震群是地震活动的一种形式,它的发生和发展与地下物质运动、应力状态、局部地区的构造条件和介质特性均相关(朱传镇等,1981)。受到外部作用后,断层应力增加或发震断层强度降低易导致震群的发生(Shelly et al,2016),其形成可能受到了大范围构造应力的制约。一些大震来临之前,在相当广阔的区域内,常出现异常的震群活动(朱传镇等,1981;林邦慧等,1994;宋治平等,2001;李冬梅等,2011)。强震常发生在震群年频度增高的背景上(许绍燮等,1979;雷素华,1988;薛艳等,2017)。海城地震和唐山地震发生前数年,震群活动水平表现出剧烈的起伏(许绍燮等,1979;朱传镇等,1981;薛艳等,1999)。唐山地震前的震群活动表现出一定的迁移性(薛艳等,1999;宋治平等,2001)。强震发生前,震源区下沉会造成下沉盆地边缘产生震群活动现象(秦保燕等,2000)。
震群活动还可以反映出地下流体运移及断层带结构特征,呈现地震活动演化过程。Ross等(2020)对南加州震群活动的研究表明,断层带的流体注入及运移可以驱动震群活动。我国境内的长白山震群活动可能与岩浆热液活动和岩浆增加有关(吴建平等,2007)。吉林前郭震群及宁江震群可能受到了断层形态及流体向上迁移的控制(Zhang et al,2019)。因此,研究震群分布位置及物理特征有助于理解地震活动规律、断层特征及地下流体活动。
与一般地震不同,震群通常是在某一小区域内短期发生一系列中小地震,其持续时间可以从数天乃至数年不等。然而,对于震群至今没有一个统一的判定标准,不同研究使用的震群定义存在一定差异(朱传镇等,1981;王炜等,1987;薛艳等,1999;李冬梅等,2011;薛艳等,2017),但其基本遵循了在特定小范围内地震发生较为集中,且最大震级与次大震级差异小于等于1的原则。
本文利用中国地震台网中心提供的地震目录资料,分析北京及周边地区震群活动情况,并结合该地区构造及地球物理背景,研究震群活动与地下构造间的联系,从而为北京及周边地区异常判定及中长期地震预报提供参考和依据。
2 研究内容及方法我国自2003年起进行“中国数字地震观测网络”项目建设,至2007年底建设完成新一代中国数字地震观测系统,此后数据记录更加完善准确。本文收集了2008—2022年的目录信息,对数据质量及完整性进行评估。为分析了解研究区地震目录完整性及地震活动性,采用最大曲率法MAXC(Maximum Curvature)对研究区最小完整性震级Mc值进行计算,得到2008—2022年地震目录最小完整性震级为0.7。
对目录中的震群活动进行检测,截止震级为ML 1.0。采用的标准参考陆远忠(1984)的研究,即:
(1)序列震中分布半径范围不大于50 km(地震密集区,一般不超过20 km),与外围地震有较明确的分界。日频度≥3,总频次≥10。
(2)序列中最大地震震级≤5.2,最大地震与次大地震震级差∆M≤1.1。
(3)序列开始前和结束后15天内未记录到ML ≥1.0地震,则第一个地震时间为震群序列起始日,最后一个地震时间为序列结束日。
3 研究结果在北京及周边地区一共检测到37个震群,时空分布图像见图 1。由图 1可见,这些震群主要沿郯庐断裂带两侧、山西断裂带及张家口—渤海地震构造带分布,与构造活动联系较为紧密。2013年1月23日,辽宁省辽阳市灯塔市、沈阳市苏家屯区交界发生MS 5.1地震,该地震发生前,其周边地区震群活动增强,于2012年2月发生最大地震为ML 4.7震群,地震总次数达20次,此震群与MS 5.1地震距离约130 km。2020年7月12日河北古冶发生MS 5.1地震,该地区附近于2018年8月发生最大地震为ML 3.5震群,此震群与古冶地震距离约51 km。以更长时间尺度来看,这2个地区的震群活动存在一定迁移现象,即震群位置逐渐向远离未来中强地震震中的方向迁移。由此可见,震群活动与地下构造活动存在联系,构造活跃的地区,震群活动较为频发,且对于中强地震发生的预测有一定指示意义。
本文分析研究了北京及周边地区37个震群活动情况,主要沿郯庐断裂带两侧、山西断裂带及张家口—渤海地震构造带分布。震群活动与地下构造活动联系较为紧密,在5.0级以上地震发生前的2年左右时间,震中附近约200 km范围内的震群活动可能出现向远离震中方向迁移的现象,对于中强地震发生的预测有一定的指示意义。
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