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

 

 

       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

 

    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。

09301.jpg (30714 字节)

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

 

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

  原

震级据2),其他据1)

2

1989 11 02

15 22 40.3

36°00′

106°00′

5.0

 

  原

2)

3

1989 11 02

15 22 38.7

36°00′

106°30′

4.9

10

  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)。 

09302.jpg (29636 字节)

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。

 

 

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。 

09303.jpg (27610 字节)

3  固原5.0级地震等震线图

Fig. 3  Isoseismal map of the MS 5.0 Guyuan earthquake

 

 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。

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。 

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

  原

1)

2

1989 11 02

15 29 23.8

36°02′

106°15′

3.1

23

  原

1)

3

1990 11 04

15 17 00.1

35°59′

106°04′

2.7

16

  原

1)

09304.jpg (14697 字节)

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

 

 

 

09305.jpg (7625 字节)

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)

 

 

 

09306.jpg (7379 字节)

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

 

 

 

09307.jpg (10966 字节)

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

 

 

 

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%。

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

09308.jpg (16756 字节)

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

 

 

    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。

 

 

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。

09309.jpg (34489 字节)

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

 

 

 

 

09310.jpg (20534 字节)

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

 

 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。

09311.jpg (30584 字节)

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

 

 

 

 

 

09312.jpg (9466 字节)

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)

 

 

09313.jpg (18211 字节)

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 areaNingxia (ML 3.0)

 

 

09314.jpg (10166 字节)

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 areaNingxia(ML3.0)

 

 

09315.jpg (10984 字节)

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  GuyuanNingxia

 

 

 

09316.jpg (13810 字节) 

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

 

 

 

 

09317.jpg (13083 字节)

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

         areaNingxia

 

 

09318.jpg (19941 字节)

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

 

 

 

09319.jpg (16173 字节)

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

 

 

 

09320.jpg (8788 字节)

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

 

 

 

09321.jpg (8917 字节)

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

 

 

 

09322.jpg (10178 字节)

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 XiaokouGuyuan

 

 

   

    4  异常情况登记表

    Table4  Summary table of precursory anomalies

 

09323.jpg (10993 字节)

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 XiaokouGuyuan

 

 

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。 

 


 

  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。

 

  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

 

 

       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

 

    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。

09301.jpg (30714 字节)

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

 

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

  原

震级据2),其他据1)

2

1989 11 02

15 22 40.3

36°00′

106°00′

5.0

 

  原

2)

3

1989 11 02

15 22 38.7

36°00′

106°30′

4.9

10

  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)。 

09302.jpg (29636 字节)

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。

 

 

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。 

09303.jpg (27610 字节)

3  固原5.0级地震等震线图

Fig. 3  Isoseismal map of the MS 5.0 Guyuan earthquake

 

 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。

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。 

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

  原

1)

2

1989 11 02

15 29 23.8

36°02′

106°15′

3.1

23

  原

1)

3

1990 11 04

15 17 00.1

35°59′

106°04′

2.7

16

  原

1)

09304.jpg (14697 字节)

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

 

 

 

09305.jpg (7625 字节)

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)

 

 

 

09306.jpg (7379 字节)

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

 

 

 

09307.jpg (10966 字节)

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

 

 

 

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%。

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

09308.jpg (16756 字节)

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

 

 

    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。

 

 

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。

09309.jpg (34489 字节)

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

 

 

 

 

09310.jpg (20534 字节)

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

 

 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。

09311.jpg (30584 字节)

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

 

 

 

 

 

09312.jpg (9466 字节)

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)

 

 

09313.jpg (18211 字节)

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 areaNingxia (ML 3.0)

 

 

09314.jpg (10166 字节)

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 areaNingxia(ML3.0)

 

 

09315.jpg (10984 字节)

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  GuyuanNingxia

 

 

 

09316.jpg (13810 字节) 

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

 

 

 

 

09317.jpg (13083 字节)

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

         areaNingxia

 

 

09318.jpg (19941 字节)

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

 

 

 

09319.jpg (16173 字节)

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

 

 

 

09320.jpg (8788 字节)

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

 

 

 

09321.jpg (8917 字节)

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

 

 

 

09322.jpg (10178 字节)

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 XiaokouGuyuan

 

 

   

    4  异常情况登记表

    Table4  Summary table of precursory anomalies

 

09323.jpg (10993 字节)

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 XiaokouGuyuan

 

 

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。 

 


 

  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。

 

  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。