0 引言

图 1 活动地块分布以及本文研究区域 Fig. 1 Map showing distribution of active blocks and the study area.

图 2 研究区2007年以来地震活动概况 Fig. 2 Earthquakes in the study area since 2007. a ML1.0以上地震月度频次(蓝色曲线)与能量释放(红色曲线)，b ML3.0以上地震分布；红色圆圈表示2011-03-11—2017-07-31地震，黑色圆圈表示2007-01-01—2011-03-10地震；地震目录由山东省地震局提供

受太平洋板块俯冲影响，2011年3月11日日本发生了MW9.0地震(本文简称日本地震)。已有研究表明太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用是华北地区地震活动的重要动力来源(茂木清夫，1976)。郯城-庐江断裂带(以下简称郯庐断裂带，图1)是华北地区重要的深部构造带，南起长江北岸的广济地区，向北经安徽、江苏、山东，跨越渤海并经东北三省进入俄罗斯境内(晁洪太等，1999)，是横跨中国东部的超壳深大断裂带及地壳结构变异带，也是1条强震活动带(魏光兴等，1993)。它与日本海沟同属于1个地质构造系统，同样受到太平洋板块俯冲的影响(李延兴等，2006)。受日本地震的远场影响，郯庐断裂带的构造活动十分值得关注(王敏等，2011；杨少敏等，2011；张晶等，2012；殷海涛等，2013)。郯庐断裂带位于山东的部分被称为沂沭断裂带(图2)，呈NNE向贯穿山东地区，为 “两堑夹一垒”的复式地堑构造；其边界分别由4条主干断裂组成，自东向西依次为昌邑-大店断裂(F1)、白芬子-浮来山断裂(F2)、沂水-汤头断裂(F3)、鄌郚-葛沟断裂(F4)。新生代以来裂谷中的中生代地层强烈褶皱隆起，在F1与F2之间产生安丘-莒县断裂(F5)。沂沭断裂带第四纪以来以右旋走滑兼逆冲活动为主要特征，对现代地震活动具有明显的控制作用(王志才等，2005)。日本地震以来，沂沭断裂带及其两侧地区地震活动频繁(图2)，2013年11月23日沂沭断裂带北部附近区域(37.10°￣N，120.02°￣E)发生了莱州ML5.0地震，并在此前后形成了持续时间较长的地震序列；2013年10月1日位于沂沭断裂带东部的乳山市(36.83°￣N，121.70°￣E)发生ML3.8地震后形成乳山震群，持续至今已发生13i000余次地震，其中有4次ML4.1～5.0地震，持续时间之长、频次之高为山东地区1970年以来所罕见；2017年2月长岛震群开窗以来已发生可定位地震2i400余次。

想到这里，我说，你既然是自由人，我也还你一个自由人。我有一个女朋友，但并没有婚约，所以咱们做什么都是不受限制的。

作为活动地块的边界带，沂沭断裂带两侧地区分属华北平原地块、鲁东-黄海地块(张培震等，2003；图1)。沂沭断裂带东西两侧地块地质构造和演化历史差异明显，西侧主要为鲁西断块(图2b中的I2)，其南北两侧分别为冀东-渤海断块(图2b中的I1)和徐淮断块(图2b中的I3)。沂沭断裂带东侧的鲁东-黄海地块自北向南为胶北隆起(图2b中的II1)、胶莱凹陷(图2b中的II2)、胶南隆起(图2b中的II3)等次级中新生代构造单元，构造单元间存在明显的差异运动(鞠林雪等，2012；苏道磊等，2016)。对于活动地块，马宏生等(2003)认为活动地块的运动速率反映了积累与强震活动有关能量的能力；张国民等(2004，2005)研究中国大陆各Ⅰ级活动地块区强震活动特点时发现，活动地块现今地壳运动变形的应变速率与地震应变能释放呈线性相关。上述研究表明了活动地块间的差异运动和相互作用对区域地震能量释放起着控制作用。日本地震的同震位移场也表明，受到太平洋板块俯冲的影响，须关注构造应力在沂沭断裂带两侧块体间的传递(杨少敏等，2011)，因此日本地震以来沂沭断裂带两侧块体间的相对运动对沂沭断裂带及其两侧地区地震能量释放有何影响的研究显得很有必要，对研究沂沭断裂带本身及其两侧地区的地震危险性均具有重要价值。GPS作为现代空间大地测量技术，是大范围构造变形研究的重要手段(Wang et al.，2001；江在森等，2003)。本文将以沂沭断裂带及其两侧地区为研究区(图1，2b)，利用连续GPS观测站，基于块体模型，研究日本地震以来沂沭断裂带及其两侧地区地震能量释放与两侧块体相对运动之间的关系，为研究该地区的地震危险性提供依据。

1 沂沭断裂带两侧块体相对运动与区域地震能量释放的相关性分析

图 3 基于滑动块体模型的沂沭断裂带东侧块体相对于西侧块体的运动状态 Fig. 3 Motion of the block east of the Yishu fault zone relative to the block on the west from sliding block model.

本文GPS数据来源于中国大陆构造环境监测网络和山东省地壳运动GPS观测网在沂沭断裂带两侧地区布设的连续GPS观测站(图2b)，前者数据起止时间为2011—2017年，后者为2007—2017年。利用GAMIT/GLOBK(Herring et al.，2010)解算ITRF2008下单日解序列(殷海涛等，2013)。剔除时间序列中的异常点，采用滑动傅里叶变换方法分析连续观测序列的频谱特征并分离气压、气温等引起的周期性非构造因素(殷海涛等，2011)。利用滑动块体模型提取沂沭断裂带两侧块体的相对运动过程，计算过程如下： 1)以沂沭断裂带为边界将研究区划分为东西两侧块体(张培震等，2003)；2)分时段计算各连续GPS观测站的运动速率；3)分别对沂沭断裂带两侧块体建立块体模型(李延兴等，2004)，求解模型参数和整体相对运动速率，并估计模型参数和块体相对运动的误差(朱成林等，2016)；4)将相对运动分解为平行和垂直沂沭带方向(沂沭断裂带平均走向为17°)；5)对2)中的时段进行窗口长度为1.5a的逐月滑动计算，这样既能反映两侧块体的动态变化，也能去掉年周期干扰因素的影响。此窗口长度下块体间的整体相对运动速率平均模型方差为0.2mm2，可以分辨出连续运动过程(朱成林等，2016)。经过上述步骤，获取了日本地震前后沂沭断裂带两侧块体连续的相对运动过程(图3)。

图3c显示两侧块体的相对运动于2013年9月—2014年5月出现峰值，2015年4月以来再次升高；上述时间段研究区的地震能量集中释放(图2a)，那么两者之间是否存在某种联系？这种联系和地震释放的时间窗长、空间分布及震级强度有何关系？本文将尝试回答上述问题。日本地震之前两侧块体GPS站点较少(仅有山东省地壳运动GPS观测网6个站点)，且地震活动水平较低、相对运动过程较为平稳；本文分析了日本地震以来研究区地震活动与两侧块体相对运动的相关性。由于地震能量与震级有指数关系，为了便于相关性分析，本文将一定空间和时间范围内n次地震的总释放能量折算为1次地震的相当震级，并将之称为总释放能量折算震级M，即有M满足式(1)：

前文的讨论表明了总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动的线性相关，现以研究区ML0以上地震拟合建立M(时间窗长为6月)与两侧块体相对运动速率V的线性关系(图8)，并通过这一线性关系以及前文相关性的空间分布特征，进行以下几点的讨论：

(1)

式(1)中，a，b为能量震级公式系数，Mi为第i个地震的震级。现分析M与两侧块体相对运动的相关性，具体算法如下： 1)以距离沂沭断裂带中点一定半径R的圆形检索区拾取一定震级下限的地震目录，计算一定时间窗口(长度设为6月)的总释放能量折算震级M，通过窗口滑动对其进行时间扫描；2)计算M曲线与两侧块体相对运动过程曲线的相关系数，并对相关系数进行显著性检验(T检验，以置信水平表示，95%以上为显著相关)；3)以一定步长调整检索半径R及震级下限，得到M与两侧块体相对运动(以速率表示)的相关性在不同检索半径R及震级下限的分布关系(图4)。结果表明M与两侧块体相对运动速率呈正相关，当检索半径R在250～500km时相关性较好，可以认为距离沂沭断裂带中点250～500km的区域为两侧块体相对运动对地震能量释放影响的大致区域。最优相关系数为0.74，T检验置信水平为100%，显示两者显著线性相关。因为地震释放能量为震级的指数关系，较大震级地震在总释放能量中起决定作用，所以M与两侧块体相对运动的相关性对下限震级不敏感。

回顾分析120例高龄转子间骨折患者病历资料,均接受PFNA术治疗,依据其术前是否接受氨甲环酸药物治疗分2组,每组各60例。对照组:男性22例,女性18例,年龄60-76岁,平均为(70.5±1.1)岁,病程时间(3.51±1.11)d,致伤原因:12例交通伤,484例跌倒摔伤,Evans分型:Ⅰ型8例,Ⅱ型15例,Ⅲ型19例,Ⅳ型18例;研究组:男性23例,女性17例,年龄60-77岁,平均为(70.8±1.2)岁,病程时间(3.52±1.10)d,致伤原因:7例交通伤,33跌倒摔伤,Evans分型:Ⅰ型7例,Ⅱ型16例,Ⅲ型18例,Ⅳ19例。两组患者基本资料比较P>0.05。

图 4 总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动的相关系数与不同检索半径、震级下限的关系 Fig. 4 Correlation coefficient between energy equivalent magnitude M from released and two blocks’ relative motion in relation to different retrieval circle radius and lower limit of magnitude. Color scale on the right indicates the correlation coefficient. 右边色标表示相关系数

图 5 总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动的相关系数与不同检索半径、时间窗长的关系 Fig. 5 Correlation coefficient between energy equivalent magnitude M from released and two blocks’ relative motion in relation to different retrieval circle radius and time window length. Color scale on the right indicates the correlation coefficient. 右边色标表示相关系数

(1)沂沭断裂带两侧块体的相对运动量级较小，但仍能影响区域地震能量的释放过程，这可能源于研究区位于大陆东部，其地壳岩石圈刚度高(王敏等，2003)，较小的应变对应较明显的应变能释放。时间窗长为6月时有较好的相关性，表明地震应变能积累随着两侧块体的相对运动能及时通过中小地震及时得到释放，这对延缓沂沭断裂带及其两侧地区的地震危险性是有益的。

时间窗口的长度直接关系到总释放能量折算震级M，也关系到两侧块体相对运动影响区域地震能量释放的时效因素。现固定下限震级为ML0，以一定步长调整时间窗口长度，可以得到M与两侧块体相对运动的相关系数在不同检索半径R、时间窗长的分布关系(图5)。结果显示时间窗长为3～10月时总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动相关性较好。 若要维持区域地震能量释放与两侧块体相对运动的相关性，当检索半径较小时，地震总释放能量折算震级M需要较长的时间窗口；而检索区半径较大时，所需时间窗口较短。

图 6 总释放能量折算震级M与两块体相对运动相关性的空间分布 Fig. 6 Spatial distribution of the correlation between equivalent magnitude M from released energy and two blocks’ relative motion.

图 7 研究区时间窗长为6月的ML0.0 以上地震的折算震级(a)及两侧块体相对运动曲线(b) Fig. 7 (a)Magnitudes of earthquakes(ML≥0.0)in the retrieval circle with a radius of 400km and sliding window of 6 months.(b)Rates of two blocks’ relative motion.

2 分析与讨论

(2)总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动的相关性与搜索半径的关系(图4)以及相关性的空间分布(图6)表明，两侧块体相对运动对地震能量释放的影响区域并非局限于沂沭断裂带本身，即研究区的应变能积累并未局限于通过块体边界带释放，这对延缓沂沭断裂带本身的地震危险性也是有益的。由于地震活动分布的不均匀性，相关性的空间分布也表现出区域特点，在地震稀少地区表现出不相关性。对比日本地震以来研究区的地震活动情况(图2b)，正相关地区对应于地震活动活跃地区。其中，2013年沂沭断裂带北部及胶东半岛地区相继发生了莱州地震序列和乳山震群，最大震级均达到ML5.0，为山东地区自1995年苍山MS5.2地震以来的最大震级，2017年2月发生的长岛震群同样位于该区域。该地区位于沂沭断裂带东侧的鲁东隆起断块和胶莱凹陷等次级构造单元的边界区域，在沂沭断裂带两侧块体的相对运动下可能产生应力积累而发生地震；鲁西南—河南交界正相关区则位于徐淮断块与鲁西断块的边界区域，聊考断裂带及新乡-商丘断裂交会与此，次级构造单元间的差异也容易在沂沭断裂带两侧块体的相对运动下产生应力积累。

图 8 研究区总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动的关系 Fig. 8 Relationship between equivalent magnitude M from released energy and two blocks’ relative motion.

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两个人聊得很少。似乎没有可聊的话题，又似乎话题太多，却总是寻不到进入的切点。只好聊莫高，聊阿芳，静秋说，她现在和阿芳仍然有联系。

为了进一步研究总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动的相关性在本文研究区内的空间分布特征，现进行相关性的空间扫描计算，具体算法为： 1)在研究区建立0.2°×0.2°格网，并以格网节点为圆心，对其周边100km范围内的ML0以上地震目录进行时间窗长为6月的总释放能量折算震级M时间扫描；2)计算M曲线与两侧块体相对运动过程曲线的相关系数。计算结果显示(图6)M与两侧块体的相对运动在沂沭断裂带北段至胶东半岛地区、鲁西南—河南交界地区等地区呈正相关，因此认为两侧块体的相对运动对上述地区的地震能量释放具有指示意义。

相关性分析表明沂沭断裂带周围250～500km、时间窗长为3～10月的地震总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动呈较好的相关性，本文研究区处于上述半径范围内。研究区2013年9月—2014年5月、2015年4—9月2个地震能量集中释放阶段(图2a)，两侧块体相对运动方向(图3c)呈近EW向，与通过研究区中小地震震源机制获得的主压应力方向(郑建常等，2013)基本一致；量级上两侧块体相对运动速率和总释放能量折算震级M的变化具有同步性(图7)，相关性分析显示两者呈显著线性相关，这些表明日本地震以来两侧块体相对运动对沂沭断裂带及其两侧地区地震能量释放过程具有控制作用。分析其机制可能为： 由于研究区除了NNE向沂沭断裂带及其NW向分支断裂外，还分布有聊考断裂带、蓬莱-威海断裂带等多条NE、NW、近SN向断裂(图2b)，两侧块体的NEE向相对运动有利于脆性层内活动断层的闭锁并产生应变能积累；而当应变能积累到一定程度时，块体间的相对运动便促进脆性层内断层面破裂产生应变能释放。

将研究过程中的一些认识和讨论总结如下：

(4)沂沭断裂带两侧块体的相对运动过程显示(图3)，2014年6月以来两侧块体垂直沂沭带方向 “张压交替”波动变化；两侧块体的相对运动有利于研究区众多NE、NW向断裂的应变能积累。活动地块的上地壳脆性层主要靠下地壳和上地幔的黏塑性流变驱动(张培震等，2002)，而脆性层与塑性层之间的脆韧转换带可能表现出某种不稳定性(王敏等，2008)，沂沭断裂带两侧块体运动2014年6月以来的波动变化可能含有下方韧性层稳定蠕滑及脆韧转化带不稳定滑移等信息，而不稳定的滑移可能传递部分应力到其上部的脆性层造成应力积累(王敏等，2008)。从稍长的时间尺度看，太平洋板块的俯冲会带动研究区下地壳韧性层SW向加速，拖拽沂沭断裂带两侧块体，有利于沂沭断裂带地震能量的积累(薄万举，2013)。因此，仍需关注沂沭断裂带两侧块体的相对运动状态并研究沂沭断裂带本身的闭锁及应变能积累状态。

3 结论

(3)研究区总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动V整体上表现出线性相关，通过稳健线性拟合，本文建立了M与V的线性方程为M=0.51×V+3.9，拟合残差二倍均方差为0.4。位于拟合直线右下方的样本表现出地震能量释放不足现象，可以认为它们处于地震能量积累阶段。据此可以看出2015年底—2016年研究区处于能量释放不足的能量积累阶段，而2017年2月的长岛震群则有可能是之前能量积累的释放。

(1)沂沭断裂带周围250～500km、时间窗长为3～10月的地震总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动呈较好的相关性，其中最优相关系数为0.74，T检验显示两者相关性显著。

(2)相关性的空间分布显示总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动在沂沭断裂带北部至胶东半岛地区、鲁西南—河南交界地区呈正相关，两侧块体相对运动对上述地区的地震能量释放具有指示意义。

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(3)建立了研究区总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动V的线性方程为M=0.51×V+3.9，应变能积累能及时通过中小地震得到释放，有利于延缓研究区的地震危险性。2015年底—2016年研究区处于能量积累阶段，2017年长岛震群的活跃可能与此有关。沂沭断裂带两侧块体的相对运动有利于沂沭断裂带地震能量的积累，仍需关注沂沭断裂带两侧块体的相对运动状态并研究沂沭断裂带本身的闭锁及应变能积累状态。

致谢 感谢刘希强研究员、陈时军研究员、郑建常研究员的交流讨论。

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