晋冀蒙交界区较强震前的地震活动特征研究

孙丽娜， 赵亚红， 齐玉妍， 杨 锐

(1.河北省地震局，石家庄 050021; 2.华北科技学院，河北 廊坊 065201)

晋冀蒙交界区较强震前的地震活动特征研究

孙丽娜1， 赵亚红2， 齐玉妍1， 杨 锐1

(1.河北省地震局，石家庄 050021; 2.华北科技学院，河北 廊坊 065201)

晋冀蒙交界区自1998年张北MS6.2级地震以来，经历了10多年的中强震平静期。基于这一背景，本文利用1970—2013年的中小震资料，对晋冀蒙交界地区的中小地震活动进行分析。发现在1989年山西大同—阳高MS5.9级地震，1998年河北张北MS6.2级地震和2010年山西大同MS4.6级地震前2年内，以震中为中心3°×3°范围内中小地震活动月频次及强度有明显的增强—衰减—发震这一特征。这可能是一种具有预测意义的现象，对该地区的较强地震预报有一定的参考价值。

晋冀蒙交界区；较强地震；地震活动

0 引言

晋冀蒙交界地区是华北地区地震活动比较频繁的地区之一，1970年有现代仪器记录地震资料以来，该地区地震活动起伏较为显著，主要表现为中等地震活动持续超常平静[1-3]，最近的一次中强地震为1998年河北张北MS6.2级地震。2010年山西大同MS4.6级地震以后中小地震活动频次有增强的趋势。是否预示该区域的中强地震活动有加强的可能值得注意。该区多次被列为全国和晋、冀、蒙三省和区的年度重点危险区，研究该区域的地震活动性特征，对于预测该区未来的地震活动趋势具有重要意义。

1 晋冀蒙交界区的中小地震活动特征

本文以晋冀蒙交界区为研究区(38.4°～42.6°N，112.0°～116.0°E)，使用中国地震台网中心1970.1.1—2013.12.31的地震目录资料，选用发生于该区的MS≥2.3地震为基础研究对象。断裂资料源自河北省地震局2003年编制的《河北省(包括北京、天津及渤海)地震地质图》。首先，对研究区地震的时间分布特征进行分析，做出N-T年频次图(图1)。其次，对这些地震的空间分布特征进行分析(图2)。删除余震后的较强地震列于表1中。

图1 晋冀蒙MS≥2.3年频次图

图2 1970—2013年晋冀蒙交界区MS≥2.3震中分布图

表1 删除余震后的晋冀蒙交界区1970—2013年MS≥5.0级地震

从图1可以看到1976年、1989年和1998年地震频次最高，而分别在这3个年份之前的地震活动频次都是经历了“衰弱—增强—最强”的活动规律，1998年以后地震活动频次呈现衰弱—逐渐小幅度增强，下面会着重分析较强震发生前地震活动特征。

由图2可见，高立新等认为晋冀蒙交界地区的MS5.0级以上地震与强震活动仍然具有继承性关系，受断裂活动控制的迹象依然存在，几次MS5.0级以上地震均发生在断裂的附近或延长线上[2]。主要涉及到的断裂有张家口断裂、怀安盆地断裂、五台山北麓断裂、六棱山北麓断裂、延矾盆地北缘断裂、怀安盆地北缘断裂、怀安盆地南缘断裂、阳原盆地北缘断裂、岱海盆地北缘断裂、岱海盆地南缘断裂、阳高-天镇断裂。断裂现今活动与继承性活动是一致的，但是运动速率不均匀，有时快，有时慢，有时甚至作反向运动；同一条断裂带有的地段活动强，有的地段活动弱[4-5]。

2 地震复发间隔

利用震级—频度关系估计一个地区的地震复发间隔[6]，计算公式如下：

T(M)=ΔT/N(M)

(1)

式中：ΔT是使用资料的时间长度，N(M)是根据G-R关系确定的ΔT年内震级大于等于M的地震数。

用1970—2013年MS≥2.3级地震目录计算MS≥4.6地震复发间隔。首先，由G-R关系Log(N)=a-bM计算得a=5.246 7，b=0.790 5；进一步计算得N(M)=20；由式(1)计算得T(M)=2.2，即MS≥4.6地震复发间隔约为2 a。

MS≥4.6的频度图如图3所示，从图3上看，自1976—2014年期间发生的MS4.6级以上地震，间隔时间比较大的年份： 1976—1981年间隔5 a；1981—1989年间隔8 a；1989—1991年间隔2 a；1991—1998年间隔7 a。结合MS≥4.6地震的复发间隔，发现实际的地震活动基本上是2 a的倍数。

图3 晋冀蒙MS≥4.6年频次图

3 震例分析研究

以1970年以来发生的3次比较大的地震为例，研究震前中小地震活动的特征。作该研究区的震级—频度分析(图4)，显示MS≥0.6的地震震级—频度关系线性比较好，能保证数据的完整性。因此，本文以震中为中心，在3°×3°范围内以0.5°为间隔划分多个单元网格，将MS≥0.6地震空间频次显示出来[7-8]，分析震中附近震前2年内的地震活动情况。

图4 晋冀蒙交界区震级—频度分布图

3.1 1989年10月19日山西大同—阳高MS5.9地震

图5a是该次地震发生前两年的地震活动空间频次分布图，图中黑色圆圈是该次地震的震中位置。从图中可以发现在震中附近地震活动的频次比较高。图5b是1987年至1989年MS5.9级地震前的地震月频度图，从图中可见1989年发生MS5.9地震前，1987年1月至1989年5月地震频度是先升后降，而1989年5月后又开始增强直到10月MS5.9地震发震。呈现了一个增强—衰减—发震的趋势。

图5 1987年10月19日至1989年10月19日大同-阳高地震时空频次图

该次地震发生后，时隔2年多，1991年3月26日在震中附近发生了MS5.8地震，这与上述地震复发间隔也比较吻合。

3.2 1998年1月10日张北MS6.2地震

图6a是该次地震发生前两年的地震活动空间频次分布图，图中黑色圆圈是该次地震的震中位置。从图中可以发现在震中附近的地震活动频次较高。图6b是1996—1998年MS6.2级地震前的地震月频度图，从图中可见1996年1月到1997年7月地震频度先升后降的趋势，然后从1997年7月频度增强直到1998年1月MS6.2地震发生。图6b中的频度峰值是由1998年1月10日的地震引起的。

图6 1996年1月10日至1998年1月10日张北地震时空频次图

该次地震发生后，1999年11月1日大同发生MS5.6地震，这与上述计算的地震复发间隔也是比较吻合的。

3.3 2010年4月4日山西大同-阳高MS4.6地震

距离1999年11月1日阳高地区发生的MS5.6地震以来，约10年的时间在大同-阳高交界处发生了MS4.6地震。图7a是该次地震发生前两年的地震活动空间频次分布图，图中圆点是该次地震的震中位置。从图中可以发现在震中附近及震中西南部的地震活动频次较高。图7b是2008—2010年的地震月频度图，从图中可见，2008年1月至2009年11月地震活动频度是先升后降的趋势，2009年11月以后开始增强直到2010年4月MS4.6地震发生。

该次地震以后至今，还没有发生MS≥4.6的地震，处于平静期。

图7 2008年4月4日至2010年4月4日大同—阳高地震时空频次图

4 晋冀蒙地区地震活动的共性特征研究

根据上述震例的分析方法，结合图3中1970—2013年以来MS≥4.6地震活动年频次图，发现这些地震的时间间隔基本都是2 a的倍数，与所计算的MS≥4.6地震复发间隔相吻合。

从图2中小地震空间分布图中可以看出，在MS≥5.0地震发生的地方，中小震活动存在明显成丛现象。大同—阳高MS5.9等3个震例都表明，震前都存在地震活动增强—衰减—发震的特征，而震中附近震前小震活动比较频繁。研究中还发现，震例中2次MS6.0级左右的地震，在震后间隔2 a左右均发生了5.0级以上的地震，这与计算得到的中强地震复发间隔相吻合。但是短临异常不明显，临震预报困难。

5 未来研究区的地震活动

晋冀蒙交界区在对3个震例的研究和这个地区的分析的基础上，直观地给出该区发生地震的可能性，计算得出结果为0.95(图8)。从图中可见未来1年内发生MS≥5.0地震的概率约为0.2，比较低的，说明在短期内研究区还在平静阶段。而在未来10年内MS≥5.0地震的发生概率达到接近1.0的水平，而MS≥6.0地震的发生概率仅为0.3，说明强震发生的概率还是比较低的。在未来20年内MS≥5.0地震的发生概率达到1.0，MS6.0的地震发生概率有所提高，但是也仅达到0.5的水平。

图8 晋冀蒙交界区未来发生地震的概率图

6 结论

本文对1970年以来晋冀蒙交界地区MS≥4.6地震前MS≥2.3的地震活动过程进行了分析，发现在MS≥4.6地震发生前，在未来震中区附近，地震活动都经历了增强—衰减—发震的阶段，且对计算得到的地震复发间隔与实际地震发生的时间间隔进行了比较，发现MS≥4.6地震的间隔时间与所计算的地震复发间隔成倍数关系。而且，在这个区域，中小地震活动以强弱交替有序进行，这对中长期地震预报有指示的意义。

[1]王化宇，殷志刚. 晋北区中小地震活动与晋冀蒙交界区6级地震的关系[J].西北地震学报，2005,27(1):80-84.

[2]高立新，戴勇.晋冀蒙交界地区地震活动性特征分析[J].华北地震科学,2012, 30(3):34-39.

[3]王亚茹，刘晓丹，王想，等. 华北地区ML4级地震平静的分析[J].华北地震科学,2014,33(2):55-61.

[4]陈绍绪，张跃刚，乔子云，等. 晋冀蒙交界地区主要断裂的现今活动[J].华北地震科学,2003,21(2):16-22.

[5]刘芳，王晓山，杨雅琼. 内蒙古中西部地区小震震源机制解分析[J]. 大地测量与地球动力学,2010,30(S1)：7-11.

[6]王辉，曹建玲，申旭辉.华北地区的北京地震活动及区域未来强震危险性[J].地震,2011,31(2):11-23.

[7]杨立明，张勇，张富芳.甘东南甘青川交界地区中强地震前中等地震活动共性特征研究[J].高原地震,2002,14(3):1-8.

[8]齐玉妍，金学申.基于历史地震史料记载的地震危险性分析方法[J].震灾防御技术,2009,4(3):289-301.

Study on Seismic Activity Character of Medium-small Earthquake in the Juncture Area of Shanxi, Hebei and Inner Mongolia

SUN Li-na1, ZHAO Ya-hong2, QI Yu-yan1， YANG Rui1

(1.Earthquake Administration of Hebei Province, Shijiazhuang 050021, China;
2. North China Institute of Science and Technology, Langfangyanjiao 065201, China)

The juncture area of Shanxi, Hebei and Inner Mongolia has experienced medium-strong earthquakes quiet period for ten years since the 1998 ZhangbeiMS6.2 earthquake. Based on this background, this paper uses the medium-small earthquake date from 1970 to 2013 to analyze the activities of medium-small earthquakes in the juncture area of Shanxi, Hebei and Inner Mongolia. It is found that 2 years before the 1989 Datong-Yanggao Ms5.9 earthquake, the 1998 ZhangbeiMS6.2 earthquake and the 2010 DatongMS4.6 earthquake, in the epicenter of 3°×3° range, the month frequency of medium-small earthquake activities show obviously the process of increasing - attenuating -main earthquake occurring. This may be predictive meaning phenomenon has certain reference value to the strong earthquake prediction in the area.

the Juncture area of Shanxi, Strong earthquake; seismic activity

10.3969/j.issn.1003-1375.2014.04.006

2014-07-01

河北省地震科技星火计划项目(项目编号：DZ20141217072)

孙丽娜 (1982—)，女，河北省石家庄市人，硕士，主要从事地震中长期预测研究.E-mail：sunlina20082008@126.com.

P315.5

A

1003-1375(2014)04-0029-05