上海及鄰區地震活動特征及地震構造區劃

謝建磊

（上海市地質調查研究院，上海 200072）

地震是一種重要地質災害，對區域穩定性具有著重大潛在威脅。2016-2017年，韓國陸域地震刷新有監測記錄以來的最高、次高震級。這進一步表明，地震潛在威脅的突發性。上海及鄰區主要位于華北地震區，在舟山群島地區毗鄰華南地震區[1]。據歷史記載和監測資料，區內弱震、有感地震頻發，偶有中強震、強震發生[2-3]。20世紀80-90年代為區內地震地質研究的活躍階段，研究內容涉及控震構造、地震地質背景、構造應力場、地震活動特征和活動趨勢、基本烈度等。在地震活動規律上，提出了地震分布的叢集性、周期性和遷移性等認識；但通常采用有感及以上規模的地震，且研究范圍較大，以地震區、帶或長江中下游地區、發震頻度較高的南黃海地區為主[4-10]。地震具有多尺度空間成叢分布與隨機分布特征，最小研究區域的大小應視研究目的、地震活動空間密度情況而定[11]。上海陸域和鄰近水域分別具有中強震、強震的地質構造背景，空間上差別較大。在新一代地震區劃圖編制過程中，首次提出了地震構造區的劃分思路。以蘇北沿岸斷裂為界，將工作區劃為南黃海地震構造區和蘇北地震構造區[1]。這種劃分方案與通常的構造單元劃分方案并不一致。本文以1500 A.D.以來的地震活動資料為基礎，以上海及鄰區為研究對象，進一步討論了地震的時間、空間分布特征，以期更深入地理解區內地震活動規律和地震地質背景。

1 數據來源與概況

本次所采用的地震數據資料截至2017 A.D.，主要為實際監測記錄資料。具體來源如下：1970-2005 A.D.地震目錄來自于上海市地震局地震觀測臺網的月報資料；2009-2017 A.D.地震目錄來自于上海市地震局地震觀測臺網的年報和國家地震科學數據共享中心。1500-2001 A.D. Ms 4.0級以上的地震目錄以《上海市地震動參數區劃》項目確定的資料為準[3,12]。

本次共收集地震活動1756次（圖1）。其中，弱震1645次、有感地震79次、中強震28次、強震4次。最高為1984 A.D.南黃海Ms6.0級地震。上海市陸域地震96次，最高為Ms4.75級（或Ms 5.0級）[2]。定位精度大部分在I類、II類，少部分在III類、IV類，部分歷史記載的地震定位精度在V類。受資料限制，1326次地震未給出震源深度數據，且所有震中位置和震源深度均未進行精定位處理。地震精定位對震中位置影響不大，對部分地震的震源深度影響較明顯[13-14]，這在一定程度上，可能會影響對區內地震活動總體特征的認識。

2 地震活動特征

2.1 地震空間分布特征

區域上，地震活動具有很強的叢集性、重復性和成帶性、分塊性，自北西向南東方向明顯減少，總體呈北強南弱、東強西弱（或海域強、陸地弱）的特征。

（1）叢集性和重復性

圖1 研究區地震震中分布Fig.1 Earthquake epicenter location of research area

地震活動空間分布極不平衡，在南黃海、長江口東、長江口、衢山島東側、南通、常熟以北的福山和張家港等地呈明顯的密集區（圖1），活動次數約占研究區的60%。強震呈北西向分布在長江口到江蘇省鹽城附近的南黃海海域。大多數弱震、有感地震與中強震—強震在空間上分布具有很強的一致性，表現出較強的空間重復特征；但在蘇州—昆山等地，歷史記載和現代監測地震分布較均勻，無明顯優勢方位和叢集、重復特征。

這種空間差異明顯受不同級別構造單元的控制，顯示與變質基底、蓋層，甚至巖石圈結構特征的差異有關。在下揚子地塊和欽杭結合帶內部，地震分布較多，地震活動水平、頻度和強度較高。華南造山帶內部，地震活動特征與之相反。具體構造部位多為次級構造單元結合帶、多組斷裂交匯處，主要有勿南沙隆起帶中部、南通斷塊西南緣、江陰—昆山斷塊中部、昆滬地塊中部、崇明東凹陷帶南緣和東緣、杭州灣北部斷陷盆地、舟山群島隆起東緣等。

（2）分塊性和條帶性

區內弱震雖具有彌散狀分布的特征，但總體上仍表現出一定的分塊和分帶特征。以上述叢集區為中心，形成長江口東、長江口、南黃海、舟山群島東、南通—常熟—沙溪、杭州灣北和上海市中部、蘇州—昆山等分塊區（圖1），這些塊區的地震活動次數約占研究區的80%。將分塊區與零散活動的地震貫穿起來，分布方向具有一定的優勢性，表現出一定的條帶性。這種分塊區和條帶，主要沿北東和北西向分布。北東向主要為上海市中部—長江口—長江口東、張家港—南通—勿南沙、白茆—啟東等地區；北西向主要為張家港—白茆、勿南沙東部—長江口、長江口東部等地區。

中強震、強震通常伴隨有地震條帶，異常條帶的展布范圍一般與大斷裂帶相一致[15]。區內地震的這種分塊和分帶特征顯示，北西向和北東向斷裂帶對區內地震活動的聯合控制作用。北東向斷裂帶主要有張堰—南匯斷裂帶、楓涇—川沙斷裂帶、湖蘇斷裂帶、通州—兵房鎮斷裂等。北西向斷裂主要有太倉—奉賢斷裂帶、羅店—周浦斷裂帶和蘇北沿岸斷裂帶等。北東向斷裂帶控制的朱涇—惠南復式背斜、南通—無錫復式背斜、蘇州—崇明復式背斜沿線是主要地震分布區，顯示了北東向斷裂對地震的控制作用。

2.2 地震時間活動特征

歷史地震資料顯示，區內地震活動在時間上分布也是不均勻的，表現出地震活動的相對平靜期和顯著的活動期，兩者間互出現，呈現一定的規律性、重復性。

（1）1500 A.D.以來，大于3級的地震活動多呈5-10年的間隔期，最長可達近30年。在1624 A.D.、1850 A.D.、1910-1927 A.D.等強震前后比較密集。1839 A.D.以來，尤其是1960 A.D.以來，呈現加強趨勢。這種趨勢也有可能是早期地震記錄的缺失造成的。經歷有1500-1789 A.D.和1840 A.D.以來兩個地震活躍期。從中強震、強震特征看，兩個活躍期又可劃分為有七個活躍幕，每個活躍幕約25-35年。這種活動特征與更大范圍的地震活動特征基本一致[16]。目前，區內正處于第二活躍期的第三個活躍幕（1970 A.D.以來）。自最近一次中強震、強震至今已有21年，從活動周期看，區內未來數年至十余年有發生6級左右地震的可能。

（2）1970 A.D.以來的監測記錄顯示，區內弱震每年發生的頻次、震級不同。多在數十次，最高頻次可達299次?？傮w上，自20世紀90年代中期以來，地震活動頻次具有加強的趨勢。弱震頻次呈現出明顯的峰、谷特征，間隔約3-4年。在地震叢集區，中強震、強震發生的前后，弱震頻次明顯增多，應該為前震或余震的表現。在中強震、強震發生前的3-5年內，區域地震活動頻度也顯著上升[17]；但在一次中強震、強震發生后，弱震均有活動減弱的特征。

（3）不同分區的地震活動特征具有一定的不同。南黃海、南通和常熟一帶、長江口東地震活動頻次較高，其次為長江口、上海中部和舟山群島地區，蘇州—昆山和杭州灣地區最弱。地震活動時序特征上，南黃海、南通—太倉地區相似，長江口東和上海中部、長江都地區較相似，杭州灣北部和南部差別較大。自2004 A.D.以來，不同分區的地震活動頻度稍有變化。南黃?！贤ǖ貐^、蘇州—昆山地區的頻度略增高。長江口東、上海中部地區的頻度基本保持不變，而南部的杭州灣和舟山群島地區的頻度有減弱的特征（圖2）。

2.3 地震震源深度特征

區內地震震源深度約1-37km，H 5km的地震次數約占10.7%，5＜H 10km的地震次數約占37.8%，10＜H

15km的地震次數約占20.2%，15＜H 20km的地震次數約占25.0%。大于20km的地震次數約占6.0%。總體分布在上地殼下部—中地殼范圍內，多為5-20km。這一特征與更大范圍內的地震震源深度認識較一致[14]。自上而下，發育約5-10km、15-20km兩個優勢層（圖3）。這一特征與部分學者提出的下揚子—南黃海地區10-15km的震源深度頻度最高的認識不一致[10]。且15-20km的優勢層在王俊等給出的江蘇及周緣地區地震震源深度分布圖上也不清楚[14]。

圖2 研究區全區和不同分區地震活動M-T關系圖（缺2006-2008年數據）Fig.2 Seismic activity M-T analysis of whole research area and different district

從空間分布上看，差異較大?？傮w表現為海域平均深度深，陸域淺的特征。南黃海地區震源深度分布范圍較大，平均12km，向北部深度加大。南通—常熟地區的震源深度變化較大，1-31km都有分布，集中在20km以淺，平均11.3km。長江口東地區震源深度分布在1-28km，平均深度約13.4km；長江口海域深度多在1-18km，平均約11.1km；上海地區的震源深度較淺，多在1-22km，平均深度9.5km。杭州至太倉西南地區深度在1-20km，平均10.4km，舟山群島地區震源深度8-20km，平均11.1km。沿緯度方向，下地殼以深的震源深度集中在31-33之間；沿經度方向，下地殼以深的震源深度集中在120.5-122、123-123.5間（圖4）。

統計表明（圖5），區內地震震級與震源深度關系不大，有感地震、中強震和強震震源深度集中在中地殼，少量分布在上地殼，總體上表現為一定的線性關系。弱震的震級與震源深度基本沒有關系，各個震級的震源深度在整個地殼范圍內都有分布。部分地震的震源深度較淺，疊加軟土地基對地震動的放大作用，可能會使地震對局部產生明顯的影響。

3 地震震源機制解特征

區內主要地震的震源機制解（表1）顯示，兩個節面走向主要呈北東和北西向。節面傾角中等到近垂直，集中在33-87。南黃海地區兩組節面走向分別為273-356、29-77。南通—常熟地區兩組節面走向分別為291、2-54。長江口地區兩組節面走向分別為30-65、279-295。上海市陸域地區兩組節面走向分別為10-28、262-317。長江口東地區兩組節面走向分別為39-41、255-308。舟山群島地區兩組節面走向分別為15、282。部分節面偏北或近東西向，應該為區內北北東、北北西和近東西向斷裂控震作用的體現，這些地區一般以中小震為主，少數地震較強[7]。

圖3 地震震源深度三維空間分布Fig.3 3D spatial distribution of focal depth

圖4 地震震源深度分布剖面圖Fig.4 Section of focal depth distribution

圖5 地震震源深度與地震震級關系圖Fig.5 The relationship between magnitude and focal depth

一個地區的小震源機制解具有一定隨機性和獨立性，但較大地震的破裂方式與該區應力場具有較好的一致性[18]。區內主壓應力軸為北東東至近東西向，優勢方位角約78，平均仰角23，主張應力軸方位角為349，平均仰角25。這種應力狀態與華北地區P軸方向（70±20）很相似，與華南地區P軸方向（110-120）差別較大[19]。區域上，南黃海地區P軸方向平均50.7，南通地區P軸方向近東西向，長江口P軸方向67、168-175，長江口P軸方向平均56，上海中部地區P軸方向平均62，舟山群島地區P軸方向51。自南黃海地區向東南，P軸方向總體南偏。主要斷裂附近軸向變化較大。太倉—奉賢斷裂附近地區的P、T軸方位較亂；湖蘇斷裂兩側區域P軸方位集中在NE向，部分 NW 向[18]。

表1 研究區不同地震震源機制解Table1 Earthquake focal mechanism solutions of research area

滑動角顯示，區內破裂節面以走向滑動為主，其次為正傾滑動，而逆傾滑動相對較少[18]。這與在現有應力場下斷裂的主要活動性質認識較一致，北東向斷裂主要呈右行走滑，近東西向斷裂表現為張性特征，北西、北北西和北北東向斷裂主要呈壓性兼左行走滑。前兩者大多出現中小地震，后兩者在應力累積到一定程度，易發較強的地震。

4 地震構造區劃分

地震構造區劃分遵循地質構造特征一致、發震構造模型一致或地震構造樣式一致、背景地震強度和頻度一致三個基本條件[1]。根據以上原則，綜合地震活動和震源機制解特征，以湖蘇斷裂帶和江紹斷裂帶為界，將研究區分為3個北東向的一級地震構造區，分別為勿南沙—南通地震構造區、滬杭地震構造區和舟山—寧波地震構造區，并以蘇北沿岸斷裂帶的西支和東支為界[20-21]，將前兩者分為兩個亞區（圖6）。

圖6 上海及鄰區地震構造分區圖Fig.6 Seismotectonic province division map of Shanghai and nearby regions

勿南沙—南通地震構造區：北大致以江南斷裂與蘇北—南黃海北部地震構造區相接，南以湖蘇斷裂帶主干斷裂為界。以蘇北沿岸斷裂西支為界分兩個亞區。構造樣式表現為呈兩個復式背斜和復式向斜相間排列特征，具有類侏羅山式褶皺特征，在蓋層內部軟弱層發育多級別的滑脫面。在太倉—奉賢斷裂和羅店—周浦斷裂、蘇北沿岸斷裂帶等北西向斷裂與北東向構造帶的交匯處、勿南沙隆起的次級坳陷和 直斷陷盆地、白茆斷陷盆地等地，形成地震活動的叢集區。相對其他區，地震活動頻次均較高，但東部亞區活動頻次和強度都較高。地震活動時間比較一致。P軸方向以北東向為主，局部近南北向；兩組節面基本相似。震源深度都以中地殼為主，但東亞區部分至下地殼和殼幔結合帶。

滬杭地震構造區：南以江紹斷裂帶為界，江紹斷裂帶北界推測沿嵊泗列島北側或大衢山島北側通過。以蘇北沿岸斷裂東支為界分為兩個亞區。上海境內呈兩個復式向斜和一個復式背斜相間排列的構造格局，向浙西北地區變復雜。在長江口和長江口東發育兩個地震叢集區，可能與張堰—南匯斷裂帶、楓涇—川沙斷裂帶與北西、北北東向等斷裂的交匯有關。自20世紀中期以來，地震活動頻次和時間類似。東亞區，地震活動強度明顯較高，且最近二十余年明顯增強。西亞區，長江口、上海中部地區在20世紀中期之后的地震頻次相對蘇州地區較高，這與蘇州地區早期識別的較多的地震記錄發育特征不太一致。P軸方向以北東—北東東向為主，個別北西向；兩組節面基本相似。震源深度都以中地殼為主，但東亞區部分至下地殼和殼幔結合帶，自水域向陸域明顯變淺。

舟山—寧波地震構造區：南鄰華南地震區，主要為后加里東期的隆起區，海相和海陸過渡相蓋層基本缺失，廣泛分布中新生界火山巖和火山碎屑、紅盆沉積，褶皺構造不明顯，強烈斷塊活動為主。在舟山群島東南分布有小的地震叢集區，較杭州灣北部，地震活動頻次明顯偏高，21世紀以來活動明顯下降。震源深度基本在中地殼和中上地殼結合帶。

5 結論

（1）地震活動空間分布極不平衡，具有很強的叢集性、重復性、分塊性和條帶性。這種空間差異明顯受不同級別構造單元的控制，顯示與變質基底、蓋層結構特征的差異有關。

（2）地震活動的分塊和條帶性主要受北西向和北東向斷裂帶聯合控制。北東向斷裂帶和復式背斜是主要控震構造，北西和北北西向斷裂是重要的發震構造。

（3）地震活動在時間上分布也是不均勻的，但表現出地震活動的相對平靜期和顯著的活動期，且不同地區特征不同。大于3級的地震活動多呈現出5-10年的間隔期，最長可達近30年。1500 A.D. 以來，可劃分為地震活躍期、七個活躍幕，每個活躍幕約25-35年，區內未來數年至十余年有發生6級左右地震的可能。弱震頻發，每年發生的頻次、震級不同。弱震頻次呈現出明顯的峰、谷特征，間隔約3-4年。

（4）震源深度在海域平均深度深，陸域淺，多在5-20km，存在5-10km、15-20km兩個優勢層。有感地震、中強震和強震震源深度集中在中地殼，少量在上地殼，總體呈一定線性關系。弱震震級與震源深度基本沒有關系，各個震級震源深度在地殼內都有分布。部分地震震源深度較淺，疊加軟土地基對地震動的放大作用，可能會使地震對局部產生明顯的影響。

（5）將全區分為勿南沙—南通地震構造區、滬杭地震構造區和舟山—寧波地震構造區等3個北東向的一級地震構造區，并以北西向斷裂帶為界將前兩者分為兩個亞區。

致謝：安徽省地震局李軍輝高級工程師在地震數據收集、處理過程中給予了一定指導，在此表示感謝。