九江-瑞昌地震研究簡介

江西省地震局 呂堅

九江-瑞昌地震研究簡介

Brief introduction to research of Jiujiang-Ruichang earthquake

江西省地震局 呂堅

2005年11月26日08時49分，江西省九江縣與瑞昌市交界發生5.7級地震（后續簡稱九江-瑞昌地震）。微觀震中位于29°41′N、115°44′E，宏觀震中位于九江縣港口鄉（29°42′N、115°42′E），極震區烈度為Ⅶ度，受災范圍波及江西省九江縣、瑞昌市以及湖北省黃梅縣、武穴市。江西南昌市、九江市、彭澤縣、星子縣、德安縣、永修縣、武寧縣、修水縣以及湖北省通山縣、陽新縣、安微省宿松縣、望江縣等地震感強烈，共造成13人死亡，82人重傷，683人輕傷，是1806年江西會昌發生6級地震以來，江西境內震級最大、死亡人數最多、損失最大、災害最嚴重的地震。

概況

九江-瑞昌地震發生時，區域地震監測能力相對較弱，距離震中250千米范圍內只有5個測震臺站。地震發生后，江西、福建、湖北三省地震局先后架設了丁家山、范鎮、獅子洞、武皎、涌泉、武穴和黃梅7個流動臺，以加強對余震序列的監測。當時，江西地震臺網采用華南走時表和交切法進行地震定位，也未接入湖北省地震局架設的3個流動臺信號，產出的地震定位結果存在較大誤差，震中分布沒有明顯的優勢方向，絕大多數余震沒有給出震源深度。

圖1 地面崩塌現象

圖2 地表塌陷現象

根據地震現場調查，震區附近的斷裂構造發育，襄樊-廣濟斷裂帶、郯城-廬江斷裂帶均可能往此延伸。而宏觀震中位于長江中游南岸的瑞昌盆地內，地震造成的破壞明顯受到局部地質和水文條件的影響，出現了地面崩塌（圖1）、地表塌陷（圖2）和個別沙土液化現象。

由于受震時的工作條件和地形地貌限制，江西省地震局開展的地震烈度抽樣調查范圍偏小，確定Ⅵ度烈度區的調查樣本有限，而有助于判定發震構造的V度烈度區沒有開展調查。此外，湖北省地震局也開展了該省境內的震害調查工作，確定的Ⅵ度烈度區明顯超出了江西局確定的范圍，導致Ⅵ度烈度區的劃定存在分歧，地震烈度分布圖存在較大的不確定性（圖3），無法給發震構造的確定提供可靠的依據。

震后10余年來，關于九江-瑞昌地震的震源參數和發震構造有著較多的研究。2006年，盧福水等通過地震現場考察并結合江西省地震局確定的地震烈度分布圖，

認為瑞昌盆地東南邊界的劉家-范家鋪-城門山北東向斷裂為本次地震的發震構造；2007年，陳學忠等利用江西區域臺網和流動地震臺資料，借助于主地震相對定位法，對九江-瑞昌地震序列進行了重新定位，分析了該序列的破裂過程，給出這次地震的余震震中呈北西線性分布，和北西向的洋雞山-武山-通江嶺斷裂的走向基本一致，震中位于該斷裂的東南端；2007年，王墩等通過遙感、余震分布、現場考察等各種手段證實瑞昌盆地存在一組至少切穿上地殼的北西向斷裂——武山隱伏斷裂，并認為九江-瑞昌地震是北東向瑞昌-武寧斷裂與武山隱伏斷裂共同作用的結果；2007年，楊中書等利用流動地震臺和區域臺網記錄相結合的震相數據，采用HYPODD方法對九江-瑞昌地震序列進行了重新定位，顯示余震呈明顯的北北西向優勢分布，主要分布在主震的一側，推測此次地震可能發生在廣濟-襄樊斷裂帶上；2008年，李傳友等根據野外觀察并結合地震現場考察結果，認為本次地震可能與瑞昌盆地西北邊界發育的一條北東向斷裂有關，推斷丁家山-郎君山斷裂為發震構造，而該斷裂與較新活動的北西向斷裂的交匯部位，則可能是該地震的發震部位；2008年，呂堅等基于寬頻帶數字地震記錄，采用CAP（Cut and Paste）方法反演了5.7級主震和4.8級最大余震的震源機制解，并結合地震序列的精確定位結果和區域地質背景討論了發震構造。結果顯示出主震和最大余震的震源機制解不完全一致，地震序列在震中空間分布和震源深度分布上也具有復雜性，5.7級主震的發震構造可能為隱伏在瑞昌盆地內的洋雞山-武山-通江嶺北西向斷裂，4.8級最大余震的發震構造可能為瑞昌盆地西北邊界的丁家山-桂林橋-武寧北東向斷裂北段；2011年，王俊等根據地震破裂過程中的多普勒效應，利用多臺波譜參數計算了九江-瑞昌5.7級地震的震源破裂參數，得到主震的破裂方位角為320°左右，揭示出發震構造為北西向斷裂，且主震破裂產生的庫侖破裂應力變化對4.8級最大余震的發生有重要的觸發作用；2012年，韓竹軍等認為九江-瑞昌地震的發震構造為瑞昌盆地內部隱伏的一條北東向斷裂；2014年，高建華等通過震例總結研究，得出九江-瑞昌5.7級主震和4.8級最大余震的發震構造并不一致，其中主震發震構造為北西向的洋雞山-武山-通江嶺斷裂的結論。

圖3 九江-瑞昌地震烈度分布圖

最新研究進展

九江-瑞昌地震在多個研究領域都存在不同的認識。以5.7級主震的發震構造為例，就存在盆地西北邊界北東向斷裂、盆地東南邊界北東向斷裂、盆地內部北東向隱伏斷裂和盆地內部北西向隱伏斷裂的四種觀點。因此，江西省地震局組織申請了地震科技星火計劃——“九江-瑞昌地震孕震特征與發震構造的多方法精細研究”項目，獲得了中國地震局的支持和資助。

項目研究首先從地震背景噪聲和接收函數研究入手，通過速度結構反演和地震活動性的對比研究，得到九江-瑞昌5.7級地震發生在華南地塊區的長江中游地震帶上，震區的地殼厚度為34 km左右（圖4和圖5），和1997年王椿鏞等的人工地震測深結果一致。從不同深度的速度結構圖可以看出，北西向的襄樊-廣濟斷裂帶和北東

向的郯廬斷裂帶均往九江-瑞昌震區附近延伸，并且切穿了莫霍面，震中周圍的速度結構也存在差異性變化。

圖4 背景噪聲成像研究得到的長江中游地區地殼厚度和剪切波速度結構

圖5 接收函數研究得到的九江臺下方地殼厚度和波速比

精確的震源位置可為判定發震構造提供重要參考。與絕對地震定位方法相比，HYPODD方法受未知的三維速度結構影響較小，能夠較準確地確定地震間相對位置，而波形互相關技術的使用可以獲取更準確的到時數據，將兩者結合起來可以大幅提高地震定位的精度。因此，在確定速度結構模型后，項目組收集了震時固定臺站和所有流動臺站的波形數據，自行編寫程序將同一個地震的波形記錄整合到一起，重新分析震相到時記錄，采用HYPOSAT方法進行絕對定位。在以上過程中，項目組發現獅子洞臺的授時在2005年12月25日00時前存在1秒的鐘差，這一現象在以往的研究中都沒有引起注意，本項目研究對此進行了全面校正。

在絕對定位的基礎上，項目組引入波形互相關技術，利用結合波形互相關的HYPODD方法對滿足4個臺站清晰記錄的228次地震事件進行了重新定位，獲得了其中224次地震的精確震源參數。圖6是重定位后的結果平面圖，地震序列主要呈現北西和北東兩個方向的條帶優勢分布，其中又以北西向條帶的地震居多，表現與洋雞山-武山-通江嶺斷裂近似的走向，北東向的條帶分布則與劉家-范家鋪-城門山斷裂的走向基本一致。5.7級主震發生在北西向條帶的西北端，4.8級最大余震發生在北東向條帶的西南端。

獲取精確的震源位置后，項目組進一步采用CAP和SNOKE兩種方法，反演得到最大的4次地震的震源機制解，并按發震時刻的先后按1號-4號在圖6中標注?？梢娺@4次地震的震源機制存在一些差異，其中1號和4號地震的震中同位于北西向條帶上，震源機制解均存在一組走向北西，傾向北東的節面；2號和3號地震的震中同位于北東向條帶上，震源機制解均存在一組走向北東，傾向南東的節面。綜合主要地震的震源機制解、地震序列展布方向和震區的構造背景，項目組對九江-瑞昌地震的孕震特征與發震構造進行了綜合研究，認為九江-瑞昌地震序列的破裂過程與兩條共軛相交的斷裂活動有關，5.7級主震發生在北西向斷裂上，破裂時斷裂上盤往西北方向走滑兼逆推運動，破裂過程中觸發了相交的北東向斷裂，導致該斷裂上盤向西北方向逆沖，繼而引發了2號ML4.5地震，然后在構造應力場和自身的重力效應下，北東向斷裂上盤往南西方向走滑并有所下沉，引發了3號4.8級最大強余震，北西向斷裂則在后續的應力調整過程中發生了4號ML4.0地震。

圖6 精細研究得到的九江-瑞昌地震序列震源參數與發震構造

展望

自2005年九江-瑞昌地震以來，郯廬斷裂帶南段至襄樊-廣濟斷裂帶東段區域的中等地震非?；钴S，這一區域的未來震情趨勢和相關基礎研究已得到廣泛關注和逐步加強。通過多種手段探索破壞性地震的成因機理和活動特征，有利于促進未來強震危險性和重點危險區的研究，對于有重點的科學防御與減輕地震災害，保護人民生命和財產安全具有重要戰略意義。