1989年9月20日云南省嵩明5.0级地震

云南省地震局 黄 云 宝

 

 

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
前兆异常特征分析 | 总结与讨论 | 参考文献和参考资料

 

 

    要

   1989年9月20日云南省嵩明与寻甸交界处发生5.0级地震,宏观震中在寻甸甜乔地、羊街与嵩明大庄一带,震中烈度为Ⅵ度,极震区为近南北走向的椭圆。该次地震发生在小江西支断裂中段东侧第四纪盆地中。该次地震,伤73人,未死人,房屋破坏842间,经济损失约3200万元人民币。

 嵩明5.0级地震属孤立型地震,主震前无前震,余震7次,最大余震1.5级。地震是在北西向(331°)主压应力作用下,小江断裂左旋错动的结果,它与小江断裂活动方式一致,节面Ⅱ是地震主破裂面。发震构造是小江西支断裂。

 震中附近观测台站较多,200 km内共有测震台18个,其他前兆台27个,59个观测台项。5.0级地震前出现的异常共有15条。震前一年多出现地震空区、后又出现地震频度升高,b值降低的异常;定点前兆异常共12条,其中11条异常出现在震前几天或几十天内。震中周围100 km内,异常台项占观测台项数的31%。与云南地区5~5.9级地震出现的前兆异常平均水平接近。震前异常点主要沿北至南形成一条带状分布,异常较集中的地点是震中附近小江断裂带中段的东川、寻甸、嵩明、宜良一带地区。

    言  

    据云南区域台网资料,1989年9月20日08点26分在云南嵩明与寻甸县交界处发生5.0级地震,微观震中在25°24′N,103°05′E距宏观震中约7 km,震中烈度Ⅵ度。这次地震是继1966年东川6.5级地震后22年发生在小江断裂带西支上的一次地震。极震区内破坏情况主要为Ⅱ类木架房土墙普遍开裂、倾斜,夯土或土坯墙后墙、隔墙、马头墙上部倒塌,部分房屋单面土墙全倒或半倒塌,部分Ⅲ类房抹灰细裂,据寻甸和嵩明两县县政府统计,经济损失约3200万元人民币,73人轻度碰伤1)。地震有感范围北到东川、东到曲靖、西南到昆明一带。 

    云南省地震局震前对异常有察觉2),并加强了监视工作。地震发生后省地震局立即派出工作组到现场进行震情监视、地震考察、灾情评估等工作,最后提交了地震现场考察报告1) 

    本次地震共出现15条异常,其中3条测震学异常及5个定点前兆观测项目的12条异常。 

测震台网及地震基本参数

    震中周围200 km内有有人值守地震台18个(区域台网),对地震的监测能力为2.0级,嵩明5.0级地震的基本参数见表1。

1  地震基本参数

Table 1  Basic parameters of the MS 5.0 Songming 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 09 20

08 26 12.2

25°24′

103°05′

5.2*

10

嵩明至寻甸间

3)

2

1989 09 20

08 26 12.8

25.5

103.2°

5.0

14

    明

4)

3

1989 09 20

08 26 12.2

25°24′

103°05′

5.1

10

嵩明至寻甸间

5)

*震级为ML  


图1  嵩明MS 5.0级地震前震中附近地区测震台站分布图

Fig. 1  Distribution of seismometric stations around the 

        epicentral area before the MS 5.0 Songming earthquake

 

    对此次地震,云南区域台网仅给出ML 震级,故本报告震级用国家地震局地球物理研究所给出的MS .0,其他参数用云南区域台网目录。


 

地震地质背景 

 嵩明5.0级地震,极震区位于南北向小江西支断裂中段与北东向羊街断裂交汇部位、小江西支断裂东侧的第四纪盆地中。该区属于一级构造单元扬子准地台的二级构造单元滇中台褶束中的三级单元昆明台褶束,莫霍面起伏平缓,处于滇东幔凹区内,地壳厚度48~49 km[1]

    小江断裂带大致沿东经103°线展布,它北起四川,经云南巧家、东川、嵩明、寻甸向南延至通海、个旧一带。云南境内长约300多公里,宽约5~20 km,左旋走滑方式运动。北段位于巧家至东川之间,沿金沙江及小江河谷展布。中段从东川小江村分成东西两支,平行向南发展,其走向近南北(图2)。西支断裂总体在嵩明以北,主断面向西倾,倾角30°~60°,而在嵩明以南主断面向东倾,倾角达70°以上,小江断裂带在此反扭。断裂在大碑当至十里箐一带(震中区,见图3),断面走向N5°~10°E,倾向东南,倾角66°~75°。在羊街一带,小江断裂西支西盘为山地,海拔2000~2300 m,东侧为第四纪羊街-嵩明盆地,海拔1920~1940 m。西支中段第四纪以来平均水平错动速率为7.3 mm/a1),据30年的测量资料提供的水平位移速率为0.18 mm/a,相对垂直位移1.12 mm/a6)。东支经寻甸到达小新街后,便分成几支,时断时续向南延伸。从构造运动及历史地震资料看西支明显较东支活动强烈。羊街断裂走向N45°E,倾向北西,倾角50°~80°,压性。为小江断裂派生的次级断裂。该断裂上1927年3月15日在羊街发生过6级地震。其宏观震中与本次地震震中相邻(见图2)。

图2  小江断裂中段断裂构造及历史地震震中分布图(1500~1993,M≥5)

Fig. 2  Map of fault structure and epicentral distribution of 

        historical earthquakes along  the middle segment of

        Xiaojiang fault  

 小江断裂带是云南地区的强震活动带,地震活动频度高,强度大。其中段自1��500~1993年间共发生M≥5地震15次,其中M≥6地震7次,M≥7地震就有3次,著名的嵩明杨林8级地震就发生在该断裂带上,震中分布见图2,表2中列出M≥5.0地震。

图3  嵩明5.0级地震等震线图

Fig. 3  Isoseismal map of the MS 5.0 Songming earthquake

 

2  小江断裂中段M≥5.0地震目录

Table 2  Catalogue of M≥5.0 earthquakes along the middle segment of Xiaojiang fault

编号

地震日期

发震时刻

震 中 位 置

震级

震中地名

年 月 日

时 分 秒

1

1500 01 04

 

24.9°

103.1°

6.75

    良

1506 04 27

 

5.4°

103.1°

5.5

寻甸易隆

1560 04

 

24.9°

103.1°

5.5

    良

1599 10 16

 

5.3°

103.0°

6

    明

1612 06 03

 

25.4°

103.3°

5.5

寻甸易隆

1713 02 26

 

5.6°

103.3°

6.75

    甸

1733 08 02

 

26.3°

103.1°

7.75

东川紫牛坡

1833 09 06

 

5.0°

103.0°

8

宜良嵩明间

1834 04 11

 

5.0°

103.0°

5

宜良汤池

10

1918 01

 

5.6°

103.3°

5

    甸

11

1927 03 15

01 37 39

25.4°

103.1°

6

寻甸牛街、羊街

12

1966 02 05

23 12 30

26.2°

103.2°

6.5

    川

13

1966 02 13

18 44 36

26.1°

103.1°

6.2

    川

14

1966 02 18

11 45 12

26°05′

103°12′

5

    川

15

1989 09 20

08 26 12.2

25°24′

103°05′

5.0

    明

烈度分布及震害 

 嵩明5.0级地震宏观震中位于寻甸甜乔地、羊街与嵩明大庄一带的小江西支断裂东侧的第四纪盆地中,其经纬度为:25°28′N,103°07′E,震中烈度为Ⅵ度。等震线呈近SN走向的椭圆形状,极震区长轴长7 km、短轴长4 km,面积约22 km2,含34个自然村镇(图3)。极震区内Ⅱ类房土墙开裂、倾斜、普遍掉瓦,较多的砖砌烟囱断裂倒塌,部分房屋土墙全倒塌或半倒塌,或上部坍塌掉块。部分Ⅲ类房抹灰微裂。在盆地边缘,土坡出现小规模重力裂缝和崩塌,风化岩石开裂。Ⅴ度区长轴呈近南北向,长度约50 km,短轴近东西向,长24 km,面积约1 100 km2,其分布受小江东、西支断裂控制。区内Ⅱ类房少数土墙细裂、原有裂缝加宽,个别墙体倾斜,上部倒塌掉块,不稳固瓦掉落,Ⅲ类房少部分抹灰层细裂。这次地震有感范围是:东到曲靖市,西南至昆明市,南到宜良,北至东川1),有感范围约6000 km2

地 震 序 列 

    震中附近100 km范围内有嵩明、昆明、东川、宜良、海口、富民、高峰等7个有人值守台,嵩明台离震中最近约9 km。嵩明地震的最大特点是余震少。5.0级主震前无前震,9月20日到10月27日只记录到余震7次,最大余震为1.5级。主震能量占序列总能量的99.9%,属孤立型地震。余震震中分布图和M-t图见图4、图5。

4  嵩明5.0级地震余震震中分布图

Fig. 4  Epicentral distribution of the aftershocks of the MS 5.0 

        Songming earthquake

 

 

 

5  嵩明5.0级地震序列M-t图

Fig. 5  M-t diagram for the MS 5.0 Songming earthquake sequence  

 

 

 

 

 

 震源机制解和地震主破裂面

根据P波初动资料得到嵩明5.0级地震的震源机制解,结果列于表3及图6中。该结果的矛盾比为0.087。

3  嵩明5.0级地震震源机制解

Table 3  Focal mechanism solution of the MS 5.0 Songming

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

281

NNE

85

8

w

55

331

28

229

20

108

54

278

35

11.5

5

王绍普

.

图6  嵩明5.0级地震震源机制解

Fig. 6  Focal mechanism solution of the MS 5.0 Songming earthquake

 

 从表3和图6可见,节面Ⅱ走向近南北(N8°E),倾向西,倾角55°,与地震所在小江断裂西支中段嵩明附近,走向近南北(N4°E),倾向西,倾角30°~60°吻合;极震区等震线近南北;因此认为节面Ⅱ是嵩明地震的主破裂面,而与节面Ⅱ走向、倾向、倾角都一致的小江断裂西支是5.0级地震的发震断裂。嵩明5.0级地震是在北西向(331°)主压应力作用下,小江断裂左旋错动的结果。它与小江断裂带活动方式一致。


观测台网及前兆异常

    图1和图7为震中附近地区的测震台站和定点前兆台站分布图。震中以东缺少测震和前兆台网。

 在距震中200 km范围内共有地震台站32个,其中测震台18个;其他前兆台27个,共有水氡、水位、深井水温、地磁、地电、地应力、地倾斜、短水准、短基线、重力等12个定点前兆观测项目59个台项。在0~100 km,101~200 km距离内分别有地震台站12个和20个,其中测震台7个和11个,前兆台9个和18个,有测震学以外的观测项目7个和10个。另外,流动重力测量测线由曲靖至南华全程为450 km,其中曲靖至昆明段设有5个测点,4条测段约160 km,跨过小江东西支断裂带。据1985年4月至1988年11月观测资料分析,在此期间,跨东西两支断裂带重力测值变化不大7) 


图7  嵩明5.0级地震前定点前兆台站分布图

Fig. 7  Distribution of precursor monitoring stations before the 

        MS 5.0 Songming earthquake

 

 嵩明5.0级地震异常有3项地震活动性异常,是地震频度、空区和b值。定点前兆有水氡、水位、地倾斜、地应力、短水准等5个项目12条异常(200 km内有9条),列于表4和图8中。各种异常曲线见图9~23。

 在处理地倾斜资料时,笔者采用了线性回归中的最大相关系数方法,取倾斜资料SN方向和EW方向日均值,每5天为一组,计算相关系数(Ri),当Ri<0.88为相关破坏,视为异常。

  4  地震异常情况登记表

  Table 4  Summary table of precursory anomalies

 

09008.jpg (28421 字节)

8  嵩明5.0级地震定点前兆异常分布图

Fig. 8  Distribution of precursory anomalies at fixed observation

        points for the MS 5.0 Songming earthquake  

 

 

 

 

09009.jpg (19115 字节)

嵩明5.0级地震前M≥3.0地震震中分布图(1988.4.20~1989.9.19)

Fig. 9  Epicentral distribution of the M≥3.0 earthquakes before

        the MS 5.0 Songming earthquake 

 

 

 

 

 

09010.jpg (17820 字节)

10  嵩明周围地区M≥2.5地震月频次图

(24°22′~26°24′N,102°05′~104°05′E)

Fig. 10  Diagram of monthly frequency of the M≥2.5 earthquakes 

         around Songming area

 

 

 

09011.jpg (14562 字节)

11  嵩明周围地区M=2.0~4.9地震b值滑动曲线

(24°24′~26°24′N,102°05′~104°05′E)

Fig. 11  Sliding b-value curve of the M2.0~4.9 earthquakes 

          around  Songming area 

 

 

 

09012.jpg (16259 字节)

图12  寻甸水氡五日均值图

Fig. 12  Curve of  5-day mean value of radon content in 

         groundwater in Xundian

 

 

 

09013.jpg (15293 字节)

图13  禄劝水氡日均值图

Fig. 13  Curve of  daily mean value of radon content in

         groundwater in Luquan  

 

 

 

 

09014.jpg (10095 字节)

图14  东川黄水箐水氡日均值图

Fig. 14  Curve of daily mean value of radon contentin 

         groundwater in Huangshuiqin,Dongchuang

 

 

 

 

 

09015.jpg (12326 字节)

图15  鲁甸水氡日均值图

Fig. 15  Curve of daily mean value of radon content in 

         groundwater in Ludian

 

 

 

09016.jpg (14323 字节)

图16  昭通水氡日均值图

Fig. 16  Curve of daily mean value of  radon content in 

         groundwater in Zhaotong

 

 

 

09017.jpg (12273 字节)

图17  嵩明地应力月均值图

Fig. 17  Curve of monthly mean value of  stress in Songming

 

 

 

 

09018.jpg (23340 字节)

图18  楚雄水位月(a)、日(b)均值图

       (a曲线上数字为最高水位月份)

Fig. 18  Curve of monthly mean value(a) and daily mean value(b) 

         of water level in Chuxiong

 

 

 

09019.jpg (11950 字节)

图19  宜良短水准1~3边月测值图

Fig. 19  Monthly observed curve of short levelling (1-3 side)

         in Yiliang

 

 

 

09020.jpg (20007 字节)

图20  易门三矿地倾斜SN向日均值差分图

Fig. 20  Curve of daily mean difference of tilt(SN direction)

         in No.3 miner in Yimen

 

 

 

09021.jpg (9624 字节)

图21  楚雄地倾斜相关系数图

Fig. 21  Curve of relation coefficient of tilt in Chuxiong

 

 

 

09022.jpg (8275 字节)

22  昭通地倾斜相关系数图

Fig. 22  Curve of relation coefficient of tilt in Zhaotong

 

 

 

09023.jpg (11032 字节)

图23  个旧地倾斜SN向日均值差分图

Fig. 23  Curve of daily mean difference of tilt(SN direction)

         in Gejiu

 

前兆异常特征分析 

 嵩明5.0级地震前出现的异常有地震学3个项目:频度、空区、b值。定点前兆异常有水氡、水位、地倾斜、短水准、地应力等5个项目。

 . 前兆异常的时间进程特点

 震前有中期、短期和临震异常显示,共出现异常15起;其中中期异常3起,占总数的20%。在震前6个月前后,震中区周围的小震月频次、b值及寻甸水氡五日均值、宜良汤池短水准等几乎同时在1989年3月开始出现异常。震前3个月内出现异常的是楚雄水位(6月),嵩明地应力(7月),昭通水氡(8月)异常时间也显示出准同步性。水氡和地倾斜多为临震异常信息,禄劝水氡、黄水箐水氡、鲁甸水氡、三矿水管倾斜、楚雄水管倾斜、个旧石英摆倾斜、昭通金属摆倾斜等均在8月下旬或震前几天相继出现突变异常(图24)。6个突变异常中有一半为单点突跳,可靠性较低。但多观测点上不同项目同时出现突变则增加了异常的可靠性,构成临震异常的特点。震前中期异常占全部异常的20%,短期和临震异常各占40%。

图24  嵩明5.0级地震异常时间进程示意图

Fig. 24  Temporal process sketch of procursory anomalies for the 

         MS 5.0 Songming earthquake

 

 . 前兆异常的空间分布特点

 在震中附近约2°×2°的范围内,震前出现了小震频次增高、b值连续下降、3级地震围空等震兆异常。与此同时,出现异常最早的定点前兆是距震中25 km的寻甸水氡和40 km的宜良短水准,它们从1989年4、5月出现异常。这一现象与1988年澜沧7.6级地震前,出现最早的定点中期异常距震中最近的现象相似[2]。再往后,前兆异常逐步向外围地区发展,北面有昭通地倾斜、鲁甸水氡,南面有个旧地倾斜,前兆异常点沿北至南形成一狭长条形带状分布,最远可达200多公里。然而,异常较集中的地点是震中附近小江断裂带中段的东川、寻甸、嵩明、宜良一带地区(图8)。

 在距震中200 km范围内,异常台项数占观测台项数的15%,在震中100 km范围内,异常台项占观测台项数的31%(地震活动性异常不参与统计),101~200 km范围内异常台项占观测台项数的9%,这一统计结果与云南地区5~5.9级地震平均结果接近。

总结与讨论 

 分析嵩明5.0级地震震例,我们认为有以下两个特点值得注意。

1)震前6个月前后,震中周围小震活动显著增强,与此同时部分定点前兆也伴随着出现趋势性异常,尔后异常逐步向外围发展,特别在临震前夕,定点前兆亦出现了更多突变异常,这种现象,为我们今后作短临预报提供了一些可供参考的例子。

2)这次地震,异常点距震中最远的两个点是昭通和个旧,均超出200 km的统计范围,且这两个点是处于小江断裂带的南北两端,这种现象和马宗晋等人提出的“多源场”观点相吻合,既在大范围区域应力-应变场加强的情况下,板内断裂块体的相对滑移运动可能导致在多个有利的构造部位上产生应力、应变相对集中,同时孕育地震,故而引起某些特定部位的定点前兆产生异常点。

  考  文  献

[1]国家地震局地质研究所,云南省地震局,滇西北地区活动断裂,中国活动断层研究专辑,

   北京:地震出版社,1990。

[2]陈立德等,澜沧7.6级地震前兆异常综合特征(一)中期异常综合特征,地震,No.4,

   1992。

  考  资  料

1)杨继武等,嵩明5.0级地震现场考察报告(打印稿),1989年。

2)云南省地震局震情会商记录(1989年度会商原始记录)。

3)云南省地震遥测中心,云南地震月报目录,(区域台网)1989.9。

4)国家地震局地球物理研究所,地震临时报告,1989.9。

5)国家地震局分析预报中心七室,中国4级以上地震目录,1988.9。

6)晏凤桐等,滇西实验场科学总结,打印稿,1994年。

7)云南省地震局测量队重力组,昆明附近地区的重力变化,打印稿,1989年