|
摘
要
|
|
１９８７年８月１０日在宁夏回族自治区灵武县发生５.５级地震，宏观震中在灵武县崇兴乡，震中烈度Ⅶ度，极震区为南北向椭圆。这次地震发生在银川盆地东侧黄河断裂带的南段。地震造成倒房１８间，伤１人，砸死家畜１０头，伤１６头。经济损失达８３０多万元。
５.５级地震序列为主震-余震型，最大余震ML４.９，余震持续时间短，衰减快。余震区长轴呈北西向。震源机制解中节面Ⅱ走向北西，Ｐ轴方向北东，推测该次地震是在北东向主压应力作用下，北西向断裂发生错动的结果。节面Ⅱ为该次地震的主破裂面，发震构造是灵武东山西麓断裂。
震中附近２００
km内，共有测震台10个，其他前兆观测台１０个。震前异常较少，共有异常４条。震中周围１００
ｋｍ内的异常台站、异常台项百分比分别为１７％和９％。
|
|
前
言
|
|
据宁夏地震台网测定，１９８７年８月１０日２０时１２分在宁夏回族自治区灵武县发生Ms５．５地震。微观震中在３８°０３′N，１０６°１７′E，宏观震中在灵武县崇兴乡，震中烈度Ⅶ度。有感范围北到内蒙古乌海市，西达内蒙古阿拉善左旗，南至甘肃平凉和陕西铜川，东抵宁夏盐池。
地震后，宁夏地震局立即派出工作组赴震区进行宏观考察和震情监视工作，国家地震局也派专家参加了现场工作。
经现场考察，这次地震震中烈度为Ⅶ度，极震区内大部分土木建筑物有不同程度的损坏，少数砖木、砖混结构的房屋受到不同程度的破坏。直接经济损失为８３０多万元，有1人受伤。震后自治区人民政府拨款７０万元用于救灾[1]。
震前该区的地震活动和少数前兆观测项目出现异常，宁夏回族自治区地震局采取措施在灵武地区增设了临时测震台，但未做出中期及短期预报。
根据此次震例研究结果，地震前共出现前兆异常４条，其中地震活动性异常１条，其他前兆异常３条。
|
|
测震台网及地震基本参数
|
|
震前在震中200km范围内，共有10个测震台站（图１），其中灵武台距震中不足10km。这些台站大多从1965年前后开始投入观测。根据计算结果，自1966年来，可以监测到本区ML≥2.0地震。另外，牛首山传输台于震前15天开始试记，距震中约40km，放大倍数15万倍左右，加之主震后几小时宁夏回族自治区地震局在震中区建立的临时台投入观测，对这次地震余震的监测能力在ML1.5以上。
|
|
|
图１
灵武５.５级地震前震中附近测震台站分布图
Fig.1
Distribution of seismometric stations around the
epicentral
area of the MS5.5 Lingwu earthquake
|
|
经宁夏测震台网测定，这次地震主震的基本参数见表１。
表1
地震基本参数
Table
1 Basic
parameters of the Lingwu 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
|
19870810
|
201215.6
|
38°03′
|
106°17′
|
5.5
|
10
|
灵 武
|
1）
|
|
２
|
19870810
|
201215.8
|
38°06′
|
106°30′
|
5.1
|
15
|
灵 武
|
2）
|
|
３
|
19870810
|
121213.6*
|
38°11′
|
106°42′
|
5.2
|
9
|
灵 武
|
[2]
|
*协调世界时（UTC）。
|
|
|
地震地质背景
|
|
灵武、吴忠地区位于银川盆地的南端。该区东部有黄河断裂带，南部有牛首山断裂带，它们分别为银川盆地的东、南边界。此次地震就发生在黄河断裂的南延部分，灵武东山西麓断裂上。
银川盆地位于鄂尔多斯块体、阿拉善块体和青藏块体之间，由于第三纪地质构造活动，盆地强烈下沉，形成具有三级阶地的银川地堑，为大地形变场的沉降区和重力低值区。盆地中第三纪和第四纪地层厚达９００
m，新构造活动非常强烈，历史上地震活动频繁，曾发生过多次６级以上破坏性地震。其中１７３９年平罗８级大震就发生在盆地中北部。
震中区附近发育有南北、北西和北北东3个方向的断层。其中规模较大的是灵武东山西麓断裂，为黄河断裂带的南延部分。该断裂是走向南北，向西倾的正断层。根据野外地质考查，晚更新世甚至全新世以来，该断层仍有明显活动迹象。从本次地震等震线长轴方向及震中位置推测，该断层可能是这次地震的发震构造（图２）。
|
|
|
图２
吴忠、灵武地区断裂构造及历史地震震中分布图
①灵武东山西麓断裂；②牛首山断裂；③灵武南隐伏断裂
Fig.2
Map of fault structure and the epicentral distribution
of
historical earthquakes in Wuzhong-Lingwu area
|
|
另外据地质考查、卫星影像增强处理和人工地震测深资料，区内还分布有北西和北北东向的一些断裂，但规模均不大，长度一般在几十公里左右。
|
|
|
烈度分布及震害
|
|
经考察，这次地震的宏观震中位于灵武县崇兴乡北３.８
km处，地理位置为３８°０３′N，１０６°１８′E，同微观震中偏差约３
km。震中烈度为Ⅶ度。Ⅶ度区呈南北向延伸，长轴１１.５
km，短轴约２.５ km，面积约２３ km2（图３）。烈度在南北方向上的衰减差异较大，向南衰减较快，南端的破坏也较重。区内部分牲口圈、简易厕所、简易伙房和破旧民房倒塌，砖基土坯房普遍有损坏。砖木结构和砖混结构的房屋多在结合部位被拉开，墙体出现“Ｘ”型裂缝，个别墙体和塔式建筑结构折断。地震时，有一人被倒下的土坷拉墙砸伤。地表未见明显破坏。
|
|
|
图３
灵武５.５级地震等震线图
Fig.3
Isoseismal map of the 5.5 Lingwu earthquake
|
|
Ⅵ度区为呈南北走向的椭圆形，南起郝家桥，北至梧桐树之北，南北长约２４
km，东西宽度约１２ km，面积约２２６ km2。该烈度区内的土阁梁房大部分在门、窗上方、檩条下方及墙角出现宽窄不等的裂缝，土坷拉干垒围墙和较薄的土夯围墙部分倒塌，砖房一般只出现裂缝。
Ⅴ度区南到九公里，北到贺兰北，西到青铜峡、瞿清堡，东到大河子沟内的熊家沟，南北长约８０
km，宽度约２８ km，面积约为１８００ km2。该区内震感强烈，震时电灯明显摇晃，放置在货架上的较轻物品有掉落现象，个别房屋有裂缝。
此次地震的有感范围较大，北到内蒙古乌海市，西至内蒙古阿拉善左旗，南面到甘肃平凉和陕西铜川，东抵宁夏盐池，面积约１０万km2,3）。
据震后调查统计，在这次地震中约有２７万间房屋遭受不同程度的损坏，其中倒房１８间，砸死家畜１０头，伤１６头，有1人被倒塌土墙砸伤，经济损失达８３０多万元。
|
|
|
地震序列
|
|
根据宁夏台网记录，截止到１９８７年１０月底，共记到余震３９２次，其中大于４级的地震３次，３.０～３.９级地震１２次，２.０～２.９级地震６３次，最大余震ML４.８。其中ML≥３.５余震参数见表２。
表2
灵武５.５级地震序列目录（ML≥3.5）
Table
2 Catalogue of
the MS5.5 Lingwu earthquake sequence
|
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
|
19870810
|
201215.6
|
38°03′
|
106°17′
|
5.5*
|
10
|
灵 武
|
5）
|
|
２
|
19870810
|
202647.3
|
38°05′
|
106°14′
|
4.8
|
11
|
灵 武
|
5）
|
|
３
|
19870810
|
204635.6
|
38°06′
|
106°13′
|
4.9
|
15
|
灵
武
|
5）
|
|
４
|
19870810
|
204654.5
|
38°04′
|
106°16′
|
4.9
|
11
|
灵
武
|
5）
|
|
５
|
19870813
|
211212.1
|
38°02′
|
106°20′
|
3.5
|
16
|
灵
武
|
5）
|
|
６
|
19870926
|
145724.3
|
38°05′
|
106°21′
|
3.5
|
10
|
灵 武
|
5）
|
*为MS震级。
余震分布区域呈北西向，至１０月底未见明显的向外扩散现象。余震震源深度依计算机定位约在７～１６
km范围内。余震衰减非常快，３次４级以上余震在主震后不足一小时内发生，所有余震能量的９９.９％已释放。主震后第１天（按物理日计算）发生余震２１６次，占全部余震数的５５％，第２天３９次，第３天１８次。余震序列h值为１.６２，
Ｐ 值为１.３， ｂ 值为０.７１。这次地震主震能量占全序列释放能量的约９２％。根据地震序列特点、
h 值等判断，本次地震为主—余震类型。有关图件见图４～９。
|
|
|
图４
灵武５.５级地震及余震震中分布图（1987年８月10日～10月31日）
Fig.4
Epicentral distribution of the MS5.5 Lingwu
earthquake and
its aftershocks
|
|
|
图５
灵武５.５级地震序列Ｍ-ｔ图（M≥2.0）
Fig.5
M-t
diagram
for the MS5.5 Lingwu earthquake sequence
|
|
|
图６
灵武５.５级地震序列应变释放曲线
Fig.6
Curve of strain release for the MS5.5 Lingwu
earthquake
sequence
|
|
|
图７
灵武５.５级地震序列日频次图
Fig.7
Diagram of daily frequency for the MS5.5
Lingwu earthquake
sequence
|
|
|
图８
灵武５.５级地震余震序列ｈ值图
Fig.8
h-value diagram for the aftershock sequence of the MS5.5
Lingwu earthquake
|
|
|
图９
灵武５.５级地震余震序列ｂ值曲线
Fig.9
b-value curves for the aftershock sequence of the MS5.5
Lingwu earthquake
|
|
|
震源机制解和地震主破裂面
|
|
根据国内５３个台站的Ｐ波初动资料确定的主震震源机制解见表３和图１０，其矛盾点有１２个，符号矛盾比为２２.６％。
表3
震源机制解计算结果
Table
3 Focal mechanism
solution of the Lingwu earthquake
|
编号
|
节面Ⅰ
|
节面Ⅱ
|
Ｐ轴
|
Ｔ轴
|
Ｂ轴
|
Ｘ轴
|
Ｙ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
|
方位
|
仰角
|
方位
|
仰角
|
|
1
|
10
|
50
|
NW
|
142
|
52
|
NE
|
256
|
1
|
348
|
63
|
165
|
27
|
52
|
38
|
280
|
40
|
赵知军
|
|
|
|
图１０
灵武５.５级地震震源机制解
Fig.10
Focal mechanism solution of the Ms5.5 Lingwu
earthquake
|
|
综合前述地震地质、烈度分布、余震震中分布和震源机制解等的分析结果，可以看到这次５.５级地震有以下特点：
（1）主震震中靠近灵武东山西麓断裂，该断裂为近南北走向，向西倾斜的正断层。而本次地震极震区等震线的走向亦为近南北向，且西边衰减较慢，等震线较稀疏。
（2）余震的震中分布大致沿北西４５°方向。
（3）据震源机制解结果节面Ⅱ的走向为北西３８°。
（4）在宏观考察时发现，极震区内崇兴乡清真寺门厅上的方形装饰砖柱，在地震时右旋转动了２５°左右。按力源分析，只有节面Ⅱ才能符合这种扭转的机制。
综上所述，本次灵武５.５级地震的发震断裂为灵武东山西麓断裂，节面Ⅱ为该次地震的主破裂面[3]。
|
|
|
观测台网及前兆异常
|
|
图１和图１１为震中附近地区的测震台站和前兆台站分布图。５.５地震发生在台网监测能力较强的地区，距震中２００
km范围内共设地震台站１5个，其中测震台１0个，前兆台１０个，有测震、地电、地磁、重力、地倾斜、地应力、水位、水氡等8个观测项目。在０～１００
km和１０１～２００ km距离内分别有测震台6个和４个，前兆台6个和4个。此外，还有流动重力和流动水准测量。
|
|
|
图11
灵武５.５级地震前兆观测台站分布图
Fig.11
Distribution of the precursor precursor monitoring
stations
before
the MS5.5 Lingwu earthquake
|
|
此次地震前共出现４个异常项目，４条前兆异常，其中测震学异常、流动观测项目异常、定点观测项目异常和宏观异常各１条。前兆异常情况见表４和图１２～１４。
表4
异常情况登记表
Table
4 Summary table
of precursory anomalies
|
|
|
图１２
灵武、吴忠地区５.５级地震前M-t图
（37°40′～38°15′N，106°～107°E， ML≥2．0）
Fig.12
M-t
diagram
of earthquake before the MS5.5 Lingwu-Wuzhong
area
|
|
|
图13
灵武５.５级地震前流动重力测段段差异常图
Fig.13
Variation diagram for mobile gravimetric servey before
the MS5.5 Lingwu earthquake
|
|
|
图14
银川地电ＮＳ向视电阻率五日均值曲线
Fig.14
Curve of 5-day mean value of apparent resistivity
（NS direction） at Yingchuan station
|
|
|
前兆异常及其特征分析
|
|
这次地震前前兆异常的主要特征为：
（1）震前小震频次、强度升高，临震阶段小震平静。地震前，首先于１９８６年１１月１８日到２２日在５.５级地震震中南约１０
km处发生了一次震群，共记到ML１.０以上地震１９次，其中最大震级ML３.８，次大地震３.７级。从１９８７年４月下旬开始，吴忠、灵武地区出现３级左右地震震级逐渐增高、时间间隔逐渐缩短的现象，详见表５。７月１１日后该区地震平静，一直到主震发生前未记到２级以上地震。
表5
１９８７年灵武５.５级地震前震目录（MS≥2.8）
Table
5 Catalogue of
foreshocks for the MS5.5 Lingwu earthquake
sequence
|
日
期
年
月 日
|
震
中 位 置
|
震
级
|
时间间隔/d
|
|
|
|
|
1987
04 30
|
38°04′
|
106°15′
|
2.9
|
|
|
1987
06 17
|
37°59′
|
106°21′
|
3.7
|
48
|
|
1987
07 04
|
38°05′
|
106°13′
|
4.0
|
17
|
|
1987
07 04
|
38°07′
|
106°13′
|
3.3
|
|
|
1987
07 11
|
38°03′
|
106°12′
|
3.5
|
7
|
（2）所有前兆异常均出现在震前１年内，其中地震活动、流动重力和杨洪桥井冒油花异常都同步出现于１９８６年底，只有银川地电异常出现在震前２个月。临震异常不明显，并且仅有的１项宏观异常也在震前１个月恢复正常。
（3）在空间分布上，所有异常均出现在距震中６０
km范围内，其中地震活动异常区域和杨洪桥井就在震中附近，流动重力的异常测段分布在银川至青铜峡之间，５.５级地震就发生在其中部。
（4）尽管５.５级地震前仅出现了４项前兆异常，但异常种类齐全，测震学、定点观测项目、流动观测项目和宏观异常各出现１条。
|
|
|
总结与讨论
|
|
总体上看，这次地震前出现的地震与前兆异常同１９８４年灵武５.３级地震前出现的异常情况有所类似[5]，但异常数量明显偏少，异常分布范围变小，临震异常不显著，特别是震前出现的地震活动增强现象，在临震前约1个月又转为特别的平静，与１９７１年吴忠５.１级地震和１９８４年灵武５.３级地震前区域地震活动增强一直持续到主震发生的现象明显不同。我们认为，这次地震同１９８４年地震几乎是原地重复发生，故在震前出现了类似的前兆现象。但2次地震的时间间隔不足３年，从长时间尺度看可以作为一次地震活跃事件。由于１９８４年地震已经发生，该区应力有所释放，断裂部位已有部分破裂，所以后续地震前的前兆现象将不如前一次那样明显和完整。
从区域地震活动性看，灵武、吴忠历史上中强地震较活跃，仅本世纪以来就已发生过６次Ms≥５的地震，其区域地震活动有两个较鲜明的特点：
（1）震级内低外高。根据记载，震区内曾发生的最大震级为Ms６.０，而其外围却发生过１７０９年中卫南７级和１７３９年平罗８级等大震，显示着本震区内震级偏低的特点。
（2）同邻区地震有较密切的相关性。根据本世纪来的地震资料，在周围地区的强震发生前后，该地区均有所呼应。如１９２０年海原８.５级地震和１９５４年甘肃民勤７级地震后，该区都发生了５级以上地震。在本次地震前后，也发生了１９８２年宁夏海原Ms５.５和１９９０年甘肃景泰６.２级地震。这种情况表明该区可能是反映大面积应力场积累释放的一个灵敏部位。
|
|
参
考 文
献
|
|
[1]
万自成、王玉霞、刘登齐，宁夏建国以来破坏性地震，兰州：宁夏人民出版社，１９９５。
[2]
国家地震局地球物理研究所，中国地震台网观测报告，北京：地震出版社，1987。
[3]
赵知军等，灵武5.5级地震前后小震活动图像与震前应力场特征，西北地震学报，vol.11，No.3，1989。
[4]
陈素改，宁夏中强地震前重力变化原因探讨，华北地震科学，vol.9，No.3，1991。
[5]
张文孝，1984年11月23日宁夏回族自治区灵武5.3级地震，见：《中国震例》（1981～1985），北京：地震出版社，1990。
|
|
参
考 资
料
|
|
1）宁夏回族自治区地震局，宁夏地震目录（油印本），1987。
2）国家地震局地球物理研究所，中国地震台临时报告，1987。
3）灵武地震烈度调查组，1987年8月10日灵武地震烈度调查报告，地震观测与预报，1988。
4）张文孝等，1987年8月10日灵武地震序列特征的初步讨论，地震观测与预报，1988。
5）宁夏地震局震情分析预报室，灵武5.5级地震的前兆异常，地震观测与预报，1988。
6）陈力，银川地电与灵武地震，地震观测与预报，1988。
|
|
|
