2. 中国山东 266300 胶州市地震局
2. Jiaozhou Earthquake Agency, Shandong Province 266300, China
南黄海北部地区发生过1998年2月10日ML 5.0、2003年3月30日ML 5.1一系列5级以上地震,是我国东部5级地震活动高发区,1990年以来多次被国家确定为地震重点危险区或注意地区。2014年4月1日3时48分发生ML 5.2地震(山东地震台网测定震中坐标为36.9°N,124.6°E),是继2013年5月18日南黄海北部地区ML 5.0地震后又一次ML≥5.0地震。本文从此次地震的地质构造背景、震前历史地震活动和地震活动性参数计算等方面进行分析,讨论此次ML 5.2地震的发震背景(文中使用地震目录资料来源于山东省地震局),为今后的地震预测、预报提供参考。
1 黄海地区地质构造背景根据张国民等(2004)的研究,黄海地区大部位于华北Ⅰ级地块中的Ⅱ级活动地块,即鲁东—黄海活动地块。华北活动地块由鄂尔多斯、华北平原、鲁东—黄海3个Ⅱ级活动地块所组成,现今构造活动强烈。有历史记载以来,该地块发生过21次7—7.9级强震和5次8级以上强震。鲁东—黄海活动地块包括鲁东、黄海和朝鲜半岛南部,西边界为郯庐断裂带,东边界为日本岛弧和琉球岛弧带(板块边界带),南边界为秦岭—大别山构造带向海域的延伸部分。依据地震区、带划分,南黄海地区属于华北地震区的长江中下游—南黄海地震带。
南黄海北部地区具备发生中强以上地震的深部活动构造条件,2014年4月1日ML 5.2地震即发生在该区域(图 1)。区域内海域断裂构造发育,由北向南依此发育五莲—青岛—海州深断裂、泅阳—连云港—千里岩—开成深断裂、嘉山—响水深断裂、南黄海断裂,复杂的活动断裂构造及深部孕震环境,决定了南黄海南、北凹陷及其交汇区域是中强以上地震活动高发区。
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图 1 南黄海北部地区及黄海ML 5.2地震震中位置 Fig.1 Location of Yellow Sea ML 5.2 earthquake in north part of South Yellow Sea |
1970年以来,截至2014年4月1日,南黄海北部地区共发生5级以上地震9次,地震具有很好的丛集性,震中基本沿断裂带分布。1991—2004年密集—平静—密集的地震活动特征相对明显,5级地震一般经2—3年平静期后频次有所升高。
2011年1月12日南黄海北部区域比邻南侧曾发生5.2级地震。2013年4月21日5.0级地震和5月18日5.1级地震的发生,打破了1820年以来南黄海北部地区活跃期内5级地震年平均发生率约0.5次的概率(每2年发生1次5级地震),也打破了平静期内5级地震年平均发生率约0.12—0.17的概率(6—10年发生1次5级地震)。这些地震的发生预示着黄海地区中等以上地震活动进入新的活跃时段,5级以上地震发生的危险性明显提高。
2.2 5级以下地震活动历史上多次强烈构造运动,使地壳岩石介质产生大量纵横交错的断裂带,若断若续的断块形成复杂的地质构造背景,生成许多大小不等的闭锁段,其静摩擦强度大小不同,在外力作用下,应力逐步集中加大,导致强度较弱的闭锁段陆续发生一系列中等地震活动。
2002年4月22日北部坳陷4.1级地震以来,南黄海北部—北黄海地区中等地震活动持续增强,至2003年6月,成为华北地区新的地震活动显著增强区域,之后进入平静,2004年5月27日黄海4.3级地震打破该平静。之后发生2004年11月1日黄海沿岸崂山4.2级、2005年1月18日沿岸乳山4.3级、5月1日黄海4.1级、6月10日临沭4.3级地震,至2006年1月8日黄海4.8级地震发生,再次持续3年2个月的4级地震平静后,发生2009年3月25日南黄海北部4.0级地震。2013年4月21日南黄海5.0级地震的发生,打破了4年7个月的中等地震平静,其后发生几次4.0级以上地震。以上地震活动充分表明,南黄海北部地区进入中等地震密集期,预示着南黄海区域2014年度有发生5级左右地震的可能(史雯等,2013)。
3 地震活动性参数分析2001—2002年,经陆远忠、李胜乐等专家的共同努力,地震分析预报系统(MapSIS)得以研制、推广和应用,现已广泛应用于地震资料分析处理(单新建等,1998)。该系统对于地震活动性参数的计算应用已经普及,因此本文采用MapSIS软件参数计算结果,分析2014年4月1日南黄海北部地区ML 5.2地震前部分地震活动性参数是否存在变化。
3.1 时间扫描参数由于地震台网监测能力对地震目录数据完整性和震级精度存在直接影响,结合中国地震台网对黄海海域地震的历史监测能力,地震目录数据时间段选取1982年至2014年3月,起始震级ML 2.3。采用《测震学分析预报方法》(国家地震局预测预防司,1997)推荐使用的1年窗长、1月步长,对参数进行时间扫描计算,结果见表 1,部分参数曲线随时间变化明显。
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表 1 部分参数时间扫描统计 Tab.1 Time scanning statistics of some parameters |
AC值、η值、b值、Mf值、Rm值曲线震前随时间变化不明显,A值、C值、D值、GL值、YH值震前变化较大。A值、C值震前2年高值持续;D值、GL值震前2年开始走高;YH值震前1年开始上升。A值、C值、D值、GL值、YH值1994年初也出现过同步变化,与本次地震震前变化相似,而1994年7月26日黄海5.6级地震的发生,印证了本次震前参数变化可能属于异常变化。
3.2 空间扫描参数空间扫描计算的部分设置会导致计算结果显示存在差异。为获得针对黄海海域相对理想的时间扫描参数设置,青岛市地震局在近年年度地震趋势研究报告中对设置进行多次调整。以青岛市地震局2018年度地震趋势研究报告(李炜,2017)分析研究结果为例,设置经纬度以0.5°为步长,2.0°为窗长,在全部时间段进行空间扫描计算。根据《测震学分析预报方法》给出的空间图像方法,选取2014年4月1日黄海5.2级地震前1.5年时段地震目录数据进行分析。
对此次黄海5.2级地震震前1.5年地震活动,分别进行AC值、GL值、η值、b值、Mf值、YH值参数的空间扫描,其中AC值、GL值结果见图 2。此次黄海5.2级地震发生在AC值、GL值高值线附近。
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图 2 2014年4月1日前AC值与GL值空间扫描 Fig.2 AC and GL spatial scanning before April 1, 2014 |
利用MapSIS软件,借鉴青岛市地震局2018年度地震趋势研究报告中采用的地震活动性参数分析方法,参考《测震学分析预报方法》部分内容,针对2014年4月1日黄海ML 5.2地震发生前历史地震活动和地震活动性参数分析变化为例,认为:①南黄海北部地区具有发生中强地震的地质构造条件,历史也发生过多次中强以上地震活动;②黄海ML 5.2震前,南黄海北部地区5级以上和5级以下地震活动均显示中强以上地震危险性有所增强;③南黄海北部地区时间扫描震前A值、C值、D值、GL值、YH值曲线变化明显,空间扫描黄海ML 5.2震中位置在AC值、GL值高值线附近。
南黄海北部地区自2014年4月1日ML 5.2地震发生,4年多时间没有发生ML 5.0以上地震。通过青岛地区地震趋势会商情况来看,该地区存在测震学背景异常。以上情况表明该区域中强地震危险性依然存在。南黄海北部地区中强地震会对山东半岛等地产生比较大的社会影响。该次地震发震背景研究,对今后南黄海北部地区中强地震的预测有着借鉴意义。
国家地震局预测预防司. 测震学分析预报方法[M]. 北京: 地震出版社, 1997. | |
单新建, 叶洪.基于GIS的地震预报分析系统[C]//中国地震学会第七次学术大会论文摘要集, 井冈山: 中国地震学会, 1998. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGEM199810001148.htm | |
张国民, 张培震. 大陆强震机理与预测研究综述[J]. 中国基础科学, 2004, 6(3): 9-16. DOI:10.3969/j.issn.1009-2412.2004.03.002 |