河北地区地震时空演化特征分析

第34卷第4期 2016年12月华北地震科学N O R T H C H IN A E A R T H Q U A K E SC IE N C E SV o l. 34 ,N o. 4Dec. ,2016宫猛，郭蕾，张素欣，等.河北地区地震时空演化特征分析[J].华北地震科学，2016,34(4):11-15.河北地区地震时空演化特征分析宫猛1，郭蕾、张素欣、王晓山、董博2(1.河北省地震局，石家庄050021;2.石家庄中心台，石家庄050021 )摘要：收集河北及邻区1970年1月一2015年11月的地震目录，通过分析张家口一渤海一威海地震构造带和河北平原地震构造带上地震的时空演化图像来研究河北地区中强地震前小震的活动特征。

结果表明，张家口一渤海一 威海地震构造带的小震在唐山7. 8级地震前出现1〜2年的稀疏现象，且震源区约50 k m范围内出现2〜3年的小 震空段，该构造带4级以上地震在时间和空间上表现出“收缩一平静一扩张”和“分段活跃”的现象；河北平原地震构造带内的邢台老震区在发生中强地震前，震源区小震时空分布图像存在“密集一稀疏”的异常活动现象；张家 口一渤海一威海地震构造带自1999年张北5. 6级地震之后，地震的时空分布未出现明显的密集和稀疏现象。

自2014年开始，在河北平原地震构造带的邢台老震区，小震出现相对“稀疏”异常，应给予关注。

关键词：小震活动；地震密集；时空分布中图分类号：P315. 3 文献标志码：A文章编号：1003 —1375(2016)04— 0011 — 05doi：10. 3969/j.issn. 1003 — 1375. 2016. 04. 0020引百河北位于华北亚板块，西部为N E走向的太行山隆起，北面为近E W走向的燕山一阴山隆起，南 部是华北平原，东部与渤海湾相接，地壳结构极其复 杂，是我国大陆地震活跃的地区之一。

该区域新构 造运动强烈，近代地震活动较为活跃，尤其是区内的 张家口一渤海一威海地震构造带（以下简称“张渤 带”）和河北平原地震构造带（以下简称“河北平原带”）最为显著[11]。

近代影响较大的地震有1966 年邢台7.2级地震和1976年唐山7. 8级地震，这2 次地震都对震区造成严重的人员伤亡和财产损失[3 -4]地震的发生是地壳岩石在构造应力作用下，当构造应力强度达到或超过岩石破裂强度时，沿软弱 面由稳态扩展转变为突然失稳破裂扩展的过程。

小 震密集和稀疏是指在某一时间段或者某一区域小地 震突然增多或减少，而在时空图像上呈现出的相对密集和稀疏的现象，这种密集或稀疏往往被视为强震发生的前兆或构造活动的外释信号[5]。

林邦惠 等[6]利用邢台地震台网记录的地震目录资料发现，1966年邢台地区发生的几次6级以上强震前，小震的发生均出现“密集一平静”现象，则认为这种现象的出现与孕震区强震前区域应力场的调整密切相关。

在区域应力场的作用下，孕震区的介质以一定速度积累应变能，在强震发生前该区已积累了大量的应变能且处于较高的应力状态，由此会在薄弱地 区产生一定的粘性蠕动，释放部分应变能。

这种局 部应力场的调整可能造成邻近区域应力进一步增强，使得介质薄弱处破裂发生一系列中小地震，形成 中小地震的密集。

在大震前，由于发震断层周围的 中小障碍体和薄弱区已基本被冲破，而主要发震断 层积累的应力已接近、但还未达到发生破裂的强度，便出现了大震前地震活动的相对稀疏或平静期[7]。

马瑾等[8]研究分析龙门山断裂带40多年的地震时 空演化特征发现，2008年汶川地震前孕震区出现8 年以上的小震密集现象，且在震前2〜3年以汶川主 震为中心形成长度<100k m的小震稀疏段（空段），分析认为主震附近区域在此阶段形成闭锁。

本文将 采用类似马瑾等[8]的方法，通过分析河北及邻区的 时空演化特征，来进一步探讨河北地区地震危险性。

1数据与方法据河北省台网运行月报[9]，河北地震记录的发收稿日期：2015-12-11基金项目：晋冀蒙交界地区临时台网架设运行维护及地震危险性和对策研究（DZ20150428102);2016年震情跟踪课题（2016010119);河北 省地震局地震星火计划（DZ20150420031)作者筒介：宫猛（1983—），男，湖北随州人，工程师，主要从事数字地震学和地震活动性分析研究工作.E-mail:mrg〇iigm®163. com12华北地震科学34卷展经历了 5个发展阶段，小地震的记录能力也随之不断提升。

1966 —1969年，仅在邢台震区形成了内 外圈结合的区域微震观测台网；1970 —1991年，河 北省台站数量和分布面积有所增大，对全省地震初 步有了监测能力，首都圈范围内可监测M l>2. 0地 震，北京市区可监测0地震；1992 —2000 年，对河北省大部分地区发生的A^>2. 0以上的地震至少有3个以上的台站记录到；2001 —2008年，河北省台网所属台站为32个，加上共享台数量为117个，地震监测能力进一步提高；2008年以后，河 北省台网所属台站数量增加到53个，加上共享台站 数量增加至166个，省内大部分地区地震监测能力达到M l I. 5(图la)，这为本文的研究提供了良好的 基础条件。

a台站分布及6级以上地震分布 b1970年以来M U.0以上地震分布图1研究区台站及1970年以来地震分布图本文通过收集河北地区自1970年至2015年 11月20日的地震目录来分析河北区域地震丛集度 分布特征（图lb)。

为确保资料完整性，我们使用G—_R公式[1«对收集到的河北地区自1970年以来 的地震目录进行完整性检查。

结果如图2所示，表 明河北地区自1970年以来1级以上地震目录相对完整。

因此，在分析中小地震活动的时空演化图像时，将地震的起始震级定为1级。

从研究区地震分布图上来看，河北地区地震主 要集中在河北平原带地震构造带（河北平原带）和张 家口一渤海一威海地震构造带（张渤带）。

因此，我 们选择这2个区域内的M l.0以上的小震来分析河 北地区地震时空分布特征（图3)。

AA’区长轴方向 E S，包含张渤带区域，B B区长轴方向N E，包含河北平原带的区域（图3a)，2个区域的地震震级随时间的变化(M-T)如图3b、3c所示。

在分析小震时空分 布图像时，我们设定A和B点为2个研究区轴线原 点，分别计算这2个区域内的每个投影到轴线上的地震相对原点的距离。

然后，以时间作为y轴，距 离作为X轴，做出1970—2015年2个研究区的地震沿轴线方向的时空分布图像（图4一5)。

图3为在2个典型构造区内选取的地震震级随 时间的变化图（M—T)。

研究区自1970年以来发 生6级以上地震共有6次，分别为1976年唐山7. 8 级、河北滦县7.2级、天津宁河6. 9级、1977年天津 宁河6. 2级、1977年天津汉沽6. 2级以及1998年 张北6.2级地震[11_15]。

图3b为张渤带内的AA14 线地震的M—T图，从图中可以看出：1978年后，张4期宫猛等：河北地区地震时空演化特征分析13图2研究区小震的G —_R 关系图图3 2个研究区块范围内的地震分布及其M — T 图像2结果与分析图4给出了张渤带± A A ia 线方向和河北平原带上BB 轴线方向的时空演化图像。

AA '轴线方向 的小震活动大致可分为以下3个时间段。

第1时苘段为1970—1976年间，在该时间段内整个张渤带小 震活动相对稀疏，特别是在唐山地震震中附近约S 0km 范围内出现了 2〜3年小震空段，第2阶段为19?7—2004年间.，:叢个张渤带的承:震分布相对均匀 未出现明显的小震稀疏和密集现象，但是4级以上激带只发生过4次5级以上地震，分别为1991河北 唐也5. :1级地震，1995年河北唐山5. 0级地震， 19躲年河北张北6, 2级地震和1將9:年河北张北 5. S 级地震。

圈把为何北_平_原地震构造带内的BIT 轴线.方向地震的M —：T 图，可以发现：研究区内共发生5级以J t 地震5次，分别为1981年河北隆売 5. 4级地駕，J 985河北住县5, 3=级地震，1:991河北 唐山44级地震，1.9_年河北唐山4 0级地震:=以及 2&Q 6：年河北文安5. 2级魄震g14华 北 地 震 科 学34卷地震表现出“收缩一平静一扩张”的现象。

自1985 年(图4中箭头a所示）4级以上地震开始向东段收缩，到1991年（图4中箭头b所示）怀琢盆地发生2 次4级以上地震。

1991年唐山老震区发生丰南5.1 级地震后，整个张渤带处于平静状态无4级以上地 震发生，直到1995年唐山老震区发生古冶5.0级地 震后该构造带4级以上地震又开始活跃，并开始向 该构造带的西段拓展，之后于1998年1月10日发 生张北6. 2级地震（图4中箭头c所示）。

1998— 2004年间，张渤带4级以上地震又开始活跃且在整个构造带分布相对均匀。

第3阶段为2004—2015 年，在该时间段内的2005—2010年期间，A A’轴线 方向上4级以上地震相对平静，唐山老震区自2011 开始有4级地震活动。

尤其值得注意的是张北老震 区、怀涿盆地和南口断裂，自2004年以后，4级以上 地震出现长时间的空缺，仅于2014年在河北琢鹿发 生1次4.3级地震。

整体来看，自2000年之后，AA"轴线方向4级以下地震的时空分布未出现明显的密 集和稀疏现象。

图4 A A’和B B’轴线方向地震的时空演化图像BB轴线方向的地震主要集中在邢台和唐山地区，小震的空间演化图像显示，1970—1976年唐山 7.8级地震前，小震在邢台地区相对密集而在唐山地区相对稀疏，自1974年后以唐山主震为中心形成 长度约50 k m的小震空段，表明在此时间段唐山地 区介质处于相对闭锁状态，应力处于积累阶段。

唐 山地震后，震源区一直都有大量4：级余震发生，直到 1992年后地震强度和频度逐渐降低，1996年之后没 有发生过5级以上地震，该区M d级以上地震自2004年开始存在2年的发震韵律[16]。

目前，唐山老 震区小震没有出现明显的密集或者稀疏现象。

邢台 老震区的小震空间演化图像显示：自1970年以来，邢台地区老震区的小震出现2次“密集一稀疏”异常分布现象，之后均发生了 5级左右的地震。

第1次 为1970—1981年间，小震在1970—1975年出现相 对密集，而在1976—1981年相对稀疏，之后发生1981年的隆尧5. 8级地震；第2次为1990—2002 年间，在此时间段小震在1990—1999年分布相对密 集，而在2000—2002年相对稀疏，之后2002年在隆 尧发生4.8级地震(后来中国地震台网中心统一地震编目将其修订为5. 0级，所以在图4中本次地震 按5级以上地震进行绘制）。