贵州省地震活动性研究*

罗丹芩，罗祎浩，纪星星，李世杰

(贵州省工程防震研究院，贵州 贵阳 550001)

0 引言

贵州省位于中国西南部，处于南北地震带南端，地震频度和强度均为全国中等水平。公元前230年至2019年11月，贵州共记录到2级以上地震653次，其中2.0～4.6级地震624次，4.7～4.9级3次，5.0～5.9级23次，6.0～6.9级3次。其中有文字记载的地震始于1308年。直到1970年，贵州省台网基本建立，地震记录基本完整，共记录1970年至2019年11月的地震共608次，其中2.0～2.9级515次，3.0～3.9级72次，4.0～4.9级13次，5.0级以上8次。贵州省内山较多，房屋建筑分布于山间，一旦发生中强地震，会严重影响该区域的经济发展和社会稳定，特别是该区近年陆续发生中强震，2015年剑河5.5级地震，2019年沿河4.9级地震，给贵州省经济和社会均带来重大不良影响，地震活动性愈加值得关注和研究。

马鸿庆 (1978) 研究了大震前较大范围的b值变化，得到震前b值出现高值异常变化[2]。 黄德瑜等(1981) 则采用b值空间扫描方法在大范围内搜索、识别孕育强震的危险区，认为b值空间扫描应用于强震的中期预报是有意义的[3]。在将震级和频次合理地进行综合方面，吴佳翼(1983)等做了很好的工作，提出将 A(b) 值作为描述各地区地震活动性的定量参数，该参数考虑了一个地区的地震活动性、震级和频次各方面的因素，可以直接定量地反映地震活动的“增强”或“平静”[4]。胡维云分析研究了库玛断裂带自1970年以来M≥5级地震的时空分布特征和地震序列类型特征，认识了该地区背景性和区域性的地震活动特征[5]。谢卓娟统计分析了京津冀地区的地震活动性参数：a值、b值和V4值，并定量地分析京津冀地区的地震时、空分布特征，探讨了京津冀地区的地震活动规律性、地震分布特征以及未来地震活动趋势[6]。纪星星等研究了贵州省威宁地区地震分布与发震断裂探讨[7]。本文结合前人的研究成果，以贵州省地震活动规律性、分布特征以及未来地震活动趋势为研究重点，收集了历史破坏性地震和1970 年以来中小地震，分析了贵州省最小完整性震级的时间、空间分布特征；并根据贵州独特的地震分布特点对贵州省西部地区活动性参数进行空间和时间扫描，绘制了研究区断层总面积、地震活动因子A值、b值、地震非均匀度GL值、缺震等图。并对重点异常区威宁进行时间追踪分析，探讨了贵州省的地震活动水平以及未来地震活动趋势。

1 地震空间分布特征

在实际的地震预报中大量事实表明：在空间和时间上的丛集等现象是中强以上地震的孕震中期阶段的主要特征，根据贵州省地震数据，分别绘制了历史破坏性地震震中分布图(图1)和现代地震震中分布图(图2)。

图1 M≥4.7级地震震中分布图Fig.1 Epicenter distribution of M≥4.7earthquakes

由图1可知，贵州省地震在空间分布上具有不均匀性和稳定性，公元前230年至2019年，贵州省共计发生M≥4.7级地震29次，其中有24次(82.7%)发生在垭都-紫云断裂带上，可见垭都-紫云断裂带为破坏性地震主要发震区。记录到的最大地震为1875年6月8日贵州罗甸6.5级地震。

1970年至2019年11月，贵州省共记录到M≥2.0级地震608次，其中5.0～5.9级地震8次，4.0～4.9级地震13次，3.0～3.9级地震72次，2.0～2.9级地震515次。地震分布图见图2。图2表明，现代地震集中分布在垭都-紫云断裂带及其附近，贵州西南部M≥2.0级地震517次，占贵州全省地震次数的85%，为地震多发区，东部也发生过5级以上破坏性地震，频率较低，小震不均匀分布在贵州全省。

图2 现代地震(1970—2019)震中分布图Fig.2 Epicenter distribution of modernearthquakes (1970—2019)

贵州地震的震源深度具有明显的特征，从图3可以看出贵州省地震震源多分布于地表，属于浅源地震，平均震源深度为15 km。总体上，地震震源深度西南到东北，变化不大。

图3 贵州地震震源深度分布图Fig.3 Focal depth distribution of earthquakes in Guizhou

上述地震的空间分布特征表明，贵州省地震主要受紫云-垭都断裂带影响，历史破坏性地震主要分布在其附近，在沿河和剑河等东部也有发生破坏性地震的潜能。

2 地震活动时间分布特征

考虑到贵州省地震活动水平及历史地震目录完整性，选取1970年至2019年M≥4.0地震进行时间序列分析，1970年后，记载的地震M≥2.0的有634次，其中M≥4.0的有22次，属于中等强度地震活动区。图4是贵州省M≥4.0的地震M-T图，图5是累积年平均发生率曲线，图6是能量释放参数曲线。结合三个图像，可发现贵州省地震在一定程度上呈现出周期性规律，据此对贵州省地震进行周期性划分，结果见表1。由分析可知，第一活动期1971年处于活跃期尾端，平静期10年，第二活动期25年，其中活跃期8年，平静期17年，至2019年处于第三活动期的活跃期，时长为13年。根据活动周期规律，应力积累时间增加，释放时间相应增加，活动期时间越来越长，相对应的活跃期历时也增加，目前正处于第三活动期的活跃期末尾阶段。

图4 贵州省M≥4.0地震M-T图Fig.4 M-T map of M≥4.0 earthquakes in Guizhou

图5 累积年平均发生率曲线Fig.5 Cumulative annual average incidence curve

图6 能量释放参数曲线Fig.6 Energy release parameter curve

表1 贵州省地震(M≥4.0)活动周期划分Tab.1 Division of seismic (m≥4.0) activity periods in Guizhou

3 活动性参数分析

刘家仁等2011年以垭都-紫云-罗甸断裂带北东侧为界将贵州省分为A、B两个区域[8]。本文根据贵州省地震及构造的分布特征，以紫云-垭都断裂带为分界线，对贵州进行分区讨论，紫云垭都断裂带以西的区域称为西部区域，紫云垭都断裂带以东的区域称为东部区域(图7)。贵州85%地震发生在西部，地震数据充足，特选取西部地区作为研究对象，利用空间扫描对贵州省地震活动性参数进行分析(图8)。

断层总面积(AR)：AR值既考虑到地震频度，同时也包含了地震能量，震例表明，在每个强震来临之前地震带或地震区上的地震活动性显著增强。图8(a)显示在紫云-垭都断裂带上威宁、六枝和紫云附近均出现异常。

图7 贵州省西部区域(左)和东部区域(右)Fig.7 The western region(left)and the eastern region(right)of Guizhou Province

地震活动因子A值：A值为地震在时、空、强方面的综合表现，通常当某一地区地震活动水平较弱时，那么一般情况下地震活动在时间和空间上的丛集程度也较弱，从而 A 值也明显小。反之，当地震活动增强时，地震活动的频次和强度将增高，它们在时间、空间上的丛集程度通常也会增强，从而 A 值也增大。如图8(b)所示，1970—2019年期间，在紫云-垭都断裂带上威宁、六枝附近均出现异常。

图8 空间扫描图Fig.8 Spatial scanning map

b值反映了大小地震的比例关系，大震震前b值会出现高值异常变化，可以采用b值空间扫描方法在大范围内搜索、识别孕育强震的危险区，如图8(c)所示，纳雍、晴隆附近为异常区。

地震非均匀度GL值：GL值能够较好地刻画区域构造应力作用下，在大震孕育的非稳态阶段中，出现在震源区及其周围地区中强地震活动的非均匀异常状态，大震一般发生在GL值异常区内或其边缘地区，异常区的大小与地震强度或多次大震的连发现象有关。如图8(d)所示，贵州省GL异常主要为威宁地区、六枝特区和紫云附近。

综合以上活动性参数，贵州省地震活动性参数空间扫描结果显示异常区主要集中在威宁、晴隆、纳雍、六枝、紫云等地。

根据空间扫描结果选取，震级下限为M3·0，起始时间为1970年1月，终止时间为2019年10月，时间窗长12个月，步长1个月滑动，对威宁地区地震活动性进行时间跟踪分析。

图9是威宁地震活动性参数的一些统计分析结果。2015年底以来，威宁以中小地震活动为主，地震活动水平持续低值，活动参数曲线均在一倍方差附近，显示出低频段、低强度(断层总面积、缺震)和低b值的异常特征。至2019年，地震活动水平呈现增强的趋势，频度和强度均有增加。

图9 威宁时间扫描曲线(M≥3.0)(1970-2019)Fig.9 Time scanning curve of Weining(M≥3.0)(1970-2019)

4 结果

通过本文的研究与分析，得出以下几点结论与认识：

(1)贵州省共计发生M≥4.7级地震29次，其中有24次(82.7%)发生在垭都-紫云断裂带上，可见垭都-紫云断裂带为破坏性地震主要发震区。

(2)1970年至2019年，贵州省共计发生M≥2.0级地震608次，其中西南部M≥2.0级地震占85%。地震多为浅源地震，平均震源深度为15 km。省内地震多为构造地震，主要受紫云-垭都断裂控制。

(3)1970年以来贵州省经历了3个地震活跃期(？—1971年，1982—1989年，2007—2019年)，目前该省正位于第三活动期的活跃期末尾阶段。

(4)地震学参数空间扫描结果显示威宁、晴隆、纳雍、六枝等地存在断层总面积、地震活动因子A值、b值、地震非均匀度GL值等参数异常，这些地区需要重点监控。

(5)地震学参数时间扫描结果显示威宁存在断层总面积、b值、缺震等异常，目前处于应力积累阶段，未来有发生有感地震的可能。