测震台网及地震基本参数 

唐山4.8、5.1级地震发生在京、津、唐地区的河北省境内，这里观测台网密集，在距震中200 km范围内，共有测震台站38个，其分布见图1。监测地震能力为ML 2.0以上。
	图1  唐山及其附近测震台站分布图 Fig.1  Distribution of seismometric stations around Tangshan area
这两次地震的基本参数见表1。  表1  地震基本参数 Table 1  Basic parameters of 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 1-1 1991 05 29 19 02 10.7 39.72° 118.30° 4.8   唐  山 4) 1-2 1991 05 29 19 02 11.7 39.73° 118.37° 5.1 20 唐  山 5) 2-1 1991 05 30 07 06 55.3 39.68° 118.27° 5.1   唐  山 4) 2-2 1991 05 30 07 06 57.1 39.73° 118.37° 5.3 10 唐  山 5)

地震地质背景 

唐山4.8级、5.1级地震发生在1976年唐山7.8级地震震中东北方向约20 km处。该处位于玉田东南莫氏面隆起的斜坡上，其地层厚度约32～35 km，比周围地区薄2～3 km。该区的地质构造十分复杂，北部燕山隆起与华北平原拗陷在区内交汇，主要发育有三组浅层活动性断裂[3]（图2），即北东向的宁河-昌黎断裂、唐山断裂、丰台-野鸡坨断裂；北西向的滦县-乐亭断裂、蓟运河断裂以及东西向的丰台-丰南断裂。
	图2  唐山地区断裂构造及历史地震分布图(1845.5.1～1991.5.31)      1. 壳下断裂；2. 基底断裂；3. 盖层断裂；4. 正断裂；5. 逆断裂；      6. 水平剪切断裂；7. M5～5．9；8. M6～6．9；9. M7～7．9；      ①宁河-昌黎断裂；②丰台-野鸡坨断裂；③滦县-乐亭断裂；      ④蓟运河断裂；⑤唐山断裂带；⑥丰台-丰南断裂；⑦沧东断裂 Fig.2  Map of fault structure and distribution of historical        earthquakes in Tangshan  area
宁河-昌黎断裂西起宁河，经昌黎后延入渤海。该断裂产生于前震旦纪，中生代又有强烈活动。其东南盘下降，堆积了约4 000 m的中生代碎屑岩系；西北盘上升，缺失中生代地层。新构造活动强烈，第四纪时东盘降，西盘升，落差可达400多米。  丰台-野鸡坨断裂是蓟县块隆和唐山块陷的分界线，它控制了古生代地层的发育。西段断面倾向北西，东段倾向南东，在榛子镇附近为断面转折枢纽部位。该断裂新构造活动明显，东段是山区和平原的分界线，西段断裂两侧第四系厚度之差达500 m。  滦县-乐亭断裂控制了山海关块隆和唐山块陷的活动。长期以来，前者上升，后者下降。断面走向北西、倾向北东，为高角度逆冲断层。在马城与野鸡坨之间由4条平行的断层组成。该断裂形成于前古生代，新生代活动强烈。  丰台-丰南断裂从西往东呈不连续延伸，西部为平行的两条断层，规模较大；丰南及东部断裂断续分布，隐伏于第四纪之下。从新升代沉积物厚度变化来看，在丰南一带，北薄南厚，厚度差可达300～500 m。  唐山断裂带由以下3条平行的断裂组成：①唐山-巍山-长山南断裂，它是由一些断续出现的断层组成，走向北东，倾向北西，倾角很陡，近80°，以挤压逆冲性质为主；②陡河断裂，其东北段为倾向北西的正断层，西南段由两条平行的小断层组成，断面都倾向北西，西边一条为正断层，东边一条为逆断层，全长约50 km；③唐山-古冶断裂，该断裂西南段走向北东30°，东北段走向北东50°，南段被东西向的丰南断裂所切，全长约30 km。该断裂即为这次4.8、5.1级地震的发震构造。  唐山7.8级地震前，华北地区的现代构造运动基本上是继承性活动。仅见怀来盆地、冀中凹陷和黄骅凹陷反向上升，而胶东半岛的蓬莱地区却反向下沉。唐山地区1954～1967年基本保持不变，略有上升，平均变化速率0.2 mm／d；1967～1969年上升速率为8.8 mm／d；1969～1972年下降速率为8.3 mm／d；1972～1975年略有回升，速率为2.7 mm／d。1976年唐山7.8级地震及余震引起的地面垂直形变不论是范围还是幅度都是很大的，且都呈北东向条带分布。通过对比1975年和震后1976年的水准资料，上升区在地震断层的西北侧，为一明显的北东向条带，最大升幅为178 mm。下沉区主要分布在7.8级地震及主要强余震震中附近，形成了唐山、宁河、雷庄三个强烈下沉的地形变中心，它的最大下沉量分别为748、1 551和1 044 mm。1979～1983年的水准测量资料来看，天津― 宁河一带是强烈下沉区，天津市最大沉降量为373 mm，速率为93 mm／d，宁河最大沉降量为199 mm，速率为50mm／d。  从地震活动性来看，唐山地区在1976年唐山7.8级地震前没有发生过7级以上地震，只有在滦县发生过两次 级地震，1976年唐山7.8级地震及一系列强余震，是该地区地震活动最跃的时期，1991年唐山4.8、5.1级地震只是其晚期强余震，其分布见前边图2。

烈度分布及震害

 

野外考察结果，这两次地震的宏观震中位于古冶西南约5 km的习家套乡、东李家套村附近，为39.72°N，118.37°E，与两次地震的微观震中差距很小。极震区在唐山市区东北的东矿区和开平矿区，包括胶泥庄、新立庄、西李家套、东李家套、黄坨、任家套、习家套村北半部等7个村，震中烈度为Ⅶ度。极震区长轴呈北东东向（N60°E），长轴为4.9 km；短轴为1.8 km，长短轴长度比接近于3∶1，面积6.9 km2（图3）。本区主要建筑物破坏为墙体开裂、倾斜，部分倒塌。  Ⅵ度区呈北东、北西双向特征，北东轴长15 km，北西轴长16 km，面积约129.1 km2本区主要建筑物破坏为墙体开裂、个别的部分倒塌。  有感范围北至秦皇岛、遵化一带，西至遵化、玉田、天津，南至天津到渤海，面积约1.70万km2。  烈度分布特征如下： （1）两次地震有共同的烈度分布规律，组成统一的等震线图。两次地震相隔12小时，有明显的震害迭加现象，这表明两次地震震中十分接近。两次地震的震源机制解也有很好的一致性，可见两次地震的破裂机制是相同的。 （2）Ⅵ度区呈双向特征。
	图3  1991年5月29、30日唐山4.8、5.1级地震等震线图 Fig.3  Isoseismal map of the M4.8 earthquake on May 29，1991        and of the M5.1 earthquake on May 30，1991 in Tangshan
（3）烈度衰减的不对称性。由Ⅶ度区到Ⅵ度区，北部衰减快，南部衰减慢，这与本区的基岩埋深有关。震区缺失第三系，基岩侵蚀面之上为第四系松散沉积物。由极震区向北，基岩埋深逐渐变浅，由不足50 m到0 m；而由极震区向南，基岩埋深逐渐加大，由不足50 m到100 m（图4）。
	图4  唐山5.1级地震震区地震地质图      1. 正断层；2. 逆断层；3. 一般断层；4. 活动断裂；      5. 第四纪厚度等值线(m)；6. 基岩区；7. 第四纪沉积区；8. 极震区      ①陡河断裂；②唐山巍山长山南坡断裂；③唐山古冶断裂；④后屯断裂 Fig.4  Seismogeologic map of the M5.1 Tangshan earthquake area
（4）煤矿采空区出现高烈度异常。最明显的是Ⅵ度区北部边缘的横河村，震时多出现中等破坏现象，比邻近村庄震害明显加重，烈度达Ⅶ度。  震害评估是用抽样调查与重点调查的方法，对Ⅴ～Ⅶ度区进行了调查，按房屋建筑和构筑物的破坏程度，划分出严重破坏、中等破坏、轻微破坏、损坏和基本完好5个等级。利用调查统计得到的破坏率、损失比，建筑物现单价、各烈度区建筑物总数，估算了这次地震的经济损失。尽管唐山4.8级、5.1级地震震级不大，但震害较重，损失较大，造成约5 300万人民币的经济损失。

根据河北省台网地震目录统计，自1991年5月29日至6月30日，共记录到5．3级地震序列M_L ≥0余震1 100次。根据国家地震局分析预报中心全国地震目录统计，M_L 3.0以上地震共10次，最大余震为M_L 3.7级（表2）
，序列震中分布见图5。

图5  唐山5.1级地震序列震中分布图（1991．5．29～7．31）

Fig.5  Epicentral distribution of the M5.1 Tangshan earthquake

       sequence

表2  唐山4.8级、5.1级地震序列目录

Table 2  Catalogue of the M_S 4.8 and M_S 5.1 Tangshan earthqukae sequence
　

 唐山5.1级地震释放能量占整个序列释放能量的82.5％，且4.8级地震与5.1级地震相差0.3级，因此属双震型地震。余震序列的应变释放曲线如图6所示。

图6  唐山5.1级地震序列应变释放曲线

Fig.6  Curve of strain release for the M5.1 Tangshan earthquake

       sequence

    该地震序列M-t图、N-t图和b值时序曲线见图7～9。地震序列的频度衰减系数p值为0.84，h值为1.1，地震序列属正常衰减^[4]。

图7  唐山5.1级地震序列M-t图

Fig.7  M-tdiagram for the M5.1Tangshan earthquakesequence

图8  唐山5.1级地震序列N-t图

Fig.8  N-tcurve of the M5.1 Tangshan earthquake sequence

图9  唐山5.1级地震序列b值曲线

Fig.9  b-value curve of the M5.1 Tangshan earthquake sequence

震源机制解和地震主破裂面 

唐山5.1级地震的震源机制解见表3和图10。  表3  唐山5.1级地震震源机制解 Table 3  Focal mechanism solution of the MS 5.1 Tangshan 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 50.2 SE 70.6 318.6 NE 85.3 92.8 17.0 185.9 10.2 205.6 70.0 48.6 4.7 140.2 19.4 刁桂苓
	图10  唐山5.1级地震的震源机制解 Fig.10  Focal machanism solution of the M5.1 Tangshan earthquake
台站总数39个，矛盾符号有９个，矛盾符号比23%。  从野外考察结果看，这次4.8、5.1级地震叠加的极震区长轴走向为北东60°，并沿着唐山-古冶断裂的东北段展布，极震区东界与断裂东段吻合（图4），同时两次地震的震源机制解中的节面Ⅰ的走向也与该断层一致，表明唐山-古冶断裂的东北段是发震构造，即该断裂的右旋走滑错动是4.8、5.1级地震的直接原因，震源机制解的节面Ⅰ为这次地震的主破裂面。

观测台网及前兆异常 

　

唐山4.8、5.1级地震发生在京、津、唐地区的河北省境内，这里观测台网密集，在距震中200 km范围内，共有测震台站38个（图1），前兆观测台42个，共61个前兆观测台项（图11）。包括地震活动性在内，共出现8条前兆异常，见表4及图12～20。图15承德金属水平摆EW向1991年5月16～20日变化为干扰。图20中永清水氡2月和3月的两次突跳与3月26日大同5．8级地震有关。
	图11  唐山5.1级地震观测台站分布图 Fig.11  Distribution of monitoring stations before the M 5.1         Tangshan earthquake
	图12  唐山5.1级地震前异常分布图 Fig.12  Distribution of precursory anomalies before the M 5.1         Tangshan earthquake
	图13  唐山5.1级地震前ML ≥2.0年频度曲线 Fig.13  Curve of yearly frequency of ML ≥2.0 earthquakes before         the M5.1 Tangshan  earthquake
	图14  唐山5.1级地震前震中分布图 Fig.14  Epicentral distribution of ML ≥2.0 earthquakes before         the M5.1 Tangshan earthquakes
	图15  唐山5.1级地震承德金属水平摆EW向异常       （a）日均值曲线，（b）差分曲线 Fig.15  Variation of daily mean value（a）and difference value（b）         by metal pendulum tiltmeters anomaly（EW direction） at         Chengde station before the M5.1 Tangshan earthquake
	图16  唐山5.1级地震前地磁低点位移异常分布图 Fig.16  Distribution of low point displacement of daily variation         of geomagnetic  vereical component before M5.1 Tangshan         earthquake
	图17  唐山5.1级地震前滦县西法宝井的水位变化 Fig.17  Variation of water level in Xifabao well at Luanxian         before the M5.1 Tangshan  earthquake
	图18  唐山5.1级地震前马01井水位的变化       （a）原始记录曲线；（b）水位日变曲线 Fig.18  Variation of water level in Ma-01 well before the M5.1         Tangshan earthquake （a）Original record curve；（b）Water         level various by daily
	图19  唐山5.1级地震前旺11石油井套管压力变化 Fig.19  Variation of casing pipe pressure in Wang-11 oil well         before the M5.1 Tangshan earthquake
	图20  唐山5.1级地震前永清水氡变化曲线 Fig.20  Variation of radon in groundwater in Yongqing well before         the M5.1 Tangshan  earthquake
表4  异常情况登记表  Table4  Summary the table of precurory anomalies  在前人总结中3），认为唐山山西水2和丰南岳42井水位4月底至5月下旬的上升为异常，但唐山地区人工开采情况复杂，开采影响与异常很难区分，故不作异常看待。沧州局提到的马17井5月11日水位突降14 mm，因未达到异常判别指标25 mm，故也不作为异常。另外唐山、廊坊等地、市地震局提出的电磁交变信息、水氡、赵各庄矿应力等异常，因这些观测项目都是地方台观测项目，省地震局未掌握其系统观测资料，且大部分项目未进行系统清理，故这些异常的可靠性尚待进一步研究，这次总结都未列入。