2017, Vol. 38
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。
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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 |
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。
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图 2 唐山地区ML4以上地震M—T Fig.2 M—T 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。
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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 |
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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。
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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 |
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。
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图 4 昌黎ML 4.7地震序列精定位 Fig.4 Precision positioning of Changli ML 4.7 earthquake |
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地震平静以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。
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图 5 2005年以来唐山ML 2地震M—T及发震时间间隔 Fig.5 M—T and seismogenic time interval of ML 2 earthquake of Tangshan since 2005 |
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。
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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 |
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。
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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 |
由图 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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