The earthquake activity and strong earthquake risk analysis of Wuzhong-Lingwu region
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摘要: 通过吴忠—灵武地区现有的地震活动性资料，并结合该区域过去的几次中强震震例和已有的研究结果，本文梳理与总结了中强震前该区域地震活动乃至中国大陆大震活动的时空特征，而且基于最小完整性震级分析了1970—2019年该区域中小地震的地震活动性特点。综合认为，吴忠—灵武地区中强震的广义前震和中小地震的活动性具有较为鲜明的特征，中强震发生前1—2年内该区域及邻区形成ML2.0以上地震集中区或其西北方向的阿左旗腰坝区域大都出现ML3.0以上信号震，而且一年前其主震的广义前震的确比较发育，存在一定程度的地震增强；地震序列统计分析表明，该区域的多重共轭构造可能是其主要原因，其多震型、双震型和震群型占有相对较高的比例。另外，从大形势角度来看，过去大部分5级以上中强震发生的主导因素很可能由华北地块主导的强震活跃幕引起，该区域的强震危险性不仅仅和局部特殊构造特征、区域前震活动变化有关，更重要的是，华北—东北亚地块大震活动对其也起到了较大的影响作用，相比而言，青藏高原、龙门山断裂带及祁连山构造带等区域的大震活动对吴忠—灵武地区中强地震触发影响不显著，而且吴忠—灵武地区的中强地震活动和华北—东北亚地块的大震活动可能存在一定的构造响应。Abstract: Based on the existing seismic activity data, past moderate-strong earthquake cases and the foregoing researches in Wuzhong-Lingwu area, this paper summarizes the moderate-strong earthquake sequence, the seismic activity before the mainshock and temporal and spatial features of major earthquakes in mainland China. Characteristics of small and moderate earthquake activity are analyzed based on minimum magnitude of completeness during 1970—2019. The generalized foreshock of moderate-strong earthquake and the small-moderate earthquake activity have many marked features. It reveals that 1 to 2 years before moderate-strong earthquakes, the regional earthquake concentration with ML≥2.0 was formed in the Wuzhong-Lingwu area and its vicinity. The signal earthquake with ML≥3.0 mostly appeared in the AzuoqiYaoba area which is in the northwest of Wuzhong-Lingwu area. The generalized foreshock was actually abundant before mainshock occurred, existing some degree of earthquakes intensify. Statistical analysis of the earthquake sequence shows that the multiple mainshock type, double-shock type and swarm type take a greater proportion and the multiple conjugate tectonics is probably the main reason. Besides, from large seismic situation perspective, the leading factor of most previous moderate-strong earthquake with M≥5 is probably caused by strong earthquakes active period of the North China block, and the high earthquake risk of the area has close connection not only with local special tectonic and regional foreshock activity, but also with the effect of major earthquakes activity from North China block to Northeast Asia block. In comparison, the major earthquakes activity of Tibetan plateau, Longmenshan fault zone, Qilianshan structure belt and other areas have no obvious effect on triggering moderate-strong earthquake in Wuzhong-Lingwu area, and there may be tectonic response between moderate-strong earthquake in Wuzhong-Lingwu area and major earthquakes activity from North China block to Northeast Asia block.
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图 2 吴忠—灵武地区及邻区5级以上中强地震分布
Figure 2. Distribution of the moderate and strong earthquakes with M≥5 in Wuzhong-Lingwu area and its adjacent areas
图 5 吴忠—灵武地区历史震例的广义前震活动分布及其M-T图
Figure 5. The generalized foreshocks activity of historical cases in Wuzhong-Lingwu area and its M-T plot
图 6 吴忠—灵武地区主震前其附近区域主要地震集中区 （图中矩形框和圆圈区域） 、信号震和2003—2004年未对应震例情况
Figure 6. The nearby regional earthquake concentration（the rectangular and circle areas in the figure）and signal earthquake before the mainshock in Wuzhong-Lingwu area and the case from 2003 to 2004 without M≥5
图 7 1970—2019年吴忠—灵武地区及邻区ML2.0以上地震分布（a）、地震序列类型（b）、最小完整性震级（c）及M-T图（d）
Figure 7. Distribution of earthquakes（a），earthquake sequence type（b），minimum magnitudes of completeness（c） and M-T plot（d）with ML≥2.0 during 1970—2019 in Wuzhong-Lingwu area and its adjacent area
图 8 吴忠—灵武地区（图中矩形区域）中强震之前10年及前5年内中国大陆7级以上地震分布
Figure 8. Distribution of earthquakes with M≥7.0 in mainland China 10 years and 5 years before the moderate and strong earthquakes of Wuzhong-Lingwu area（rectangular area in the figure）
表 1 吴忠—灵武地区（不含邻区）M5以上地震目录
Table 1. Earthquakes catalogues with M≥5 in Wuzhong-Lingwu area（without adjacent areas）
序号 年-月-日 纬度/°N 经度/°E 震级 参考地名 震中烈度 1 876-07-18 37.80 105.90 6½ 青铜峡南 Ⅷ 2 1010-11- 38.10 106.40 5½ 灵武 Ⅶ 3 1474-12-20 37.90 106.30 5½ 灵武南 Ⅶ 4 1505-07-10 37.80 105.90 5½ 青铜峡南 Ⅶ 5 1889-09- 38.10 106.30 5½ 灵武 Ⅵ—Ⅶ 6 1921-01-07 38.00 106.30 5.0 吴忠东 – 7 1921-02-22 37.90 106.20 6.0 吴忠南 Ⅷ 8 1962-12-07 38.05 106.27 5.5 灵武 Ⅶ 9 1962-12-18 38.03 106.18 5.5 灵武 Ⅶ 10 1971-06-28 37.75 106.20 5.1 吴忠 Ⅵ 11 1984-11-23 38.07 106.22 5.3 灵武 Ⅶ 12 1987-08-10 38.05 106.28 5.5 灵武 Ⅶ 13 1988-01-04 38.10 106.32 5.5 灵武 Ⅶ 14 1988-01-10 38.09 106.36 5.0 灵武 – 
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表 2 未对应震例和以往震例对比（据马禾青等[4]修订，表中为ML震级）
Table 2. Comparison between the case without M≥5 and last cases with M≥5（Modified by Ma et al[4]，ML magnitude in table）
时段 3.0级以上
地震出现明
显升级时间地震活动强度
（升级至主震前）主震前广义前震
活动主要范围阿左旗腰坝信号震 地震集中区 1971年吴
忠5.1级
地震前9个月 3.0—3.9级10次、4.0—4.9级4次，
最大地震4.713×20 km 无 1971年1月至震前吴忠—灵武地
区及邻区2.0级以上地震集中区，长度90 km1984年灵
武5.3级
地震前11个月 3.0—3.9级6次、4.0—4.9级2次，
最大地震4.819×23 km 1982年9月至1983年10月连续发生3.7、3.9和3.0地震 1984年1月至震前吴忠—灵武地
区及邻区2.0级以上地震集中区，长度95 km1987年灵
武5.5级
地震前2个月 3.0—3.9级3次、4.0—4.9级1次，
最大地震4.013×15 km 1986年5月和1986年9月发生2次3.1地震 1986年10月至震前主要集中在主震震中附近30 km范围内 2003年12月
—
2004年8月7个月 3.0—3.9级4次、4.0—4.9级1次，
最大地震4.214×49 km 2004年2月发生3.4
地震2003年12月至2004年8月腰坝—吴忠一带2.0级以上地震集中区，长度120 km
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表 3 吴忠—灵武地区所有中强地震的前5年及前10年大陆不同构造区7级以上地震次数
Table 3. The number of earthquakes with M≥7.0 in different tectonic zone of mainland China 10 and 5 years before all the moderate and strong earthquakes of Wuzhong-Lingwu area
吴灵5级以上发震时间（年-月） 主震前5年 分区7级以上地震次数 主震前10年 分区7级以上地震次数 1950年之前 876-07 871—876 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 866—876 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1010-11 1005—1010 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1000—1010 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1474-12 1469—1474 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1464—1474 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1505-07 1500—1505 A:1；B:0；C:0；D:0；E:1；F:0；G:0 1495—1505 A:1；B:0；C:0；D:0；E:1；F:0；G:0 1889-09 1884—1889 A:1；B:0；C:0；D:0；E:1；F:0；G:0 1879—1889 A:1；B:1；C:0；D:0；E:1；F:1；G:0 1921-01
1921-021916—1921 A:2；B:1；C:2；D:0；E:0；F:0；G:0 1911—1921 A:2；B:2；C:2；D:1；E:1；F:0；G:0 1950年之后 1962-12
1962-121957—1962 A:1；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1952—1962 A:1；B:1；C:1；D:1；E:0；F:1；G:2 1971-06 1966—1971 A:1；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1961—1971 A:1；B:1；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1984-11 1979—1984 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:0 1974—1984 A:3；B:0；C:0；D:1；E:3；F:2；G:1 1987-08
1988-011982—1988 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:1 1977—1988 A:0；B:0；C:0；D:0；E:0；F:0；G:1 所有主震前5年大陆各分区7级
以上地震总次数A:6；B:1；C:2；D:0；E:2；F:0；G:1 所有主震前10年大陆各分
区7级以上地震总次数A:9；B:5；C:3；D:3；E:6；F:4；G:4 大陆各分区所有7级以上历史和
现代地震总次数A:32；B:39；C:17；D:13；E:29；F:11；G:10 注: A：华北至东北亚地块区域；B：青藏地块；C：祁连山至西秦岭构造带；D：西域活动地块区域；E：华南至滇缅地块区域；F：龙门山断裂带；G：天山构造带
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