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198782江西省寻乌5.5级地震

 

福建省地震局 杜运连  冯绚敏 王屏路


①广东地震局


摘要 | 前言 | 测震台网及基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布及震害 | 地震序列 | 震源机制解和主破裂面
观测台网及前兆异常前兆异常及其特征分析 | 总结与讨论 | 参考文献参考资料

 


摘 要

 

1987年8月2日在江西省寻乌县发生了5.5级地震,宏观震中位于该县的文峰乡长举村,震中烈度为Ⅶ度,极震区为北西向椭圆。这次地震发生在NW向断裂带上。地震造成倒房484间,3万多间出现裂缝,伤84人,无人死亡,直接经济损失为1 859万元人民币。

 5.5级地震序列为震群型,两次较大余震分别为ML5.3、5.0。余震区长轴有北西和北东两个方向。震源机制解中节面Ⅱ走向为南东,P轴方向近南北向。判定节面Ⅱ为地震的主破裂面,发震构造为北西向的鸡笼嶂-寻乌-八尺圩断裂。震源破裂过程主要受北西向断裂控制。根据地震烈度分布和余震优势分布推测,这次北西向断裂活动还引发了北东向断裂的失稳错动。

 震中附近地区观测台站偏稀,200 km内共有测震台站8个,其他前兆台12个。5.5级地震前出现异常共有31条。震前3~5年出现地震空区、前兆震群,垂直形变和流磁、流动重力异常。定点观测的前兆异常项次共20条,主要出现在震前半年或几个月,震中周围200 km内的异常台站、异常台项百分比分别为58%和43%。

 

 

前 言

 

据闽赣地震台网测定,1987年8月2日17时07分在江西省寻乌县发生5.5级地震。微观震中在24°58.8′N,115°39.6′E,宏观震中位于该县文峰乡长举村(24°59′N,115°38′E),震中烈度为Ⅶ度。有感范围西至湖南省汝城,东至福建省永安、永春、长泰等地,北到南城、永丰,南到广东省河源。

 地震发生后,当时兼管江西省地震工作的福建省地震局立即派出考察组去震区,进行地震灾害、地震地质考察和地震现场监测等工作。

 极震区破坏现象主要为房屋倒塌,墙体开裂、倾斜,门窗歪倒,烟囱扭错,掉砖等。地震灾害波及19个乡镇220个村庄,伤84人,无人死亡。房屋倒塌484间,房屋损坏36711间,直接经济损失1859万元。

1941年9月21日在该断裂带上曾发生一次 级地震,震中烈度为Ⅶ度,本次地震 是在平静46年后的又一次活动。

 福建省地震局曾对寻乌地区的地震危险性作过长、中期预测。在1974年闽赣两省地震烈度区划工作报告中,提出河源—邵武地震带在1983年(±3年)可能会发生Ms5.5地震,并把会昌、寻乌圈定为中强地震危险区1)。在福建省地震局召开的闽赣两省1986年地震趋势会商会上,提出了较为明确的中期预报意见,认为在1986年以后的几年里,赣南的寻乌—会昌一带可能发生5~6级地震,同时作出了加强寻乌、会昌地区震情监视的部署2)

 寻乌主震后,由于小震连续不断,有感强烈,加上群众的恐震心理,8月中旬赣南地区出现地震谣传,并发生宰杀牲畜,人员外逃等现象。地震现场工作队紧密配合当地政府和宣传机构通过广播、报纸、举办地震知识讲座和地震宣传栏目等形式,对所谓的“美国之音广播”进行了辟谣,同时向群众宣传讲解地震及其防御知识,消除了群众的恐震心理,安定了人心。

 在地震现场曾利用h值非线性变化来预测强余震,取得较好的效果[1]

 在前人研究的基础上[1~7],经重新整理资料和分析研究,确定这次地震前有17个前兆异常项目,31条前兆异常。

 

 

测震台网及地震基本参数  

 

距寻乌地震震中100 km范围内的测震台站只有会昌、梅县、龙川3个台,101~200 km范围内有龙岩、长汀、丰顺、新丰江、华安5个台(图1)。台网偏稀,且偏于震中东南,对于寻乌地区只能监测到ML2.5以上地震。  

1  寻乌5.5级地震震区周围测震台站分布图

Fig.1  Distribution of seismometric stations around the 

       epicentral area of the MS5.5 Xunwu earthquake    

 

 寻乌地震的基本参数见表1。表2为寻乌地震序列中几次较大地震的震源参数[2]    

1  地震基本参数

Table 1  Basic parameters of the MS5.5 Xunwu earthquake

编号

发震日期

发震时刻

震 中 位 置

震级

震源深度

km

震中地名

结果

来源

年 月 日

时 分 秒

1

1987 08 02

17 07 34.9

24°58.8′

115°39.6′

5.5*

5.7

13.0

寻乌东北

[1]

*国家地震局确定的震级。  

 

 

2  寻乌地震部分震源参数(根据DCS-302地震仪 记录资料)

Table 2  Basic parameters for parts of aftershocks of the Xunwu  

         earthquake

 

 

地震地质背景


寻乌震区处于我国华南断块区的邵武-河源断裂带中段。该断裂带北起福建崇安以北,经邵武、泰宁、江西石城、瑞金、会昌、寻乌、广东龙川、河源等地入南海,全长近1000 km,闽赣境内长约480 km,宽40~60 km,总体走向N25°~30°E,倾角50°~60°。一般将该地震构造带称为“河源-邵武地震带”,历史上的强震主要分布在该断裂带的中段,即石城至寻乌一带。

震区的构造以断裂为主,褶皱次之。断裂构造按其展布方向,主要有NNE向(新华夏系)、E~W向(纬向系),其次是NW向和NE向(图2)。

2  寻乌附近地区地质构造及历史地震震中分布图

     1.震旦系—寒武系;2.泥盆系—石炭系;3.侏罗系;

     4.白垩系;5.下第三系;6.第四系;7.加里东期花岗岩;8.燕山期花岗岩;

     9.压性断裂;10.压扭性断裂;11.张性断裂; 12.张扭性断裂;

     13.活动断裂;14.性质不明断裂;15.断裂编号;16.历史强震震中

图注: ①鹧鸪隆-漳田断裂;②珊贝-丘坊断裂;③三标-菖蒲断裂;

       ④桂竹帽-葫芦洞断裂;⑤上坪-寻乌- 吉潭断裂;

       ⑥周田-珊贝NW向弧型断裂带;⑦清溪-安远断裂;⑧澄江-上坪断裂;

       ⑨寻乌-鹅子湖断裂

Fig.2  Map of geological structure and distribution of

       historical earthquakes around Xunwu area  

 

NNE向断裂主要展布于震区东部,属新华夏系邵武-河源深大断裂带中段的组成部分,区内主要有3条断裂,即鹧鸪隆-漳田断裂、珊贝-丘坊断裂、三标-菖蒲断裂。它们控制了南武夷断块山脉及其两侧中—新生代断陷盆地的发育及喜山期基性岩、温泉、地震的分布,是区内主要的活动断裂构造[3]

EW向断裂带主要展布于震区的中部和南部,属南岭纬向构造带主体(三南-漳平-仙游EW向断裂带)的组成部分。区内主要有两条断裂,即桂竹帽-葫芦洞断裂及上坪-寻乌-吉潭断裂。EW向断裂控制着岩浆岩、地貌、温泉分布和地震活动,显示其挽近时期仍有明显的活动性,是区内又一主要活动断裂构造。

NW向断裂带属南武夷环状弧形断裂构造带的组成部分(西南环部分),由多条呈斜列式展布并向西南方向突出的弧形断裂组成,统称为周田-珊贝NW向弧形断裂带。该断裂带明显地控制着周田-珊贝条带状中新生代(K-Q)红色断陷盆地的发育,断裂两侧形成巨大的地貌反差,并控制着温泉、地震的分布,1806年会昌周田6级地震和1941年寻乌水源5级地震就是发生在该NW向断裂带及其附近。此外,在鸡笼嶂—寻乌—八尺圩一线断续展布着一条NW向断裂,1987年8月寻乌5.5级地震的发生可能与该断裂构造的重新活动有关。

NE向断裂展布于该区中、北部,主要有:清溪-安远断裂、澄江-上坪断裂及寻乌-鹅子湖断裂。属华夏系或华夏式断裂构造体系。

本区地壳构造晚近期活动主要表现在:

1. 断裂多期活动

区内见有白垩系—下第三系红层发生褶皱、断裂,沿断裂有多次喜山期基性—超基性岩出露;沿吉潭-珊贝NNE向断裂贯入的基性岩重遭破碎,其裂隙再次被石英脉充填;断裂控制断陷带和第四纪盆谷的发育,并控制温泉和地震的分布。

2. 块体垂直差异活动醒目

以邵武-河源断裂带为界,东为武夷-戴云隆起带,西为江西沉降带,这一大型构造交变带在震区附近表现为南武夷隆起与断陷红盆相邻,东侧为下盘,呈地垒式上升,海拔800~1000 m,河谷深切,山坡陡峭,沿断裂具一系列断崖、瀑布、三角面;西侧为上盘,早期强烈沉降,接受上白垩纪—下第三系红层沉积,最大厚度为3700 m,地貌上由海拔200~500 m的丘陵盆谷组成。在横向上,受EW向和NW向断裂切割,使纵向条带的地表结构又有分块的特征。本区北侧为会昌-周田盆地;南侧为寻乌-南桥次级横向隆起,地貌上由构造侵蚀中-低山组成,表现在阶地分布上,自南而北发生显著相位变化。形变场分布也反映了块体的差异活动,据1957~1974年垂直形变测量资料,在赣南相对下降区的背景上,会昌、寻乌、安远一带呈相对上升,表现了它们之间的垂直差异活动(图3)。

3  寻乌地区地壳形变图

    (a)寻乌—瑞金河流阶地位相图;

    (b)寻乌地区垂直形变等值线图(1957~1974)

Fig.3  Diagram of crustal deformation in Xunwu area  

 

3. 震中附近地区地震活动比较活跃

在石城—寻乌地段,历史上曾发生6次中强地震(表3、图2)。主要集中在周田-寻乌断陷带内,现今小震活动仍有类似特点[4]  

3  寻乌及邵武—河源带石城—寻武段历史地震序列目录

Table 3  Catalogue of historical earthquakes in Xunwu and along

Shicheng-Xunwu segment of Shaowu-Heyuan seismic belt  

编号

发震日期

发震时刻

震中经纬度

 

 

震中

位置

年 月 日

时 分 秒

φN

λE

1

153505

 

25.8°

116.4°

4~5

 

福建

长汀

2

1562

 

25.8°

116.0°

5

江西

瑞金

3

1721

 

25.0°

115.6°

4.5

 

江西

寻乌

4

1804年冬

 

24.9°

115.6°

5

江西

寻乌

5

18060111

 

25.3°

115.7°

6

Ⅶ~Ⅷ

江西

会昌

6

19220520

 

24.6°

116.5°

5

福建

永定

7

19410921

141945

25°09′

115°36′

5.75

江西

寻乌

8

19820225

083810

24°44.4′

114°48.0′

5.0

江西

龙南

  注:3~8号地震为寻乌100 km范围内的历史地震。  

 

 

烈度分布及震害


寻乌5.5主震的宏观震中位于寻乌县城关北面的文峰乡长举村(24°59′N,115°38′E),与微观震中(24°58.8′N,115°39.6′E)基本重合,极震区烈度为Ⅶ度。有感区波及较远,西至湖南彬州、酃县、醴陵,东至福建永春、三明、长泰,北到南城、永丰,南至广东省河源等地。等震线分布如图4所示。     

4  寻乌5.5级地震等震线(a)及震害(b)分布图

    (b)图例:1、井水上升;2、井水下降;3、井水发浑;

              4、井水冒泡;5、地裂缝;6、滚石

Fig.4  Isoseismal map and distribution of earthquake

       damages(b) of the MS5.5  Xunwu  earthquake    

 

 

极震区:主要分布在长宁镇(县城所在地)及文峰乡,为NW走向的狭长椭圆形,长轴长17 km,短轴长4.5 km,面积约58.7 km2。在Ⅶ度区内,出现多种震害现象(图4b)。Ⅰ类房屋少部分倒塌、垮落,有的墙体倾斜,门窗歪倒;Ⅱ类房出现掉瓦,墙体开裂,女儿墙也有倾倒等现象;Ⅲ类房屋、建筑物出现裂缝,有的成为危房。县农资公司宿舍楼的三楼屋顶遮雨亭的东墙呈X型裂缝,三面墙体还出现张性裂错位。黄坳村机砖厂46 m高的烟囱,距顶部2~3 m处受震扭错。县化工厂高32 m的烟囱,距顶部3~4 m处出现向北东倾斜的裂口。县园艺厂水塔为钢筋水泥结构,底座为圆形砖结构,高5 m,直径约3 m,受震后墙体四周均产生X型裂缝,并且有错位,位移达3 cm。寻乌县培风宝塔建于海拔370 m高处,为七层八角形空心砖塔,底层为石结构,受震后在塔身的旧破裂处,砖块向西掉落数十块。

Ⅵ度区:主要分布在寻乌的吉潭、澄江、龙岗、上坪、留车、南桥和会昌县的清溪、安远县的黄坡村等地,也呈椭圆形,大致沿N350°W方向展布,长轴长58 km,短轴27 km,面积约1230 km2。从图4可以看出,Ⅵ度区长轴方向相对Ⅶ度区长轴方向顺时针偏转了20°左右。Ⅵ度区内Ⅰ类房屋也有倒塌,Ⅱ类房掉瓦、溜瓦和墙体裂缝较为普遍。区内出现地裂缝,山石滚落,震前、震后地下水位变化和井水变浑等现象较为普遍。澄江乌坑水溪甚至断流,凌富震后无水。震区内普遍听到地声,有如轻雷,也象汽车驶过的隆隆声或呼呼声,较为低沉,可能分辨出声音来自震中方向。寻乌县稀土矿厂灼烧车间的烟囱,顶部向东倒,东侧的南围墙向东裂开;分组车间北墙长约60 m,水泥砖石结构,其交接部位呈水平裂开;筑于山顶的三个蓄水池,高2 m,条石构筑,受震开裂。寻乌县稀土矿厂应属于Ⅵ度区内的高烈度异常现象。

Ⅴ度区:包括江西省会昌县城关,安远县城关和孔田乡,以及瑞金县的拔英,福建省武平县城关和十方乡,长汀县翟田,广东省平远县城关和石正乡等地,面积约10222 km2。Ⅴ度区等震线也呈椭圆形,其长轴方向大致呈NNE方向展布,长轴长约140 km,短轴长95 km。在Ⅴ度区内,房屋也有轻微破坏,有的墙体出现微裂,有的出现掉瓦、溜瓦,粉饰墙皮脱落,个别旧危墙倾倒等现象。室内人皆有感,室外多数人有感,听到地声。会昌县城南郊瓷厂一带(南外街玉南外新村),原有的一条地裂缝出现明显的加宽和加长现象,裂缝走向310°~330°,且多条形成一组,不受地形控制,方向上有明显的一致性。单缝最长的120 m,最宽处可达2~3 cm,直插可测深度达70 cm。整组裂缝总长220 m左右。裂缝条带宽度50~70 m3)

Ⅳ度区:西至湖南省汝城,东至福建省永安、永春、华安和长泰等地,北到南城、永丰,南至广东省河源,主要表现为区内大多数人有感。

 

 

地震序列  

 

福建省地震局地震现场监测队于8月4日赶到寻乌震区后,当天即开始架设流动测震台网和强地面运动观测台网,其中强地面运动观测台网由三台DCS-302数字地震仪构成。架设流动台网后,可监测到ML≥0.5地震。近场强地面运动观测记录从8月6~20日共记录地震23次。

 根据福建、江西地震台网和寻乌地震现场流动观测资料统计,自1987年8月2日至10月13日,共计录到ML≥0.4余震580次,最大余震为ML5.3。表4列出ML≥3.5余震目录。  

4  寻乌5.5级地震序列目录(ML≥3.5)(1987年8月2日至10月15日)

Table 4  Catalogue of the MS5.5 Xunwu earthquake sequence (ML≥3.5)

编号

发震日期

发震时刻

     

   

震源

深度

(km)

震中地名

结果来源

年 月 日

时 分 秒

φN

λE

MS

MD

1

19870802

170734.9

24°58.8′

115°39.6′

5.5*

5.7

13.0

寻乌东北

[1]

2

19870803

054459.9

24°59.0′

115°39.0′

 

3.6

 

寻乌东北

 

3

19870803

071913.1

25°00.0′

115°39.0′

 

5.3

13.0

寻乌东北

 

4

19870814

051822.9

25°00′

115°39.0′

 

4.0

10.2

寻乌东北

 

5

19870815

005954.4

25°00′

115°38.7′

 

5.0

10.5

寻乌东北

 

6

19870820

224840.2

24°59.4′

115°38.7′

 

4.0

10.0

寻乌东北

 

7

19870831

203926.6

24°58′

115°37.0′

 

4.2

10.1

寻乌西北

 

8

19871006

212448.1

25°00′

115°37.7′

 

3.8

11.5

寻 乌 西

 

*为国家地震局确定的震级。  

 从余震震中分布情况可以看出(图5),在8月2~14日,余震分布大致呈NW向,与Ⅶ度等震线长轴方向基本一致,而从8月15日起的余震分布大致呈NE向,与Ⅴ度等震线长轴方向大致相同。  

5  寻乌5.5级地震序列震中分布图

     (a)1987年8月2日至8月14日;(b)1987年8月15日至10月6日;

     (c)1987年8月2日至10月6日(全序列)

Fig.5  Epicentral distribution of the  MS5.5 Xunwu  

       earthquake sequence  

 

 图6和图7分别为这次地震序列的N-t和M-t图。

 寻乌5.5级地震主震释放的能量为整个序列释放能量的77%,属震群型地震。余震序 列的蠕变曲线如图8,由图8可见全序列的衰减比较缓慢。

6  寻乌5.5级地震序列N-t图

Fig.6  N-t diagram of the MS5.5 Xunwu earthquake sequence   

 

 

     

7  寻乌5.5级地震序列M-t图

Fig.7  M-t diagram of the MS5.5 Xunwu earthquake sequence    

 

 

 

8  寻乌5.5级地震余震序列蠕变曲线图

Fig.8  Strain release curve for the aftershock sequence of 

       the MS5.5 Xunwu earthquake   

 

 

     

9  寻乌5.5级地震序列b值曲线(1987.8.2~10.13)

Fig.9  b-value curve of the M 5.5  Xunwu earthquake sequence    

 

 用最大似然法计算整个序列的b值为0.50(最小二乘法为0.45),用回归方法求得累积频度和震级的 b 值拟合方程,可得全序列 b 值为0.51(图9),而8月31日以后的 b 值为0.751)。结果表明,①寻乌地震为低 b 值,符合震群型地震的特点;②表明8月31日前后 b 值有较明显差异:8月31日之前 b 值相对较低,8月31日之后 b 值相对较高。

 用最大似然法算出 P 值为0.58,表明序列衰减慢。 h 值为0.35。

 

 

震源机制解和地震主破裂面


根据全国27个地震基准台远场P波初动资料,求得本次主震的震源机制解,见表5和图10。表5为两位作者对同一主震的计算结果,由表可见结果十分相近。

5  震源机制解

Table 5  Focal mechanism solution of the MS5.5 Xunwu earthquake

编号

节面Ⅰ

节面Ⅱ

P轴

T轴

B轴

结果来源

走向

倾向

倾角

走向

倾向

倾角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

1

66

SE

55

132

NE

60

97

49.5

188

4

285

35

柯龙生

2

64

154

63

144

54

70

103

35

194.8

6

292.4

56

曹伯强

10  寻乌5.5级地震震源机制解

Fig.10  Focal mechanism solution of the MS5.5 Xunwu earthquake    

 

 

 从寻乌Ms5.5地震极震区(Ⅶ区)长轴方向呈NW~SE走向,以及从8月2~14日余震分布呈NW优势方向,可以判断节面Ⅱ为断层面解,即节面Ⅱ为地震主破裂面。利用DCS-302仪的精确定位的23次地震的综合断层面解也证明节面Ⅱ为主破裂面[2]

 从8月2~14日余震分布可以看出,余震偏于主震北西方向,可以推测破裂方向由南东向北西。

 根据节面Ⅱ方向,余震分布优势方向,Ⅶ度极震区长轴方向都基本上与通过震区的鸡笼嶂-寻乌-八尺NW向断裂重合,可判定该断裂与此次地震直接有关。

 另外,8月15日至10月6日余震呈现出明显的NE向优势分布(图5b)。可以认为寻乌NW向主震断层面失稳的同时触发了NE向次一级发震断层的活动。地震烈度分布的Ⅵ度与Ⅴ度等震线长轴方向由NW方向顺时针偏移至NE方向,可能是由于一次主震应力释放引发震区内不同走向的断裂在同时间内失稳错动。通过震中的澄江-上坪NE向断裂可能是此次震群的次一级发震断层。

 由震源机制结果可以认为寻乌地震基本上受控于华南块体内的区域同源应力场,图11为根据区域应力场方向给出的寻乌-周田断陷区控震构造活动示意图。

11  寻乌-周田断陷区控震构造示意图

Fig.11  Sketch map of dominant seismic structure in 

        Xunwu-Zhoutian fault depresion area

 

 

观测台网及前兆异常


图1和图12为震中附近地区的测震台站和其他前兆观测台站分布图。寻乌地震发生在测震台站的西北部,前兆台站的西部。可以看出,整个台网分布不均匀,尤其在震中的西部地区只有一个前兆观测台站,这就使地震定位及前兆信息的获取和分析带来一定的局限性,在距震中200 km范围内共有地震台站13个(包括谢坊基线场地1个),其中测震台站8个、其他前兆台站12个(含谢坊基线场地)。在距震中101~200 km范围内计有测震、水化、水位、流量、地倾斜、地磁、应力-应变和基线等16个前兆观测项目。在距震中100 km范围内有测震、水氡、跨断层水平和水位4种前兆观测项目。

12  寻乌5.5级地震前前兆观测台站分布图

Fig.12  Distribution of the precursory monitoring stations 

        before  the MS5.5 Xunwu earthquake  

    此次地震前共出现17个异常项目,31条前兆异常,其中,测震学异常2条,流动观测项目异常3条,定点观测项目异常26条。在距震中200 km范围内的定点台项总数为40个,异常项次为17台项,异常台项百分比为43%,异常台站百分比为58%,定电地震前兆异常分布见图13。  

13  寻乌5.5级地震前兆异常分布图

Fig.13  Distribution of precursory anomalies on the fixed 

        observation points before the MS5.5 Xunwu earthquake  

各前兆项目异常情况分述如下:

1. 地震活动性

1)从1971~1981年,江西省赣南地区发生地震的频度较低,强度较弱,从1981年以来,ML≥1.7的小震频次呈现出明显的起伏增强状态(表6),并且从1987年起在空间分布上逐步形成两个空区。空区1(图14)在震中东南,自1979年6月开始,形成MS≥3.0的围空区,长轴340 km。“空区”的周围一直留有空缺,直至5.5级地震发生,“空缺”即被填满,震后空区随着消失。空区2(图15)在震中北东向,从1978年开始,到1984年形成一个ML≥3.0地震空区,其长轴约250 km,短轴约160 km,后一个空区是福建省地震局在闽赣两省1986年地震趋势会商会上提出的地震围空区。1986年11月12日至1987年7月12日在空区内发生ML<3.0地震5次,震中从长汀开始由北向南逐步逼近主震震中(如图15中箭头所示),平静20天后发生主震。

6  赣南地区1971~1987年地震频次统计(ML≥3.0)

Table 6  Statistics of earthquake frequency in South part of Jiangxi Province from 1971 to 1987

年份

年频次

年最大

震级

年份

年频次

年最大

震级

 

年频次

年最大

震级

1971

2

2.4

1977

2

2.6

1983

27

4.2

1972

4

2.8

1978

38

4.4

1984

9

3.3

1973

11

3.1

1979

19

4.1

1985

80

4.0

1974

5

3.5

1980

4

3.2

1986

14

3.8

1975

6

2.6

1981

2

3.1

1987

796

5.8

1976

1

3.4

1982

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14  华南地区震中分布图(1980~1987年,ML≥3.0)

Fig.14  Epicentral distribution of the earthquakes in South China  

 

 

 

15  1978~1984年闽粤赣交界地区ML>3.0地震分布图

Fig.15  Distribution of the ML>3.0 earthquakes in the boundary 

        area of Fujian, Guangdong and Jiangxi provinces 

        in 1979~1984  

(2)1982年在寻乌西面约80 km的江西龙南曾发生主震为MS5.0的震群,彭美凤等[5]在对闽赣地区小震群性质进行分析后,认为龙南震群是一次前兆性震群(图16),其对应地震是1987年8月2日的寻乌MS5.5地震。

16  闽赣小震群归一化累积频度曲线

     (a)长汀震群:         (b)其他震群:

       ○ 8月31日2.9级后h值;      ○ 寻乌余震序列;

       × 9月7日2.9级后h值;       × 华安震群;

       ● 9月18日3.9级后h值;      ▲ 龙南震群;

                             ● 龙岩震群;

                                  △ 漳州震群

Fig.16  Curves of normalized accumulated frequency for small

         earthquake swarms in Fujian and Jiangxi provinces  

 

2. 流动观测

1)地壳形变测量,瑞金—会昌—寻乌垂直形变测量包括2段测线,分别是瑞金线和定上线(江西定南—福建上杭)。其中瑞金线恰好从这次地震震中以东7 km处横穿而过,该测线自1974年以来共进行了4期测量,包括本次地震后的复测,结果表明筠门岭—吉潭从1984年以来呈相对上升趋势,超过4倍中误差(图17、图18)。但谢坊跨断层水平形变测量(距震中100 km),经复测没有发现地震前后有异常变化。  

17  寻乌及其附近地区垂直形变图

Fig.17  Diagram of vertical deformation in Xunwu and adjacent area  

 

 

 

 

 

18  寻乌附近地区长水准测线平面图

Fig.18  Plan map of leveling measurement lines in Xunwu area

   

2)流动重力、地磁测量。赣南流动重力环震后复测结果(1987年8月)与前期测量结果(1981年10月)比较,整个环的重力场平均增加了28 μGal,其中寻乌—会昌之间增加量最大,达77 μGal(图19),可能包含有震前的异常变化(供参考)。流动地磁,1987年震后复测结果表明,震中附近测点在1984年5~11月地磁总强度变化超过6 nT,而在震后的1988年8月相对于19984年11月变化不大,其异常时段主要为1984年(图20)。

19  赣南环重力等值线图 (单位: 106m/s2)

Fig.19  Isogam map of gravity circular servey in south part  of 

        Jiangxi Province

     

 

20  寻乌地震前后地磁总强度对邵武差值变化图

      (a)1984.5~1983.11(14~13期);  (b)1984.11~1984.5(15~14期);

     (c)1987.8~1984.11(17.1~15期)

Fig.20  Diagram of differential variation of geomagnetic total 

        intensity in comparisonwith Shaowu before and after the

        Xunwu earthquake    

 

3. 水氡

寻乌地震前,会昌、丰顺、厦门、龙川4个台站水氡表现出较为明显的前兆异常。会昌是离震中最近的观测台站,对该台1986年5月至1989年9月水氡资料多元逐步回归处理,排除水温、室温影响后,发现1987年7月余差值(σ)呈正异常,超出2倍均方差(σ=0.95 Bq/L)(图21)。  

21  寻乌5.5级地震前水氡月均值变化曲线图

      图注:三组图中的(a)实测线和回归曲线;(b)表示余差值曲线

Fig.21  Monthly mean value curves of radon content in groundwater

        before the MS5.5 Xunwu earthquake  

 

对丰顺1984年1月至1989年6月水氡资料经多元逐步回归分析,排除气温影响后,在1986年11月至1987年2月的余差值曲线连续4个月超出2倍均方差(负超,σ=19.70 Bq/L)(图21)。

对厦门1984年1月1989年7月水氡资料经多元逐步回归分析,排除气温和室温影响后,在1987年7~8月出现余差值持续上升,超出2倍均方差,并且在震前2天急剧上升,接近最高值时发震,表现出短临异常特征(图21、图22)。

22  寻乌5.5级地震前水氡日值变化曲线图

Fig.22  Daily value curve of radon content in groundwater before 

        the MS5.5 Xunwu earthquake  

 

1987年1月至1988年8月从龙川水氡资料的余差值曲线可以看出(图22),1987年3~7月出现正异常。

4. 水质分析

1)Ca2+

 图23为河源、厦门、安溪、泉州4个台站1984~1989年Ca2+月均值图。可以看出,上述4个台站的Ca2+在震前数月皆出现明显异常,其中厦门、安溪、泉州为正异常,并在异常结束后发震,河源为负异常,出现异常时间较前3个台站迟些,并在下降过程中发震,震后逐步恢复到正常水平。另外,泉州台Ca2+曲线的缓慢上升趋势与井水位缓慢降低有关,属非地震因素,经消除井水位影响后,其余差值从1986年11月开始出现超出4σ的异常(σ=0.36 Bq/L)。

23  寻乌5.5级地震前Ca2+月均值变化图

Fig.23  Monthly mean value curves of Ca2+ content in groundwater 

        before the MS5.5 Xunwu earthquake

 

2)Cl-

    震前河源、汕头、泉州地下水中Cl-出现升高(图24)。河源1987年5~6月连续2个月月均值超过3σ(σ=0.387 Bq/L),汕头连续近5个月波动式上升,尤其1987年5月出现大幅度高值。泉州Cl-在消除趋势影响处理后分析看出,从1986年12月开始出现超出3σ(σ=0.74 Bq/L)的异常。

24  寻乌5.5级地震前Cl-月均值变化图

Fig.24  Monthly mean value curveS of water Cl- content in 

        groundwater before the  MS5.5 Xunwu earthquake  

 

 

3)SiO2

(3SiO2

河源、普宁、丰顺3个台站的SiO2日测值在多年平稳的基础上,1987年3~5月起先后出现异常。丰顺稍早(3月),河源次之(4月),普宁较迟(5月),并且均在恢复过程中发震。河源、普宁台在寻乌5.5级地震后再次出现高值,估计可能与其后(9月15日)发生的河源4.6级地震有关(图25)。

25  寻乌5.5级地震前SiO2月均值变化曲线图

Fig.25  Monthly mean value curves of SiO2  content in groundwater

       before the  MS5.5 Xunwu earthquake  

 

4)HCO3-

 河源、普宁、丰顺3个台站的HCO3-测值也是在多年平稳的基础上,基本上呈同步上升趋势,并且都在接近最高值时发生寻乌5.5级地震,震后该测值又基本同步保持高值,经过较长时间才回到正常状态(图26)。

26  寻乌5.5级地震前HCO3-月均值变化曲线

Fig.26  Monthly mean value curves of HCO3- content in groundwater

         before the  MS5.5 Xunwu earthquake

   

5)Li

 厦门东孚的Li月均值曲线在多年平稳基础上,1987年4月突升1.24 mg/L,5月大幅度下降,形成尖峰型前兆异常(图27)。

27  寻乌5.5级地震前厦门台Li月均值变化图

Fig.27  Monthly mean value curves of Licontent in groundwater

        before the MS5.5 Xunwu earthquake at Xiamen station  

 

6)F-

普宁、河源2台站F-日测值在1987年3月之前基本处于正常状态,从1987年4~5月起,呈同步上升状态,并且在达到最高值后发震,震后保持高值平稳状态,数月后才逐步恢复到正常状态(图28)。

28  寻乌5.5级地震前普宁、河源F-变化曲线

Fig.28  Variation of F- content in groundwater  before the  MS5.5

        Xunwu earthquake in Puning and Heyuan  

 

7)电导率

泉州地下水电导率的上升趋势,属非地震因素引起,消除趋势后分析,发现从1986年12月开始出现连续超过4σ(σ=0.002 76)的异常(图29)。从图上还可以看出,1988年泉州台电导率的再次上升,与福建沿海发生几次地方震,即福清1988年10月31日ML4.0,华安1989年1月31日ML3.4,莆田兴化湾1989年6月20日ML3.6地震有关。

29  寻乌5.5级地震前泉州水电导率变化图

Fig.29  Variationlous of conductivity of groundwater  before the 

        MS5.5 Xunwu earthquake at Quanzhou station  

5. 流量与水位

1)河源流量

河源流量是钻孔自流热水,流量稳定,无明显年变,但该井因流量表头损坏,1986年上半年资料中断,从1987年1月起,该孔流量变小,2月达到最小值,比正常值减少了7.8 T/d,3~4月恢复到正常值附近。寻乌5.5级震前1个月流量增大,并在增大过程中发震,震后逐步恢复到正常状态(图30)。

30  寻乌5.5级地震前河源泉水流量变化曲线

Fig.30  Variation of spring flow before the MS5.5 Xunwu 

        earthquake in Heyuan  

 

2)梅县柱坑水位

1987年7月31日之前,该水位都在正常线上波动,8月1日水位突然下降,达7 cm,之后又很快恢复,形成尖峰型异常形态。震后水位继续降低,并且不回到原有位置,形成明显的水位阶(图31)。

31  寻乌5.5级地震前梅县(a)和仁化(b)地下水位日均值曲线

Fig.31  Daily mean value curves of groundwater level before the 

        MS5.5 Xunwu earthquake in Meixian(a) and Renhua(b)  

 

3)仁化水位

仁化水位日均值比较稳定,主要受降雨影响,但井水位与降雨量有一定比例关系。根据该井水位与降雨的关系(表7),该井1987年7月21~31日 出现异常水位,可以认为是寻乌地震前仁化水位上升量与降雨量的比例失常。  

7  仁化水位上升量与降雨量对比

Table 7  Comparison between the water level rising and the rainfall in Renhua

降雨时间

降雨量(mm)

水位上升量(m)

备注

1987年4月1~15日

420

0.2

 

1987年5月1~25日

780

0.4

 

1987年7月21~31日

540

0.6

异常水位

1987年9月16~25日

380

0.16

 

   6. 视电阻率

河源视电阻率有Ⅰ道(ρ1)、Ⅱ道(ρ3)、Ⅲ道(ρ'1),是地震系统第一台高精度视电阻率自动测量仪器,由图32可以看出,ρ3(第二道)一直比较平稳,而ρ'1(第三道)则受干扰影响较大,ρ1(第一道)在长期平稳状态下,从1987年4月起测值偏离平衡位置逐步下降,虽于7月中旬受雷击干扰,但寻乌地震前的异常特征仍明显存在。

32  寻乌5.5级地震前河源视电阻率变化图

Fig.32  Curves of apparent resistivity before the MS5.5 Xunwu 

        earthquake at Heyuan station   

7. 地倾斜

漳州台地倾斜仪在1987年1~5月向WS倾斜,6月6~10日二分量同时出现畸变,7月中旬经后出现拐向(图33),采用契比雪夫滤波分析和潮汐因子分析,进一步证实6月6~10日的异常存在(图33)。

33  寻乌5.5级地震前漳州地倾斜潮汐因子变化曲线

Fig.33  Curves of tidal factor of tilt before the MS5.5 Xunwu 

        earthquake at Zhangzhou station   

以上异常情况归纳列入表8。  

8  异常情况登记表

 Table 8  Sammary table of precursory anomalies

 

 

前兆异常及其特征分析   

 

 根据现有资料分析结果,寻乌5.5级地震前兆异常主要分为中期趋势异常和短临异常两类。

 可以看出,寻乌5.5级地震中期异常的主要特征是:

1)中期异常以测震学指标和流动观测方法为主,异常可追溯到1984年之前,1985年以后转趋缓慢。

2)形变和重磁异常以震中附近最为明显,并且异常范围不大。

 寻乌地震的短临异常是较为丰富的,在震中100 km范围内的4个前兆台项,异常的有3个,异常台项比达75%;在100~200 km范围内异常台项比也达到39%,并且大于200 km范围之外的部分台站也观测到明显的前兆异常,其特征是:

1)寻乌5.5级地震的短临异常比较丰富,基本上囊括了所有前兆观测项目,前兆异常的空间分布也比较广。

2)这些前兆异常多发生于震前数月,不少观测项目存在同步异常现象,只有少数台站呈现反向异常特征。

3)寻乌地震前兆的地下水异常相当丰富,这一方面与闽、粤、赣地区地下水观测项目相对较多有关,另一方面也确实反映了地下水观测项目对寻乌地震的映震能力。林颐耀等[6]对寻乌地震前的地下水化学作了较为深入细致的分析研究,认为具有多井点多测项异常,在一些井点还有同井几个测项同时出现异常,而且异常时间相对较为集中,异常出现时间有从外围向震中收缩等特点。

4)河源台站的部分前兆观测项目在寻乌5.5级地震后仍保持相当一段时间的高值异常,这可能与随后在同一构造带上发生的河源4.6地震(1987年9月15日)等有关。

5)江西赣南地区属相对少震区,在寻乌震前的相当长时间里(1982年龙南5.0级地震以来)没有发生过Ms4.0以上地震,这就为判别正常与识别异常提供了有利条件。

 

总结与讨论

 

寻乌5.5级地震发生在邵武-河源断裂构造带上。沿这些构造带,除在寻乌先后发生5.5级、5.3级(ML)、5.0级(ML)及一系列小余震外,又于9月15日(寻乌5.5级震后45天),在广东河源发生4.6级地震及一系列余震。若追索整个北东向的邵武-河源和从化-阳江两地震活动带,则除上述地震外,还有1986年1月28日阳江5.0级地震、1987年2月25日阳江4.7级地震和1987年9月6日台湾海峡南部5.6级地震。这些地震表明,此期间的区域应力场和沿主要断裂构造带的应力活动明显加强。构造带上发生了某次地震,仅仅意味着该断裂(或区域)活动过程的开始,在与该区域构造有关的一系列地震活动结束后,方意味着此断裂(或区域)活动全过程的结束。因此,冯绚敏[7]在分析了赣南中强震前兆异常的复杂性后强调:在整个地震活动过程中所观测到的前兆异常变化,有些可能与某一具体地震直接有关,则其在该地震发生后异常变化即结束;而有些异常变化可能并不与一系列地震中的某一个地震直接有关,而只与该断裂(或区域)活动的全过程有关,则这种异常变化需待到一系列地震中的最后一个地震发生前后,异常变化才结束。同时,由于这一系列地震的发生及相应出现的异常变化与大范围应力活动加强有关,地壳介质中留有部分剩余应变,因此震后异常变化有时不能完全恢复到原有的正常动态。

 此外,各项资料表明,所观测到的临震信息极少,这在相当程度上与观测条件有关。目前各项观测大多未能实现连续自记,因而持续时间以“小时”为单位的临震信息和震前几小时出现的临震信息极易遗漏。因此,临震信息的研究在很大程度上有赖于观测技术的改进[7]

 另外,笔者参加过寻乌地震现场工作,从寻乌县气象台的气压记录资料上看到了寻乌地震前大气气压在临震异常,可惜该资料已缺失。在1972年1月4日台湾8级大震时,福建沿海的气象台站也曾观测到类似现象。

 

 

     

 

 [1] 寻乌震例研究组,1987年8月2日江西寻乌Ms5.5地震震例报告,福建地震,vol.9,No.1,1993。

[2] 陈祥熊等,1987年8月2日江西寻乌震群的近场强地面运动观测及其震源特征分析,地震学报,vol.12,No.3,1990。

[3] 何昭星,江西寻乌震区地震地质特征初步研究,华南地震,vol.9,No.2,1989。

[4] 雷土成等,1987年8月2日寻乌地震的破裂方式,地震地 质,vol.13,No.4,1991。

[5] 彭美凤等,闽、赣地区小震群性质探讨,华南地震,vol.10,No.3,1990。

[6] 林颐耀等,寻乌MS5.5地震的水化学前兆,地震,No.3,1992。

[7] 冯绚敏,赣南中强震显示的前兆异常复杂性,华南地震,vol.10,No.4,1990。

 

     

 

1)福建省地震局,福建、江西地震烈度区划工作报告, 1977。

2)福建省地震局,福建、江西1986年地震趋势会商会报告,1985。

3)江西会昌地震台,关于会昌县城南郊瓷厂附近地裂调查的专题报告,1989。

 

   

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