1989年11月2日宁夏回族自治区固原5.0级地震
宁夏回族自治区地震局 李根起 赵卫明 任庆维
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 | 参考文献和参考资料
摘 要
1989年11月2日在宁夏回族自治区固原县附近发生5.0级地震,宏观震中位于固原县城东南角,震中烈度Ⅵ度,极震区为北西向椭圆。这次地震发生在海原断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带、牛首山-罗山断裂带的交汇区域,震中位于清水河盆地内。地震造成部分房屋裂缝,无人员伤亡。 该地震序列为孤立型,震前有前震,最大余震为3.1级,余震区长轴走向北西。震源机制解中节面Ⅱ走向北西西,P轴方向北东,推测这次地震是在北东向主压应力作用下,北西西向断裂 发生错动的结果,节面Ⅱ是地震的主破裂面。由于这次地震发生 在多组断裂的交汇区,第四系覆盖层较厚,震后地表亦无明显破 裂,发震构造尚难确定在哪一断层上。 该地震发生在宁夏南部西海固地区台网较稠密的区域,距震 中200 km范围内,共有测震台16个,其他前兆台14个,震前出现的异常共10条,其中,地震活动性异常3条。震前4~5年出现空区和波速比异常,震前2年出现低频次和累积频次异常。前兆异常7条,为固原和西吉地电、固原― 开城流动重力测段以及固原氯离子和重碳酸根离子等。另外,在震前20天左右,固原台在震中区附近记录到13次小地震,最大震级2.0级。 文中对各类异常进行了重新审核、整理。对异常的可靠 性、异常的发展情况以及一些有争议的异常进行了分析研究,尽可能全面地反映该地震的前后过程和预测预报情况。最后对这次 地震的特点和出现的一些问题进行了综合分析和讨论。
编写:宁夏回族自治区地震局 李根起 赵卫明 任庆维
本文在张文孝指导下完成,在此表示感谢
前 言
据宁夏地震台网测定,1989年11月2日15时22分,在宁夏回族自治区固原县附近发生了MS 5.0地震。微观震中在35°58′N,106°17′E,宏观震中在固原县城东南角一带。震中烈 度Ⅵ度,有感范围北到银川,南至天水,东抵庆阳,西达兰州。 地震发生后,宁夏回族自治区地震局、宁夏固原行署地震办公室、国家地震局兰州地震研究所等单位迅速派出工作组赶赴震区,进行地震灾害、地震地质、震情监视和宏观考察工作。 该地震破坏现象主要为房顶烟囱掉砖、墙体裂缝。据统计,固原县城房屋的轻微破坏不足1%,各种损坏占20%,未发现人员 伤亡。此次地震造成的经济损失达55万多元。 这次地震是继1982年4月14日海原5.5级地震之后,该地区发生的又一次中强地震。震后,宁夏回族自治区地震局震情分析预 报室,根据该地区历史地震资料及该地震序列等特点,在震后3天内确认该震属于孤立型地震,对震后趋势作出了正确判断。 该地震前,宁夏地震局根据宁夏南部存在的地震空区、频度和波速比异常,作出了较好的中期地震趋势预测。临震前发现了视电阻率为主的一些前兆异常,并派出专业人员到台站核实,调查过程中发生此次地震。 经此次震例重新分析研究,确定这次地震前出现的异常有10 条,其中地震活动性异常3条,前兆异常7条。
测震台网及地震基本参数
距震中200 km范围内,共有测震台站16个,其中,宁夏南部西海固 地区设有固原、西吉、海原、泾源、隆德5个台站(图1),0~100 km范围内有 测震台站7个,101~200 km范围内有测震台站9个。具有监 测ML 3.0以上地震的能力。根据宁夏及邻区的测震台网测定, 这次地震的基本参数见表1。 |
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图1 固原5.0级地震前震中附近测震台站分布图
Fig. 1 Distribution of seismometric stations before the MS 5.0
Guyuan earthquake around the epicentral area
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表1 地震基本参数
Table 1 Basic parameters of the 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 |
1989 11 02 |
15 22 39.3 |
35°58′ |
106°17′ |
5.0 |
27 |
固 原 |
震级据2),其他据1) |
2 |
1989 11 02 |
15 22 40.3 |
36°00′ |
106°00′ |
5.0 |
|
固 原 |
2) |
3 |
1989 11 02 |
15 22 38.7 |
36°00′ |
106°30′ |
4.9 |
10 |
固 原 |
3) |
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地震地质背景
宁夏南部地区位于青藏块体的东北缘,历史和现代的地震活动十 分活跃,曾发生过1920年海原 级大地震。区内存在一系列弧形展布的活动断裂带,由北向南依次为牛首山-罗山断裂带、烟筒山断裂带、香山-天景山断裂带和海原断裂带。它们由西北向东南延伸,并交汇于固原― 泾源一带。研究认为,这些活动断裂 带不仅控制着该区山系与盆地的发育和展布,而且还控制着该区现今的构造活动[1]。据历史地震活动情况,7级以上地震严格受区内主要活动断裂的控制,6~7级地震大部分也受主要活动断裂的控制,小于6级的地震可能发生在活动断裂带及断裂带两侧的盆地内,它们可能与断裂带间的次级构造活动有关[2](图2)。 |
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图2 固原5.0级地震震中附近地区地质构造及历史地震震中分布图
①牛首山-罗山断裂带;②烟筒山断裂带;③香山-天景山断裂带;
④海原断裂带
Fig. 2 Geological structure and the epicentral distribution of
historical earthquakes around the MS 5.0 Guyuan
epicentral area |
这次地震发生在清水河新生代断陷盆地的南端,其东面为南 北向的云雾山断裂,属牛首山-罗山断裂带的南段。西侧为北西向的六盘山东麓断裂,属于海原大断裂带的东段;据文献[2], 该断裂总体向西倾斜,倾角在45°左右,是一条以逆冲运动为主 的晚第四纪活动断层。历史上在固原以南至开城一段,发生过1219年和1306年2次 级地震,此段也是1920年海原大地震强��余震的主要活动地区之一。
清水河断陷盆地北起长山头,南至固原,长百余公里,宽4 ~15 km。其北段由长山头至李旺,呈北北西走向,中段李旺至黑城,走向近南北,是清水河新生代断陷盆地中最窄的一段,在黑 城以南,又转为北北西走向,在平面上显示为折线状。历史地震资料显示,清水河盆地的南端是该盆地中最活跃的一段,曾发生过数次6级左右的地震。而黑城以北的盆地内,未见有中强地震的记载。
由于这次地震的震级不大,地表无明显破裂,震中又位于多组大断裂控制的清水河盆地内,地质构造复杂,故地质考察难以确定发震断层。 |
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烈度分布及震害
根据震区的考察资料,这次地震的震中烈度为Ⅵ度,宏观震 中位于固原县城的东南角,地理坐标为35°59′45″N,106°16′50″E(图3)。有感范围北起银川,南至天水,西抵兰 州,东达庆阳,其面积约为10万km2。
Ⅵ度区呈椭圆形,包括固原县城、695厂的西半部、雷祖庙 和三里铺的一部分,长轴5 km,走虮蔽 0°,短轴长2 km,面积 约8 km2。在固原县城,固原行署招待所南楼南一方形的砖烟囱盖 砖震时掉落,行署公安处家属院有一烟囱上平放的两层盖砖,地 震后相对其下的烟囱反时针扭动了大约10°。固原县二中有一间 教室的木头脊檩地震时震裂,产生一条长2 m,宽1 cm的纵向裂缝, 此教室的山墙也有一条长约3 m的裂缝。此外,该校院有一长方形 铁水箱,原东西向放置在地上,震后东端向南移动了约1.5 cm。 在695厂,该厂机修车间东部有3根水平放置在混凝土柱上的水泥预制梁,地震时焊接处被拉断,并出现1 cm的位移,该车间墙体出现裂缝,墙砖有被挤碎的现象。在三里铺东第四小学,有东西两排教室,其中西面一排教室的横梁出现不同程度的伸出和缩进现象,一般为1 cm,最大的一根伸出8 cm。在雷祖庙村,有一老土围墙倒了2.5 m。需要指出是,以上只是列举了一些典型事例,在该区还有许多烟囱掉砖、墙体裂缝、掉墙皮等现象。该区没有人、畜伤亡。
Ⅴ度区北起彭堡庄、腰岘,南至二十里铺,西界过上安隆庄和善家堡子、寇家庄,东界位于十里铺、红崖子村之西。该区呈 椭圆形,长轴23 km,方向北西34°,短轴13 km,面积约235 km2。 区内震感强烈,放置不稳的器物有掉落现象,个别房屋有轻微损坏。
这次地震的Ⅵ度和Ⅴ度区均为北西走向,Ⅵ度区偏于Ⅴ度区的东南侧,显示出向西、向北衰减较慢,而向东、向南衰减较快 的特征。虽然椭圆的长轴与清水河盆地的走向斜交,但仍可以看出其Ⅴ度区的分布受到清水河盆地的制约,反映了场地条件对烈度的影响。 |
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图3 固原5.0级地震等震线图
Fig. 3 Isoseismal map of the MS 5.0 Guyuan earthquake
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这次地震震灾主要是房屋破坏。据震灾调查结果,固原县各类房屋的轻破坏不足1%,各种损坏约占20%,评估房屋破坏、损坏修缮费用约为55万元人民币。 |
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地 震 序 列
根据宁夏地震台网资料,在距震中200 km范围内,能监测到ML 3.0以上地震,在距震中100 km的宁夏境内,监测能力可以提高到2.5级以上,部分地区可以达到2.0级以上[3]。
该地震前,从1989年10月10日至11月1日,固原单台记录到 13次小地震,震中距都在20 km以内。10月20日发生最大地震2.0 级,并且固原县城有感。因此认为,这 13次小地震可能是固原5.0地震的前震。
这次地震余震很少,截止到1990年1月31日,共记录余震21 次。其中,ML 3.0~3.9级1次,2.0~2.9级4次,1.0~1.9级16次。 21次余震中,能定出震中的有11次,其余均为单台记录。最大余 震为主震后7分钟发生的ML 3.1级地震(表2)。主震与最大余震震 级差为2.2级。主震释放的能量占整个序列释放能量的99.97%以 上,序列b值为0.65。属孤立型地震。图4~7是这次地震序列的有 关图件。
表2 固原5.0级地震序列目录(ML ≥2.5)
Table 2 Catalogue of the MS 5.0 Guyuan earthquake sequence (ML ≥2.5)
编号 |
发震日期 |
发震时刻 |
震 中 位 置 |
震级ML |
震源深度
/km |
震中地名 |
结果
来源 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
|
|
1 |
1989 11 02 |
15 22 39.3 |
35°58′ |
106°17′ |
5.0(MS) |
27 |
固 原 |
1) |
2 |
1989 11 02 |
15 29 23.8 |
36°02′ |
106°15′ |
3.1 |
23 |
固 原 |
1) |
3 |
1990 11 04 |
15 17 00.1 |
35°59′ |
106°04′ |
2.7 |
16 |
固 原 |
1) |
|
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图4 固原5.0级地震序列震中分布图(1989.11.2~1990.1.31,ML ≥2.0)
Fig. 4 Epicentral distribution of the MS 5.0 Guyuan earthquake
sequence
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图5 固原5.0级地震序列M-t图(ML ≥1.0)
Fig. 5 M-t diagram of the MS 5.0 Guyuan earthquake sequence
(ML ≥1.0)
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图6 固原5.0级地震序列应变释放曲线图
Fig. 6 Curve of strain release of the MS 5.0 Guyuan earthquake
sequence
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图7 固原5.0级地震余震b值曲线
Fig. 7 b-value curve of the aftershocks of the MS 5.0 Guyuan
earthquake
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震源机制解和地震主破裂面
根据陕甘宁地区地震台网记录到的62个P波或Pn波初动符号, 求得这次地震的震源机制解(表3、图8)。其矛盾点有7个,矛盾 符号比为11.3%。
表3 震源机制解
Table 3 Focal mechanism solution of the 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 |
9 |
ES |
70 |
101 |
WS |
80 |
53 |
9 |
146 |
19 |
299 |
69 |
98 |
20 |
191 |
8 |
赵知军 |
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图8 固原5.0级地震震源机制解
Fig. 8 Focal mechanism solution of the MS 5.0 Guyuan earthquake
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如前所述,固原附近为多组断裂的交汇区域,本次地震又发 生在清水河盆地内,由地表观察很难确定地震发生在哪个断层上。 根据震中烈度长轴方向呈北西向,烈度向西、向北衰减较慢,东 南方向衰减较快,可判断地震破裂面的方向可能在北西至北西西 方向内,破裂面可能向西倾。余震震中的分布也大体上呈北西西 向展布。从震源机制解结果分析,如将节面Ⅱ看成本次地震的主 破裂面,则同这些现象基本吻合。 |
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观测台网及前兆异常
图1和图9分别为震中附近地区的测震台站和其他前兆台站分布图,图 10为宁夏地区流动重力测网图。可以看出,地震发生在测震台网和前兆台网较稠密的地区。在距震中200 km范围内,共有地震台 站19个,其中测震台16个,其他定点前兆观测台14个,包括测震学以外的地电、地下水、水化学、地应力、地倾斜、地磁等13个观测项目共35台项。在0~100 km,101~200 km距离内分别有地震台站7个和12个,其中测震台7个和9个,前兆台6个和8个,测震学以外的观测项目有11个和6个。 |
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图9 固原5.0级地震前前兆观测台站分布图
Fig. 9 Distribution of the precursor monitoring stations before
the MS 5.0 Guyuan earthquake
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图10 宁夏南部及邻区流动重力测网图
Fig.10 Distribution of mobile gravity observation network in
south Ningxia and its adjacent area
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此次地震共出现地震活动性异常3条,定点前兆异常2个台6条, 流动重力异常为固原― 开城测段。台站及异常项目分布情况见图 11~23和表4。 |
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图11 固原5.0级地震前定点观测前兆异常分布图
Fig. 11 Distribution of precursor anomalies at fixed observation
points before the MS 5.0 Guyuan earthquake
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图12 宁夏西海固及邻区地震N-t图
(ML ≥3.0,35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 12 N-t diagram of the earthquakes in Xihaigu and its
adjacent area, Ningxia (ML ≥3.0)
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图13 宁夏西海固及邻区地震M-t图
(ML≥3.0,35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 13 M-t diagram of the earthquakes in Xihaigu and its
adjacent area,Ningxia (ML ≥3.0)
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图14 宁夏西海固及邻区地震累积频度图
(ML ≥3.0,35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 14 Diagram of accumulated frequency of the earthquakes in
Xihaigu and its adjacent area,Ningxia(ML≥3.0)
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图15 宁夏固原震情窗口小震N-t图
(ML ≥3.0,35°40′~36°40′N,105°30′~106°30′E)
Fig. 15 N-t diagram of small earthquakes in the seismic
situation window in Guyuan,Ningxia
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图16 宁夏南部地区震中分布图(ML ≥3.0,1986.6~1990)
Fig. 16 Epicentral distribution of earthquakes in south Ningxia
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图17 宁夏西海固及邻区地震波速比曲线
(35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 17 Curve of wave velocity ratio in Xihaigu and its adjacent
area,Ningxia
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图18 固原5.0级地震前固原台视电阻率整点值突跳图
Fig. 18 Abrupt change of hourly value of apparent resistivity
before the MS 5.0 Guyuan earthquake at Guyuan station
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图19 固原5.0级地震前西吉视电阻率日均值曲线
Fig. 19 Curve of daily mean value of apparent resistivity before
the MS 5.0 Guyuan earthquake at Xiji station
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图20 固原5.0级地震前固原台自然电位五日均值曲线
Fig. 20 Curve of five day mean value of self potential before
the MS 5.0 Guyuan earthquake at Guyuan station
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图21 固原5.0级地震前流动重力异常测段变化曲线
Fig. 21 Curve of gravity anomaly by mobile observation before
the MS 5.0 Guyuan earthquake
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图22 固原5.0级地震前固原硝口重碳酸根离子日均值曲线
Fig. 22 Curve of daily mean value of HCO-3 before
the MS 5.0 Guyuan earthquake in Xiaokou,Guyuan
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表4 异常情况登记表
Table4 Summary table of precursory anomalies
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图23 固原5.0级地震前固原硝口氯离子日均值曲线
Fig. 23 Curve of daily mean value of Cl-]before the MS 5.0
Guyuan earthquake in Xiaokou,Guyuan
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前兆异常及其特征分析
(1)在这次地震前,地震活动性异常主要显示为中期背景性特征,如空区、波速比异常均长达4年之久,频次和累积频次异 常也有2年多。震前,震中区出现的一些小震活动,是这次地震 前唯一出现的临震前兆现象,这一现象从震后情况来看是一次前震活动,但震前在西海固多震区,只是作为一种情况对待。
(2)定点前兆异常主要表现为短临震特征,异常以地电阻率为主,出现在固原和西吉两个台。异常形态具有突发性,趋势性异常不太明显。此外还有固原自然电位、氯离子和重碳酸根离子的异常。
(3)在空间上,这次地震发生在空区的外围,似乎不像这一空区的围空结果。但从震后情况来看,空区在1990年后基本消失,整个西海固地区的地震活动形势也发生了一定的变化,估计这一空区是这次地震的异常显示。
(4)这次地震前,出现前兆异常的台站较少,只有固原、西吉2台,共5个台项,其中固原硝口重碳酸根离子、氯离子和固原自然电位的异常按规范要求只能作为D类异常,异常的时空变化不明显。
总结与讨论
这次地震与1970年西吉地震、1982年海原地震一样,均属孤 立型地震,显示了该地区地质构造活动的特点和一致性。震后不到一年的时间内,在海原断裂带的西端又发生了景泰6.2级地震。这两次地震共同反应了海原断裂带活动的结果。
这次地震前出现的异常台站和异常台项分别占统计范围的14%、 17%,与1970年西吉5.1级地震、1982年4月14日海原5.5级地 震相比,异常百分比偏低,但异常数量基本相当。原因与这次地震在统计范围内的台站个数和观测项目的增加有关。
这次地震有较好的中期预测,在1989年地震趋势研究报告和趋势意见中均将该区列为重点监视地区,认为有5级左右地震突发的可能。震前一周,固原、西吉2台发现异常,在核实异常的过程中发 生地震。
该次地震未能作出临震预报,原因有:前兆异常的出现与地震发生的时间相差太短,而且异常项目较少;对固原台记到的小震与固原地电异常的综合分析不够;此外,与对固原地电突跳异常在认识上的不足也有一定关系。总之,在此情况下作出临震预报是困难的。
参 考 文 献
[1] 国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组,鄂尔多斯周缘活动断裂系,北京:地震出版社,1988。
[2]国家地震局地质研究所、宁夏回族自治区地震局,海原活动断裂带,北京:地震出版社,1990。
[3]赵智军,宁夏测震台网布局及控制范围的研究,地震地磁观测与研究,vol.11,No.3,1990。
[4]张肇诚等主编,中国震例(1981~1985),北京:地震出版社, 1990。
参 考 资 料
1)宁夏地震台网观测报告(油印本),1990。
2)国家地震局地球物理研究所,中国地震台临时报告,1989。
3)国家地震局分析预报中心,中国地震速报台网观测报告(油印本),1990。
4)宁夏回族自治区地震局,宁夏地震目录,1982。
5)宁夏回族自治区地震局,1989年11月2日宁夏固原4.9级地震总结(油印本),1990。
1989年11月2日宁夏回族自治区固原5.0级地震
宁夏回族自治区地震局 李根起 赵卫明 任庆维
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 | 参考文献和参考资料
摘 要
1989年11月2日在宁夏回族自治区固原县附近发生5.0级地震,宏观震中位于固原县城东南角,震中烈度Ⅵ度,极震区为北西向椭圆。这次地震发生在海原断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带、牛首山-罗山断裂带的交汇区域,震中位于清水河盆地内。地震造成部分房屋裂缝,无人员伤亡。 该地震序列为孤立型,震前有前震,最大余震为3.1级,余震区长轴走向北西。震源机制解中节面Ⅱ走向北西西,P轴方向北东,推测这次地震是在北东向主压应力作用下,北西西向断裂 发生错动的结果,节面Ⅱ是地震的主破裂面。由于这次地震发生 在多组断裂的交汇区,第四系覆盖层较厚,震后地表亦无明显破 裂,发震构造尚难确定在哪一断层上。 该地震发生在宁夏南部西海固地区台网较稠密的区域,距震 中200 km范围内,共有测震台16个,其他前兆台14个,震前出现的异常共10条,其中,地震活动性异常3条。震前4~5年出现空区和波速比异常,震前2年出现低频次和累积频次异常。前兆异常7条,为固原和西吉地电、固原― 开城流动重力测段以及固原氯离子和重碳酸根离子等。另外,在震前20天左右,固原台在震中区附近记录到13次小地震,最大震级2.0级。 文中对各类异常进行了重新审核、整理。对异常的可靠 性、异常的发展情况以及一些有争议的异常进行了分析研究,尽可能全面地反映该地震的前后过程和预测预报情况。最后对这次 地震的特点和出现的一些问题进行了综合分析和讨论。
编写:宁夏回族自治区地震局 李根起 赵卫明 任庆维
本文在张文孝指导下完成,在此表示感谢
前 言
据宁夏地震台网测定,1989年11月2日15时22分,在宁夏回族自治区固原县附近发生了MS 5.0地震。微观震中在35°58′N,106°17′E,宏观震中在固原县城东南角一带。震中烈 度Ⅵ度,有感范围北到银川,南至天水,东抵庆阳,西达兰州。 地震发生后,宁夏回族自治区地震局、宁夏固原行署地震办公室、国家地震局兰州地震研究所等单位迅速派出工作组赶赴震区,进行地震灾害、地震地质、震情监视和宏观考察工作。 该地震破坏现象主要为房顶烟囱掉砖、墙体裂缝。据统计,固原县城房屋的轻微破坏不足1%,各种损坏占20%,未发现人员 伤亡。此次地震造成的经济损失达55万多元。 这次地震是继1982年4月14日海原5.5级地震之后,该地区发生的又一次中强地震。震后,宁夏回族自治区地震局震情分析预 报室,根据该地区历史地震资料及该地震序列等特点,在震后3天内确认该震属于孤立型地震,对震后趋势作出了正确判断。 该地震前,宁夏地震局根据宁夏南部存在的地震空区、频度和波速比异常,作出了较好的中期地震趋势预测。临震前发现了视电阻率为主的一些前兆异常,并派出专业人员到台站核实,调查过程中发生此次地震。 经此次震例重新分析研究,确定这次地震前出现的异常有10 条,其中地震活动性异常3条,前兆异常7条。
测震台网及地震基本参数
距震中200 km范围内,共有测震台站16个,其中,宁夏南部西海固 地区设有固原、西吉、海原、泾源、隆德5个台站(图1),0~100 km范围内有 测震台站7个,101~200 km范围内有测震台站9个。具有监 测ML 3.0以上地震的能力。根据宁夏及邻区的测震台网测定, 这次地震的基本参数见表1。 |
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图1 固原5.0级地震前震中附近测震台站分布图
Fig. 1 Distribution of seismometric stations before the MS 5.0
Guyuan earthquake around the epicentral area
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表1 地震基本参数
Table 1 Basic parameters of the earthquake
编号 |
发震日期 |
发震时刻 |
震 中 位 置 |
震级
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震源深度
/km |
震中地名 |
结果
来源 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
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1 |
1989 11 02 |
15 22 39.3 |
35°58′ |
106°17′ |
5.0 |
27 |
固 原 |
震级据2),其他据1) |
2 |
1989 11 02 |
15 22 40.3 |
36°00′ |
106°00′ |
5.0 |
|
固 原 |
2) |
3 |
1989 11 02 |
15 22 38.7 |
36°00′ |
106°30′ |
4.9 |
10 |
固 原 |
3) |
|
|
地震地质背景
宁夏南部地区位于青藏块体的东北缘,历史和现代的地震活动十 分活跃,曾发生过1920年海原 级大地震。区内存在一系列弧形展布的活动断裂带,由北向南依次为牛首山-罗山断裂带、烟筒山断裂带、香山-天景山断裂带和海原断裂带。它们由西北向东南延伸,并交汇于固原― 泾源一带。研究认为,这些活动断裂 带不仅控制着该区山系与盆地的发育和展布,而且还控制着该区现今的构造活动[1]。据历史地震活动情况,7级以上地震严格受区内主要活动断裂的控制,6~7级地震大部分也受主要活动断裂的控制,小于6级的地震可能发生在活动断裂带及断裂带两侧的盆地内,它们可能与断裂带间的次级构造活动有关[2](图2)。 |
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图2 固原5.0级地震震中附近地区地质构造及历史地震震中分布图
①牛首山-罗山断裂带;②烟筒山断裂带;③香山-天景山断裂带;
④海原断裂带
Fig. 2 Geological structure and the epicentral distribution of
historical earthquakes around the MS 5.0 Guyuan
epicentral area |
这次地震发生在清水河新生代断陷盆地的南端,其东面为南 北向的云雾山断裂,属牛首山-罗山断裂带的南段。西侧为北西向的六盘山东麓断裂,属于海原大断裂带的东段;据文献[2], 该断裂总体向西倾斜,倾角在45°左右,是一条以逆冲运动为主 的晚第四纪活动断层。历史上在固原以南至开城一段,发生过1219年和1306年2次 级地震,此段也是1920年海原大地震强��余震的主要活动地区之一。
清水河断陷盆地北起长山头,南至固原,长百余公里,宽4 ~15 km。其北段由长山头至李旺,呈北北西走向,中段李旺至黑城,走向近南北,是清水河新生代断陷盆地中最窄的一段,在黑 城以南,又转为北北西走向,在平面上显示为折线状。历史地震资料显示,清水河盆地的南端是该盆地中最活跃的一段,曾发生过数次6级左右的地震。而黑城以北的盆地内,未见有中强地震的记载。
由于这次地震的震级不大,地表无明显破裂,震中又位于多组大断裂控制的清水河盆地内,地质构造复杂,故地质考察难以确定发震断层。 |
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烈度分布及震害
根据震区的考察资料,这次地震的震中烈度为Ⅵ度,宏观震 中位于固原县城的东南角,地理坐标为35°59′45″N,106°16′50″E(图3)。有感范围北起银川,南至天水,西抵兰 州,东达庆阳,其面积约为10万km2。
Ⅵ度区呈椭圆形,包括固原县城、695厂的西半部、雷祖庙 和三里铺的一部分,长轴5 km,走虮蔽 0°,短轴长2 km,面积 约8 km2。在固原县城,固原行署招待所南楼南一方形的砖烟囱盖 砖震时掉落,行署公安处家属院有一烟囱上平放的两层盖砖,地 震后相对其下的烟囱反时针扭动了大约10°。固原县二中有一间 教室的木头脊檩地震时震裂,产生一条长2 m,宽1 cm的纵向裂缝, 此教室的山墙也有一条长约3 m的裂缝。此外,该校院有一长方形 铁水箱,原东西向放置在地上,震后东端向南移动了约1.5 cm。 在695厂,该厂机修车间东部有3根水平放置在混凝土柱上的水泥预制梁,地震时焊接处被拉断,并出现1 cm的位移,该车间墙体出现裂缝,墙砖有被挤碎的现象。在三里铺东第四小学,有东西两排教室,其中西面一排教室的横梁出现不同程度的伸出和缩进现象,一般为1 cm,最大的一根伸出8 cm。在雷祖庙村,有一老土围墙倒了2.5 m。需要指出是,以上只是列举了一些典型事例,在该区还有许多烟囱掉砖、墙体裂缝、掉墙皮等现象。该区没有人、畜伤亡。
Ⅴ度区北起彭堡庄、腰岘,南至二十里铺,西界过上安隆庄和善家堡子、寇家庄,东界位于十里铺、红崖子村之西。该区呈 椭圆形,长轴23 km,方向北西34°,短轴13 km,面积约235 km2。 区内震感强烈,放置不稳的器物有掉落现象,个别房屋有轻微损坏。
这次地震的Ⅵ度和Ⅴ度区均为北西走向,Ⅵ度区偏于Ⅴ度区的东南侧,显示出向西、向北衰减较慢,而向东、向南衰减较快 的特征。虽然椭圆的长轴与清水河盆地的走向斜交,但仍可以看出其Ⅴ度区的分布受到清水河盆地的制约,反映了场地条件对烈度的影响。 |
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图3 固原5.0级地震等震线图
Fig. 3 Isoseismal map of the MS 5.0 Guyuan earthquake
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这次地震震灾主要是房屋破坏。据震灾调查结果,固原县各类房屋的轻破坏不足1%,各种损坏约占20%,评估房屋破坏、损坏修缮费用约为55万元人民币。 |
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地 震 序 列
根据宁夏地震台网资料,在距震中200 km范围内,能监测到ML 3.0以上地震,在距震中100 km的宁夏境内,监测能力可以提高到2.5级以上,部分地区可以达到2.0级以上[3]。
该地震前,从1989年10月10日至11月1日,固原单台记录到 13次小地震,震中距都在20 km以内。10月20日发生最大地震2.0 级,并且固原县城有感。因此认为,这 13次小地震可能是固原5.0地震的前震。
这次地震余震很少,截止到1990年1月31日,共记录余震21 次。其中,ML 3.0~3.9级1次,2.0~2.9级4次,1.0~1.9级16次。 21次余震中,能定出震中的有11次,其余均为单台记录。最大余 震为主震后7分钟发生的ML 3.1级地震(表2)。主震与最大余震震 级差为2.2级。主震释放的能量占整个序列释放能量的99.97%以 上,序列b值为0.65。属孤立型地震。图4~7是这次地震序列的有 关图件。
表2 固原5.0级地震序列目录(ML ≥2.5)
Table 2 Catalogue of the MS 5.0 Guyuan earthquake sequence (ML ≥2.5)
编号 |
发震日期 |
发震时刻 |
震 中 位 置 |
震级ML |
震源深度
/km |
震中地名 |
结果
来源 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
|
|
1 |
1989 11 02 |
15 22 39.3 |
35°58′ |
106°17′ |
5.0(MS) |
27 |
固 原 |
1) |
2 |
1989 11 02 |
15 29 23.8 |
36°02′ |
106°15′ |
3.1 |
23 |
固 原 |
1) |
3 |
1990 11 04 |
15 17 00.1 |
35°59′ |
106°04′ |
2.7 |
16 |
固 原 |
1) |
|
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图4 固原5.0级地震序列震中分布图(1989.11.2~1990.1.31,ML ≥2.0)
Fig. 4 Epicentral distribution of the MS 5.0 Guyuan earthquake
sequence
|
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图5 固原5.0级地震序列M-t图(ML ≥1.0)
Fig. 5 M-t diagram of the MS 5.0 Guyuan earthquake sequence
(ML ≥1.0)
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图6 固原5.0级地震序列应变释放曲线图
Fig. 6 Curve of strain release of the MS 5.0 Guyuan earthquake
sequence
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图7 固原5.0级地震余震b值曲线
Fig. 7 b-value curve of the aftershocks of the MS 5.0 Guyuan
earthquake
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震源机制解和地震主破裂面
根据陕甘宁地区地震台网记录到的62个P波或Pn波初动符号, 求得这次地震的震源机制解(表3、图8)。其矛盾点有7个,矛盾 符号比为11.3%。
表3 震源机制解
Table 3 Focal mechanism solution of the 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 |
9 |
ES |
70 |
101 |
WS |
80 |
53 |
9 |
146 |
19 |
299 |
69 |
98 |
20 |
191 |
8 |
赵知军 |
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图8 固原5.0级地震震源机制解
Fig. 8 Focal mechanism solution of the MS 5.0 Guyuan earthquake
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如前所述,固原附近为多组断裂的交汇区域,本次地震又发 生在清水河盆地内,由地表观察很难确定地震发生在哪个断层上。 根据震中烈度长轴方向呈北西向,烈度向西、向北衰减较慢,东 南方向衰减较快,可判断地震破裂面的方向可能在北西至北西西 方向内,破裂面可能向西倾。余震震中的分布也大体上呈北西西 向展布。从震源机制解结果分析,如将节面Ⅱ看成本次地震的主 破裂面,则同这些现象基本吻合。 |
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观测台网及前兆异常
图1和图9分别为震中附近地区的测震台站和其他前兆台站分布图,图 10为宁夏地区流动重力测网图。可以看出,地震发生在测震台网和前兆台网较稠密的地区。在距震中200 km范围内,共有地震台 站19个,其中测震台16个,其他定点前兆观测台14个,包括测震学以外的地电、地下水、水化学、地应力、地倾斜、地磁等13个观测项目共35台项。在0~100 km,101~200 km距离内分别有地震台站7个和12个,其中测震台7个和9个,前兆台6个和8个,测震学以外的观测项目有11个和6个。 |
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图9 固原5.0级地震前前兆观测台站分布图
Fig. 9 Distribution of the precursor monitoring stations before
the MS 5.0 Guyuan earthquake
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图10 宁夏南部及邻区流动重力测网图
Fig.10 Distribution of mobile gravity observation network in
south Ningxia and its adjacent area
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此次地震共出现地震活动性异常3条,定点前兆异常2个台6条, 流动重力异常为固原― 开城测段。台站及异常项目分布情况见图 11~23和表4。 |
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图11 固原5.0级地震前定点观测前兆异常分布图
Fig. 11 Distribution of precursor anomalies at fixed observation
points before the MS 5.0 Guyuan earthquake
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图12 宁夏西海固及邻区地震N-t图
(ML ≥3.0,35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 12 N-t diagram of the earthquakes in Xihaigu and its
adjacent area, Ningxia (ML ≥3.0)
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图13 宁夏西海固及邻区地震M-t图
(ML≥3.0,35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 13 M-t diagram of the earthquakes in Xihaigu and its
adjacent area,Ningxia (ML ≥3.0)
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图14 宁夏西海固及邻区地震累积频度图
(ML ≥3.0,35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 14 Diagram of accumulated frequency of the earthquakes in
Xihaigu and its adjacent area,Ningxia(ML≥3.0)
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图15 宁夏固原震情窗口小震N-t图
(ML ≥3.0,35°40′~36°40′N,105°30′~106°30′E)
Fig. 15 N-t diagram of small earthquakes in the seismic
situation window in Guyuan,Ningxia
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图16 宁夏南部地区震中分布图(ML ≥3.0,1986.6~1990)
Fig. 16 Epicentral distribution of earthquakes in south Ningxia
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图17 宁夏西海固及邻区地震波速比曲线
(35°~37°40′N,104°30′~107°E)
Fig. 17 Curve of wave velocity ratio in Xihaigu and its adjacent
area,Ningxia
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图18 固原5.0级地震前固原台视电阻率整点值突跳图
Fig. 18 Abrupt change of hourly value of apparent resistivity
before the MS 5.0 Guyuan earthquake at Guyuan station
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图19 固原5.0级地震前西吉视电阻率日均值曲线
Fig. 19 Curve of daily mean value of apparent resistivity before
the MS 5.0 Guyuan earthquake at Xiji station
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图20 固原5.0级地震前固原台自然电位五日均值曲线
Fig. 20 Curve of five day mean value of self potential before
the MS 5.0 Guyuan earthquake at Guyuan station
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图21 固原5.0级地震前流动重力异常测段变化曲线
Fig. 21 Curve of gravity anomaly by mobile observation before
the MS 5.0 Guyuan earthquake
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图22 固原5.0级地震前固原硝口重碳酸根离子日均值曲线
Fig. 22 Curve of daily mean value of HCO-3 before
the MS 5.0 Guyuan earthquake in Xiaokou,Guyuan
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表4 异常情况登记表
Table4 Summary table of precursory anomalies
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图23 固原5.0级地震前固原硝口氯离子日均值曲线
Fig. 23 Curve of daily mean value of Cl-]before the MS 5.0
Guyuan earthquake in Xiaokou,Guyuan
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前兆异常及其特征分析
(1)在这次地震前,地震活动性异常主要显示为中期背景性特征,如空区、波速比异常均长达4年之久,频次和累积频次异 常也有2年多。震前,震中区出现的一些小震活动,是这次地震 前唯一出现的临震前兆现象,这一现象从震后情况来看是一次前震活动,但震前在西海固多震区,只是作为一种情况对待。
(2)定点前兆异常主要表现为短临震特征,异常以地电阻率为主,出现在固原和西吉两个台。异常形态具有突发性,趋势性异常不太明显。此外还有固原自然电位、氯离子和重碳酸根离子的异常。
(3)在空间上,这次地震发生在空区的外围,似乎不像这一空区的围空结果。但从震后情况来看,空区在1990年后基本消失,整个西海固地区的地震活动形势也发生了一定的变化,估计这一空区是这次地震的异常显示。
(4)这次地震前,出现前兆异常的台站较少,只有固原、西吉2台,共5个台项,其中固原硝口重碳酸根离子、氯离子和固原自然电位的异常按规范要求只能作为D类异常,异常的时空变化不明显。
总结与讨论
这次地震与1970年西吉地震、1982年海原地震一样,均属孤 立型地震,显示了该地区地质构造活动的特点和一致性。震后不到一年的时间内,在海原断裂带的西端又发生了景泰6.2级地震。这两次地震共同反应了海原断裂带活动的结果。
这次地震前出现的异常台站和异常台项分别占统计范围的14%、 17%,与1970年西吉5.1级地震、1982年4月14日海原5.5级地 震相比,异常百分比偏低,但异常数量基本相当。原因与这次地震在统计范围内的台站个数和观测项目的增加有关。
这次地震有较好的中期预测,在1989年地震趋势研究报告和趋势意见中均将该区列为重点监视地区,认为有5级左右地震突发的可能。震前一周,固原、西吉2台发现异常,在核实异常的过程中发 生地震。
该次地震未能作出临震预报,原因有:前兆异常的出现与地震发生的时间相差太短,而且异常项目较少;对固原台记到的小震与固原地电异常的综合分析不够;此外,与对固原地电突跳异常在认识上的不足也有一定关系。总之,在此情况下作出临震预报是困难的。
参 考 文 献
[1] 国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组,鄂尔多斯周缘活动断裂系,北京:地震出版社,1988。
[2]国家地震局地质研究所、宁夏回族自治区地震局,海原活动断裂带,北京:地震出版社,1990。
[3]赵智军,宁夏测震台网布局及控制范围的研究,地震地磁观测与研究,vol.11,No.3,1990。
[4]张肇诚等主编,中国震例(1981~1985),北京:地震出版社, 1990。
参 考 资 料
1)宁夏地震台网观测报告(油印本),1990。
2)国家地震局地球物理研究所,中国地震台临时报告,1989。
3)国家地震局分析预报中心,中国地震速报台网观测报告(油印本),1990。
4)宁夏回族自治区地震局,宁夏地震目录,1982。
5)宁夏回族自治区地震局,1989年11月2日宁夏固原4.9级地震总结(油印本),1990。
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