2011年1月19日,在距离合肥140 km左右的安庆地区,发生了M_S4.8地震,导致安庆地区大量房屋开裂,合肥地区有明显震感。这次地震是自安徽省1979年固镇5.0级地震至今32年以来最大的一次地震,引起了广泛的关注。本次地震不是发生在著名的郯庐断裂带上,而是发生在宿松—枞阳断裂附近,震中附近历史地震较少,最近的一次是1963年怀宁山口附近发生的M_S4.5地震。洪德全等(2011)用CAP方法反演2011年安庆M_S4.8地震源机制解,发现其方位角为北北东向,并不是宿松—枞阳断裂的北东东向,安庆地震可能是郯庐断裂带向南的一条隐伏分支断裂运动的结果。

为检验处在郯庐断裂带上,距本次地震130 km处的肥东定点短水准数据对本次地震震前的构造应力变化是否有所反应,本文利用短水准数据分析处理方法倾斜矢量法和垂直形变剖面图方法处理肥东定点短水准数据,分析震前短水准数据变化情况,并与2005年11月26日江西九江M_S5.6地震震前肥东短水准的异常变化特征进行对比,分析两次地震前肥东短水准数据异常变化特征的差异和原因。

肥东台定点短水准测线位于安徽省肥东县桥头集镇,地处郯庐断裂带和桥头集—东关断裂交汇处(图1)。该断层自晚更新世以来曾发生过3次构造运动,活动时代分别距今(11.02±0.55)万年、(9.53±0.57)万年和(7.72±0.46)万年,目前仍为活动断层(姚大全等,2009)。肥东短水准测线从1985年开始观测,1987年进行过一次改造,自观测以来,数据变化稳定可靠,连续

图1 肥东台短水准测线位置分布图
Fig.1 Distribution of the short leveling lines in Feidong Station

图2 肥东短水准测线各测点分布示意图
Fig.2 Distribution of each measuring points on the short leveling line in Feidong Station

肥东短水准测线为跨郯庐断裂带测线,如图2所示。3号点、8号点和10号点是钢管过度标,从B号点到A号点每天往返测量一次。图5显示了以B点为参考点,得出其他各测点相对B点自观测以来的高差变化情况。A点、O点和B点是钢管基岩标,变化相对可靠,其中BO段变化幅度最小; 而2002年之前BA段高差下降趋势与红砂开采有关(王雪莹等,2003),红砂开采对A点的影响到2002年前后基本结束。2003年后BA段高差变化基本稳定,因此本文对肥东短水准分析主要采用2003年之后的数据。以B、A和O点连线为三角形,用倾斜矢量方法计算三角形AOB的倾斜变化情况,其中以O点作为不动点,AO段和BO段作为三角形两边,即D1和D2,用AO段和BO段的数据变化分析平面AOB的倾斜情况。

首先计算月均值,以每年7月份的月均值作为该年的参考值,如2004年相对2003年的变化可用2004年7月份月均值减去2003年7月份月均值得到。2003年为起始点,以后每年相对于上一年平面AOB的倾斜变化矢量,如图6所示。平面AOB在2004年相对2003年向NNW倾斜,倾斜量较大; 2005年基本延续了2004年的变化,2005年11月26日在郯庐断裂带南段发生九江M_S5.7地震。之后,2005～2009年该平面倾斜变化量较小,且变化方向总体以EW方向为主。而2009～2010年变化矢量较前几年发生较大变化,与2004～2005的年变化幅度相似,但倾斜方向相反,在2011年1月19日发生安庆M_S4.8地震。

用垂直形变剖面图方法分析各观测点的变化情况。为了更清楚的展示每年观测点变化,将2004～2010年变化分成两部分(图7)。其中,图7a是2004～2007年的变化; 图7b是2007～2010年的变化。2003～2007年,A点和O点相对B点变化比较稳定,而8号点和10号点变化较大,主要因为这两点是钢管过度标,受干扰较大。2007～2009年O点和A点仍然比较稳定,而到2010年后,A点突然加速下降,2011年1月发生安庆M_S4.8地震。由于8号点和10号点受自然降雨等干扰影响明显,不能确定是否为异常,而A点是钢

图5 肥东短水准各测点相对B号点高程变化图(a)和降雨量图(b)
Fig.5 Height variation(a)of each measuring point relative to B point on the short leveling line in Feidong Station and rain fall(b)

管基岩标,受降雨影响较小,数据变化可靠。

分别用倾斜矢量法和垂直形变剖面图法分析了2003年以来肥东短水准的变化情况,结果显示2009～2010年安庆地震前肥东短水准在平面AOB的倾斜变化矢量出现明显异常。笔者注意到本次变化与2005年九江M_S5.7地震前2004～2005年的倾斜变化矢量方向相反,而两次地震都在肥东形变台的西南侧。2005年九江M_S5.7地震是走滑型地震,可能是由瑞昌盆地内的一条NW向隐伏断层活动引发的(吕坚等,2008)。2011年安庆M_S4.8地震是北北东向逆冲型地震,对于发震断层的讨

图6 倾斜矢量法处理结果
Fig.6 Processing result of tilt vector method

图7 肥东短水准各测点高差变化垂直形变剖面图(a)2004～2007年;(b)2007～2010年
Fig.7 Vertical deformation profile of the height variation of each measuring point on the short leveling line in Feidong Station

论目前还没有权威的认识。两次地震前肥东短水准异常变化方向相反是否与两次地震发震构造和机理不同有关还有待进一步讨论。

垂直形变剖面图(图7)还显示了2010年A点加速下降,而A点附近的8号点和10号点则加速上升,由于这两点是钢管过度标,受降雨影响明显,不能完全确定为异常变化。通过降雨影响分析,发现2010年降雨量并没有明显增多,可以认为2010年A点变化不完全受降雨影响。另一方面,20世纪80年代末到90年代中期A点趋势变化明显,主要与其附近红砂开采形成的凹陷有关。2000年红砂开采停止后,BA段高差变化趋于稳定,之后没有发现明显影响A点高差变化的现象,因此2010年A点高差变化受红砂开采形成的凹陷的影响的可能性比较小。

用倾斜矢量法和垂直形变剖面图法分析肥东短水准数据方法均显示出安庆地震前数据出现异常变化。这两种方法计算简单,分析结果直观。对于短水准数据分析有一定优势。

感谢安徽省地震局预报研究中心张军老师在本文创作时给予的大量帮助。