的断层形变累积率变化，一般采用滑动计算的方法。王永安等^[12]具体介绍了该方法的分析研究工作。

1.2.2 年滑动速率比

为了更好地提取出跨断层水准测量资料中的孕震信息，消除观测序列的周期性变化、线性变化以及干扰和粗差，李杰等^[13]提出基于水准测量数据的年滑动速率比方法，并对该方法的实际效果进行检验，取得较好的成果。

2 断层活动特征及地震关联性 2.1 断层形变累积率空间分析

利用断层形变累积率方法计算9条跨断层水准测线的垂直形变累积率值，选择研究时段内5次中强地震进行重点研究，其中安徽地区3次，分别为2002年霍山4.0级地震、2011年安庆4.8级地震和2014年霍山4.9级地震；邻区地震2次，分别为1995年山东苍山5.2级地震和2005年江西九江5.7级地震。

以地震发生的先后为序列，绘制每次地震的震前断层形变累积率等值线(图 1)作为断层整体应变累积率的空间分布特征。地震的发生可能受断层形变累积程度的影响，一般发生在断层形变积累程度较大的区域，当形变累积率出现高值，或高值与低值呈显著的梯度变化时，都可能预示中强地震的发生。

以1995年山东苍山5.2级地震为例，震前出现较为明显的形变累积率高值与低值梯度变化异常区域，以跨郯庐断裂带的合肥测线最为显著，女山测线出现最低值，“霍山窗”区域整体则表现为无形变累积的平稳状态。整个研究区域内，形变累积率空间分布展现为由南向北递减的特征(图 1(a))。“霍山窗”区域在研究时段发生2次中强地震，分别为2002年4.0级地震和2014年4.9级地震，其中，2002年的霍山4.0级地震高值异常仍然位于合肥测线，较北的女山测线也处于相对高值状态。与1995年苍山5.2级地震类似，“霍山窗”区域变化依旧比较平稳，可能预示着该区域内应力的平静状态(图 1(b))。2014年的霍山4.9级地震则较为特别，所有测点所在的断层均表现为张性，反映区域内断层形变累积程度较弱，断层处于松弛状态(图 1(e))。

2005年九江5.7级地震前，“霍山窗”区域出现明显的高值与低值的高密度梯度变化，位于洗儿塘的测线出现最低值，而同处于“霍山窗”区域的钱家店则出现相对高值，郯庐断裂带则表现为较弱的形变累积。同区域内震前形变累积状态在不同的断层出现复杂的差异性变化，反映区域内的应力调整在不同断层表现不一致。

2011年安庆4.8级地震前，郯庐断裂带与“霍山窗”区域的形变累积状态出现明显的分界(图 1(d))，郯庐断裂带各条测线均处于较低的负值，显示郯庐断裂带在此时段处于松弛状态，霍山窗区域则整体处于无形变累积的状态。

2014年霍山4.9级地震以后，安徽地区地震活动水平较弱，断层形变累积率在空间上表现出较为复杂的情况，无明显高值或低值的聚集或分界现象，可能预示此时段内断层整体处于松弛状态。

综合分析断层形变累积率在震前的空间分布状态，对于霍山窗区域内的2次地震，距离震中较近的测点在震前均无明显异常，意味着该区域的应力处于闭锁状态，可能是由于震中区以外应变能量供给有较长时间的持续；对于安徽邻近地区的2次地震，山东苍山地震前郯庐断裂带合肥测点附近出现高值聚集，江西九江地震前“霍山窗”区域则出现高密度梯度变化带。由此认为，安徽地区的郯庐断裂带及“霍山窗”区域断层活动性较弱，处于闭锁状态，具备中强以上地震的发震背景。而安徽邻近区域的断层形变累积率异常对地震的发生具备一定的预报意义，其演化过程尚需进一步研究。

2.2 年滑动速率比分析

依据文献[13]所述的跨断层水准测量数据年滑动速率比计算方法，计算1994年以来各条测线的年滑动速率比(图 2、图 3)。结果显示，年滑动速率比方法对异常提取的增强作用较为明显。该方法一般以超出2倍均方差为异常判定指标，但考虑到安徽地区地震活动及相关研究对安徽地区断层活动强度的判断，本文并不局限于此作为唯一的判定指标。

按照中强地震的发生顺序依次进行分析讨论。1995年山东苍山5.2级地震前的年滑动速率比显著异常出现在合肥、马家岭、仙姑坟及洗儿塘4条测线，均表现为2个月~2 a的持续高值异常，出现时间跨度比较大，最长的异常点出现在18个月左右的合肥、仙姑坟测线，最近的异常点出现在6个月左右的马家岭，异常的时间进程差异性较为显著。

2002年发生的霍山4.0级地震震级较小，但“霍山窗”区域有3条测线出现显著的震前高值异常。其中，洗儿塘测线的高值异常最为显著，震前3个月出现；大堰测线则出现在震前2个月；马家岭异常值相对较低，但高值后出现3个月左右的持续低值，随后发震。总体来看，出现的异常均具有一定的短临地震预报意义。2014年同样发生在霍山地区的4.9级地震，异常点范围更广，不仅“霍山窗”区域有4条测线出现异常，郯庐断裂带4条测线同样出现异常。从异常出现的时间来看，大部分在震前12个月左右，最近的为槐柏测线，大约在震前6个月出现异常；最远的钱家店测线达到震前24个月，最高值出现后，又出现多次6个月左右间隔的高值。总体来说，“霍山窗”区域内发生的2次地震，震前年滑动速率异常显著，且伴随着震级的增大，异常分布范围和变化幅度均有所增加。

2005年九江5.7级地震位于安徽的西南方向，在震前的0.5~1 a内，安徽地区的郯庐断裂带和“霍山窗”区域有5条测线出现较为显著的异常，其分布与苍山地震较为类似，时间演化进程上也有一定的相似性，但异常的表现形式略有差异：苍山地震前的异常多为单一的高值异常，而九江地震则普遍出现双高值或高值异常后的持续低值现象。

对于2011年安庆4.8级地震，郯庐断裂带上的4条测线普遍出现高值异常，震前3个月~1 a时段内，异常表现为3~4个月的持续高值，或以大致0.5 a为间隔的高值多发。“霍山窗”区域内的测线异常出现的频率与强度均低于郯庐断裂带测线，可能反映安庆地震所处的宿松-枞阳断裂受郯庐断裂带的影响更为显著。

总体来看，年滑动速率比分析方法对于中强地震异常的提取具有显著效果，特别是在断裂带分布较为密集的区域内发生的中强地震。随着地震能量的增强，异常分布的范围更广，强度也更大。

3 结语

郯庐断裂带南段的安徽及邻区中强地震及小震较多，中强以上地震则少有发生。从空间分布上看，总体与历史地震分布格局相一致，地震活动性没有显著增强，说明该区域断裂活动水平总体较弱^[14]。本文研究结果表明，自2014年霍山4.9级地震以来，郯庐断裂带安徽段及“霍山窗”区域断层活动总体处于平稳状态，可能指示区域内应力的缓慢积累。对研究时段内中强地震的空间、时间演化进行分析，得出如下结论：

1) 断层形变累积率空间分布具有明显的分区特征，安徽地区的断层活动以郯庐断裂带为主导，存在一定的阶段性变化，而“霍山窗”区域则处于稳定状态，虽然有2次中强地震发生，但地震活动性并未显著增强。

2) 中强地震前断层形变累积率异常的表现形式主要有高值异常聚集、高值与低值的分区及低值异常密集等，从一定程度上反映区内各断裂应力积累及孕震过程的复杂性。

3) 从时间进程的角度分析年滑动速率异常变化及其与中强地震的关联性，其孕震意义较为明显，且群体性前兆异常随地震强度的增加而更加显著，变化幅度也随之增大，值得进一步研究。