福建永安—晉江斷裂帶東南段地震動力環境分析*

林松建，黃宗林

0 引言

北西向永安—晉江斷裂帶東南段位于福建東部沿海地區中部，在斷裂帶展布區內發生過多次破壞性地震，如1907年10月15日泉州5級地震和1934年5月21日南安、安溪交界5■4級地震，這2次破壞性地震均有早期地震臺儀器記錄，這些地震的發生與該斷裂帶活動具有一定的關聯性，斷裂帶東南段展布區內現今地震活動弱，距離最后一次破壞性地震發生已有70多年，存在發生破壞性地震的可能。

卓秀榕和陳光桐 (1983)、林松建等 (2009)利用地震震源機制解分析了福建地區構造應力場及主壓應力軸方向，討論了主壓應力軸方向跡線分布特征，并認為產生這種應力軸方向跡線分布的動力來自東南方向;周碩愚等 (2000)主要根據GPS、跨斷層及水準測量，并結合震源機制，討論了福建地區地殼運動特征和強震動力來源;史粦華等 (2006)根據震源機制解、大地測量資料及地震活動性，認為福建地區地震動力與臺灣及臺灣海峽相銜接，主要受臺灣島弧碰撞帶的影響。以上研究均從大的背景上分析了福建地區地震動力來于東南方向，與臺灣島弧碰撞帶動力作用直接相關或密切相關。

本文通過對震源機制解、大地測量和地殼介質速度結構特征等資料進行分析，給出斷裂帶局部及周圍動力環境、斷裂帶力學運動特征。結合斷裂帶的地質調查與探測工作，合理評估斷裂發震或控震特點及發震能力。

1 地震構造應力場分析

現代構造應力場是驅動地殼斷裂構造活動并孕育發生地震的基本原因，不同走向的斷裂活動的性質及其發生地震的震源力學特性，反映了區構造應力場的特征。因此根據地震的震源機制解分析反推地震發生地區的現代構造應力場是目前常用的有效方法。

1.1 單個地震的震源機制解

本次工作收集了26次地震震源機制解結果(林松建等，2009)，同時補充測定了4次地震震源機制解 (表1、圖1)。

單個地震震源機制解的P、B、T軸并不等同于構造應力場的最大、中等、主張應力軸，但地震是在區域構造應力場作用下發生的，大量的單個地震震源機制解結果，可以描繪出現代構造應力場的輪廓，這些地震的斷層錯動方式在反映應力場作用方面具有一定的代表性。由震源機制解得到的3個主應力軸空間方向，可以判定地震發生的斷層運動性質和水平向最大主應力方向 (崔效鋒等，2005)，這樣得到的水平向最大主應力軸方位見圖2。

表1及圖1顯示，研究區內30個震源機制解應力主軸P、T軸方向較離散，但也存在優勢方向，水平最大主應力的優勢方位為SE－NW。P軸的仰角較離散，而T軸的仰角一般小于30°。斷層運動性質主要以走滑或正斷為主，共有27次地震，而逆斷層或逆走滑型斷層活動很少，只有3次。因此本區斷層活動呈現多樣性，主要以走滑和正斷層活動為主。這些結論與鄢家全等 (1979)、汪素云和許忠淮(1985)研究成果基本一致。

表1 單個地震的震源機制解參數Tab.1 Focal mechanism solutions parameters of earthquakes

圖1 單個地震震源機制解Fig.1 Focal mechanism solution of each earthquake

從圖1和圖2大致可以看出，地震構造應力場水平向主壓應力軸方向在斷裂帶兩側的差異，表現在斷裂帶北側隨著與斷裂帶距離的增加，至福州、福清附近，方向漸漸轉為北北西或近南北方向 (柯龍生，林世敏，1994)，而斷裂帶南側，同樣隨距離的增加，自廈門以南至閩粵交界的沿海地區，方向漸漸轉為近東西方向 (林紀曾等，1980，1991)。中國東部地區主壓應力軸方位跡線像一把大扇子向東展開 (鄢家全等，1979)，這種分布特征是由西向東動力作用產生的結果;與之相反的，福建東部沿海地區主壓應力軸方向跡線像一把小扇子向西展開，這是自東南向西北動力作用產生的結果。

1.2 小震綜合節面解分析

由多個地震求得的綜合節面解，可以判斷地震所發生地區的構造應力場特征。為此筆者收集4組小震綜合節面解結果列于表2(林松建等，2009)。從表2中可見，研究區平均P軸和T軸均為水平方向，P軸方位為NW－SE向，T軸方位為NE－SW向。

表2 小震綜合節面解Tab.2 Composite nodal plan solutions of the small earthquakes

1.3 地震構造應力場綜述

通過對單個地震震源機制解的研究和小震綜合節面解，認為泉州地區的現代構造應力場與區域構造應力場特征基本一致?，F代構造應力場P軸為NW－SE方向，P軸仰角較離散;T軸為NE－SW方向，T軸仰角一般較小。因此北西向的永安—晉江斷裂帶容易發生正斷走滑性質的地震。

北西向永安—晉江斷裂帶位于福建沿海構造應力場主壓應力軸扇形展開的中軸線上，隨著與斷裂帶距離增加，構造應力場主壓應力軸方向慢慢散開，僅從主壓應力場方向跡線看，福建沿海地區好像受到臺灣海峽中部點力源的作用，而泉州灣地區剛好位于動力作用波前峰位置，動力作用方向自泉州灣向西北呈扇形散開。

2 地殼P波速度分布特征

陳祥熊等 (2009)收集了1990～2006年福建區域地震觀測臺網記錄到的7 108個地震的22 050個P波到時數據，應用層析成像方法反演了福建—臺灣地區的三維速度結構。根據對解的分辨率和可靠性分析，所得結果相當可靠，但對反演結果的構造解釋幾乎沒有。通過分析北西向永安—晉江斷裂帶東南段地殼P波速度分布特征，有助于進一步了解斷裂帶展布地區的深部構造和動力作用環境。

通過反演得到15 km深度P波速度分布 (圖3)，從圖3可見，福建沿海地區有2塊深藍色的高速區，高速區之間的鞍部正好是永安—晉江斷裂帶展布和通過的地方，一般在高、低速區交界部位是地震孕育和發生的場所，15 km左右是泉州地區地震震源深度的優勢深度 (林松建等，2010)，因此斷裂帶通過的地區具有地震發生的危險性。

圖3 福建及臺灣海峽15 km深度P波速度擾動平面圖 (黑色矩形框為調查區范圍)Fig.3 The plane graph of P wave velocity perturbations at 15 km depth in Fujian and Taiwang Strait(black rectangle is the range of survey area)

從圖4看出，泉州地區深部主要表現為高速異常，只是淺部中上地殼表現為低速凹槽，斷裂帶經過地區的速度結構深淺不同分布差異，同時結合地表地質調查結果，斷裂展布區內未發現深斷裂證據，因此認為斷裂帶沒有延伸至下地殼，而斷裂部位的低速凹槽可能是在福建沿海整體擠壓作用下的局部拉張引起的 (林松建等，2009)。

圖4 福建沿海P波速度擾動垂直剖面圖(黑色直線F為斷裂帶位置)Fig.4 The vertical profile graph of P wave velocity perturbation along Fujian Coast(black line F is the location of the fault)

3 GPS觀測結果分析

福建省自1994年就開始GPS觀測，對這些GPS觀測資料分析已有許多研究成果，下面介紹最新的GPS觀測結果 (由福建省地震局預報中心吳紹祖工程師提供)，結合周碩愚等 (2000)的研究成果討論永安—晉江斷裂帶東南段及調查區地震動力背景。

使用目前正在運行的福州 (FUZH)、莆田(PUTI)、泉州 (QUZH)、永春 (YONC)、廈門(XIAM)、東山 (DOSH)、龍巖 (LYAN)、南平(NANP)8個GPS基準站，同時使用了臺灣桃園(TWTF)基準站2004～2008年的觀測數據，數據處理結果見圖5。

由圖5a可以看出，閩臺GPS觀測站大約以30 mm/a的速度向ES方向運動，各測點的速度矢量指向基本平行、模量大致相等，反映了整體向ES方向運動的特征。

在重心基準下 (扣除塊體的整體運動)，2004～2008年閩臺GPS觀測站運動速率如表3，矢量如圖5b所示。其中泉州GPS基準站運動速度最大為2.10 mm/a。

圖5 2004～2008年閩臺GPS觀測站運動矢量圖(a)在ITRF2000全球框架下;(b)重心基準下 (扣除塊體的整體運動)Fig.5 Movement vector graph of GPS observation stations in Fujian-Taiwan area between 2004 and 2008(a)under the global frame of ITRF200;(b)under the gravity center benchmark(deduction of the overall movement of the block)

表3 2004～2008年重心基準下閩臺地區GPS觀測站年運動速率 (單位:mm/a)Tab.3 Movement velocity of GPS observation stations in Fujian-Taiwan area under the gravity center benchmark between 2004 and 2008(unit:mm/a)

圖5b以福建省8個GPS測站與臺灣桃園站為整體，大致扣除了整體均勻向ES方向的運動，展現了研究區內部的相對運動，從圖上可看出，福建地區8個測站運動大致以永安—晉江斷裂帶為軸線，斷裂帶北側向北樂方向運動，而斷裂帶南側向西南方向運動，總體上兩側運動呈張性特征，這種運動特征在有GPS觀測資料以來是基本穩定的 (周碩愚，2000)。

4 地震動力環境分析

(1)從GPS觀測結果看，福建地區在NWSE方向上，既存在著大陸指向海洋的矢量方向整體一致的較均勻的運動，又存在著海洋指向大陸的矢量方向呈扇形展開的不均勻運動，前者的平均年速度比后者大10倍以上，前者可能體現了印度板塊碰撞導致的側向運動傳遞對中國大陸東南沿海的作用，后者可能體現了菲律賓海板塊對臺灣島東側仰沖推擠對東南沿海產生的影響;前者的速度場比較均勻，而后者的速度場則相當不均勻。因此從臺灣海峽指向大陸的不均勻運動為強震的孕育與發生提供動力條件 (卓秀榕，陳光桐，1983;林松建等，2009;周碩愚2000)。

(2)從震源機制解結果看，福建地區地震構造應力場P軸方向大致為NW－SE方向，構造應力場P軸跡線大致以永安—晉江斷裂帶為軸向北西方向扇形張開 (圖2)，與GPS觀測結果基本一致，這些資料表明福建地區的動力來源主要來自臺灣海峽指向大陸的作用力 (卓秀榕，陳光桐，1983;林松建等，2009;周碩愚等，2000)。

(3)永安—晉江斷裂帶東南段所處的區位是福建沿海地區地殼P波速度較大的地區，斷裂帶經過地區剛好為P波速度低速凹槽，同時結合震源機制解結果和大地測量資料分析，永安—晉江斷裂帶東南段處于福建沿海擠壓背景下，斷裂帶展布區局部處于拉張運動狀態。

5 認識與結論

通過對永安—晉江斷裂帶東南段所在地區的震源機制解及構造應力場特征、地殼波度三維結構、大地測量資料分析工作，大致可以得到以下認識:

(1)永安—晉江斷裂帶東南段地震動力主要來自于其東南海中，地震動力作用與菲律濱海板塊對臺灣島弧作用密切相關。

(2)構造應力場主壓應力軸方向大致與北西向的永安—晉江斷裂帶展布方向一致，地震動力作用波前峰大致位于泉州灣地區，動力作用方向自泉州灣向西北呈扇形狀散開。

(3)北西向的永安—晉江斷裂帶東南段主要以拉張走滑運動為主，因此斷裂帶容易發生正斷走滑性質地震。

本文得到陳祥熊研究員的指導和幫助，在此表示感謝。

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