福建仙游地区高精度地震震源定位及深部断裂特征_关露凝.pdf

第 37 卷第 1 期2023 年 2 月现代地质GEOSCIENCEVol.37No.1Feb.，2023DOI:10.19657/j.geoscience.1000 8527.2022.071福建仙游地区高精度地震震源定位及深部断裂特征关露凝，江国明(中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院，北京100083)收稿日期:2022-03-30;改回日期:2022-09-30。基金项目:国家自然科学基金项目(41974060)。作者简介:关露凝，女，硕士研究生，1998 年出生，地质工程专业，主要从事天然地震高精度地震定位研究。Email:862010086 。通信作者:江国明，男，副教授，博士生导师，1979 年出生，地球物理学专业，主要从事天然地震层析成像和地震高精度定位的研究与教学工作。Email:jiang_guoming 。摘要:福建仙游位于福建省东南沿海中部，其周边地区历史地震活动较平静，属于弱震区。但自从该地区的金钟水库于 2010 年 5 月下闸蓄水后，库区附近的地震活动性随之增强。为深入了解该地区的地震活动性、地震分布特征以及寻找隐伏断层，利用中国地震局提供的地震初至震相数据，使用双差定位方法对仙游地区近 10 年发生的地震进行重定位，获得了更为精确的震源位置，并根据重定位结果模拟深部断裂，寻找隐伏断层。结果显示:(1)重定位后的震源位置更加集中，按照发震时间可分为 4 个活动区，主要沿沙县南日岛的次级断裂石苍断裂两侧北西向线性分布。(2)重定位后仙游震群的震源深度主要为 8 11 km。石苍断裂左侧地震条带震源深度为 6 12 km;右侧地震条带呈现明显的分层现象，上层西北侧地震较为分散，东南侧地震分布较紧凑，震源深度同左侧一样为 6 12 km，而下层地震较少，震源深度为 14 23 km。(3)根据重定位后的震源位置，利用奇异值分解法拟合得到三个深部断层面，其倾向均为南西向，走向为北西向，与石苍断裂和潼关断裂的倾向和走向一致。结合前人研究成果和本研究结果，推测石苍断裂并不是主发震断层，而是其两侧存在的深部断裂(高倾角隐伏断层)由于受到水库蓄水间接影响，从而触发构造地震。关键词:福建仙游;双差地震定位;水库诱发地震;模拟深部断裂;隐伏断层中图分类号:P315文献标志码:A文章编号:1000 8527(2023)01 0040 08High-precision Earthquake Locations and Deep Fault CharacteristicsBeneath Xianyou Area，Fujian ProvinceGUAN Luning，JIANG Guoming(School of Geophysics and Information Technology，China University of Geosciences，Beijing100083)Abstract:Xianyou area is located in the middle part of the Fujian southeastern coastal region Historical seis-micity events around Xianyou are relatively rare，and the area belongs to a weak seismic area with few earth-quakes However，since Jinzhong eservoir in this area started to operate in May 2010，earthquake activitiesbecame more frequent near the reservoir area To deeper our understanding in the seismicity，seismic distribu-tion characteristics，and search for local concealed faults，based on the seismic travel time data provided by theChina Seismological Bureau，the double-difference relocation method was used to relocate the earthquakes in theXianyou area in the past decade，and more accurate source positions were obtained According to our results，fitting deep faults to search for concealed faults The results also show that:(1)The relocated hypocenters aremore concentrated They can be divided into four active regions according to earthquake occurrence time，andare mainly distributed along the NW direction on both sides of the secondary Shicang fault at Shaxian-Nanridao(2)Focal depth of Xianyou earthquake swarm after relocation is mainly 8 11 km The focal depth of the seis-mic belt on the left side of the Shicang fault is 6 12 km;The seismic strip on the right side shows obviousstratification The earthquakes on the northwestern side of the upper layer are relatively disperse，while those onthe southeastern side are relatively intensive The focal depth is 6 12 km on the left side，while there are fewerearthquakes on the lower layer，with focal depth of 14 23 km(3)According to the relocated source position，three deep fault planes are fitted by the singular value decomposition method，and they dip to the southwest andstrike northwest，consistent with the dip and strike of the Shicang and Tongguan faults Based on previous stud-ies and our results，we speculated that Shicang fault is not the main seismogenic fault，but the deep steeply con-cealed faults on both sides of it，which are indirectly affected by the reservoir impoundment，triggering earth-quakesKey words:Xianyou，Fujian;double difference relocation;reservoir-induced earthquake;fitting deep fault;concealed fault0引言福建地处我国东南沿海地区，位于欧亚板块的东南缘，与地震活动频繁的台湾地区相邻1。由于受到印度洋板块对喜马拉雅地区碰撞挤压和西太平洋俯冲带菲律宾海板块与台湾岛弧碰撞产生的两个不同方向应力共同作用2，该地区地震活动比较活跃，导致区域内沿海部分地震频度和强度均高于内陆部分1。福建地区地震活动空间分布总趋势是东强西弱、南强北弱，尤其是闽江断裂带以南地区的地震活动最为突出;而且其震源深度总体上呈现东南深、西北浅的特征1。福建地区具有较明显的地震序列类型分区特征:东部沿海地区以孤立型或主余震型地震活动为主，而西部内陆地区多发生震群型地震2。仙游地区位于福建省东南沿海中部，历史地震活动较平静，属于少震弱震区。该区域有一个金钟水库，位于仙游县北部石苍乡境内的粗溪中游，为大型水库，库容约为1.06 亿 m3，坝高为97.5 m。仙游震群活动区分布在金钟水库周边，19712012 年3 月期间其周边 50 km 范围内无4.0级以上地震发生。仙游金钟水库于 2010 年 5 月下闸蓄水，2010 年 8 月开始在库区附近的地震序列明显增强3。迄今为止，仙游地区发生的最大地震是 2013 年 9 月 4 日 MS4.8(ML5.0)级地震4。蔡杏辉等利用 sPn 震相测定该地震深度为 11.1km5。秦双龙等在统计仙游震群震源深度特征时发现，震源深度主要分布于 7 17 km，集中于9 11 km3。秦双龙等3，7、胡淑芳等9 对仙游地震序列做过双差定位，重定位后的震源相对震前有所聚集，且具有明显的分区性、条带性分布特征，具有 3个时空分段特征，整体呈现北西向线性分布。序列活动在时间上存在明显的丛集 平静特征10。仙游地震发震时间受金钟水库水位变化的调制作用较明显9，震群活动具有一定的水库地震性质3。因此，普遍认为仙游震群是由金钟水库蓄水引发的水库诱发地震6。许多学者还研究了仙游地区震源机制。秦双龙等研究了 2013 年 12 月 31 日前 8 次地震(ML3.5)的震源机制解，其中 6 次为走滑型地震7。李强等反演仙游震群序列5 次事件(ML4.0)的震源机制解，震源破裂类型为右旋走滑型6。许振栋等计算仙游153 次小震的震源机制与5 次 ML4.0级以上地震震源机制解，结果显示走滑性质明显8。袁丽文等对 2015 年 12 月 31 日前仙游地震序列 24 次 ML3.0 级以上地震震源机制解求解，结果显示仙游地震序列多为高角度走滑型地震，带有一定的正断分量10。邱毅等反演 2012 年 4 月15 日 ML4.1、2012 年11 月25 日 ML3.8 地震震源机制解均为走滑断层，反演 ML 3.5 的 6 次地震震源机制解也均为走滑型地震11。以上研究均表明仙游地震多为高角度走滑型地震。蔡杏辉等研究了仙游 2013 年 9 月 4 日 ML5.0地震前后小地震视应力变化，发现地震前后小震视应力平均值为 0.16 MPa，而主震视应力为 9.86MPa，远高于其前后地震的视应力水平12，这符合中强地震发震视应力的变化历程，即前期积累震前突跳主震异常高值震后恢复13。综上，前人对仙游地区震群序列特征、震源机制解等做了大量的研究，但是缺少对深部断裂特征的研究。大多数地震的发生与断层存在着密切的联系。地震震源的空间分布特征从侧面反映了其所在区域的地下构造环境和受力状态。地表14第 1 期关露凝等:福建仙游地区高精度地震震源定位及深部断裂特征出露的断层可以通过野外勘查得到，但一些深断层或盲断层在地表无出露，则可利用地震学的方法进行确定或描述。因此，通过高精度地震定位得到的震源位置模拟地震断层面(即深部断裂)对寻找隐伏断层有着一定的参考价值。本文采用双差定位方法对仙游地区进行地震震源重定位，探究仙游震群分布特征、迁移过程，并根据地震重定位结