1979年3月2日安徽省固镇5.0级地震

安徽省地震局 王 炜 戴维乐

　

前言 | 地震基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布| 地震序列 | 震源机制解和主破裂面 地震台网及前兆异常 |  前兆异常特征分析 | 结束语 | 参考文献和参考资料 　 　 前 言      １９７９年３月２日安徽省固镇县于庙乡发生一次５．０级地震，震时伴有闷雷般地声，有四人被屋顶震落的砖瓦土块砸伤。此外未造成直接的重大人畜伤亡，也未发现地面破坏。     １９７６年９月安徽省地震局根据该区小震活动和波速比异常，曾提出在淮河中游地区的颍上、凤台、淮南、寿县、怀远、长丰附近存在发生６级左右地震的可能（本次地震位于上述区域的边缘）。此后，于１９７７、１９７８和１９７９年的安徽省年度会商中都不同程度地坚持了上述中期预测意见。   地震基本参数       本次地震的基本参数见表１。  　 表１  地震基本参数表 Table 1  Basic parameters of the earthquake 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 北  纬 东  经 1 1979 3 2 15 20 13 33°11.3＇ 117°24.9＇ 5.0 11 固镇县于庙乡 1） 2 1979 3 2 15 20 13 33°11＇ 117°25＇ 5.0 11 固镇 [1] 3 1979 3 2 15 20 15 33.00° 117.252° 4.9 S 中国安徽北部 [2] 　 地震地质背景     固镇地区大地构造单元属淮河断块区宿县坳陷内的次一级固镇断陷盆地。该区主要发育两组构造，一组为北西西向构造，另一组为北北东－北东向构造。本次地震发生在近东西向的宿南大断裂、北北东向的灵壁－炉桥断裂和固镇－怀远断裂所控制的次级断陷盆地之中（图１）。该断陷盆地在元古界基底上沉积了侏罗系、白垩纪、新第三系和第四系地层，为一继承性的断陷盆地，第四系厚度达３００余米。 图1  震中附近主要断裂及历史地震震中分布图 Fig.1  Major faults around the epicenter and epicentra       distribution of historical earthquakes        ①郯庐断裂带; ②灵壁－炉桥断裂; ③固镇－怀远断裂;        ④宿北断裂; ⑤宿南断裂 ;⑥临泉－刘府断裂; ⑦寿县－定远断裂 　     由钻孔资料可知，固镇断陷盆地南深北浅。宿南大断裂不仅控制了该断陷盆地的发育，而且也控制了水系的发育。震中区范围内的�屎雍庸瓤砉悖�近似呈湖泊状，说明�屎咏�期仍在强烈沉降，推测它是一条活动性较强的近东西向断层。     淮北地区的精密水准测量资料表明，该区垂直形变的总特征是：亳县、蒙城、凤台一带为相对隆起区，砀山、肖县、五河一带为相对沉降区，郯庐断裂带的宿迁－嘉山段两侧表现为东升西降［３］。五河县大新庄为沉降梯度最大处，震中区域位于全区的沉降中心附近（图２）。     根据历史记载，距震中１００ｋｍ范围内曾发生５次５级以上地震（图１），具体参数见表２［４］。  表２  固镇周围100 km范围内的历史地震目录 Table 2  Catalogue of historical earthquakes in the range of 100km of Guzhen 编号 发震日期  年 月 日 北  纬 东  经 地  点 震  级 烈  度 １ ２９４    ０     ７ ３２．６° １１６．８° 寿县 ５．５ Ⅶ ２ １５３７ ０５ １３ ３３．６° １１７．６° 灵 壁 县 ５．５ Ⅶ ３ １８２９ １１ １８ ３３．２° １１７．９° 五 河 县 ５．５ Ⅶ ４ １８３１ ０９ ２８ ３２．８° １１６．８° 凤 台 县 ６ Ⅷ ５ １８６８ １０ ３０ ３２．４° １１７．８° 定 远 县 ５．５ Ⅵ－Ⅶ   图2  皖北地区垂直形变图(1980－1953年) Fig.2  Diagram for vertical deformation in north of Anhui region 　 　 烈度分布     固镇5.0级地震的等震线如图3所示。宏观震中位于固镇县于庙乡，即北纬33．2°，东经117.4°，与仪器测定的震中位置一致。     震中区烈度为Ⅵ度。Ⅵ度区为一不太规则的矩形。长轴长13km，走向北西西；短轴长７ｋｍ。长短轴之长度比约为２∶１。面积约为９１ｋｍ２。     Ⅴ度区长轴长约２４ｋｍ，走向北西西，短轴长约１３ｋｍ，面积约为３１２ｋｍ2。     本次地震有感范围较大，北到山东临沂、滕县，南达桐城、芜湖，东南至江苏镇江，西北至河南商丘。有感范围近似呈一南北走向的椭圆，半经约２００ｋｍ，有感面积大于１２万平方公里。 图3  固镇5.0级地震等震线图 Fig.3  Isoseismal map of the M5.0 Guzhen earthquake 　 　 地震序列      本次地震前，震中周围５０ｋｍ范围内有四个测震台，仪器放大倍数都在万倍级以上，震后又在震中附近架设了三个临时台，上述台站能记到震中周围ＭS≥0.1级地震，并能确定ＭS≥1.0级地震的震中。地震序列资料来源于安徽省地震台网观测报告１）。     这次地震是有前震的，即在震前二分钟发生了一次３．２级前震。截至１９７９年６月１６日止共发生ＭS≥０．１级余震７０次，其中３．０≤ＭS≤３．９级４次；２．０≤ＭS≤２．９级４次；１．０≤ＭS≤１．９级２４次。余震震中分布和深度分布如图４所示。ＭS≥3.0级地震序列目录见表３。  表３  固镇5.0级地震序列目录 (ＭS≥3.0 ) Table 3  Catalogue of the M5.0 Guzhen earthquake sequence 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 北  纬 东  经 1 1979  3  2 15 18 23 33°11.4＇ 117°24.8＇ 3.2 12 固镇 1） 2       3  2 15 20 13 33°11.3＇ 117°24.9＇ 5.0 11 固镇   3       3  4 12 10 18 33°11.9＇ 117°23.3＇ 3.5 9 固镇   4       3 23 20 58 03 33°11.3＇ 117°25.5＇ 3.0 7 固镇   5       5 31 10 40 44 33°10.0＇ 117°26.6＇ 3.2 15 固镇   6       6 14 21 31 10 33°11.0＇ 117°26.0＇ 3.0   固镇   7 1981 12 30 18 40 22 33°11.2＇ 117°23.7＇ 3.0 11 固镇       本次地震序列为主震－余震型序列，主震能量与序列总能量之比Ｅ主／Ｅ总＝99.0％，主震与最大余震震级之差为１．５。序列的ＭS－lｏｇｔ图、序列ｂ值图及序列应变释放曲线分别为图５、６和７所示。余震序列的ｂ值为0.52，频度衰减系数p＝1.15。 图4  固镇5.0级地震余震震中及深度分布图 Fig.4  Epicentral and depth distribution of aftershocks of the        M5.0 Guzhen earthquake         a．余震震中分布图; b．北41°东余震深度剖面图;         c. 北289°西余震深度剖面图   　 　 图5  固镇5.0级地震序列ＭS-logt图 Fig.5  ＭS－logt diagram for the M5.0 Guzhen earthquake sequence   　 　 图6  固镇5.0级地震序列b值曲线 Fig.6  b-value curve for the M5.0 Guzhen earthquake sequence 　 　 　 　 图7  固镇5.0级地震序列应变释放曲线 Fig.7  Strain release curve for the M5.0 Guzhen earthquake        sequence 　 震源机制解和主破裂面 固镇5.0级地震震源机制解示于表4和图8。  表4  固镇5.0级地震震源机制解 Table 4  Focal mechanism solution for the M5.0 Guzhen 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 43.8 NW 55 114 SSW 65 255 45 351 6 86.5 44 204 25.5 313.5 35 [5] 2 41 NW 50 289 SW 65 258 48 349 9 86 39 198 25 311 40 2）   图8  固镇5.0级地震震源机制解 Fig.8  Focal mechanism solution for the M5.0 Guzhen earthquake 　     表４中，编号１为Ａ类精度［５］，编号２的矛盾符号比为８％。等震线的长轴方向以及ＭS≥2.0级余震的空间分布与震源机制解节面Ⅱ走向一致的事实表明，节面Ⅱ为本次地震的主破裂面。文献[６]的结果也与此结论一致。上述分析表明，本次地震的发震断层走向为北西西向，断层性质为左旋走滑为主的张扭性断层。 　 地震台网及前兆异常     震前，震中周围２００ｋｍ范围内共有２４个地震台(图9)，其中测震台17个，其它前兆观测手段共有２０台项。测震学以外的前兆观测手段震前均未发现明显的中期和短期异常，仅震中以北１２２ｋｍ处的徐州大黄山地震台的长３０ｍ、北５５°东方向的水管倾斜仪在震前７天出现了形变量为９．３×１０－７的临震异常［７、８］。异常情况见表5和图10-16。 表5  异常情况登记表 Table 5  Abnormal situations 序号 观测 项目 台站或观测区 分析方法 异常判据及观测误差 震前异常 起止时间 震后变化 最大幅度 震中距(km) 异常类别 图号 异常特点及备注 １ 波速比vP／vS 震中附近区域 时、空变化 vP／vS＜1.66 1976.8－1977.12 恢复正常 0.13   ＡⅡ 12 异常区异常时间和恢复 ２ ｂ值 震中附近区域 空间扫描 ｂ≤0.65 1976.12－ 逐渐恢复     ＡⅠ 13 异常区与溧阳6.0级地 震中周围200ｋｍ的圆域 ＭＬ≥2.0级地震的时间扫描(一年累计、逐月滑动) b≥1.1 1977.6－1978.6 恢复正常 b＝1.18   ＡⅠ 11 异常上升 ３ 小震频次Ｎ 震中周围200ｋｍ的圆域 ＭＬ≥2.0级地震时间扫描（一年累计，逐月滑动） N＞４０，为正常期的两倍以上 1977.3－1978.10 逐渐恢复 N＝56   ＡⅠ 11 　 增加 震中附近区域ΦＮ：32－34° ，λＥ:117-119° ＭＬ≥3.0级地震年累计地震频次随时间变化 为正常值的五倍 1978.１－12 恢复正常 N＝10   ＡⅠ 14 增加 ４ Ｄ值 震中周围200ｋｍ的圆域 ＭＬ≥2.0级地震时间扫描（一年累计，逐月滑动） △D＞0.2 1977.3－1978.8 恢复正常 D＝0.4   ＡⅠ 11 有一异常上升过程 ５ 孕震空区 震中附近区域 ＭＬ≥1.8级地震的时、空变化 应变释放速率明显加速,Ｎ外＋1／Ｎ内＋1与之同步加速 1977.5.11－ 空区消失     ＡⅠ 15   ６ 应变释放 震中附近区域ΦＮ：32-34° ，λＥ:117-119° 应变释放曲线 释放速率为正常期的３倍 1978.1－12 恢复正常     ＡⅠ 14 加速 ７ η值 震中附近区域 空间扫描 η≤1.6 1978.6－ 恢复正常     ＡⅠ 16 异常范围较大，将溧阳震区连成一片 ８ 水管倾斜仪 徐州、大黄山台 日均值曲线 大于二倍中误差 1979.2.24－震前 恢复正常 9.3×10-７ 122 ＣⅡ 10   　 图9  固镇5.0级地震震中周围台站分布图 Fig.9  Distribution of seismic stations around the epicenter of        the M5.0 Guzhen earthquake     　 　 图10  徐州大黄山台水管倾斜仪日均值曲线 Fig.10  Curve for daily mean value recorded by watertube tiltmeter         at Dahuangshan station in Xuzhou 　 　 图11  固镇5.0级地震前的b-t、N-t和D-t曲线 Fig.11  Curves for b-t, N-t  and D-t  before the Guzhen M5.0         earthquake          (震中距200km的圆域，ＭＬ≥2.0，一年累计，逐月滑动) (a) b-t图;          (b) N-t图; (c) D-t图       但是，从震前的１９７６年下半年起，在震中附近区域先后出现了较明显的地震活动性异常，主要有ｂ值和Ｄ值的时间扫描［１２、１３］（图１1）、波速比［９］（图１2）、ｂ值空间扫描（图１3）、孕震空区［１０、１１］、３）（图15）、ＭＬ≥2.0级地震频次、η值空间扫描［１４］（图１６）、震中附近的郯庐断裂两侧ＭＬ≥３．０级地震频次和应变释放曲线（图14）等，详见表５。 图12  固镇5.0级地震前的波速比异常变化 Fig.12  Variation of wave velocity ratio before the Guzhen M5.0         earthquake         (a)     波速比随时间变化图; (b)台站震中分布及异常区范围图;         (c)正常期平均和达图;(d)异常期平均和达图; (e)恢复期平均和达图   　 图13  固镇5.0级地震前后b值分布图(ＭＬ≥2.3，极大似然法) Fig.13  b-value curve before and after the Guzhen M5.0 earthquake   　 　 　 图14  固镇附近地区的应变释放曲线和ＭＬ≥3.0级地震年频度图 Fig.14  Diagram for annual frequency of earthquakes(ＭＬ≥3.0) and         strain release curve in the vicinity of Guzhen region          (a) 应变释放曲线(N32°－34°，E117°－119°，郯庐断裂两侧);          (b) 地震年频度图(N32°－34°，E117°－119°，郯庐断裂两侧)   　 　 图15  固镇地震前的小震震中分布图(1977.5.11－1979.3.1) Fig.15  Epicentral distribution of small earthquakes before the            Guzhen earthquae   　 　 　 图16  固镇5.0级地震前的η值空间扫描(ＭＬ≥2.3) Fig.16  Space scanning of η value before the M5.0 Guzhen         earthquake(ＭＬ≥2.3) 　 前兆异常特征分析     1.仅发现一项测震学以外的前兆观测项目的临震异常     震前震中周围１００ｋｍ范围内共有７个地震台，除测震以外共有地电、地磁、水化等７个前兆观测台项，但震前均未观测到明显的中期和短临异常；２００ｋｍ范围内仅在距震中１２２ｋｍ的徐州大黄山地震台出现了水管倾斜仪临震异常。由此得到200ｋｍ范围内的前兆临震异常项目占总前兆观测项目的４％，具有临震异常的前兆观测台站占总前兆观测台站的６．７％。     2.地震活动性出现较突出的中期异常     异常出现最早的是于震前两年半左右的１９７６年下半年开始出现的ｂ值空间扫描和波速比异常，它们出现的异常区域开始并没有扩展到震中区。１９７７年上半年以后开始出现孕震空区、距震中２００ｋｍ范围内的ｂ值、小震频次和Ｄ值［１２］时间扫描的异常变化。这时 ，ｂ值和波速比异常区的边缘也开始逐步扩展到固镇地震震中附近。１９７８年上半年开始，η值空间扫描也出现较大范围的低值异常区。震中附近区域，尤其是在郯庐断裂两侧，地震活动明显增强，即出现ＭＬ≥３．０级地震频次增多和应变释放加速。以上各项异常在时间上的分布如图１７所示。由上述可知，固镇地震前震中周围区域出现较明显的地震活动性异常。 图17  固镇５．０级地震前各项异常的时间进程图 Fig.17  Sketch for time course of various anomalies before the         Guzhen M5.0 earthquake 　 3.各类异常主要集中在震中周围200公里范围内(见图18)。   4.固镇地震与溧阳６．０级地震的发生是有关联的     溧阳、固镇、介休、五原等地震构成的溧阳－五原北西地震带是1976年唐山地震后华北最活跃的地震带，这些地震是在同一构造应力埸的作用下发生的，并且有从中间向北西及东南方向跃迁的过程［６］。根据1977年5月10日江苏溧水4.1级地震后６小时就在固镇震中附近出现以往从未有过的三次小震活动，以及ｂ值、η值空间扫描异常区的演变过程逐步扩展将两个震中区连成一片的事实，说明这两个地震的孕育过程是相互联系的。固镇地震前的地震活动性异常与其它同等大小地震相比较为突出，可能也与此有关。 图18  固镇5.0级地震前各项异常的空间分布示意图       1. 孕震空区; 2. vP／vS; 3. b值; 4. b、N、D值的时间扫描; 5.η值 Fig.18  Sketch for space distribution of various anomalies before         Guzhen M5.0 earthquake 　 结束语     1. 由本次地震知，对一个５级左右地震，可以通过地震活动性分析而得到一些较可靠的中期异常，当地震活动在多方面表现出较同步的异常时，则可能为震兆异常。     2. 目前所使用的前兆观测方法和台站密度较难捕捉到５级左右中强震的前兆，因此对此类中强震做出明确的短临预报是困难的。需要不断探索一些新的前兆观测方法。 　 参考文献 ［１］国家地震局分析预报中心，中国东部地震目录，地震出版社，１９８１。 ［２］国家地震局地球物理研究所，中国地震台网观测报告（１９７９），地震出版社，      １９８２。 ［３］叶刚，皖北地区垂直形变特征，地壳形变与地震，Vol.4，No.4，１９８４。 ［４］顾功叙等，中国地震目录，科学出版社，１９８３。 ［５］六省（市）震源机制小组，由震源机制解推断苏、鲁、皖、豫地区现代构造应力场，      地震地质，Vol.３，No.１，１９８１。 ［６］林邦慧等，溧阳－介休－五原北西地震带强震的破裂特征，地震学报，Vol.４，No.２，       １９８２。 ［７］郭芝铎，固镇５．０级地震的倾斜异常，地震，No.１，１９８３。 ［８］陈德福等，倾斜异常图象分类及其特征浅析，地震学报，Vol.8，No.2，1986。 ［９］戴维乐等，固镇地震前的波速比异常变化，西北地震学报，Vol.4，No.1，1982。 ［１０］陆远忠等，地震空区与逼近地震（续），地震学报，Vol.5，No.2，1983。 ［１１］宋俊高等，固镇地震前的地震活动性，地震学刊，No.４，１９８２。 ［１２］王炜，华东地区几次中强震前的Ｄ值异常变化，地震，No.１，1987。 ［１３］王炜等，地震时间间隔的统计分布及其华北几次大震前地震危险度Ｄ值的异常        变化，地震学报，Vol.９，No.２，１９８７。 ［１４］王炜，η值空间扫描，地震，No.５，１９８３。   参 考 资 料  １） 安徽省地震局，安徽省地震台网观测报告，１９７９.３。 ２） 安徽省地震局，一九七九年三月二日固镇５．０级地震技术总结，１９７９。 ３） 戴维乐等，固镇５．０级地震的五项指标检验，测震清理攻关总结，1984.9。