2017年11月18日淮安ML 2.1地震发生后,该区域小震活动频繁,累计记录小震活动200余次。该地区地震活动水平弱,无5级以上历史地震活动记载;20世纪70年代有仪器记录以来,小震活动年均记录约1次。虽然此次小震活动强度不大,但频次增强显著,而且部分地震造成当地震感强烈并伴有轰隆声,产生了一定社会影响。
此次地震增强活动位于苏北盆地西北部的洪泽凹陷内,该凹陷西北毗邻鲁苏隆起,南部直抵张八岭隆起,东南受建湖隆起所限,东北为淮安凸起所隔,具南陡北缓的半地坡性质。其内赵集次凹赋存有丰富的盐矿资源,含盐段顶板最小埋深1 200 m,由多个石盐和无水芒硝矿层组成,矿层分布较稳定。20世纪80—90年代开始盐矿采集工业活动,目前仍存在多处注水、取水采盐井,盐井的开采深度约1—2 km。
近年来,工业活动导致区域地震活动剧增,引起全球广泛关注。然而,目前仍无一种绝对准确的方法来判别一个地震是诱发地震还是天然地震,比较可靠的判定依据是地震在时间、空间上与工业活动的相关性,结合震源机制解、库仑应力分析、地震学b值估算、余震序列模型、结构地质学和速度成像分析等(张捷等,2021)。其中地震精确定位,结合区域精细构造,对诱发地震的判别和诱发机制探讨具有重要作用。
2 研究内容应用hypoDD双差定位方法(Waldhauser et al,2000),对淮安地区地震活动增强区域2009年以来发生的小震进行重新定位,分析其时空分布特征,并探讨工业活动对小震活动增强的影响。文中将黄耘等(2008)研究过程中使用的江苏及邻区7层地壳速度结构模型作为初始模型。
3 研究结果选取2009—2021年地震观测报告中研究区发生的144个地震事件,每个地震至少由3个台站记录,其中ML 3.0—3.9地震3次,ML 2.0—2.9地震31次,ML 2.0以下地震110次,最大地震为2015年1月4日和2020年9月24日2次ML 3.4地震。采用双差法进行重新定位,得到139次地震事件的定位结果(约96.5%),震中分布见图 1,图中2018年以前地震用粉色标注,2018年以后发生的地震以其与2018年1月1日的间隔天数做色阶区分。
由研究区小震精定位结果可知:2018年以前小震分布分散,无明显集中区域,震源深度分布在9—15 km;2018年起小震增强活动呈多次“活跃—平静”交替现象,空间上集中分布特征明显,集中在洪泽湖东北角,呈两丛分布。分析发现,2017年11月—2020年8月,小震活动和盐矿开采区工业活动高度重合,分布在5 km×4 km空间范围内,震源深度为5—10 km;2020年9月24日ML 3.4地震震中迁移出2017年11月—2020年8月小震集中区域,位于其NE方向约6 km处,其后小震多围绕此次地震震中活动,震源深度5—10 km,且有NWW向优势分布迹象。活动增强期间,洪泽湖东南也有零星地震发生,精定位结果显示其震源深度分布在12—18 km。
4 结束语岩石力学研究表明:断层面上的剪切应力小于断层滑动的阻力,该断层就是锁定的,不会发生地震。人类工业活动改变了断层面剪切应力的大小、影响阻力的正应力大小,或者注入的液体、气体等改变了地层岩石的孔隙压力,都会诱发地震。
淮安地区小震活动增强初始与盐矿采集区工业活动高度重合,且震源深度普遍浅于同区域天然地震,不排除盐矿开采注入流体在增强活动过程中发挥了一定作用。后期将在此基础上开展微小地震实时监测、浅部精细地壳速度结构以及震源参数和视应力等结果的分析,进一步加强该区域地震活动增强的成因分析,为该区未来地震灾害评估和矿产资源开发提供科学数据支撑。
黄耘, 李清河, 张元生, 等. 江苏及邻省地震重新定位和构造特征分析[J]. 地球物理学报, 2008, 51(1): l75-l85. |
张捷, 况文欢, 张雄, 等. 全球油气开采诱发地震的研究现状与对策[J]. 地球与行星物理论评, 2021, 52(3): 239-265. |
Waldhauser F, Ellsworth W L. A double-difference eathquake location algorithm: Method and application to the northern Hayward Fault, California[J]. Bull Seismol Soc Am, 2000, 90(6): 1 353-1 368. DOI:10.1785/0120000006 |