2019年10月12日廣西玉林北流MS5.2 地震深部孕震環境

趙慈平胡久常周藝穎郭明瑞

1）中國昆明650124 云南省地震局

2）中國海口570203 海南省地震局

地震是地殼或巖石圈構造變形的一種方式，施加于邊界斷層及其活動塊體內的力決定了它們的變形方式（伸展、擠壓、走滑），而變形（或地震）的空間分布受巖石圈流變學控制，尤其是受斷層和其間塊體強度以及這些塊體與巖石圈耦合作用的控制（Thatcher，2009）。而火山巖漿作為低粘度熔體，其活動通常也會產生地震，地震類型和大小與巖漿活動深度有關。在上地幔頂部，巖漿活動會引起顫動（tremor），在地殼較深部位時，巖漿活動通常產生微小地震，在近地表活動（噴發）時，往往會產生5—6 級地震。與水庫誘發地震類似，火山巖漿活動產生的地震通常不會超過7 級。大地震的巖石圈流變控制和火山巖漿產生地震說明，除了上地殼的強度外，深部環境也是地震發生的必要條件。

2019 年10 月12 日22 時55 分24 秒，廣西玉林市北流市石窩鎮發生MS5.2 地震（22.18°N，110.51°E），震源深度10 km。作為中國最為穩定的地塊，華南地塊地震活動的強度、頻率均較我國西部、華北和臺灣弱得多。那么，在弱震活動區發生的北流MS5.2 地震成因機制是什么呢？而且，該地震震中位于雷瓊火山區東北部，距火山區范圍外包絡線約60 km，地震的發生是否與雷瓊火山活動有關呢？

Yu 等（2017）、王晨陽和黃金莉（2012）發現，雷瓊火山區東北部地幔過渡帶（MTZ）發生了減薄作用，說明海南地幔柱與現今雷瓊火山區位置存在200 km 的NE 向偏移，二者關于海南地幔柱穿刺MTZ 的位置和規模（橫截面積45 000 km2）是一致的，且其橫截面積與雷瓊火山區面積相當，可能反映了海南地幔柱的真實尺度。而廣西玉林市北流市MS5.2 地震恰發生在海南地幔柱穿刺MTZ 位置地表投影范圍的西北部。

上述2 種深部背景均表明，該地震可能與該地區深部幔源巖漿活動有關。巧合的是，在震前的2017 年11 月，筆者所在研究組在雷瓊火山區東北地區（地幔柱位置正上方）進行了溫泉逸出氣體氦碳同位素調查，以用同位素地球化學，來示蹤海南地幔柱與雷瓊火山區的偏移狀況、當地巖石圈的絕對運動方向，并探討海南地幔柱未來垂直熔通地表（雷瓊火山遷移噴發）的可能性。在雷瓊火山區東北地區（桂東南—粵西南）海南地幔柱根（地幔過渡帶減薄區）位置正上方地表進行了溫泉逸出氣體化學及氦碳同位素調查，共調查水文點（溫泉、冷泉、自流井、地熱開發井）62 個，取得其中17 個水文點（基本上都是溫泉）的逸出氣體樣品，經氣相色譜儀Agilent 7890A、質譜儀Noblesse SFT 分析測試，獲得17個溫泉逸出氣的化學和氦位素數據（表1）。白博縣—陸川縣一帶溫泉逸出氣(4He/20Ne)/(4He/20Ne)air—3He/4He(Ra) 及幔源氦比例（%）見圖1，逸出氣幔源氦（%）及地震分布見圖2。

表1 白博縣—陸川縣一帶溫泉逸出氣化學（v/v）及氦同位素組成Table 1 Chemical (v/v) and Helium isotopic composition of thermal spring gas in Baibo-Luchuan area

圖1 白博縣—陸川縣一帶溫泉逸出氣(4He/20Ne)/(4He/20Ne)air—3He/4He(Ra)及幔源氦比例（%）Fig.1 Diagram of (4He/20Ne)/(4He/20Ne)air vs 3He/4He(Ra) and mantle-derived Helium ratio of thermal spring gas in Baibo-Luchuan area

結果表明，北流MS5.2 地震區存在一個高幔源氦異常區，該異常區以玉林市福綿區、白博縣、陸川縣交界為核心向外圍輻射，核心區幔源氦百分比達15%（實際觀測值），克里金插值預測值為18%，此次地震位于該異常區東南緣。據歷史地震目錄，1507 年3 月14 日容縣5 級地震、1686 年1 月1 日梧州—合浦間51/4級地震、1778 年10 月29 日北流51/4級地震、1890 年8 月30 日廣東廉江—廣西白博間53/4級地震均發生在該異常區，說明該區有來自海南地幔柱的幔源巖漿上侵活動，2019 年10 月12 日廣西玉市北流MS5.2 地震同歷史上其他4 次5 級地震一樣，均為該地區幔源巖漿活動引起的，該地區可能也是未來海南地幔柱源火山噴發的地點之一（圖2）。

圖2 白博縣—陸川縣一帶溫泉逸出氣幔源氦（%）及地震分布Fig.2 Map of mantle-derived Helium (%) of thermal spring gas and earthquake distribution in Baibo-Luchuan area