1989年11月20日重庆市江北5.2、5.4级地震

四川省地震局 黄圣睦 程万正

 

 

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20日在四川省重庆市江北县发生5.2级和5.4级地震,宏观震中在江北县统景镇附近,震中烈度Ⅶ度,极震区为北北东向椭圆形。该次地震发生在北北东向统景地腹断裂上。这次地震毁坏房屋14 400余间,重伤6人,死2人,经济损失约1.5亿元。 江北地震为双震型。震前两个月出现前震活动,即9月9日3.7级和3.8级地震。最大余震2.2级,余震衰减正常。余震区长轴北东向,震源机制解中节面Ⅰ走向北东,P轴方向北西西。推测该次地震是在北西向主压应力作用下,北东向断裂发生右旋错动的结果,节面Ⅰ是地震主破裂面。发震构造是北东向统景地腹断裂。 震中附近地区观测台站很少,200 km内有重庆、泸州2个地震台。有测震、地磁、地倾斜、水位等5个观测项目。江北地震前出现6条异常。 四川省境内自1989年4月16日巴塘地震、9月22日小金地震后,地震活动向东沿盆地南缘出现以4级地震为标志的扩展势态,继而出现前震和地磁、地倾斜等异常。四川省地震局和重庆市地震办公室作出了较成功的中期预测。本次震例为长久无破坏性地震的大城市开展地震监测工作和实施地震对策、积累了重要的经验和科学资料。

  

    言

 1989年11月20日在四川省重庆市江北县发生5.2级和5.4级地震,宏观震中在江北县统景镇附近,震中烈度Ⅶ度,极震区为北北东向椭圆形。该次地震发生在北北东向统景地腹断裂上。这次地震毁坏房屋14 400余间,重伤6人,死2人,经济损失约1.5亿元。 江北地震为双震型。震前两个月出现前震活动,即9月9日3.7级和3.8级地震。最大余震2.2级,余震衰减正常。余震区长轴北东向,震源机制解中节面Ⅰ走向北东,P轴方向北西西。推测该次地震是在北西向主压应力作用下,北东向断裂发生右旋错动的结果,节面Ⅰ是地震主破裂面。发震构造是北东向统景地腹断裂。 震中附近地区观测台站很少,200 km内有重庆、泸州2个地震台。有测震、地磁、地倾斜、水位等5个观测项目。江北地震前出现6条异常。 四川省境内自1989年4月16日巴塘地震、9月22日小金地震后,地震活动向东沿盆地南缘出现以4级地震为标志的扩展势态,继而出现前震和地磁、地倾斜等异常。四川省地震局和重庆市地震办公室作出了较成功的中期预测。本次震例为长久无破坏性地震的大城市开展地震监测工作和实施地震对策、积累了重要的经验和科学资料。

 

测震台网及地震基本参数 

重庆江北5.4级地震震中200 km内,2个测震台分布在西南一隅(图1)。泸州、重庆、测震台分别从1966、1977年始测,主要配备DJ3和SK型地震仪。1988年始200 km的自贡传输小台网共4个子台投入观测。江北地震震区小震监测能力为ML 2.5。由四川省地震台网测定的5.2级和5.4级地震基本参数见表1。

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1  江北地震前测震台网分布图

Fig. 1  Distribution of seismometric network before the Jiangbei

        earthquakes

 

1  地震基本参数表

Table 1  Basic parameters of the earthquakes

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 20

11 18 37.2

29°55′

106°53′

5.2

5

江北统景

2)

2

1989 11 20

11 21 03.2

29°55′

106°53′

5.4

5

江北统景

2)

 

 

地震地质背景 

震区位于四川盆地东南,大地构造属新华夏系四川沉降带的川东南拗掐。区域地层建造具有明显的二元结构特征:上部为震旦系以来地台型建造的沉积盖层;下部为元古界变质岩系及以下的老地层构造褶皱基底,两者之间以不整合接触分界。在盖层的中上部产生的华蓥山、长寿― 南桐、七跃山― 金佛山等断裂带,构成本区地表及地腹构造的格架(图2)。华蓥山构造带为川中丘陵和川东低山区的自然界线,亦是川中褶带和川东褶带的分界线。  

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2  四川盆地中南部盖层构造和基底埋深与震中分布图(据蒋能强等)

     注:江北地震震中所在的背斜即铜锣峡背斜

Fig. 2  Map of top layer structure and basement depth and

        epicentral distribution of earthquakes in the central

        south part of the Sichuan Basin 

 

 江北震区居于以高陡背斜轴部挤压构造为特征的川东褶带中的铜锣峡背斜之上。发震断裂即为隐伏于地表下约3 km、切过铜锣峡背斜轴部的北北东走向、倾北西、倾角70°的统景断裂(图3)。前述1989年9月9日和11月20日2次地震后,均在20小时后于地表涌出新泉,其水源在地下约2.5 km的下三叠纪嘉陵江灰岩含水层,对其年代学鉴定认为热水形成时间为1.0~1.3万年[3],故切割含水层的统景断层应属全新世活断层。

 北东走向华蓥山断裂的现今活动性从沿带发生多次4级以上地震得以证实。江北地震前沿华蓥山断裂带走向即北东向连续发生昭通地震(4.6级)、珙县地震(4.6级)、江北(3.7、3.8级)多次中等地震或震群活动。

 地震现场工作的重要发现是:自统景― 感应洞,沿温塘河谷发育的峡谷两岸,产生一组北西西向的张扭裂面带,震时喷水。大量老温泉和新生温泉群都集中在这一带内。综合上述资料认为:统景地腹断裂及温塘河横张裂隙带的复合部位即是统景地震的发震构造条件(图3、图4)。

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3  铜锣峡构造铜蔺剖面地震反射剖面图(据四川石油局资料)

     注:F1为发震断层―― 统景地腹断层

Fig. 3  Diagram of seismic reflection profile along Tonglin

        profile of Tongluoxia  structure

 

 

 

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4  江北地震前后地下热水点分布图(据谭开鸥等[5],有补充)

     1. 热水钻井及编号;2. 地震前的温泉点及编号;3. 地震前热水洞;

     4. 地震后涌出的热水点及编号;5. 地震后涌出的冷水泉;

     6. 震后流量水温增大的暗河出口;7. 干溶洞;8. 三叠系嘉陵江组;

     9. 三叠系雷口坡组;10. 三叠系须加河组;11. 侏罗系地层;

     12. 地层界线及岩层产状;13. 地震滑坡;14. 第四系粘砂土;

     15. 地震裂缝;16. 高程点

Fig. 4  Distribution of groundwater hot points before and after

        Jiangbei earthquakes  

 

 值得指出的是:江北地震极震区小,震源很浅,余震集中;无论在震中或Ⅵ度区内(沙坝采气站)或外围采气、水位、水温连续自记的天然气开采中的辅助观测,震前都无明显临震异常;沙坝采气站两个钻井均在井深约3 km处见有工业价值的气源和热水(自流),但各在南北距离2 km的位置,曾施工过2个钻孔,却既无热水,也无气源。因此可以推测隐伏的地震构造的边界具有相当的封闭性,统景孕震体也许就是独立的小构造“块体”。这样的地段应变积累慢、甚至发生一次5级地震需要很长的应变积累期。

 历史上川东地区3级以上地震稀少,有台网监测的1970年以来,共测到3.0~3.9级地震23次,4级地震3次,每年不足2次,而统景震区无地震记录也就可以理解了。

 

 

烈度分布及震害

 

调查确定的宏观震中位置:29°51′N,105°51′E,即统景附近(图5)。等烈度线呈N30°E方向的椭圆形。Ⅶ度区长4 km,宽2 km,面积6.7 km2。Ⅶ度区北起统景苏家湾,南至高洛坡;东至热河湾,西抵回龙湾一带。地表出现喷砂冒水,滑坡崩塌,上涌新的温泉群(图4)。共倒塌居民房屋50间,严重破坏5 500余间,轻破坏近2 000间。统景镇、乡机关及行业系统共有房屋1 997间,普遍遭到损坏和破坏;13%房屋因严重开裂成为危房(含镇政府办公楼、柑桔榨菜厂、粮站、镇医院商店等)。震害指数Ⅰ类房为0.33;Ⅱ类房0.27;Ⅲ类房0.279,据此相当的烈度亦为Ⅶ度。统景区地震灾害和震害指数见表2和表3。震时河谷阶地喷砂冒水20余处;原有井、泉震后水量大增,如风管所钻井(热水)震后涌水出井口(震前水深8 m),水温增加2℃。最大滑坡体在统景至兴发公路上(温泉河北岸),滑坡体长100 m,宽50 m,前缘伸入温泉河1 520 m,下滑土石方量约2.5万m3,造成交通中断。 

2  统景区地震灾害简况举例

Table 2  Summary table of earthquake hazards in Tongjing area
 

    位

人员伤亡/人

死亡牲畜/头

  筑  物  破  坏  情  况

死人

重伤

轻伤

倒塌/间

半倒塌/间

破坏/间

损坏/间

区属单位

 

1

 

 

 

 

1387

 

    景

2

2

15

19

50

5540

670

 

    发

 

2

 

 

6

1117

3159

 

    安

 

1

6

26

37

1300

4029

 

    坪

 

 

 

1

6

657

7800

 

    印

 

 

3

 

4

184

2350

 

    月

 

 

25

11

12

61

2878

 

    仁

 

 

 

 

 

8

147

 

    盛

 

 

 

 

6

7

101

 

    岩

 

 

 

 

2

14

 

 

    山

 

 

 

 

1

 

 

 

    计

2

6

49

57

124

8888

22521

 

 注:据江北县地震防震救灾指挥部。

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5  重庆江北5.2级和5.4级地震等烈度线图

     1. 等烈度线及烈度;2. 烈度异常点;3. 余震分布范围;

     4. 人工地震资料确定的地腹断裂;5. 人工地震反映的资料复杂带;

     6. 铜锣峡构造的背斜轴

Fig. 5  Isoseismal map of the M5.2 and M 5.4 Jiangbei earthquakes

 

 Ⅵ度区长18 km,宽10.5 km,面积约159.4 km2。共倒塌房屋30余间;严重破坏民房2 000余间,轻破坏8 000余间。如滚珠村共368户,有房1 200余间,全垮塌5间,部分垮塌5间,严重破坏50余间。地面破坏有山上滚石、田坎垮塌和危崖开裂。如明月乡小城村附近危崖。由于节理发育,震时顺裂面崩塌、形成高10 m、宽8 m的崩塌岩块,危及3户农户;青杠乡寨坪村观音崖出现高40 m的垮裂面,裂缝宽10~20 cm,长30余米。

 Ⅴ度区长44.4 km,宽25.6 km,面积907.5 km2。主要震害为民房墙体微细开裂;个别旧房局部破坏。较多的滑瓦、掉砖。小型的危石崩落。 

3  重庆市江北统景镇分区及全镇震害指数调查统计表

Table 3  Statistics of earthquake hazard indexes in the whole town

  区

房屋总数/间

Ⅰ类房屋

Ⅱ类房屋

Ⅲ类房屋

平均震害指数

相应

烈度

房屋数/间

震害

指数

房屋数/间

震害

指数

房屋数/间

震害

指数

  区

750

21

0.4

150

0.297

579

0.347

0.34

Ⅶ度

  区

1268

46

0.3

235

0.254

987

0.246

0.249

Ⅶ度

全镇区

2015

67

0.33

385

0.27

1566

0.28

0.28

Ⅶ度

注:北区:东风大桥以北区政府及川染疗养所环城公路以西地区;南区:镇政府及环镇公路以东一带。从震害来看,北区震害相对南区为重,震害指数调查统计表明北区高于南区。北区破坏相对较重的原因,除施工质量外,可能与该区场地条件为河床冲积层上的半挖半填有关。 

 总之,本次地震具有震源浅,震中烈度偏高,极震区狭小,出现多个高烈度异常点等特征。

地 震 序 列
 

 重庆江北震区100 km内仅有1个重庆地震台,200 km内仅有2个测震台(图1)。四川自贡小台网的4个子台分布在震区西面200 km远的自贡市附近。重庆江北周围地区2~3级地震记录不全。1989年2月江北统景震区的驻军多次反映发生有感地震,于是在6月13日架设统景临时地震台投测,至11月20日记录到 ≤5.0 s,ML ≥0.6地震2 760次。而重庆地震台离江北5.2、5.4级地震震中达68km,对ML 在1.0级以下地震记录不全,故以统景临时地震记录给出江北地震的地震序列,见图6。

 主震前两个月,即1989年9月9日在震区发生3.7级和3.8级双震及其后的一系列小震,为前震活动。据刘正荣对3.7级、3.8级序列地震作出的频度衰减曲线表明,P=0.3,见图7。需说明的是,3.8级地震后5天内停记,刘正荣是据5天后所记录的每天震级 ML ≥1以上地震数作出的。由于序列地震震级均是1级多,无法按规范要求以最小二乘法给出b值。

 重庆江北5.2、5.4级地震为双震型,双震间隔时间2.5 min。5.4级地震后至12月31日11时20分共记到余震(ML ≥0.6)1 000次,其中ML ≥1.0级地震460次,但最大余震仅1.9级。双主震占全序列总能量的99.99%。由于地震序列震级区间仅0.9级,故5.4级地震的余震序列b值曲线也不能给出。可以给出余震序列的归一化累计地震频度曲线图8,其动态变化过程是序列早期衰减较快,后期衰减变慢,曲线表现为上翘。江北地震前后震区地震应变释放曲线见图9,双主震前小震活动有持续增强特征,震后逐渐转平。 

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6  重庆江北地震序列M-t图(a)和N-t图(b),(统景台记录,ML ≥1.0)

Fig. 6  M-ta) and N-tb) diagrams of the Jiangbei earthquake

        sequence  

 

 

 

 

 

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7  1989年9月9日江北3.7、3.8级地震余震频度衰减曲线

Fig. 7  Curve of frequency attenuation of aftershocks of the M3.7

        and M3.8 Jiangbei earthquakes on Sep. 91989

 

 

 

 

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8  重庆江北地震余震序列的归一化累计频度曲线

Fig. 8  Normalization curve of accumulated frequency for the

        aftershock sequence of the MS 5.2 and MS 5.4 Jiangbei

        earthquake

 

 

 

 

 

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9  1989年重庆江北地震序列应变释放曲线

Fig. 9  Curve of strain release for the Jiangbei earthquake

        sequence

 

 

 震后2~8天内在震区增上了临时地震台,见图10,以便余震定位。

 统景台1989年6月13日始测,隆仁台1989年11月29日始测,马鞍台1989年11月30日始测(洛碛台1989年11月22日始测,11月30日迁马鞍)。

 余震能给出定位结果的仅12次。图10中余震集中分布在主震及人工地震勘探剖面确定的地腹断裂西侧,地震烈度为Ⅵ度和Ⅴ度的等烈度线范围内。总体上余震呈北东向展布,分布在10 km×5 km范围内。余震分布区面积较窄。

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10  重庆江北地震的余震分布图

Fig. 10  Distribution of aftershocks of the Jiangbei earthquakes

 

 

 

震源机制解和地震主破裂面 

震源机制解结果见图11和表4。江北5.2级地震的主压应力方位(287.5°)为北西西― 南东东向,作用力近水平,与川东南地区多次中强震的震源机制解的普遍结果一致。这是一次兼逆冲分量较大的右旋地震断错。其地震主破裂面的产状倾向是节面Ⅰ给出的结果。依据是,石油地震勘探结果证实震区铜锣峡背斜潜存有统景― 天口场地腹断裂,走向为北北东― 南南西。与震源机制解的节面Ⅰ走向基本一致,同时和这次地震宏观考察的等烈度线和余震分布总体上均呈北北东向展布相吻合。故认为,这次江北地震的发震构造是统景― 天口场地腹断裂。 

4  江北5.2级地震震源机制解(据李桂芳)

Table 4  Focal mechanism solution of the M5.2 Jiangbei 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

57

SE

65

338.5

SW

65

287.5

0

197

36

17

53

249

25

249

25

[1]

注:5.4级地震与5.2级地震波型叠加,难以分辨初动符,故未做出解。矛盾比为27%。  

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11  江北5.2级地震震源机制解(据李桂芳)

Fig. 11  Focal mechanism solution of the MS 5.2 Jiangbei earthquake

 

 

 

观测台网及前兆异常 

 

川东南地区测震和其他定点前兆观测项目的分布见图1和图12。由于这一地区属长期较稳定的弱震区,前兆观测台网未予建立。仅在重庆地震台有地磁和地倾斜观测,在泸州地震台有水位观测。重庆台相对和绝对地磁观测从1988年7月始,地倾斜观测从1978年5月始。此外,重庆地区少数未纳入台网的群测点有温泉观测。按规范要求统计,距震中200 km范围内有地震台2个,其中测震台2个,其他前兆台2个。仅有测震、地磁、地倾斜和水位5个观测项目。在0~100 km和101~200 km距离内各有测震台站1和前兆台1个;有测震学以外的观测项目3和1个。

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12  定点前兆观测项目分布图

Fig. 12  Distribution of the precursor monitoring items

 

 重庆江北地震前共出现5个异常项目,其中测震学异常项目1个,其他前兆异常项目4个见表5,共出现6条前兆异常。测震学和定点观测异常为1和3条,它们分别是:震区前震活动,重庆台地磁和地倾斜的中期趋势负异常及临震异常,见图13和14。重庆市北温泉属地方群测点,位于统景西约40 km,临震前有水温增高,池水变浑浊现象,提供资料仅供参考(图15)。宏观考察表明,临震前Ⅵ~Ⅶ度区范围内出现了一些动物习性异常现象,见图16,详见表5。

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13  重庆台地磁月均值线性拟合改正曲线[4]

Fig. 13  Correction curve of monthly mean value of geomagnetic

         observation by linear fitting at Chongqing station

 

 

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14  重庆台地倾斜月均值(a)和整点值(b)曲线1)

Fig. 14  Curves of monthly mean valre(a) and hourly value of tilt

         at Chongqing station

 

 

 

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15  重庆北温泉(三角池温泉)流量Q日观测值曲线(据谭开鸥等[5]

Fig. 15  Curve of daily mean valueof spring flow(Q) for Sanjiaochi

         hot spring in north Chongqing

 

 

 

 

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16  宏观动物异常分布图1)

Fig. 16  Distribution of macroscopic anomalies for animal behavior

 

   

    5  重庆市江北5.4级地震异常情况登记表

    Table5  Summary table of precusory anomalies

 

前兆异常及其特征分析

重庆江北5.2级、5.4级地震出现前震活动,应变释放曲线在多年平稳的背景上变陡。9月9日3.7级、3.8级地震与11月20日5.2级、5.4级地震均有双震型性质,前震活动还体现在序列衰减系数h值小,为0.3;3.7级和3.8级地震分布在震中北面地区。

 震中200 km内,仅在震中附近地区有地磁、地倾斜、温泉水温观测。仅从有异常观测项目分析,100 km内异常台项所占比例高,101 km到200 km范围内为零。

 

总结与讨论 

 江北地震为川东及其他长期较稳定的弱震区及中强震少震区提供了罕见的震例,同时提出了尚需进一步研究的问题。

1)没有发生过破坏性地震的地区,尤其大中城市附近潜在震源区的划分问题。

2)四川盆地及边缘地区地壳浅部地腹断裂发生中强震的可能机制、触发因素及预测问题。

3)江北地震前四川省地震局、重庆市地震办公室据前震活动曾作出了一定判断。

 但目前对显著前兆性地震活动这一预报指标的研究仍是不够的,尤其四川盆地及边缘地区大量的3~4级震群活动并非皆具有前兆意义。1989年9月9日3.7级、3.8级地震序列的频度衰减系数h值小于1,当时确实判定为异常,而11月20日5.2级、5.4级地震序列的频度衰减系数h值仍小于1,对此是否作异常处理呢?因此,序列频度衰减系数h值的动态变化对震情的估计意义,均有待收集资料给出进一步的研究结果。 

 


 

  考  文  献 

  考  资  料 

[1]重庆市地震办公室,重庆江北地震学术讨论会文集,北京:地震出版社,1993。

[2]江北地震宏观考察组,重庆江北5.2、5.4级地震的地质构造背景,四川地震,No.3,1992。

[3]程万正、罗灼礼,从巴塘、小金、江北地震论地震类型的判定,地震,No.6,1990。

[4]吴小平,地磁总强度F#-[21]异常与江北5.4级地震,重庆江北地震学术讨论会文集,北京:地震出版社,1993。

[5]谭开鸥、马映清,重庆统景地震后的地质环境变化与对策,重庆江北地震学术讨论会文集,北京:地震出版社,1993。

 

  考  资  料 

1)四川省地震局江北地震现场工作指挥部,1989年11月20日四川重庆市江北县5.2级、5.4级地震总结报告(内刊),1990。

2)四川省地震局第二研究室,四川省地震台网地震目录,1989。

3)重庆市人民政府地震办公室,重庆市江北统景临时地震台地震目录,1989。