测震台网及地震基本参数 

本省测震台网如图１。在距这次地震震中200 km范围内共有测震台15个，其中100 km范围内6个。我们对测震台网的监测能力作如下定义：某一地震，总共有４个以上台站记录到较清晰的 、 到时（即最大幅度≥４ ｍｍ）从而可以确定其地震参数，则认为此地震可被监测。据此认为，本省陆区测震台网监测能力为ML ≥２.５，震中附近的苏南地区可以达到ML ≥１.５。  根据本省区域测震台网资料，采用交切法、首波双曲线法、高桥法、虚拟法以及计算机定位，得到这次地震的基本参数列于表１。
	图１  常熟-太仓５.１级地震前测震台站分布图 Fig. 1  Distribution of seismic stations before the M 5.1         Changshu-Taicang earthquake
表1  地震基本参数 Table 1  Basic parameters of the Changshu-Taicang 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 1990 02 10 01 57 12 31°41′ 121°00′ 5.1 15 江苏省常熟市 [4]

地震地质背景 

自1500年以来的历史地震记载表明震中附近为较弱的中等地震活动区。在1500～1900年400年间共记载有7次等于或大于 级地震，这些地震分布在苏州、太仓、昆山、吴江、吴县等地，其中1731年的昆山地震达到5级。本世纪以来该地区一直比较平静，没有发生过大于4级的地震。  5.1级地震震中区在大地构造上属于扬子准地台内的上海― 太湖凹陷区，如图2所示。扬子准地台区地壳平均厚度约32 km[5]。根据贯穿震中区的符离集― 奉贤人工地震测深剖面资料解释结果，太湖至上海地区的地壳结构如图３所示[6]。区域莫霍面埋深为29 km，区域内康拉界埋深为18.5 km（不连续），结晶基底顶面埋深平均7.3 km。这次5.1级地震震源深度为15 km，震源体孕育于结晶体内，说明地震断层切割较深。本区历史地震均为５级左右。在图４中所标明的3次５级左右地震为1524年太湖地震、1731年昆山地震、1855年长江口地震。由图４可以看出[7]，穿过震中区的有ＮＥＥ向无锡-崇明大断裂，该断裂是印支运动使古生代地震褶皱产生的ＮＥ、ＮＥＥ向压性和剪切断裂，形成时间早，规模大，切割深，地质时期曾有多次活动，自新生代以来仍有一定的活动。它对５.１级地震的孕育起着重要作用。从图４还可以看出这次地震位于白茆新生代断陷盆地内，有一组ＮＷ、ＮＷＷ向断裂控制着该断陷盆地，主要有常熟-昆山断裂和支塘-太仓断裂。常熟-昆山断裂是一条中生代晚期的断裂，新生代以来活动明显，该断裂还控制了现代形变等值线的走向，其西侧为太湖平原，全新世地层厚度约４～６ m，东侧是长江南岸三角洲，全新世地层厚度约１０～３０ m。支塘-太仓断裂是常熟-昆山断裂的分支。这次地震就发生在ＮＷ向的支塘-太仓断裂与ＮＥＥ向的无锡-崇明断裂的交会处。这次地震烈度Ⅴ度区长轴呈ＮＷ向，显示孕震构造为ＮＷ向断裂。震前可能是受ＮＷ断裂控制的白茆盆地块体，沿盆地内部ＮＷ向分支断裂产生差异运动，在其相交的ＮＥＥ向断裂处受阻，使应变能集中，而孕育了这次地震。
	图２  常熟-太仓震区大地构造位置       (据南京地矿部地质矿产研究所华东地质构造特征，１９８０) Fig. 2  Geotectonic sketch around the Changshu-Taicang epicentral         area
	图３  太湖― 上海地区地壳速度结构模型 Fig. 3  Pattern of crustal velocity structure in Taihu-Shanghai         area
	图４  太湖以东地区地质构造及历史地震震中分布 Fig. 4  Map of geological structure and epicentral distribution of         historical earthquakes in eastern Taihu area

烈度分布及震害

 

5.1级震后实地调查了常熟、太仓、昆山、吴县等4个县市，函调了苏、浙、皖、沪4省市的有关地区，收集到了丰富的资料，圈定了等烈度线，如图５所示[7]。
	图５  常熟-太仓５.１级地震等震线图 Fig. 5  Isoseismal map of the M5.1 Changshu-Taicang earthquake
宏观震中位于太仓县沙溪镇附近（微观震中位于常熟市，故名为常熟-太仓地震），其位置为31°35′N，121°04′E，与微观震中相距约10 km。极震区烈度为Ⅵ度，长轴8.3 km，呈ＮＷＷ向，短轴3.1 km，面积为23 km2。Ⅴ度区长轴31 km，短轴为10 km，长轴延展方向与Ⅵ度区长轴方向基本一致。这次地震烈度分布是不均匀的，在Ⅴ、Ⅵ度区内均出现高、低烈度异常点。这可能与构造条件有关，但大多是受局部场地条件的影响。烈度等值线图表明沿ＮＥ向衰减快，这与ＮＷ向的支塘-太仓断裂向ＳＷ倾是一致的。  这次地震使太仓县、常熟市、昆山市和吴县的32个乡镇，308个村，500多个大小企业遭到了不同程度的破坏，其中以太仓县最重，常熟市次之。震害快速评估是这次现场工作的重要内容，它与烈度圈定密切联系在一起。现场工作指挥部设立了现场震害评估组，紧密依靠当地各级政府，从２月１０日到２月２８日，完成了震害调查和经济损失分析工作，得到了合理的结果，为当地政府作好抗震救灾工作起到了有效的参谋作用。  关于震害调查，分四步进行： （1）分别与太仓县和常熟市城建局的领导、技术人员一起，据实际震害制定评定破坏类型和评定标准。  ①基本完好：主体结构完好，非主体结构细微裂缝在１ ｍｍ以下，一般不贯通；  ②轻微破坏：主体结构完好，非主体结构一般破坏，裂缝在１ ｍｍ以上，一般不贯通；  ③一般破坏：主体结构有轻微破坏，非主体结构破坏较重；  ④较严重破坏：主体结构一般破坏，非主体结构破坏严重；  ⑤严重破坏：主体、非主体结构均严重破坏；  ⑥局部倒塌：倒塌面积占建筑面积２５％以上。 （2）由市、县领导组织城建、民政、保险、受灾乡镇的领导和工程技术人员，在地震灾区现场察看各种不同破坏类型的建筑，并以此作参照，按统一标准统计各地破坏情况上报。 （3）对各地上报的资料进行抽查，以检验资料的可靠性，同时求出不同破坏等级的平均破坏率，即抽样统计的标准。 （4）用直接统计法和抽样统计法得出震害调查结果。  关于经济损失分析，重要的是确定不同类型房屋的平均造价和不同破坏类型的损失率。评估组与当地市、县有关部门的领导和工程技术人员一起，将受破坏的房屋分为四类：即农村民房、城镇民房、企业厂房、学校。对不同破坏类型各定出损失率的上限和下限。然后分别采用直接统计法和抽样统计法计算各类房屋破坏的经济损失。直接统计得出经济损失的总和上限为1.63亿元，下限为1.05亿元，平均为1.34亿元。抽样统计的结果要比直接统计的少６%～７％，故确定这次地震震害的直接经济损失为1.3亿元。这一结果得到当地政府和有关部门的首肯[3]。

距震中25 km处有常熟地震台，32 km处有南通地震台，附近还有无锡地震台和上海台网，能观测记录到M_S ≥０（或更小的）地震。截至３月１０日共记录到余震１０余次，其中M_S ≥1.0的仅5次，最大余震震级为M_S 1.6，与主震震级相差3.5级，主震能量占全序列总能量的99.9％以上，表明这次地震是比较典型的孤立型地震。地震序列见图６^[8]。

图６  常熟-太仓5.1级地震序列M-t图（1990.2.10～3.10）

Fig. 6  M-t diagram of the M5.1 Changshu-Taicang earthquake

        sequence

    图７是这次地震的余震震中分布。从图看不出余震有何明显的优势方向分布，只是略往主震震中的ＳＥ方向偏离了约5 km。这在震中定位的误差之内。

图7  常熟-太仓５.１级地震余震震中（199.2.10～3.10）

Fig. 7  Epicentral distribution of the aftershocks of the M 5.1

        Chang shu-Taicang  earthquake

震源机制解和地震主破裂面 

根据全国基准台网及江苏、上海、安徽等区域台网的50个Ｐ波初动资料计算出这次地震的震源机制解为图8和表２和所示。初动符号的矛盾比为５％左右。 表2  震源机制解 Table 2  Focal mechanism solution of the Changshu-Taicang 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 2 92 55 111 201 65 54 6 150 45 319 45 92 35 201 25 [4]
根据等烈度形状和震时地面运动特征，判定ＮＷＷ走向的节面Ⅱ可能是这次地震的发震断层面。释放应力场主压应力轴走向Ｎ54°Ｅ，主张应力轴走向为Ｎ30°Ｗ，Ｐ轴近于水平。这一结果与本省近年来几次中强震的震源机制解基本一致，在ＮＥ的主压应力作用下，发震断层以左旋走滑错动为主，伴有一定的逆冲分量[8]。
	图８  常熟-太仓５.１级地震震源机制图 Fig. 8  Focal mechanism solution of the M 5.1 Changshu-Taicang         earthquake

观测台网及前兆异常 

　

图9和图10分别表示震中附近地区的地震前兆观测台站（测点）和这次地震的前兆异常平面分布图。距震中200 km范围内（有1/3为海域），共有地震台站37个，其中测震台15个（上海测震传输台网有6个子台仅算作一个台），其他前兆观测台（点）有36个，含形变、地磁、地电、地应力、地下水位、水化、电磁波、水温等观测手段计72项；在距离震中0～100 km和101～200 km范围内分别有地震台13个和24个，其中测震台6个和9个，前兆台12个和24个，有测震学以外的观测项目34项和38项。  此次地震前共出现异常项目18个，前兆异常39条，其中测震学异常7条，定点观测项目异常32条，定点前兆观测台、项和异常台、项统计见表３。  从表３定点的“台项异常统计”栏可知，这次地震前200 km内共观测到了26台项前兆异常。经作者按我国地震预报清理攻关的有关要求进行了筛选，确认15项为Ⅰ、Ⅱ类异常，占总项目数72项的20.8％，前兆异常中以地下水（水位和水温）异常最为突出，短水准和地倾斜异常也引人注目。地震活动性方法分析研究中发现了条带、ｂ值、缺震、窗口效应、小震群等有异常显示。  各项前兆异常见表４，相应的异常曲线见图11～35。部分信度低的Ⅲ类前兆异常，只登记在表４中，没有给出图件，仅供参考。     表4  异常情况登记表   Table4 Summary table of precursory anomalies
	图9  常熟-太仓５.１级定点前兆观测台站分布图 Fig. 9  Distribution of precusor monitoring stations before the  M5.1             Changshu-Taicang earthquakes
表3  定点前兆观测台、项及异常台、项统计 Table 3  Statistics of precursor observation items(stations) and anomaly items（stations） on the fixed observation points 　 震中距／ｋｍ、中（Ａ）、短（Ｂ）、临（Ｃ）分类前兆异常台项及台站统计 0＜Δ＜100 101＜Δ＜200 说  明 Ａ Ｂ Ｃ Ａ Ｂ Ｃ 台项异常统计 异常台项总数／台项总数 7／37 7／37 0 3／41 5／41 4／41 1.测震项目及异常没有统计，测震单台不计入总台项； 2.全省水氡测点观测值统计性异常没有计入异常总数 百分比 18.9 18.9 0 7.3 12.2 9.8 台站异常统计 异常台站总数／台站总数 6／13 5／13 0 3／24 5／24 4／24 百分比 46.2 38.5 0 12.5 20.8 16.7
	图10  常熟-太仓５.１级地震前定点前兆异常分布图 Fig. 10  Distribution  of precursory anomalies on the fixed observation               points  before the M5.1 Changshu-Taicang earthquake
	图11  常熟-太仓5．1级地震前震中分布图（１９８５年１～１２月） Fig. 11  Epicentral distribution of the earthquakes before the M5.1 Changshu-Taicang               earthquake
	图12  ｂ值空间扫描 Fig. 12  Spatial scanning map of_b-value
	图13  苏沪杭甬地区历史地震M-t图（M＞４.０） Fig. 13  M-t_diagram for the historical earthquakes in Shuzhou, Shanghai, Hangzhou               and Ningbo area
	图14  江苏省缺震曲线（ML≥0） Fig. 14  Curve of  earthquake  deficiency in  Jiangshu Province
	图15  苏中地震窗N-t图（32°～35°N，118°40′～120°E，ML ≥1.0） Fig. 15  N-t_diagram for the central Jiangshu earthquake window
	图16  常熟台地倾斜ＥＷ向五日均值实测（a）和差分（b）曲线 Fig. 16  Curves of 5-day mean value of tilt(EW direction) at Changshu station                (a) actual observation value；(b) difference
	图17  南通地震台短水准NS1测线高差变化多元逐步回归分析图       （a）残差；（b）高差测值；（c）水位；（d）气压；（e）地温；       （f）降雨；（g）气温 Fig. 17  Multielement regression analysis curve of height difference variation               along NS1 short levelling line at Nangtong station
	图18  无锡地震台短水准ＢＣ测线高差变化回归分析图       （a）残差；（b）高差测值；（c）气温 Fig. 18  Regression analysis curve of height difference variation along  BC short               levelling line at Wuxi station
	图19  溧阳地震台地应力ＮＷ向测值（b）及去倾分析残差（a）曲线图 Fig. 19  Curves of observation value(b) of crustal stress(NW direction) and                residual(a) after eleminating declination at Liyang station
	图20  常熟井水位异常图       （a）水位测值；（b）气压测值 Fig. 20  Curves of water level anomaly(a) and observation value of atmospheric               pressure(b) in the Changshu well
	图21  苏州井、昆山井水位旬值差分图       （a）旬均值；（b）旬值差分 Fig. 21  Curves of 10-day mean value(a) and difference(b) of water level in the               Shuzhou well(upper) and Kunshan well(lower)
	图22  丹阳白龙寺井水位异常图 Fig. 22  Curve of water level anomaly in the Bailongsi well，Danyang
	图23  句容井水位高差曲线 Fig. 23  Curve of difference between observation value and normal                 backgrouns value of water level in the Jurong well
	图24  宜兴桥涯井水位旬均值图 Fig. 24  Curve of 10-day mean value of water level in the Qiaoya well，Yixing
	图25  大丰井流量逐时变化曲线 Fig. 25  Variation curve of hourly water flow in the Dafeng well
	图26  浙江桐乡井水温变化曲线 Fig. 26  Variation curve of water temperature in the Tongxiang well，Zhejiang
	图27  水氡差分异常区域年平均频次曲线 Fig. 27  Regional yearly mean frequence of difference anomalies of radon content               in groundwater
	图28  上海松江二中水氡月均方差曲线图 Fig. 28  Curve of monthly mean square error of radon content in groundwater                in the Songjiang No.2 middle school in Shanghai
	图29  上海南汇中学水氡旬均值曲线（该测点1990年3月撤消） Fig. 29  Curve of 10-day mean value of radon content in groundwater in the Nanhui               middle school in Shanghai(stoped from March，1990)
	图30  镇江船山井水氡自适应阈值异常时序图 Fig. 30  Curve of self-adapting threshold anomaly of radon content in groundwater               in the Chuangshan well in Zhenjiang
	图31  安徽和县香泉水氡月均值变化曲线 Fig. 31  Variation curve of monthly mean value of radon content in groundwater               at  Xiangquan spring in Hexian county, Anhui Province
	图32  张家港化肥厂C1-月均值图 Fig. 32  Curve of monthly mean value of Cl- in the well of Zhangjiagang Chemical               Fertilizer Factory
	图33  崇明地磁台２０分钟的帕金森（或韦氏）矢量变化（a）和｜A｜的逐月       变化（b）曲线 Fig. 33  Variation of Parkinson geomagnetic vector(or Weber vector) in 20 minutes(a)                and monthly ｜A｜（b）at Chongming  station
	图34  地磁Ｚ差值曲线（北京２１时） Fig. 34  Curves of difference value of geomagnetic Z_component
	图35  常熟-太仓５．１级地震前电磁波（点频机）异常持续时间累积直方图       （点频机即窄带甚低频接收机，采取了专门的抗干扰措施，有8个频点，        供现场选择用） Fig. 35  Accumulated histogram of sustained time of eletromagnetic wave(point              frequency meter)  anomaly before the M 5.1 Changshu-Taicang earthquake

1. 前兆异常随时间变化特征

（1）地震活动随时间呈波浪式起伏变化

 苏、锡、沪地区（３１°～３２°N，１２０°～１２２°E）在１９７０～１９８４年的１５年间，地震活动水平很低，M_L ３左右小震寥寥无几。１９８５年在距震中２５～７０ km范围内相继发生吴江（M_L ３.２）、张家港（震群，M_Lmax３.３，Ｎ＝１４）、常熟（震群，M_Lmax３.２，Ｎ＝９）小震活动（见图１１），是该地区突出的地震事件。１９８６年１月至１９８７年４月的１６个月内该地区又异常平静，见图３６。１９８７年５～７月又在该地区发生吴江（M_L３.４）、张家港（M_L３.４）和武进（M_L２.３）地震，见图３７。１９８７年８月至１９９０年１月的３０个月内，这地区又处于异常平静。这次５.１级地震就是在异常平静的背景上发生的，见图３８。地震活动图像随时间的演变过程见表５^[8]。

图36  １９８６年１月至１９８７年４月震中分布图

Fig. 36  Epicentral distribution of earthquakes from January，

         1986 to April 1987

表5  常熟-太仓5.1级地震前地震活动图像演变过程

Table 5  Evolution process of seismicity pattern before the M 5.1 Changshu-Taicang earthquake
　

图37  １９８７年５～７月震中分布图

Fig. 37  Epicentral distribution of earthquakes from May to July，

         1987

图38  1987年8月至1990年1月震中分布图

Fig. 38  Epicentral distribution of earthquakes from August，

         1987 to January，1990

 （2）中期异常显著，各手段异常不同步，呈起伏变化

 前兆异常出现最早的是１９８８年１月中旬至１９８９年３月中旬常熟地震台（Δ＝25km）的地倾斜ＥＷ向，在此异常期后转入平稳，年变曲线形态正常，至临震均未发现突变的异常。

 １９８８年１２月南通地震台的短水准出现突变异常，１９８９年１月后又转入平稳。

 在上述两个手段观测资料处于平稳的状态下，１９８９年４～６月太湖周围地区出现了十分突出的地下水异常，随后又转入相对平稳的状态。

 １９８９年８月在呈现一些零星不显著的地下水异常的情况下，崇明地震台的地磁转换函数出现了突出的异常，９月份该项地磁异常又转入平稳。

（3）临震异常极为微弱

 在短期阶段出现的突出异常只有南通地震台的短水准NS₁边高差快速转折变化，另外，距震中仅２５ km的常熟地震台没有记录到任何前震。震后仅收集到７起很不显著的宏观（地下水、动物）异常。在震中外围（Δ＞１００ km）曾观测到了一定的临震电磁信息异常。

 这种不同手段的异常所呈现的起伏相间的变化，也许是在孕震过程中经历了多次应力增强过程；而每一次应力增强的大小、方位、倾角、深度都存在较大的差异，以致于构成了极复杂的前兆异常分布图像。这次地震各类前兆异常的时间进程和空间变化示意如图３９；从此图可以看出，异常持续到发震的是极少的。

2. 前兆异常的空间分布特征

（1）异常有从震中向外围扩展的趋势

 由于该地区监测台网密布，故在相当广阔的范围内观测到了前兆异常。从图39前兆异常出现时序与震中距的关系可以看出，前兆异常包括突出的中短期前兆异常（如常熟地震台的地倾斜、南通地震台的短水准、苏州井、昆山井的地下水位，崇明地震台的地磁）和地震活动性异常（如前兆震群、ｂ值异常、诱发前震等），最早出现是在近震中的地域，且大多集中在距震中５０ km的范围内；随着时间的推移，异常有逐渐向震中外围扩展的趋势。

图39  各类前兆异常的时间进程和空间变化示意图

Fig. 39  Sketch of temporal process and spatial variation for

         various precursory anomalies

 （2）前兆异常分布与地质构造关系密切

 这次地震前兆异常出现在近震中的点位，大都与通过震中的构造有联系。如张家港、常熟地震台、昆山井，有ＮＷ向的常熟―昆山断裂相连接；常熟井（位于支塘）、上海南汇井，有支塘-太仓断裂相连接；无锡地震台、崇明地震台、苏州井都位于通过震中的断裂带上（见图４），周围异常观测点也大多在断裂构造上，如浙江桐乡井、南通地震台、溧阳地震台、镇江地震台；但外围异常点所处的构造与通过震中的构造并无直接的连接。这些点位上异常的出现，可能与整个区域构造应力场作用有关。

 3. 异常的形态特征

（1）趋势异常呈“U”形

 震前观测到具有连续趋势异常的只有南通地震台短水准NS₁测段。１９８９年１０月该测段高差开始出现快速的形变变化（见图１７），持续4个月形成一个连续、完整的“Ｕ”形异常形态，稍转平，即发震，具有近震中形变异常的典型形态特征^[7]。

（2）临震异常呈突跳脉冲形

 这次震前８～１０个月（即１９８９年４～６月）震中附近出现的地下水（水位、水温）异常，几乎都具有突跳、脉冲的形态。据以往震例经验这是典型的短临异常形态，而实际上只具有中期异常的性质，其后又转入平稳。在临震阶段具有突跳、脉冲形态的异常既少又不显著，不易被引起重视。

 4. 异常的幅度

 在这次前兆异常中，由于多点位的同一手段出现异常，故异常幅度便于比较。异常幅度最大的是地下水和水温。水位最大变化达２.３ m，接近０.５ m的也有两口井；水温升温最高的达９５℃，达４０℃多的也有三口井。变化幅度最大的点位并不在近震中，而是位于Δ＝１００～２００ km之间。这样大幅度的异常是与一个５级地震难以“匹配”的。

 地倾斜的变化幅度达２.４″，这也是以往５级地震中极少有的。

 5. 异常的种类

 观测到的中、短、临异常中包括地震活动性、短水准、地倾斜、水位、水温、水化、地磁、地应力、电磁波等，但地电阻率没有观测到异常。能有这么多手段观测到前兆异常，这是以往一个５级地震极少有的。这也许与本地区观测网点密集有关。