贛南及鄰區地震活動特征分析＊

賴智華 鄧月圓 羅葉美 鐘智東 余志成

1) 江西省贛州地震臺，江西贛州 341000

2) 贛州地震監測中心站，江西贛州 341000

0 引言

江西贛南及鄰區位于東南沿海地震帶東區，是現今小地震密集頻發的區域[1-3]。自1980 年以來，發生過5 次破壞性地震，分別為1982 年2 月江西龍南5.0 級、1987 年8 月江西尋烏5.5 級、1992 年11 月福建龍巖4.7 級、1997 年5 月福建永安5.2 級和2007年3 月福建順昌4.9 級。其中，1987 年江西尋烏5.5 級地震是影響最為嚴重的一次[4]，導致2 人死亡，87 人受傷，1099 座房屋倒塌，4461 座房屋成為危房，42921 座房屋受到中等或輕度破壞，775 座牛欄和廁所坍塌，部分公路橋梁也受損，共計造成直接經濟損失3625 萬元[5]。本文主要通過對贛南及鄰區1971 年以來2218 次2.0 級以上地震（剔除余震）的地震序列、時間序列、空間分布、地震頻度、b值和應變能釋放特征來研究該地區地震活動特征，有助于對該地區地震發生機理的認識，提升地震監測預報的準確性和精度。特別對該地區地震序列的序列性質判定，可為預測未來地震活動趨勢提供重要參考，為中小規模有感地震的快速處置提供科學依據。因此，對該地區地震活動特征的研究具有積極的學術意義和實踐價值。

1 區域地震活動背景

江西贛南及鄰區地質構造呈現出復雜的斷裂帶，其中以石城—尋烏、政和—海豐、全南—尋烏斷裂帶為主要控制因素[6]，這些斷裂帶縱橫交織，是由多個構造事件相互作用所形成的。歷史上，該區域的破壞性地震主要沿著這些斷裂帶分布（圖1），其中江西會昌地區1806 年發生的6.0 級地震是該區域歷史上最大的地震事件。尤其是石城—尋烏斷裂帶，橫跨江西省石城、瑞金、會昌、尋烏等地，被認為是該地區最具活躍性的斷裂帶之一，該斷裂帶的地震活動特征表現出較強的強度和叢集性，歷史上發生多次破壞性地震，如1562 年瑞金4.7 級、1804 年尋烏5.2級、1806 年會昌6.0 級、1926 年石城4.7 級、1941 年尋烏5.7 級、1962 年河源6.1 級、1987 年尋烏5.5 級地震，現今尋烏—會昌、石城—瑞金中小地震頻繁活動；政和—海豐斷裂帶展布方向為北東向，跨越福建政和、尤溪、大田，經漳平、和溪等地，南延至廣東大埔、海豐等地，該斷裂帶在歷史上發生過多次5 級以上地震，如1067 年尤溪5.2 級、1832 年平秋5 級、1940 年永定5.0 級、1968 年華安5.2 級地震等，1971年以來相繼發生了1992 年福建龍巖4.7 級、1997 年福建永安5.2 級和2007 年福建順昌4.7 級、4.6 級等破壞性地震[4]。

圖1 贛南及鄰區1535—2007 年中強地震分布圖Fig.1 Distribution map of moderate and strong earthquakes in southern Jiangxi and neighbouring areas from 1535 to 2007

福建龍巖、華安和大田等地區仍存在小震活動，這些震源均位于全南—尋烏斷裂帶上。全南—尋烏斷裂帶主要分布于南嶺山脈，覆蓋了全南、龍南、定南和尋烏等地，它是南嶺緯向構造帶的主體部分，具有較強的地震活動性和聚集性特征。在歷史上，該斷裂帶曾多次發生破壞性地震，其中包括1577 年定南4.7 級、1847 年定南5.0 級、1907 年定南4.7 級、1982年龍南5.0 級和1987 年尋烏5.5 級地震[4]。這些地震都發生在該斷裂帶與北北東或北東向斷裂的相交或切割部位。目前，該斷裂帶仍然表現出較高的地震活動性，中小地震頻繁發生。

地震活動的分布與歷史地震活動高度一致，受主干斷裂的控制，表明地震的分布是受到區域構造背景和地質特征的影響。其中，1987 年江西尋烏5.5 級地震和1982 年龍南5.0 級地震的發震構造與主干斷裂相關，這揭示了主干斷裂是地震發生的重要控制因素。政和—海豐斷裂帶自1971 年以來也發生了多次破壞性地震，如1992 年福建連城4.7 級、1997 年福建永安5.2 級和2007 年福建順昌4.7 級、4.6 級等[4]，這些地震也與主干斷裂有著密切的關聯。

2 贛南及鄰區地震特征

2.1 中等地震序列及空間分布特征

自1971 年以來，本地區共發生了3 次5 級以上地震事件，分別位于江西省龍南市、尋烏縣和福建省永安市。3 次地震序列中有2 次為主余震型，1 次為震群型。此外，本地區還發生了5 次4.5～5 級地震，分布在福建省永安市、龍巖市、順昌縣、廣東省豐順縣和江西省龍南市。在這5 次地震序列中，主余震型地震發生了2 次，震群型地震發生了2 次，孤立型地震發生了1 次。另外，3 級以上的地震共發生了43 次，主要分布在福建漳平和江西尋烏地區。在這43 次地震序列中，孤立型地震發生了17 次，占39.5%；主余震型地震發生了15 次，占34.9%；震群型地震發生了10 次，占23.3%；還有1 次為前主余震型地震，占2.3%（表1）。

表1 贛南及鄰區1974—2020 年M≥3.0 地震序列類型表Table 1 Types of M≥3.0 earthquake sequences in southern Jiangxi and neighbouring areas from 1974 to 2020

此數據表明，本地區地震序列中，孤立型地震比較常見，其次為主余型地震，震群型地震則較少，從地震級別分布來看，震群型地震主要出現在3 級左右和4.5～5.0 地震，而孤立型和主余震型地震在地震震級分布較為均勻。

2.2 地震時間序列及空間分布特征

自1971 年以來，江西贛南及鄰區的地震活動呈現出空間分布不均勻性特征，地震活動在某些地區頻繁，其他地區相對稀少。地震密集成帶主要沿北北東、北東方向和北西方向分布，與區域內主要斷裂帶分布一致。密集成帶主要位于廣東梅州至福建龍巖附近、廣東梅州至江西尋烏附近，這些地區的地震活動與北東向福建政和—廣東海豐斷裂、北西向廣東梅州—江西尋烏斷裂密切相關。同時，另一條密集成帶主要分布在江西三南（龍南、定南、全南）至尋烏、會昌、石城附近，這些地區的地震活動與北東向全南—尋烏斷裂、北北東向石城—尋烏斷裂有很強的關聯。值得注意的是，石城—尋烏斷裂帶中部瑞金附近地震相對較少（圖2），揭示了該地區域斷裂活動的差異。

圖2 贛南及鄰區1971—2023 年ML≥2.0 地震分布圖Fig.2 Distribution map of ML≥2.0 earthquakes in southern Jiangxi and neighbouring areas from 1971 to 2023

1971 年以來，贛南及鄰區的地震活動主要以小地震為主，震級大多在ML2.0～3.0 之間，但也發生了6次ML5.0～5.9 地震、24 次ML4.0～4.9 地震。通過M-T圖（圖3）的分析發現，ML≥4.0 地震活動在時間上表現出較為明顯的階段性特征和叢集現象，在1978—1987 年（10 年）、1992—1999 年（8 年)、2003—2007 年（5 年）這3 個時間段內，地震活動明顯增強，出現頻次較高。而在這些活躍期之間，地震活動相對平靜，較大震級地震的發生頻次較低。

圖3 贛南及鄰區地震時序圖Fig.3 Seismic sequence diagram of southern Jiangxi and neighboring areas

ML≥3.5 地震活動在時間上表現出了一種周期性變化規律，其特征為在活躍時段內至少會發生一次ML≥4.0 地震（圖3）。例如，在1978—1979 年（2 年）活躍期間共發生4 次ML≥3.5 地震，包括3 次ML≥4.0 地震；在1984—1985 年（2 年）活躍期間共發生9 次ML≥3.5 地震，包括1 次ML≥4.0 地震；在1994—1995 年（2 年）活躍期間共發生13 次ML≥3.5 地震，包括7 次ML≥4.0 地震。值得注意的是，在這些活躍時段之后，往往會有一個相對平靜期，然后再次發生破壞性地震。如1982 年2 月江西龍南5.0 級、1987年8 月江西尋烏5.5 級、1997 年5 月福建永安5.2 級等破壞性地震發生前都經歷了活躍到平靜時段。

總的來說，贛南及鄰區地震活動表現出明顯的空間不均勻性特征，與主要的構造斷裂分布密切相關。地震活動在時間上呈現出階段性特征和叢集現象，反映出地震活動具有一定的周期性。在活躍時段，地震活動增強，中等地震發生頻次較高；在相對平靜時段之后，可能會發生破壞性地震。這些特征和規律有助于我們更好地認識贛南及鄰區的地震活動特點，為地震監測預警和防災減災工作提供重要依據。

2.3 地震活動頻度特征

根據頻度統計結果（圖4)，江西贛南及鄰區ML≥2.5 地震平均每年發生17 次，1997 年的最高年頻次達到133 次；ML≥3.0 地震平均每年發生6 次，1997年最高年頻次為58 次；ML≥3.5 地震平均每年發生5 次，1997 年最高年頻次為12 次；ML≥4.0 地震平均每2 年發生1 次，最高年頻次分別出現在1987 年和1994 年，每年發生4 次。相比鄰省湖南省地震活動水平較高，湖南省記錄ML≥3.0 近代地震僅15 次（1960—2016 年）[7]。

圖4 贛南及鄰區地震活動年頻圖Fig.4 Annual frequency map of seismic activity in southern Jiangxi and neighboring areas

通過頻度統計數據突顯了贛南及鄰區地震活動的顯著特征。研究發現，不同震級分段下的地震活動頻次最高年份（例如1987 年、1994 年、1997 年）均出現在地震活動叢集期，揭示了該地區中強度地震的發生與中小地震活動密切相關。

2.4 地震年b 值時序分布特征

利用中國地震臺網正式目錄，本區1971 年以來的ML≥2.5 地震資料，采用Utsu（1965）提出的最大似然法計算b值[8]。最大似然法是一種統計方法，可以根據地震目錄中的地震震級數據，估算出b值，其公式為：

為了更好地理解b值與地震活動的關系，我們還對比分析了不同時段的地震活動和b值變化。地震叢集時段的低b值可能與區域內的地應力累積有關，這些時段的地震活動較為頻繁且具有破壞性，例如1978—1987 年、1992—1999 年、2003—2007 年ML≥4.0 地震叢集時段的年平均b值分別為0.892、0.973、0.957，b值相對較低，同時在這些時段發生了一些破壞性地震，如1982 年江西龍南5.0 級、1987年江西尋烏5.5 級、1992 年福建連城4.7 級、1997 年福建永安5.2 級、2007 年福建順昌4.9 級等[4]。由此可見，在地震叢集時段，低b值與較頻繁且具有破壞性的地震活動之間存在一定聯系。同時，2000—2002年、2008—2015 年地震平靜時段，年平均b值分別為1.488、1.449（圖5），b值相對較高，同時地震活動相對較低。由此可見，在地震平靜時期，較高的b值可能與地應力釋放較強有關。這些研究結果表明，江西贛南及鄰區地震活動的b值呈現出明顯的時空變化規律，反映出區域地應力狀態和地震活動的動力學特征。

圖5 贛南及鄰區地震年b 值變化曲線Fig.5 Annual b value variation curve of earthquakes in southern Jiangxi and neighboring areas

2.5 地震應變能釋放特征

在地震活躍時段（1982—2007 年）之前，該區域的地震應變能釋放的速率呈現出加速變化的趨勢，表現為曲線斜率值較大。這一時段內該地區共發生5 次4.5 級以上地震，分別為1982 年江西龍南5.0 級、1987 年江西尋烏5.5 級、1992 年福建連城4.7 級、1997 年福建永安5.2 級、2007 年福建順昌4.9 級破壞性地震[4]。其中2007 年是地震應變能釋放最為劇烈的一年。曲線斜率多次發生較大的跳變，主要是由這5 次地震所引起的[9]。

在1982—2007 年地震活躍時段內，該地區的蠕變曲線表現出了復雜的非線性冪指數分布特征，反映了該區域地殼構造活動的不穩定性和復雜性。本文采用古登堡-里希特的簡化經驗公式，根據震級計算地震釋放出來的能量（能量單位：J），可以計算出地震釋放的應變能，公式如下：

實際計算中，我們提取研究區域內所有地震的震級（M）和發震時刻，利用公式將地震震級轉化為地震應變能（E），對每個地震計算其發生時刻至時段結束的累積應變能，根據時間順序將累積應變能繪制成應變能釋放曲線圖，用于分析地震應變能釋放的變化趨勢（圖6）[12-14]。

圖6 贛南及鄰區蠕變曲線Fig.6 Creep curve of southern Jiangxi and neighboring areas

相比之下，在1971—1981 年、2008 年至今這兩個時段地震活動相對平靜，應變能釋放較為均勻，蠕變曲線的斜率值偏小，地殼構造活動相對平穩，處于能量積累狀態。

3 結語

本研究表明，江西贛南及鄰區中強地震的分布具有顯著的空間分布特征。中強以上地震序列主要表現為主余震型和震群型地震。3 級以上地震序列中，孤立型、主余震型、震群型、前主余震型地震所占比例分別為39.5%、34.8%、23.2%、2.3%。

江西贛南及鄰區自1971 年以來地震活動持續活躍，ML≥4.0 地震呈現出明顯的群聚性質，表現為地震活動的空間和時間集中現象。ML≥3.5 地震活動具有周期性特征，包括周期性的高活躍期、平靜期再到發生破壞性地震事件。

江西贛南及鄰區b值一直低于年平均值時，中強以上地震活躍。在地震活躍時段之前，應變能釋放曲線的速率呈現出加速變化的趨勢，而在相對平靜的地震活動時段內，地震應變能釋放較為均勻。

綜上所述，江西贛南及鄰區的地震活動特征與地應力等因素密切相關。本研究的結果為預測地震的時間和空間提供了一些重要的參考信息，有助于對該地區的地震活動情況進行密切監測。未來可進一步關注地震活動與地殼構造活動的關系，以提高地震預測的準確性。