威远MS 5.4地震序列活动特征与成因分析

刘成明

（中国四川 643000 自贡市地震监测中心）

0 引言

2019年9月8日6时42分四川省内江市威远县东北边界龙会镇附近（29.55°N，104.79°E）发生MS5.4地震，震源深度10 km。此次地震是2019年四川省内发生的震级较大地震，也是四川威远县有历史地震记录以来发生的最大震级地震。地震最大烈度为Ⅵ度，Ⅵ度区等震线长轴呈NE走向，长轴35 km，短轴22 km，主要涉及内江市威远县、资中县、市中区以及自贡市大安区等4个县区的30个镇。Ⅵ度区面积为680 km2，当地震感较强烈，内江市市中区全安镇等地房屋受损或垮塌。此外，位于Ⅵ度区之外的部分地区也受到波及，个别老旧房屋出现受损现象。威远MS5.4地震震中距威远县12 km，距资中县25 km，距自贡市23 km，距内江市26 km，距成都市141 km。地震共造成1人死亡，68人受伤，其中，重伤3人，直接经济损失约2.4亿元。此次地震有感范围较大，内江、自贡震感强烈，东至重庆，西至乐山，南至宜宾，北至成都、绵阳、德阳、资阳、南充等地均震感明显（四川省地震局，2019a）。

2019年12月18日8时14分，与威远龙会镇相邻的四川省内江市资中县发生MS5.2地震，震源深度14 km，震中位于资中县西南边界陈家镇（29.59°N，104.82°E），此次地震是威远MS5.4地震的晚期强余震（四川省地震局，2019b）。本文拟对威远MS5.4地震参数与序列活动特征进行研究，并对威远MS5.4地震的成因进行分析。

1 威远MS 5.4地震序列监测

为加强对川东南地震的监测，四川省地震局在荣县、威远县布设了21个流动微震台，自贡市地震监测中心布设了6个流动微震台，再加上自贡市地震监测中心已建设和接入的自贡及周边12个固定微震台站，自贡市地震监测中心共接入39个地震监测台站的地震连续波形数字信号，并将监测中心使用的广震MSDP监测分析速报软件中地震超级快报的起始震级由MS2.0降为MS1.5。自贡市地震监测中心未接入流动台时只能定位威远MS5.4地震中心MS≥1.0地震；接入流动台后，能准确定位MS≥0.5地震。通过以上工作，自贡市地震监测中心为川东南地震监测和信息及时准确报送提供了技术保障。虽然内江市应急管理局没有地震监测台网，但邻区自贡市地震监测台站对威远MS5.4地震序列进行了较好的监测（图1、2）。

图1 自贡数字遥测地震台站分布（未含流动台）Fig.1 Distribution of digital remote seismic stations in Zigong (excluding mobile stations)

图2 自贡数字遥测地震台站分布图（含流动台）Fig.2 Distribution of digital remote seismic stations in Zigong (including mobile station)

2 威远MS 5.4地震发震构造

威远MS5.4、资中MS5.2地震震中均位于四川盆地川中威远旋卷背斜构造东南翼的李家场帚状旋回褶皱带，该褶皱带基底为威远隆起花岗岩基底，埋深3—4 km，震中地表出露的地层主要是三叠纪上统须家河组至侏罗纪中统上、下沙溪庙组砂岩。震区地表构造形迹为短轴鼻状褶曲群等压性结构面，总体呈NNE向，为北东端收敛、南西端撒开、向南东弯凸的帚状。短轴鼻状褶曲群上发育一些逆冲断层，震中位置有NE向荣县—威远隐伏基底大断裂通过；该断裂位于威远隆起南侧，是自流井凹陷向威远隆起过渡的边界断裂，西起犍为金石井镇，向东经荣县、威远至内江银山镇，全长约200 km，是中小地震活动带，历史上发生过2次4级以上地震，即1632年1月20日资阳内江间4.7级、1979年7月 29日犍为4.2级地震（四川省地震局，1982）。据自贡及邻区的地震史料记载，内江地区地震活动一直较弱，2016版国家地震烈度区划图将其定为地震烈度Ⅵ度区。因此，2019年9月8日威远MS5.4、12月18日资中MS5.2地震是内江地区有史以来震级最大、次大地震。

3 威远MS 5.4地震参数、震源机制解及序列活动特征

3.1 地震基本参数

威远MS5.4地震序列MS≥5.0地震基本参数见表1。

表1 威远MS 5.4地震序列MS≥5.0地震基本参数Table 1 Seismic parameters of MS≥ 5.0 earthquakes in the Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

3.2 震源机制解

使用吴尔夫网上半球投影方法，利用自贡遥测地震台网接入台站及四川地震台网部分子台的初动符号，求得威远MS5.4地震序列MS≥5.0地震的震源机制解（表2）。

表2 威远MS 5.4、资中MS 5.2地震震源机制解Table 2 Focal mechanism solutions of the Weiyuan MS 5.4 and Zizhong MS 5.2 earthquakes

由表2可见，威远MS5.4地震主压应力方向为NW 314°，节面Ⅰ走向NE 19°，为MS5.4地震的主破裂面，地震断面倾向SE，震时有一定走滑分量，是左旋逆断层，其节面Ⅰ走向指向NE的资中陈家镇MS5.2地震震中；资中MS5.2地震主压应力方向为 NW 304°，节面Ⅰ走向SW 244°，为MS5.2地震的主破裂面，地震断面倾向SE，震时有一定走滑分量，是左旋逆断层；与利用MAPSIS地震分析预报软件由台站初动符号求得的震源机制解及解读结果一致，2个地震的主压应力P、主张应力T和中间应力B方位接近一致，表明2个地震所受应力来源基本相同（赵珠等，2000）。

3.3 余震序列

自贡数字遥测地震台网接入了39个传输子台，对威远MS5.4地震震中区小震监测能力和定位精度均较好。2019年9月8日至12月17日威远MS5.4地震序列中ML≥3.0地震见表3。

表3 威远MS 5.4地震序列中ML≥3.0地震Table 3 ML ≥ 3.0 earthquakes of the Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

威远MS5.4地震震中区位于四川盆地川中威远旋卷背斜构造东南翼的李家场帚状旋回褶皱带，震中位置有NE向荣县—威远隐伏基底大断裂通过，2019年9月8日威远MS5.4地震后，2019年12月18日发生资中MS5.2余震，2个地震间隔时间较长（相隔101天）。

选取29.5°—30.0°N、104.6°—105.0°E，即四川盆地川中威远旋卷背斜构造东南翼的李家场帚状旋回褶皱带含部分NE向荣县—威远隐伏基底大断裂的范围，对威远MS5.4地震序列进行统计分析。截至12月17日，威远MS5.4地震序列共记录到ML≥1.0地震461次，其中，ML1.0—1.9级地震421次；ML2.0—2.9地震36次；ML3.0—3.9地震3次；ML5.6（M5.4）地震1次；最大震级余震为2019年9月8日ML3.9（M3.3）地震，最大震级地震和次大震级地震的震级差为2.1，因此，威远MS5.4地震序列为主震—余震型。震区有较多频次的小震活动，余震主要集中发生在主震后1周内，随后地震活动衰减明显，10月初频次略有增加，11月8日至12月17日地震频次增加并持续，余震区与12月18日 资中MS5.2地震的余震区有重叠。资中MS5.2地震与威远MS5.4地震均发生在荣县—威远—资中震群震区。资中MS5.2地震震中位于威远MS5.4地震震中北东6 km处，2次地震震中构造均属于李家场帚状旋回褶皱带，发震时间相距101天。威远MS5.4地震序列在资中MS5.2地震后以小震活动为主，强度持续在2.5级左右，ML≥3.0余震不丰富。2次地震序列的M—t图和应变释放见图3。

图3 威远MS 5.4地震M—t图（a）及应变释放（b）2019年1月1日至12月17日；29.5°—30.0°N，104.6°—105.0°EFig.3 M-t diagram and strain release maps of Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

以最小二乘法计算b值，震级区间划分为0.5级，求得威远地震序列b值为1.033，属异常。对威远MS5.4地震序列2019年9月8—21日自贡地震台网记录的ML≥1.0地震计算衰减系数h值，h=1.4，大于0.8，因此，威远MS5.4地震序列为主震—余震型，其高b值异常可能反映了其后将发生资中MS5.2地震。2019年12月18日资中MS5.2地震后至2020年6月底，四川威远、资中地区无4级以上地震发生，因此，资中MS5.2地震为威远MS5.4地震的晚期强余震（李桂芳等，1996）。

4 地震活动背景与特征分析

4.1 地震活动背景

2019年全球M≥7.0地震活动呈现频次少、强度低的特点，其主体地区为环太平洋地震带。我国周边未发生M≥7.0地震，表明影响我国的动力边界地震活动偏弱，我国大陆及邻区地震活动表现出频次少、强度弱的特点，地震活动强度总体显示西强东弱，区域上显示M≥5地震分布于青藏地块、西域地块和华南地块；台湾地区及其附近海域地震活动强度呈现东强西弱的特征，四川区域突出地震事件震中全部集中在川东南的华蓥山断裂带及其附近地区（表4）（周荣军等，1997）。

表4 2019年华蓥山断裂带中南段及其附近地区MS≥5.0地震（据四川地震台网）Table 4 MS≥5.0 earthquakes in the middle and southern segments of Huayingshan fault zone and its adjacent region (according to the Sichuan Seismic Network)

2019年四川地震活动特点：地震频次和强度均高于2018年，四川境内地震活动主要集中3个区域（带）：一是川东南华蓥山断裂带中南段及其附近的地震集中活跃区，主要在长宁—兴文—珙县和荣县—威远—资中2个集中区域；二是龙门山断裂带，地震活动主要分布在汶川8.0级、芦山7.0级地震的2个余震区；三是川滇菱形地块东边界（杜方，2020），威远MS5.4地震序列发生前，2019年2月25日13时15分四川荣县东北高山镇发生MS4.9震群型地震。

4.2 川东南华蓥山断裂带中南段、马边地震带震后地震学参数

利用四川地震台网月报资料，对华蓥山断裂带中南段ML≥2.0地震用Mapsis分析预报软件进行分析。结果表明，在2019年威远MS5.4地震发生后，川东南的华蓥山断裂带中南段b值 ［图4（a）］、地震活动度S值［图4（b）］均正常；马边地震带b值［图4（c）］、断层总面积［图4（d）］等地震学参数均正常（韩渭滨等，2002）。

图4 华蓥山断裂带中南段和马边地震带ML≥2.0地震活动性（a）华蓥山断裂带中南段b值；（b）华蓥山断裂带中南段地震活动度S值；（c）马边地震带b值；（d）马边地震带断层总面积；上、中、下3条平行虚线中线为均值线，上、下线分别为2倍标准差控制线Fig.4 ML≥2.0 seismicity of the middle and southern segments of Huayingshan fault zone and Mabian seismic zone

4.3 威远MS 5.4地震序列地震活动性参数

威远、资中地区自2015年1月开始出现地震活动，2015年6月地震活动进入活跃期，2016年1月7日发生ML3.9地震，2019年9月8日威远MS5.4、12月18日资中MS5.2地震发生后，地震活动有所衰减（表5、图5）。

图5 2015年1月至2020年6月威远MS 5.4地震序列ML≥2.0地震M—t图（a）、N—t图（b）Fig.5 M-t and N-t diagrams of ML≥2.0 earthquakes of the Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence from January 2015 to June 2020

表5 威远MS 5.4地震震中附近ML≥3.8地震参数Table 5 Parameters of ML≥3.8 earthquakes near the epicenter of the Weiyuan MS 5.4 earthquake

依据《地震学分析预报方法程式指南》（国家地震局科技监测司，1990），用Mapsis分析预报软件计算威远MS5.4地震序列主震后14天的地震学参数（表6）。

表6 威远MS 5.4地震序列地震学参数Table 6 Seismological parameters of Weiyuan MS 5.4 earthquake sequence

由表6可见，威远MS5.4主—余型地震序列U、F、K、h值正常，ρ、b值异常可能反映了后面将发生资中MS5.2地震，资中5.2级地震为威远MS5.4地震的晚期强余震。

2017年8月8日，四川东昆仑断裂带发生九寨沟MS7.0地震后，川东南华蓥山断裂带中南段及其附近地区2018—2019年地震活动强度大幅增加。2018年12月16日四川兴文发生5.7级地震后，2019年相继发生1月3日珙县5.3级、6月17日长宁6.0级与珙县5.1级、6月18日长宁5.3级、6月22日珙县5.6级、7月4日长宁5.6级等共计6次 5级以上地震；荣县—威远—资中区相继发生2月24—25日荣县4.7级、4.3级、4.9级 地震及9月8日威远5.4级、12月18日资中5.2级地震。这些地震的最大震级已超过当地历史记录。而2017年以来，川南马边地震带地震活动频次较少、强度较低，仅发生2019年邻省ML≥5.0地震为5月16日云南永善ML5.3（MS4.7）地震，中强地震活动频次明显偏少。因此，威远MS5.4地震是在川东南华蓥山断裂带及其附近地区地震活动由平静转向非常活跃、应变释放加速阶段发生的（罗灼礼等，2002）（图6）。

图6 川南3.0级以上地震震中分布（a）及应变释放（b）2015年1月至2020年6月，据四川地震台网Fig.6 Epicenter distribution and strain release of MS≥3.0 earthquakes in southern Sichuan Province

4.4 威远MS 5.4地震序列地震活动性曲线扫描分析

利用四川地震台网月报资料，对威远MS5.4地震序列（29.5°—30.0°N，104.6°—105.0°E）ML≥1.0地震用Mapsis分析预报软件进行时间扫描分析发现，2019年9月 8日至12月17日威远MS5.4地震序列b值 ［图7（a）］、断层总面积［图7（b）］、地震活动度S值［图7（c）］、缺震曲线［图7（d）］均正常。

图7 2019年9月8日至12月17日威远MS 5.4地震序列ML≥1.0地震活动性（a）b值；（b）断层总面积；（c）地震活动度S值；（d）缺震Fig.7 ML≥1.0 seismicity of the Weiyuan MS 5.4 seismic sequence from September 8 to December 17,2019

5 威远MS 5.4地震成因分析

华蓥山断裂带中强震活动与南北地震带强震间有较强的对应关系，由《四川省地震前兆预报方法实用化研究成果汇编》（四川省地震局，1989）可知，四川长宁为地震活动窗，该区以28°46′ N、104°57′E为圆心，50 km为半径区域内发生的3.8级以上地震对应四川西部6.0级以上地震。表4中前6个5级以上地震都发生在长宁地震窗内。因此，2018—2019年川东南华蓥山断裂带中南段及其附近荣县—威远—资中一带4—6级地震异常活跃，这可能与2017年九寨沟MS7.0地震有一定对应关系。

威远MS5.4地震震源深度为10 km，余震资中MS5.2地震震源深度为14 km，威远地区花岗岩基底埋深3—4 km，表明这2次地震均发生在切割基底的断裂上。由威远MS5.4、资中MS5.2地震震源深度和震源机制解可知，此次地震是由NE向荣县—威远隐伏基底大断裂的北东段错动引起的。当地采盐注水、采气注酸注水深度没有达到基底断裂切割的深度。

6 结论与讨论

（1）四川省地震局和自贡市地震监测中心架设的地震流动台阵，极大地提高了对自贡及其邻区地震参数的处理能力和地震信息发布能力。

（2）2019年9月8日威远MS5.4、12月18日资中MS5.2地震分别是四川内江地区有史以来最大、次大震级地震，震中均位于四川盆地川中威远旋卷背斜构造东南翼的李家场帚状旋回褶皱带，震中位置有NE向荣县—威远隐伏基底大断裂通过。

（3）2019年9月8日威远MS5.4地震发生前，周边地区川东南华蓥山断裂带中南段地震活动经历了一个由平静转为活跃的阶段，威远MS5.4地震就是在川南地震异常活跃期间发生的。

（4）威远MS5.4地震序列U、F、K、h值正常，ρ、b值异常，这可能反映了后期将发生资中MS5.2地震。威远MS5.4地震序列为主震—余震型。

（5）2019年9月8日威远MS5.4地震序列结束后，川东南华蓥山断裂带中南段和马边地震带地震活动性参数均正常，四川内江威远、资中震区近期再次发生更大地震的可能性较小。

（6）由威远MS5.4、资中MS5.2地震震源深度和震源机制解可知，此次地震是由 NE向荣县—威远隐伏基底大断裂的北东段错动引起的，为构造地震。当地采盐注水、采气注酸注水深度没有达到基底断裂切割的深度。

（7）华蓥山断裂带中强震活动与南北地震带强震间有较强的对应关系，2018—2019年川东华蓥山断裂带中南段及其附近荣县—威远—资中一带4—6级地震异常活跃可能与2017年九寨沟MS7.0地震间有一定对应关系。