1998年1月10日11时50分36.9秒和1999年3月11日21时18分01.2秒先后在河北省张北县发生6.2级与5.5级地震。

    6.2级地震宏观震中为41°09′N、114°27′E，位于张北县大河乡与海流图乡之间。震中烈度为Ⅷ度，极震区呈NE、NW双向分布，面积约135km²。地震造成49人死亡，11439人受伤。毁坏房屋169150间，直接经济损失达8.36亿元。

    5.5级地震宏观震中为41°12′N、114°31′E，位于6.2级地震震中东北8.6km的海流图乡郑家房与吕家村之间，震中烈度为Ⅶ度，极震区呈北东20°的椭圆形分布，面积约2.8km²。地震造成3人受伤，无人员死亡。毁坏房屋27273m²，直接经济损失为1105万元。

    张北6.2级地震为主震-余震型，1999年3月11日5.5级地震为强余震，与大多数6级左右地震相比，余震活动持续时间明显偏长。

    张北6.2级地震的主破裂面破裂特征为走向NWW，倾向NNE，倾角44°，左旋走向滑动。它与另一条NNE走向、高倾角、右旋走滑的次要破裂面组合而成，呈共轭展布。5.5级地震的震源机制解则有所不同，断层面为NNE，倾角82°，以走滑为主兼有较弱的正断层分布。

    距震中300km内共有前兆观测台站63个，前兆观测台项125项，其中异常台站为32个，异常台项为36项，主要集中在100～300km范围内。

    张北6.2级地震前，中国地震局有关单位和河北省地震局有较好的中期预测，在1997年和1998年年度地震趋势预测中连续两年把晋冀蒙交界地区列为重点危险区，并加大了地震短临跟踪力度。

   张北6.2级地震发生后，党中央、国务院、中央军委领导十分关心灾区人民。河北省委省政府立即组成救灾指挥部，紧急动员和组织抢险救灾工作。人民解放军、武警部队迅速赶往灾区，抢救人民财产。国内外各界发扬“一方有难，八方支援”的优良传统，纷纷捐款捐物，捐款合计人民币13086万元，物资总折人民币13606.31万元。张家口市委、市政府积极组织灾区人民抗震救灾，保证了整个灾区在零下20℃情况下没有出现冻死、饿死等现象。

Abstract

Earthquakes of M_S6.2 and M_S5.5 occurred at 11^h50^m 36.9^s on Jan.10, 1998 and at 21^h 18^m 01.2^s on Mar.11, 1999 in Zhangbei county of Hebei province.

The macroseismic epicenter of the M_S6.2 Zhangbei earthquake was located at N41°09′，

E 114°27′, a place between Dahe township and Hailiutu township. The intensity at the epicenter was Ⅷ and the meizoseismal region extened in both NE and NW directions with an area of 135km². 49 persons were killed and 11439 wounded, 169150 houses damaged by the earthquake, the direct economic loss was about 836 milling Yuan.

The macroseismic epicenter of the M_S5.5 earthquake was located at N41°12′, E 114°31′. It was located between Zhengjiafang village and Liujia village in Hailiutu township, about 8.6km northeast to the epicenter of the M_S6.2 Zhangbei earthquake. The intensity at its epicenter was Ⅶ and the azimuth of the major axis for the ellpiptic meizoseismal area was 20°NE with area of 2.8km². 3 persons were wounded, but no one was killed by the earthquake. Houses of about 27273m² were damaged. The direct economic loss was about 11.05 million Yuan.

The M_S6.2 Zhangbei earthquake was of mainshock-aftershock type. The earthquake of M_S5.5 on Mar.11, 1999 was a violent aftershock. In comparison to other M_S6 earthquakes the duration of aftershock activity was significantly longer.

The rupture plane of the M_S6.2 Zhangbei earthquake was in NWW direction with dip in NNE direction, dip angle of 44° and left lateral strike slip. It conjugated with another subrupture plane in NNE direction with high dip angle and right lateral strike slip. The focal mechanism solution of the M_S5.5 Zhangbei was different. Its fault surface was in NNE direction with dip angle of 82°, mainly strike slip and weak normal slip.

There were 63 precursory observation stations within the distance of 300km from the epicenter with 125 observtion items. There were anomalies in 36 observation items at 32 stations, mainly concentrated in the area of 100—300km away from the epicenter.

The institutes of China Seismic Bureau and the Seismic Bureau of Hebei province made mid-term forecasting before the M_S6.2 Zhangbei earthquake. The boundary area of Shanxi, Hebei and Inner Mongolia was specified as the key area of seismic risks for annual earthquake trendency in 1997 and 1998. Then the monitoring work for short-term forecasting was strengthed.

Leaders from the Central Committee of the Comunist Party CPC, the State Council and Central Military Commission of the People's Republic of China showed great concern for people in the disaster area. The provincial CPC committee and the government of Hebei province immediately set up a Department for Disaster Relief, mobilized and organized the disaster relief and disaster emergency. The PLA and Armed Police quickly arrived at the disaster area to rescue people's belongs. People at home and abroad carried on the fine tradition that people difficulties in one place will get help from people in other places. They donated money of about 130.86 million Yuan and materials for about 136.0631 million Yuan. The CPC committee and the government at Zhangjiakou organized people in the disaster area for the earthquake disaster relief. It was the sure guarantee that no one was died of cold and hunger at 20 degrees below zero in the whole disaster area.

测震台网及地震基本参数 

1998年1月10日张北6.2级地震位于晋冀蒙交界地区的河北省境内，距震中200km范围的测震台站包括河北、山西、内蒙和北京的部分台站，共12个台。距震中300km范围的包括天津的部分台站，共22个（图1），地震活动监测能力为ML≥2.0级。张北地震的基本参数如表1所示。  表1  张北地震基本参数表 Tabel 1  Basic parameters of the Zhangbei earthquakes 编 号 发震日期 发震时刻 震中位置 震级 MS 震源深度/km 震中 地名 结果 来源 年  月  日 时  分   秒 φN λE 1-1 1998  01  10 11  50  36.9 41°7.8′ 114°25.2′ 6.2 7.6 张北 4)   1-2 1998  01  10 11  50  39.0 41°06′ 114°18′ 6.2 10 张北 5)   1-3 1998  01  10 11  50  39.0 41°06′ 114°26′ 6.2 17 张北 2)   1-4 1998  01  10 11  50  38.6 41.12° 114.51° 6.3 15   BJI   1-5 1998  01  10 11  50  37. 9 41.11° 114.50° 5.9 5   ISC   2-1 1999  03  11 21  18  01.2 41°09′ 114°23′ 5.5   张北 5)   2-2 1999  03  11 21  18  01.2 41°09′ 114°23′ 5.5   张北 2)   2-3 1999  03  11 21  18  05.3 41°09′ 114°31′ 5.6 5 张北 4)   2-4 1999  03  11 21  18  05 41.22° 114.57° 5.6 17   BJI   2-5 1999  03  11 21  18  07.2 41.11° 114.62° 5.1 17   ISC

图1  张北6.2级地震前测震台站分布图 Fig.1  Distribution of seismometric stations before the MS6.2        Zhangbei earthquake

地震地质背景 

1．区域地质构造背景  根据文献[1]和[10]，张北地震发生在华北北部三组主要构造带的交汇部位，即燕山-阴山东西向断块隆起的南缘，北西向张家口-蓬莱地震构造带和北东向的汾渭地震构造带交汇的晋冀北张性区（图2），该震区从新生构造的角度看，既可能处于张家口-蓬莱构造带向北扩展的部位，也可能受山西断陷盆地带北展的影响，使得该地震的构造位置成为有争议的问题。  燕山-阴山断块隆起区从整体上讲，在新生代时期表现为整体间歇性缓慢上升，是一个相对稳定的地壳块体。但是，在其南边界还有新构造差异升降运动十分强烈的河套断陷盆地和岱海-黄旗海断陷盆地等。在张北地震的发生区域，第三纪期间有过强烈的岩浆活动，玄武岩大面积溢出。  张家口-蓬莱北西向断裂带内活动断裂纵横交错，具有强烈的构造活动特性，表现为一系列受北西向和北东向断裂共同控制的第三纪和第四纪断陷盆地。在几何结构上是由庙东营-大营滩、张家口等近20条北西至近东西向的断裂断续斜列组成，是一条正在形成和发展中的构造带，宽15～20km，为左旋走滑型。该断裂许多地段与北北东向断裂交错，这些地段常常是中强地震和大震的发生地。从构造发展的角度看，张北震区处于张家口-蓬莱断裂构造带的北部发展带上。
	图2  华北地区构造及历史地震分布图（510～1999年） 地震构造带名称：①张家口-蓬莱地震构造带；②汾渭地震构造带；                ③河北平原地震构造带；④郯庐地震构造带 Fig.2  Map of tectonic structure and distribution of historical        earthquakes in North China
北东向的山西断陷盆地带由一系列地堑和分割其横向隆起所组成，主体构造线方向为北北东、北东和北东东向，地堑内部则存在一系列与盆地边缘大断裂平行、垂直、斜交的隐伏断裂，将地堑底部基岩切成许多断块，形成地堑内部许多次一级凸起和凹陷，历史上曾发生过许多强烈地震。其北端的晋冀北张性区有受活动断裂控制的上新世-第四纪断陷盆地。区内断裂走向大多数为北东向，少数为近东西向，在北部地区由于与张家口-蓬莱断裂带交汇而发育着有北西走向的断裂。  2．震区的地质构造特征  张北震区及邻近地区覆盖着2万km2的中新世裂隙或溢流玄武岩，即狭义的汉诺坝玄武岩，以8°～12°向北缓倾，不整合地覆盖在前寒武纪变质岩、侏罗纪陆相碎屑岩和火山岩、白垩纪河湖相砂砾岩等地层之上，形成宽阔的熔岩台地，厚约100～300m。地表看不到明显的活动断裂，但通过陆地卫星多时相图像解译可知地壳浅部可能发育着北东向和北西西向两组隐伏断裂（图3中①和②）。图3中所示断裂可能是震区孕震构造。该地区历史上无破坏性地震记载，被列为Ⅴ～Ⅵ度的不设防区。
	图3  张北地震震区地质构造略图 Q-第四系；N1-上新统；N2-中新统玄武岩；竖线阴影区为前新生代基岩 断裂名称：①大满-前黑沙土断裂；②庙东营-大营滩断裂；          ③怀安-宣化盆地北缘断裂；④万全盆地西缘断裂；⑤张家口断裂；          ⑥洗马林断裂；⑦赤城-崇礼断裂 Fig.3  Map of geological structure in Zhangbei earthquake and        its adjacent area

烈度分布及震害

 

1．张北6.2级地震  张北6.2级地震的烈度是以《中国地震烈度表（1980）》为标准评定。由于震区经济欠发达，没有新型建筑，同时参照了《新中国烈度表（1957）》中的有关标准。  张北6.2级地震宏观震中为41°09′N、114°27′E。地点位于张北县大河乡张家湾坡和海流图乡的乔家梁之间。这次地震极震区烈度为Ⅷ度（图4），极震区呈NE、NW双向分布。NW向长轴走向300°，长19km，NE向长轴走向35°，长18km。Ⅷ度区面积约135km2。区内多数房屋毁坏，少数严重破坏，大多数地震死亡人员集中在Ⅷ区内，并且较大规模的地裂缝、土崖坍塌、滚石和喷水冒砂等宏观现象也都发生在Ⅷ度区。  Ⅶ度区呈NE、NW双向伸展图像，NW向长轴走向305°，长28km，NE向长轴走向30°，长30km，面积约340km2。地震重伤人员集中在Ⅷ度区和Ⅶ度区。  Ⅵ度区亦呈NE、NW 双向伸展图像，但NW、SW方向延伸长。NW向长轴走向 315°，长57km，NE向长轴走向35°，长63km。面积约1000km2。  6.2级地震有感范围北至锡林浩特，南至石家庄，东到承德、天津、西至呼和浩特，面积约30万km2。
	图4  张北6.2级地震烈度分布图 Fig.4  Isoseismal map of the MS6.2 Zhangbei earthquake
烈度分布特征如下：  (1) 等震线分布向正西方向衰减快，而向NW、SW方向衰减慢，呈NE、NW双向分布，总体上NS向的宽度大于EW向。  (2) 在震区的NNE-SSW方向的内蒙古太仆寺旗和山西的天镇县出现了Ⅵ度烈度异常区，距震中都是90km，在震区NWW方向50km的内蒙古兴和县也出了Ⅵ度烈度异常区。这些烈度异常区分别在极震区NE、NW双向分布的延伸方向上。  地震造成49人死亡，656人重伤，毁坏房屋169150间，直接经济损失8.36亿元。  2．张北5.5级地震  这次地震灾害损失评估的工作方法、要求和报告的基本内容，均按中国地震局1997年8月颁布的《地震灾害损失评估规定（试行）》进行，有些数据的选取参考了建设部颁发的《建筑地震破坏等级划分标准》（1990）。  张北5.5级地震宏观震中为41°12′N、114°31′E。位于张北6.2级地震震中东北8.6km的海流图乡郑家房与吕家庄之间，震中烈度为Ⅶ度。Ⅶ度区近似为不规则椭圆，长轴方向为北东20°，长轴长2.7km，短轴长1.3km，面积约2.8km2（图5），图中抽样点是《地震现场工作大纲和技术指南》要求的，震害调查比较详细、准确；调查点为一般性震害调查。  Ⅵ度区长轴长8km，短轴长6km，面积约37km2。由于灾区大多数房屋是在张北6.2级地震后新建的砖房，抗震性能稍好，因此损失较小。  地震造成3人受伤，毁坏房屋27273m2，直接经济损失为1105万元。
	图5  张北5.5级地震烈度分布图 Fig.5  Isoseismal map of the MS5.5 Zhangbei earthquake

 张北地震序列资料来源于中国地震局地球物理所遥测地震台网观测报告。1998年1月10日的张北6.2级地震为主震-余震型地震，主震能量与序列总能量之比E_主/E_总 = 89.6%，主震与最大余震震级之差为0.7（表2）。张北6.2级地震前后小震活动分布图和张北5.5级强余震前后小震活动分布图见图6和7。张北地震序列的M-t图及序列应变释放曲线分别如图8和图9所示。1998年1月10日张北6.2级地震序列的b值是0.64，频度衰减系数为p=1.16。1999年3月11日张北5.5级地震序列的b值是0.54，频度衰减系数为p=0.78（图10、11）。

图6  张北6.2级地震前后小震活动分布图（1997.9.1～1998.4.11）

Fig.6  Distribution of regional seismicity before and after the

       M_S6.2 Zhangbei earthquake

图7  张北5.5级强余震前后小震活动分布图（1998.12.11～1999.6.11）

Fig.7  Distribution of regional seismicity before and after

       the M_S5.5 Zhangbei earthquake

表2  张北6.2级地震序列目录（M_L≥ 3.5）

Table 2  Catalogue of the M_S6.2 Zhangbei earthquake sequence

续表

图8  张北6.2级地震序列M-t图（M_L≥2.0）

Fig.8  M-t diagram of the M_S6.2 Zhangbei earthquake

       sequence（M_L≥2.0）

图9  张北6.2级地震序列蠕变曲线（M_L≥2.0）

Fig.9  Strain release of the M_S6.2 Zhangbei earthquake

       sequence（M_L≥2.0）

图10  张北6.2级(1998.1.10～1.29)和5.5级(1999.3.11～3.25)地震序列b值

      曲线（M_L≥2.0）

Fig.10  b-value curves of the M_S6.2 Zhangbei earthquake

        sequence（M_L≥2.0）

图11  张北6.2级(1998.1.10～1.29)和5.5级(1999.3.11～3.25)地震序列日频

      度衰减曲线（M_L≥2.0）

Fig.11  Daily attenuation curves of the M_S6.2 and 5.5 Zhangbei

        earthquake sequences（M_L≥2.0）

震源机制解和地震主破裂面 

不同作者给出的张北6.2级地震的震源机制解结果如表3，图12给出了文献[5]的结果。张北5.5级强余震的震源机制解见表4。  表3  张北MS6.2 级地震震源机制解 Table 3  Focal mechanism solution of the MS6.2 Zhangbei earthquake 编 号 节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 T轴 B轴 结果来源 走向 倾角 滑动角 走向 倾角 滑动角 方位 仰角 方位 仰角 方位 仰角 1 186 71 131 296 44 27 247 16 139 47 351 38 [57] 2 200 44 136 324 61 55 79 9 184 58 343 30 哈佛大学 3 194 43 127 328 57 61 78 8 185 65 345 24 东京大学地震研究所 4 200 39 126 337 60 65 85 11 201 65 350 22 [58] 5 180 70 110 313 28 47 255 23 119 60 352 19 [59] 表4  张北MS5.5 级地震震源机制解 Table 4  Focal mechanism solution of the MS5.5 Zangbei earthquake 编 号 节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 T轴 B轴 结果来源 走向 倾角 滑动角 走向 倾角 滑动角 方位 仰角 方位 仰角 方位 仰角 1 29 82 -155 295 65 -9 255 23 160 11 46 64 美国地质调查局
	图12  张北6.2级地震震源机制解图（据刘瑞丰[57]） Fig.12  Focal mechanism solution of the MS6.2 Zhangbei earthquake
地震破裂面的确定根据地震序列的高精度震源定位，从三维空间勾画震源断层的立体展布状况，结合震源机制分析震源断层的错动性质，由烈度分布图加以验证，从而确定张北地震的破裂特征[5]。文献[5]收集了河北遥测地震台网的数字记录，补充内蒙古的兴和临时台、集宁台和宝昌台，河北赤城等区域台网的数据，增加了张家口数字地震仪记录资料，并收集了北京遥测地震台网的到时数据，中国地震局地球物理所在震区布设的临时地震台网模拟记录资料，中国地震局地球物理勘探中心在震区设立的由10个台组成的临时数字台网记录的部分较大地震资料。采用相对定位方法给出1998年1月至1999年3月的3级以上地震定位结果，主事件确定主要利用采样间隔为0.01s的数字记录。震中分布显示的破裂方向见图13，据此可将地震序列过程分析划分为3个阶段：  (1) 1998年1月是主震及其调整阶段（图13b），沿图13b的SSW-NNE方向作震源剖面（图14），可见这个阶段的地震是NNE向地震，深可达7.6km，主震在此首先发生，然后余震向外展开，朝SSE方向余震逐渐变浅。图13b中余震优势方向不很明显，但根据刘瑞丰等[57]给出的张北主震的震源机制（表3），张北主震的矩张量解中节面Ⅱ的走向（296°），其相应的滑动角是27°、倾角是44°，恰好与图14的震源分布呈现的NNE处的主震最深，朝SSW方向逐渐变浅的状况吻合，并且图4所示的极震区较宽的带状也呈NWW向分布，因此认为，该阶段的余震活动以NWW-SEE向为主，且节面Ⅱ为主破裂面。
	图13  张北地震序列震中分布       (a) 1998.1～1999.3；(b) 1998.1；(c) 1998.2～8；(d) 1999.1～3 Fig.13  Distribution of the Zhangbei earthquake sequence
	图14  1998年1月地震SSW-NNE向震源深度剖面 Fig.14  Distribution of hypocenters on Jan.1998 along       　SSW-NNE section
(2) 1998年2～8月为中等余震活动时期，发生一系列4级地震，分布区呈长椭圆形，呈NNE向。 (3) 1999年3月11日发生MS5.5级地震，位于1998年余震区之外的NE方向。震中分布的优势方向和前一阶段相同，也是NNE向，但是二者并不连通。 第2、3阶段的余震活动是NNE向的高倾角右旋走向滑动，二者呈右阶斜列，与极震区的分布吻合。 因此，张北地震序列的震源断层为一个主破裂面和2个次要破裂面组成：主破裂面走向NWW、倾向NNE、倾角44°、长11.5km、埋深在1.4～7.6km，呈左旋走向滑动。这与文献[1](P26)的观点不一致。1998年2～8月和1999年1～3月余震表现为2个NNE走向高倾角的破裂面，呈右旋滑动，二者为右阶斜列，破裂面深度与主破裂面相同。 5.5级余震震源机制解的断层面为NNE，倾角82°，以走向滑动为主兼有较弱的正断层分量。 张北地震再次表明，共轭破裂是我国强震较为普遍的破裂形式，主震和强余震的震源机制的主压应力轴方位NEE-SWW向，近于水平，和华北构造应力场最大压应力主轴一致[60]，张北地震序列的破裂面为NWW、NNE方向组合，恰好是华北构造应力场最大剪切应力方向。

观测台网及前兆异常 

　

张北6.2级地震发生在前兆观测台网高度密集的首都圈重点监视区边缘，距震中300km范围内共有定点前兆观测台项125项，其分布见图15。台网分布很不均匀，其北部很少， 东南方向则非常密集。100km内只有8个台项，101～200km范围内有49个台项，201～300km范围内有68个台项。此外还有流动重力、流动地磁和流动形变等观测网。  多学科高密度的前兆观测台网，多年连续稳定可靠的观测资料，为张北地震的研究提供了很好的条件。几年来，各单位各学科的专家对其进行了深入的研究，出版了研究专著，发表了大量论文。
	图15  张北地震周围定点前兆观测台网分布图 Fig.15  Distribution of precursory monitoring stations around the         Zhangbei earthquake
张北6.2级地震前异常较多，共有62条（表5）。其中地震活动性和地震波参数异常7条，宏观异常2条，其他异常53条，其定点前兆观测异常平面分布见图16。多数异常已收集于文献[1]中，其余异常见图17～19。   表5  异常情况登记表  Table5  Summary table of precursory anomalies
	图16  张北6.2级地震定点前兆观测异常分布图 Fig.16  Distribution of precursory anomalies at fixed observation         points before the MS6.2 of Zhangbei earthquake
张北5.5级强余震除河北地区月缺震曲线1998年12月出现异常（图17）外，未发现其他异常。
	图17  张北6.2和5.5级地震缺震曲线       （36°～43°N、113°～120°E，ML≥2.0） Fig.17  Curve of earthquake deficiency of the MS6.2 and MS5.5 of          Zhangbei earthquakes
	图18  易县水准EW向和NS向周期滤波曲线[56] Fig.18  Period filtering curues of leveling (EW) and (NS) at         Yixian station
	图19  北京五里营水温变化曲线 Fig.19  Curve of daily mean value of water temperature at Wuliying         station in Beijing