2021, Vol. 42
2. 中国福建 366000 永安地震台
2. Yongan Seismic Station, Fujian Province 366000, China
2019年10月12日22时55分，在广西北流与广东化州交界处发生MS 5.2地震（22.18°N，110.51°E），震源深度10 km，是一次走滑型破裂事件。该地震发生在NW走向的石窝断裂和NE走向的新丰断裂交汇部位，发震构造为石窝断裂（李冰溯等，2019），应为应力应变积累到一定程度后突然释放的表现。此次地震震中位于巴马—博白断裂带东南端，属东南沿海地震带西段，地貌上属于中低山与丘陵区，其中震中区以北为由印支花岗岩基体组成的大容山、望军山，最高峰海拔分别为1 275 m、1 147 m；以南的天堂山最高峰海拔1 274 m。
据调查，该区域发生的地震均为中、小地震，未发生过6级以上地震，最大一次地震为1860年广西玉林—陆川51/2级地震。据黄德瑜等（1981）的分析，中强震发生前，由于应力的集中加强以及在震源附近区域引起的非弹性变形，区域地震活动性可能存在一些异常特征。基于此，文中对此次北流—化州交界MS 5.2地震进行震前活动性参数的时空扫描和地震空区分析，研究震中区域可能存在的异常特征，寻找与地震发生相关的异常信息。
1 资料选取2019年10月12日22时55分，在广西北流与广东化州交界处发生MS 5.2地震（22.18°N，110.51°E），震源深度10 km。以广西北流—广东化州区域（107°—113°E；19°—25°N）为研究区域，选取中国地震台网中心提供的2010年1月1日—2019年12月31日ML≥2.0地震目录，分析此次MS 5.2地震震前异常。
据统计，2010年1月1日至2019年12月31日，研究区共记录ML≥2.0地震1 162次，其中，ML 2.0—2.9地震1 041次，ML 3.0—3.9地震107次，ML 4.0—4.9地震11次，ML 5.0—5.9地震3次（图 1）。对所选地震，进行b值时空扫描和孕震空区分析，以期发现此次MS 5.2地震前存在的异常。
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图 1 2010—2019年广西北流—广东化州区域ML ≥ 2.0地震分布 Fig.1 Distribution of ML ≥ 2.0 earthquakes in Guangxi Beiliu-Guangdong Huazhou region from 2010 to 2019 |
b值是描述地震震级频度分布特征与地震活动水平的重要参数，是地震预测的一个常用指标，广泛应用于地震危险性分析和地震预测研究。
2.1 b值时空扫描（1）b值定义。Gutenberg等（1951）在研究世界地震活动时，根据全球各大地震区6级以上地震数目的统计结果，提出地震震级与频度有如下关系
| $ \lg N = a - bM $ | (1) |
式（1）亦称为古登堡公式或G—R关系式。式中：N代表震级M以上地震的频度；a、b为统计常数，a表示区域内地震活动水平，b值代表一个区域内不同大小地震频度的比例关系。计算b值主要采用线性最小二乘法、极大似然法、非线性最小二乘法、矩估计方法等。进行b值空间扫描，常采用极大似然法，而b值时间扫描则一般采用线性最小二乘法（陆远忠等，2002）。
（2）起算震级的选取。在地震活动性参数进行时空扫描前，需对选定区域的地震监控能力，即所能记录的最低可靠震级进行确定，然后利用起算震级来计算地震活动性各参数值。此次地震震级—频次拟合结果见图 2，可知线性拟合最佳震级为ML = 2.0—5.1，因此取ML = 2.0地震作为计算本次地震活动性参数的起算震级。
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图 2 广西北流—广东化州交界区起算震级选取（2000—2019年） Fig.2 Selection of earthquake magnitude for starting calculation in Guangxi Beiliu - Guangdong Huazhou (from 2000 to 2019) |
（3）b值时间扫描。设时间窗长为6个月，步长为1个月，绘制广西北流—广东化州交界区2010—2019年b值时间扫描曲线，结果见图 3，可见当b值曲线高于均值且持续1年以上时，均有中强地震与之对应。由图 3可见，2018年6月开始，该区域b值出现大于均值现象，持续至2019年9月此次MS 5.2地震的发生，震后b值曲线呈快速下降趋势。
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图 3 b值时间扫描（2010—2019年，ML ≥ 2.0） Fig.3 Time scan of b-value (from 2010 to 2019 ML ≥ 2.0) |
（4）b值空间扫描。设时间窗长为6个月，步长为1个月，纬度窗长和经度窗长均设为1.0°，步长均设为0.5°，时间截取2016年7月至2019年12月，计算广西北流—广东化州MS 5.2地震前b值，并绘制b值空间扫描图像，结果见表 1、图 4（图中空心圆为震中位置）。
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表 1 广西北流—广东化州MS 5.2地震前b值空间扫描结果 Table 1 The spatial scanning results of b-value before Guangxi Beiliu-Guangdong Huazhou MS 5.2 earthquake |
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图 4 广西北流—广东化州MS 5.2地震前b值空间扫描图像 （红色圆点表示广西北流—广东化州MS 5.2地震，红色空心圆表示震前对应的位置） Fig.4 Spatial scanning image of b-value before the Guangxi Beiliu-Guangdong Huazhou MS 5.2 earthquake |
由表 1和图 4可知，2017年8月至2017年10月，震中及附近出现b值异常，数值介于2.0—2.9；2017年11月至2018年5月，震中b值减小，数值介于1.0—2.0；2018年6—8月，震中及附近未出现b值异常；2018年9月，震中及附近再次出现b值异常变化，数值介于1.0—1.9，2019年10月12日广西北流—广东化州MS 5.2地震发生后，异常消失。
2.2 C、D值空间扫描地震活动性参数C、D值分别表示地震空间集中度和地震危险度。中强地震前小地震活动增强会影响地震空间集中度和地震危险度的数值，对其予以分析，可为地震异常区域的划定提供一定参考。
基于所选震例资料，对广西北流—广东化州交界区MS 5.2地震前的C值和D值进行空间扫描，结果见表 2、图 5、图 6。由图 5、图 6可见，2018年10月至2019年6月，在震中及附近出现C值和D值异常，C值异常范围在0.04—0.32，D值异常范围在0.01—0.09，异常结束3个多月后发生广西北流—广东化州MS 5.2地震（表 2）。
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表 2 广西北流—广东化州MS 5.2地震前C值和D值空间扫描结果 Table 2 Spatial scanning results of C value and D value before Guangxi Beiliu-Guangdong Huazhou MS 5.2 earthquake |
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图 5 地震活动性参数C值空间扫描图像 （红色圆点表示广西北流—广东化州MS 5.2地震，红色空心圆表示震前对应的位置） Fig.5 Spatial scanning image of C value of seismicity parameter |
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图 6 地震活动性参数D值空间扫描图像 （红色圆点表示广西北流—广东化州MS 5.2地震，红色空心圆表示震前对应的位置） Fig.6 Spatial scanning image of D value of seismicity parameter |
在地震孕育过程中，由小震所包围或部分包围、处于断裂活动构造带上的无震区域，即为地震空区。广西北流—广东化州MS 5.2地震前，即2016年7月1日至2019年10月11日，在震中附近出现ML 2.4以上地震空区，空区分布在（108°30′—111°00′E；20°30′—22°30′N）范围内，见图 7。该阶段空区外内频度比以及空区和外围累计应变能曲线见图 8，可知空区外内频度比2016年11月—2019年3月呈上升趋势，空区及外围累计应变能2016年11月起呈持续上升趋势。绘制此次MS 5.2地震前震中距与发震时间曲线图，见图 9，可见2016年11月起，在震中附近形成地震空区，2018年6月空区范围出现收缩。
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图 7 广西北流—广东化州ML 2.4以上地震空区 Fig.7 Guangxi Beiliu-Guangdong Huazhou ML ≥ 2.4 seismic gap |
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图 8 广西北流—广东化州空区外内频度比以及空区和外围累计应变能曲线 Fig.8 Frequency ratio of the outside-inside seismic gap and cumulative strain energy curve of seismic gap and periphery of Guangxi Beiliu-Guangdong Huazhou |
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图 9 广西北流—广东化州MS 5.2地震前震中距与发震时间曲线 Fig.9 The curve of epicentral distance and seismogenic time before the Guangxi BeiliuGuangdong Huazhou MS 5.2 earthquake |
2019年广西北流—广东化州MS 5.2地震发生前出现一些异常，文中从震前地震活动性参数空间扫描和地震空区进行分析，发现异常具有以下特征。
（1）地震活动性参数空间扫描结果显示，多项指标存在异常。b值时间扫描结果显示，在此次地震发生前，b值时间扫描曲线持续一年以上处于均值线之上。b值空间扫描结果显示，2017年8月至2018年5月，震中出现b值异常，后异常消失；2018年9月至2019年9月，震中再次出现异常，直至此次MS 5.2地震发生。C值、D值空间扫描结果显示，2018年10月至2019年6月，震中及附近持续出现异常。
（2）此次MS 5.2地震发生前，震中附近存在地震空区。该地震空区于2016年11月开始形成，经2年10个月，在空区边缘发生MS 5.2地震。
黄德瑜, 冯浩. 强震前大范围地震活动性参数的时空扫描[J]. 地震学报, 1981, 3(3): 283-288. |
李冰溯, 李细光, 聂冠军, 等. 广西北流MS 5.2地震发震构造[J]. 华北地震科学, 2019, 37(Z1): 17-23. |
陆远忠, 李胜乐, 邓志辉, 等. 基于GIS的地震分析预报系统[M]. 成都: 成都地图出版社, 2002.
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Gutenberg B, Richter C F. Seismicity of the earth and associated phenomena[M]. Princeton University Press, 1954.
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