地震孕育过程中可能伴随着地壳应力变化，分析其变化与地震的关系可有效反映地震地球物理异常变化特征，也属于分析具有物理意义的地震预报方法的重要途径之一。近年来，视应力作为震源动力学的一个参数，在应力水平强弱和地震预测研究中起到了重要作用（王卫东等，2004；黄显良等，2005；程万正等，2006；乔慧珍等，2006）。相关研究有：Choy等（1995）研究发现，视应力在监测地壳应力场动态变化、预测地震中发挥了重要作用，通过讨论全球地震视应力分布特征，得到其平均值为0.5 MPa。刘红桂等（2007）通过研究地震视应力在地震预测中的应用，发现中小地震视应力值与后续中强地震的发生存在关联，表明视应力可以作为地震危险性的一个判断依据。杨志高等（2009）通过计算首都圈地区地震视应力，得到震源参数之间的关系，结果表明，视应力集中分布在邢台、唐山北部和晋冀蒙交界处，其中：邢台地区视应力分布较为复杂，表现出显著高异常特征；晋冀蒙交界处视应力分布相对均匀；唐山地区北部有少量地震视应力值较高，南部地区地震视应力分布则较为复杂，总体上表现出高视应力丛状分布特征。易桂喜等（2011）、李艳娥等（2012）对四川地区地震视应力时空变化特征研究发现：2008年汶川M_S 8.0地震前，在龙门山断裂带小震频次高值区，于发震前5年，视应力约在2003—2005年出现2次较为明显的上升—下降变化过程，临震前呈突然上升变化特征；而Δσ_app值随时间的变化则主要表现为，2003—2004年的上升和其后的下降过程，而在临近地震发生前，则呈一定幅度的上升变化。

萍乡及邻区位于江西省西部地区，地质构造特征复杂，矿产较丰富，且以煤矿居多（刘细元等，2004）。2009年以来，萍乡—丰城一带小震活动密集，但地震强度不高，区域未来中强地震危险性是值得密切关注的问题。2008年以来，随着“十五”数字地震观测网络投入运行，研究区地震监测能力显著提升，最小完整性震级M_c约为M_L 1.8。基于此，本文采用2009—2022年江西测震台网记录较为完整的地震数据，计算萍乡及邻区M_L≥1.8地震视应力值和研究区b值，通过分析该区地震视应力时空变化特征及b值变化，为赣北及邻区地壳应力状态和地震趋势分析提供科学指导。

自燕山运动末期以来，在萍乡地区北部形成大规模逆冲推覆构造，南部形成变质—岩浆穹隆和一系列滑褶构造带，中部则形成相互叠覆的南、北构造对接带。萍乡盆地经历了早中生代的挤压变形，存在早古生代构造变形痕迹（钟南昌，1992）。与华北陆块（郯庐地区）结晶片岩基底相比，湘东—赣西地区粉砂质泥质板岩基底固结时间较晚，稳定性较低，难以积聚更大弹性应变能，地震活动相对较弱，不具备中强地震孕育条件（李先福等，2000）。

选取萍乡及邻区2009年4月—2022年12月M_L≥1.8地震数字化波形数据为研究资料。为确保近震数据的有效性，筛选震中距≤200 km、信噪比较高的地震台站记录，且波形数据清晰，每个地震至少具有3个以上台站的波形记录。对所选数据进行去倾斜及仪器响应校正处理，截取S波段波形数据进行震源谱计算，获得181个地震事件的震源参数。这些地震震中主要分布在萍乡—广丰断裂带及周边区域。研究区台站、震中及断裂带分布见图 1。

图 1(Fig.1)

图 1 萍乡及邻区台站、震中及断裂带分布 Fig.1 Distribution of the stations, earthquake epicenters and faul zone in Pingxiang and adjacent areas

视应力可以反映一个区域地震的应力水平，同时可作为一个区域绝对应力水平的间接估计。根据Wyss等（1968）的定义，地震视应力计算公式如下：

式中：µ为介质剪切模量，取值为3.0×1010；E_S为地震波辐射能量；M0为地震矩。

采用Brune模型，获得低频波谱、振幅极限、拐角频率等固有参数，进而可得到视应力值（于俊谊等，2008；朱新运等，2008）。

鉴于地震序列余震与背景地震的差性异，采用链式法，剔除余震数据（盛菊琴等，2007），据式（1）计算萍乡及邻区181次M_L≥1.8地震（震级范围M_L 1.8—3.4）视应力值。结果显示：地震视应力值分布在0.001 8 MPa—1.76 MPa，平均视应力约为0.076 MPa，可作为该区背景应力水平。按震级区间分析地震与视应力的对应关系，其中：①M_L 1.8—2.0地震55次，平均视应力值为0.04 MPa；M_L 2.1—3.0地震117次，平均视应力值为0.07 MPa；M_L 3.1—3.4地震9次，平均视应力值为0.39 MPa。②11个M_L≥3.0地震与其视应力值整体呈高震级、高视应力对应关系（表 1）。

表 1(Table 1

表 1 萍乡及邻区ML≥3.0地震视应力值Table 1 Apparent stress of ML≥3.0 earthquakes in Pingxiang and adjacent areas 序号 发震时刻 λE/(°) φN/(°) ML 地点 视应力/MPa 1 2009-04-20T21:52:13 114.70 27.95 3.2 江西分宜 0.127 2 2010-05-20T03:54:57 114.63 27.42 3.0 江西安福 0.097 3 2010-06-10T20:42:01 115.13 28.07 3.1 江西新余 0.055 4 2010-11-16T14:16:56 115.10 28.73 3.4 江西奉新 1.76 5 2011-01-22T05:25:15 114.80 27.40 3.2 江西吉安 0.259 6 2013-04-09T18:42:56 114.65 27.93 3.4 江西分宜 0.206 7 2013-05-31T21:00:14 115.85 28.23 3.4 江西丰城 0.437 8 2015-01-29T16:24:22 115.83 28.22 3.4 江西丰城 0.254 9 2019-11-09T23:57:07 115.82 28.22 3.4 江西丰城 0.250 10 2019-11-10T19:02:03 115.82 28.22 3.3 江西丰城 0.172 11 2020-09-08T10:37:08 115.83 28.22 3.0 江西丰城 0.061

表 1 萍乡及邻区ML≥3.0地震视应力值 Table 1 Apparent stress of ML≥3.0 earthquakes in Pingxiang and adjacent areas

地震能量与地震矩的比值与地震视应力呈正相关，尽管地震能量和地震矩均与震级有关，但震级与地震能量并非线性关系，而是呈指数增长，为获得研究区地震震级与视应力的对应关系，文中将所得地震视应力值与震级进行拟合，结果见图 2，可见：研究区应力水平普遍较低，整体具有震级越大、视应力值越高的特征，但存在低震级、高视应力现象，表明研究区中小地震视应力水平与震级相关性不明显。

图 2(Fig.2)

图 2 萍乡及邻区视应力与震级的关系 Fig.2 The relationship between apparent stress and earthquake magnitudes in Pingxiang and adjacent areas

区域应力水平可在一定程度上反映该区地震活动强度。对所选181次M_L≥1.8地震视应力值进行时序变化分析，结果见图 3，可知：2009—2010年，区域视应力值相对较高，最大视应力值为1.76 MPa，对应地震为2010年11月16日江西奉新M_L 3.4地震（图 4，图中不同颜色细线表示不同台站各自得到的位移震源谱，红色粗线表示拟合得到的理论震源谱），此为研究区2009年以来发生的最大地震之一；2011—2022年，区域地震视应力变化较为平稳，地震活动水平较低，无M_L≥4.0地震发生。

图 3(Fig.3)

图 3 萍乡及邻区震级和视应力随时间变化（ML≥1.8） Fig.3 Variation of magnitude and apparent stress with time

图 4(Fig.4)

图 4 2010年11月16日14时16分ML 3.4地震台站位移谱 Fig.4 ML 3.4 earthquake seismic station displacement spectrum map and spectral data fitting map at 14:16 on November 16, 2010

研究区118次M_L≥1.8地震视应力空间分布见图 5，可知：研究区大部分地震视应力不高，视应力相对高值区域主要分布在萍乡—丰城断裂带及以北地区，在南部的安福、吉安地区也有少量分布；M_L≥3.0地震大多发生在视应力高值区或高低值分界线附近。

图 5(Fig.5)

图 5 萍乡及邻区视应力空间分布（ML≥1.8） Fig.5 Spatial distribution of apparent stress in Pingxiang and adjacent areas (ML≥1.8)

有地震记录以来，研究区3次5级以上地震中有2次均发生在北部地区视应力相对高值区域（图 1，图 5）。中部的萍乡—丰城一带，历史上无5级以上地震发生，但2009年以来小震活动异常活跃。然而，研究区域地震视应力水平相对较低，且低于赣南和赣北地区，小震频发可能与萍乡—新余—丰城一带属岩溶地形有关。该地区可溶岩（主要为碳酸盐岩）地层发育，并与非可溶岩交替分布，且溶洞、伏流、暗河广泛分布，以及地下废弃煤矿采空区的存在，都可能与地震活动有一定关联（刘细元等，2006）。

2009年以来，研究区地震监测能力得到提升。选取该区2009—2022年M_L≥1.0地震进行震级—频度拟合，结果见图 6。基于易桂喜等（2013年）提出的计算方法，确定最小完整性震级M_c = M_L 1.8，b值为1.15，可作为研究区平均b值。具体方法如下：以0.1°×0.1°的间隔对研究区进行网格化，以每个网格节点为圆心，统计半径为r的圆形区域内地震事件，确定统计单元内所研究时段的最小完整性震级M_c，利用最小二乘法，根据各单元中M≥M_c的地震数据，按公式lgN = a - bM计算b值，并作为相应单元中心点（即网格节点）的计算值，进而获得b值空间分布。

图 6(Fig.6)

图 6 萍乡及邻区ML≥1.0地震震级—频度分布 Fig.6 The frequency-magnitude distribution with ML≥1.0 earthquakes in Pingxiang and adjacent areas

绘制研究区内平均值以下的b值分布图，见图 7，结合图 1、图 5可知，研究区视应力高值区域与低b值区域分布范围较一致，且低b值区域小震密集，表明小震密集区域与低b值区域具有较好对应关系。

图 7(Fig.7)

图 7 萍乡及邻区b值空间分布 Fig.7 Spatial distribution of b-value in Pingxiang and adjacent areas

基于萍乡及邻区小震波形数据，采用遗传算法反演，得到181次M_L≥1.8地震的视应力值（剔除余震数据），经过分析，得到以下结论：

（1）萍乡及邻区小震视应力值分布在0.001 8 MPa—1.76 MPa，平均视应力约为0.076 MPa，可作为研究区背景应力水平。

（2）萍乡及邻区中小地震视应力与震级基本成正相关性，也存在小地震对应高视应力值的现象。视应力与震级之间关系复杂，可能与研究区煤矿地质特征、断层滑动类型、破裂过程及介质强度等有关，在介质较破碎的断层弱化带，应力难以积累至较高水平，而坚硬岩石层发生破裂，往往导致应力集中释放，进而使得区域构造应力场发生改变，从而引发地震。因此，高应力状态下的中小地震可作为预测中强地震的一个重要参考指标。

（3）由视应力时序变化特征可知，近几年，萍乡及邻区应力水平较低。视应力峰值对应2010年11月16日江西奉新M_L 3.4地震，此后研究区无M_L＞3.4地震发生，表明区域应力水平可在一定程度上反映地震活动强度。

（4）由视应力空间分布特征可知，萍乡—丰城断裂带及以北地区、南部的安福、吉安等地视应力相对较高，且研究区视应力水平较赣南、赣北整体偏低。自2009年以来，M_L≥3.0地震以及有地震记录以来的5级以上地震大多分布在视应力相对高值区域。萍乡—丰城一带小震频发但强度不高，可能与该区域地质特征和煤矿采空区有关，值得关注。

（5）b值空间分布显示，研究区中小地震密集分布在低b值区域（平均b值为1.15）。

研究区矿产资源丰富，地质构造复杂，通过进一步分析地质构造与中小地震密集发生区域应力水平的相关性，可为评估该区地震发展趋势提供参考依据。