2023年2月5日、11日三水3.2和河源4.3級地震廣東地區同震效應對比分析

陳貴美，譚爭光，劉 錦，王小娜

（廣東省地震局，廣州 510070）

0 引言

2023 年2 月5 日和2 月11 日廣東省境內相繼發生廣東佛山市三水區3.2 級地震（簡稱三水）、廣東河源市源城區4.3級地震（簡稱河源）。2月5日三水地震距離廣州—三水斷裂約15 km，震中100 km 范圍內，曾發生5 級以上地震5 次，最大地震為1584年7 月8 日在廣東肇慶附近發生的5.0 級地震（距離本次震中52 km）。1997 年9 月23 日，三水曾發生的3.1級地震。2月11日河源4.3級地震距離河源—邵武斷裂約1 km，震中100 km 范圍內共發生5 級以上地震4 次，該斷裂河源段自1959 年新豐江水庫大壩蓄水后，地震活動頻繁，最大為1962 年3月19日6.1級。

以上兩次地震發生后，前者震中當地震感強烈，廣州、東莞部分地區有震感；后者經向河源市相關部門負責同志電話了解，廣東河源市區震感強烈。廣州、深圳、佛山、惠州、汕頭、梅州、河源、東莞等地網友表示有震感。系統收集和整理同震異常信息，進一步深入研究三水和河源2次地震對廣東省未來地震趨勢的影響具有一定的現實意義。據以往的同震效應的有關文獻和資料，對遠、大地震的同震效應分析和研究的占多數，鮮少有對地方震和近震同震效應的研究，而以上2次地震對于廣東地區屬于地方震和近震[1-2]。本文對廣東省地球物理觀測網的所有觀測項目進行梳理和分析，發現重力、傾斜及水位，在這2次地震后有出現同震波形和水震波記錄，且同一個監測項目在兩次地震后波形形態也有所差別。下文對以上2次地方震和近震的同震響應情況進行分析。

1 地震基本參數

2023 年2 月5 日11 時38 分廣東佛山市三水區發生3.2 級地震，震源深度8 km，地震序列類型為孤立型。2023 年2 月11 日10 時41 分廣東省河源市源城區發生4.3 級地震，震源深度11 km，地震序列類型為主余型，河源地震震源機制解類型為走滑型，走向346°、傾角81°、滑動角-12°。主要參數見表1。

表1 地震基本參數Table 1 Basic parameters of earthquakes

2 觀測資料情況分析

廣東地球物理臺網目前在觀測的項目有形變、流體、電磁。三水和河源2次地震發生后能記錄到同震波的有形變觀測的重力、地傾斜[3]，流體觀測的水位觀測項目。

2.1 形變觀測

三水、河源震后廣東地區的深圳DZW 重力，汕頭、潮州、信宜和韶關的VP 寬頻帶傾斜儀均記錄到不同程度的同震波。

三水地震震后有深圳重力、潮州傾斜儀NS 向和信宜傾斜儀EW 向記錄到同震波形，如圖1、表2。河源地震后深圳重力、汕頭、潮州和韶關3 臺的傾斜儀NS 向和EW 向均記錄到同震波形，見圖2、表3。

圖1 廣東地區2023年2月5日三水地震形變記錄曲線Fig.1 The deformation record curve of Sanshui earthquake on February 5th，2023 in Guangdong region

圖2 廣東地區2023年2月11日河源地震形變記錄曲線Fig.2 The deformation record curve of Heyuan earthquake on February 11th，2023 in Guangdong region

表2 三水地震廣東形變記錄圖像的主要特征Table 2 Main characteristics of deformation record images in Guangdong during the Sanshui earthquake

表3 河源地震廣東形變記錄圖像的主要特征Table3 Main characteristics of deformation record images in Guangdong during the Heyuan earthquake

2.1.1 深圳重力

深圳重力測點地處北東東向的五華—深圳斷裂構造帶西南尾端的東邊，沿海海域有北東東向的濱海斷裂帶。臺基主要是由古生代下石炭紀沉積巖性的砂頁巖和千枚巖組成。該臺距三水地震、河源地震的震中距分別為146 km、144 km。2 次地震后深圳重力儀均記錄到不同程度的形變波（表2、圖1a、圖2a）。

重力在2023 年2 月5 日三水3.2 級地震后記錄到地震波到時差比2023 年2 月11 日河源4.3 級地震后記錄到地震波到時差晚10 s，前者最大同震波到時與后者相當，均在震后2 min 左右出現最大振幅，最大同震波變幅前者比后者略小，為69 μgal和70 μgal。2個地震記錄的形態相似，均為一組急降—急升的脈沖狀波形。

2.1.2 潮州形變觀測

潮州形變觀測處于北西向韓江斷裂、澄?！畔飻嗔?、北東向普寧—潮州斷裂、炮臺—磷溪斷裂四條斷裂帶圍成的菱形區之中，臺基為燕山期花崗巖。該臺距三水地震、河源地震的震中距分別為378 km、203 km。以上2次地震后傾斜儀均記錄到形變同震波。

潮州傾斜儀NS 和EW 向均記錄到河源4.3 級地震同震波，三水3.2 級地震只有NS 向記錄到地震波。2月5日三水地震后，傾斜儀NS向記錄到地震波到時差比2 月11 日河源4.3 級地震后記錄到地震波到時差晚53 s，前者最大同震波到時與后者相當，在震后約3 min 左右出現最大振幅，變化形態2者均為一急速下降的階變（圖1b、圖2d）。三水地震在震后約13 h 后，河源地震震后24 h 后緩慢回升，最大同震波變幅前者比后者小，為21×10-3"和70×10-3"。寬頻帶傾斜儀在EW 向2月11日河源4.3級地震后記錄到地震波到時差與該儀NS 向一致為85 s，最大同震波變幅為1×10-3"，形態為向下的脈沖狀波形（見表3、圖2e）。

2.1.3 汕頭形變觀測

汕頭形變觀測地處東南沿海地震帶的東南端，地質構造復雜；該地區隸屬汕頭—惠來深斷裂帶；臺基為第三紀浸入中粗黑云母花崗巖，并有第四紀地層覆蓋。汕頭臺距河源地震的震中距約206 km，該臺的傾斜儀記錄到2 月11 日河源4.3 級地震。

河源4.3 級地震后，汕頭傾斜儀NS、EW 向記錄到地震波到時差均為85 s，NS、EW 向最大同震波到時在震后約2 min、3 min 左右出現最大振幅，最大同震波變幅為6×10-3"和51×10-3"（見表3）。變化形態NS 向為一急速上升后急降至約三分之一處的的階變（圖2b），震后24 h 后緩慢回落至震前狀態。EW 向小幅上升后迅速下降而后急速上升至正常曲線形態（圖2c）。

2.1.4 韶關形變觀測

韶關地處乳源—尋烏地震帶西端，臺站所在地區屬中構造層，即陸相雜色碎屑建構，夾火山巖，地表出露巖層為石英砂巖，臺基條件穩定。臺站距河源地震的震中距約162 km，該臺傾斜儀記錄到2月11日河源4.3級地震。

河源4.3 級地震后，該儀NS、EW 向記錄到地震波到時差為44 s，NS、EW 向最大同震波到時在震后約2 min 左右出現最大振幅，最大同震波變幅為10×10-3"和12×10-3"（見表3）。NS、EW 向分別為一向下和向上的尖角脈沖（圖2f、圖2g）。

2.1.5 信宜形變觀測

信宜形變觀測臺在大地構造上屬于粵西窿起帶，位于廉江—信宜—牛衛斷裂帶的信宜段西北側。臺站基巖為花崗片麻巖，巖性堅硬、完好，節理不甚發育。該臺傾斜儀記錄到震中距約231 km的2月5日三水3.2級地震。

三水3.2級地震后，信宜寬頻帶傾斜儀NS向無變化，僅EW 向記錄到地震波，其到時差為96 s，最大同震波到時在震后約3 min 左右出現最大振幅，最大同震波變幅為8×10-3"（見表2，圖1c），表現為一上升小臺階，最大振幅后恢復原狀。

2.2 流體觀測

2 月5 日三水地震和2 月11 日河源地震后掃描廣東地區流體學科的所有測項后發現，2月11日河源地震后僅有河源和平地電觀測站的流體水位測項觀測到水震波。

和平臺水位觀測井位于河源市江東新區和平尖下村，井深152 m。井構造部位：距河源邵武斷裂4 km，蘭塘群及白堊系地層構造。井孔工區處于河源盆地中部的丘陵地帶。鉆孔上部土層為殘積土，下部基巖為侏羅紀下統金雞組紅色砂巖。地下水埋藏類型主要為孔隙水。該井水位觀測始于2017 年12 月，儀器為ZKGD3000-NL 型數字水位觀測儀。其水位動態變化主要受季節性（如降雨）變化較大。該井距河源4.3 級地震的震中距約8 km。水位在2023 年2 月11 日河源4.3 級地震后，出現一尖角狀脈沖階變，最大振幅為0.003 m，水位在震時出現快速上升，1 h后在10時42分達最高值，之后恢復震前狀態（圖3）。

圖3 河源4.3級地震后和平水位觀測井水位變化曲線Fig.3 Change curve of water level of Heping water level observation well after Heyuan M4.3 earthquake

3 同震及水震波的幾點認識

通過對廣東地區地球物理觀測項目資料的整理和分析，發現2023 年2 月5 日三水3.2 級地震和同月11日河源4.3級地震后，記錄到了重力、地傾斜和水位的異常變化，在2次地震后所引發的同震震波及水震波有相同之處也有差別，下面對相同點與不同點分述之。

相同點：深圳重力儀、潮州垂直擺傾斜儀NS向在三水和河源2次地震均記錄到同震震波。重力儀記錄到變化幅度較大、較清晰的同震震波，傾斜儀記錄到同震階躍，但持續時間相對較短。傾斜儀正常波動時有明顯的固體潮，地震波到時后固體潮畸形變化或消失，地震波基本衰減后，出現明顯固體潮。

不同點：重力儀、潮州垂直擺傾斜儀NS 向在三水和河源2次地震后，前者較后者引起的同震波波幅??；信宜垂直擺EW 向記錄到三水地震同震波，河源地震記錄不到；潮州垂直擺傾斜儀EW向、汕頭和韶關垂直擺，只記錄到河源地震同震波，而三水地震無記錄，流體學科僅記錄到離河源4.3 級地震震中最近的和平水位觀測井的水震波。

各測項記錄的動態不一，重力2次地震均表現為清晰完整的向下的脈沖狀；形變的潮州垂直擺NS 向變化形態2 者均表現為突降階變，EW 向則表現為向下的脈沖狀；汕頭垂直擺NS 和EW 向表現為急升和緩升而后急降的階變；韶關NS、EW 向表現為急降和急升的尖角脈沖。信宜EW 向表現為一上升小臺階；和平臺水位表現為一急升然后急降為正常的尖角狀脈沖階變。

重力儀和垂直擺傾斜儀在2次地震后出現了較明顯的差別，這可能與震級、震中距、震源深度、震源破裂方向等因素有關[4]。

4 結語

（1）重力、形變觀測儀器能在震后很快記錄到清晰完整的同震波形，說明測點形變觀測儀器對地震具備較好的記錄能力，優良的臺基條件和觀測環境為高精度觀測質量提供基礎。各儀器記錄曲線在同震響應后能快速恢復到震前正常觀測形態，無階躍、零漂，速率也無明顯變化。證明了定點形變觀測設備運行的穩定性和可靠性，為開展地球固體潮觀測和大地形變研究提供了保證；

（2）水井含水層系統對地方震和近震的響應主要是體波的振動，體波的振動周期一般為幾秒[5]。井水位同震幅度與含水層巖性有直接關系。井含水層巖性較硬者，如花崗巖滲透性較差[6]。同一口井井水位總是以其固有的方式響應，而觸發能量大小的地震波，則受震級和井震距的影響[7]。

通過對廣東地球物理臺網各測項的記震能力，同震效應的分析，有利于科學地使用形變、流體資料提取可靠的前兆異常信息。對于追溯地震前兆，識別前兆異常，預測后續地震等具有十分重要意義。