1990年10月20日甘肃省天祝-景泰6.2级地震

国家地震局兰州地震研究所 王振亚 肖丽珠 汤泉

　

　

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

　

　

   摘    要

      1990年10月20日甘肃天祝-景泰6.2级地震是1954年以来甘肃省境内发生的最大一次地震。宏观震中位于新墩湾西南的阿门岘附近，震中烈度为Ⅷ度，极震区沿断层北西走向，呈椭圆形。这次地震发生在著名的昌马-祁连-海原巨型断裂带上，具体发震断层为毛毛山-老虎山断裂。地震造成房屋倒塌195间，破坏100余间，死亡2人，伤27人，直接经济损失为5371万元人民币。

 6.2级地震序列为主-余震型。主震前有一些小震，最大为3.0级，余震较丰富，最大为4.2级，余震衰减正常，余震区长轴呈近东西向。序列b值、P值和h值分别为0.62，1.0和1.5，主震释放能量占全序列99.8%。震源机制解节面Ⅰ走向11°，P轴为NW～SW向。这次地震的破裂为走滑型，以水平运动为主，节面Ⅱ为主破裂面。在震中300 km范围内共有地震观测台23个，前兆观测台22个。6.2级地震前在震中区附近出现了测震学、地电、地磁、水氡、重力、应力及形变等许多异常变化，文中作了详细探讨。

　

前    言

 1990年10月20日16时07分，在甘肃省天祝、景泰和古浪县三县交界地区发生了6.2级地震，震中为37°07′N，103°38′E。这次地震是甘肃省1954年山丹7.2级、民勤7.0级地震以后最大的一次地震，极震区烈度为Ⅷ度。地震造成2人死亡，27人受伤。震区大量房屋倒塌和破坏，牲畜死亡，粮食和其他物品被埋，水渠阻塞，井泉破坏，道路坍塌，交通受阻。震区出现山崩、滑坡和地裂缝等地面形变现象，经济损失为5371万元人民币。

 这次地震发生在甘肃省祁连山地震带中段的重点监视防御区附近，甘肃省地震局和国家地震局对这次地震均有一定程度的中、短期预报。震前，甘肃省地震局观测到一些短临前兆异常，在9月28日的月会商会上，曾根据地磁、水氡和缺震等异常，提出“10月份应随时注意各种前兆资料的变化和突发中强地震的可能性”1）。在地震发生前1小时，国家地震局科技监测司电话通知“10月底至11月初我国大陆有可能发生中强地震，地点应注意南北地震带两端”1）。

    震后，兰州地研究所按《大震应急方案》，采取了一系列应急措施，派出考察队，携电台和录像设备，分两路顶风冒雪于当晚12时前赶往现场天祝藏族自治县的松山乡和景泰县寺滩乡，进行考察，并进行震害快速评估和趋势判定，取得良好社会、经济效益。

　

测震台网及地震基本参数 

 景泰6.2级地震震中位于甘肃省中部，测震台站分布比较均匀，在震中300 km范围内

有测震台站23个（图1），其中大多属为Ⅰ、Ⅱ类台，各台站均配有近震仪器，基本上可以监测到震中300 km范围内ML2.0以上地震。

图1  天祝-景泰6.2级地震震中附近测震台站分布图

Fig. 1  Distribution of seismometric network around the epicentral

        area  of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthquake

本次地震的基本参数列于表1。 

表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

Ms

震源深度

/km

震中地名

结果

来源

年 月 日

时 分 秒

1

1990 10 20

16 07 26.9

37°07′

103°38′

6.2

15

天祝-景泰

见参考资料2

　

地震地质背景 

 天祝-景泰6.2级地震发生在青藏高原北缘巨型弧形断裂带的东部，宏观震中位于毛毛山-老虎山断裂带内。从大区域看，毛毛山-老虎山断裂恰是青藏高原北部边缘地区最著名的昌马-祁连-海原断裂带的组成部分。后者是青藏高原北部最重要的一条弧顶指向北东的巨型弧形断裂带，也是一条强震活动带（图2）。众所周知的1920年海原8.5级，1927年古浪8.0级和1932年昌马7.6级等大震都发生在该弧形断裂带上。显然，这些7级以上大震均属于构造地震。

图2  天祝-景泰6.2级地震震中附近地质构造及历史震中分布图

     ①阿尔金断裂；②昌马断裂；③肃南断裂；④古浪断裂；

     ⑤毛毛山-老虎山断裂；⑥海原断裂

Fig. 2  Map of regional geological structure and distribution of

        historical earthquakes around the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai

        earthquake area

　

 该巨型弧形断裂带可分为活动段和相对稳定段，彼此大致相间分布，由东而西有海原、老虎山、毛毛山、冷龙岭、肃南和昌马等活动段。在这些活动段上（肃南段除外）都发生过MS≥6.0地震。1900年以前，6级以上地震主要发生在北西向深大断裂带上及中宁中卫近东西向构造带上，1900年以后，主要沿北西向构造带分布（图2和表2）。显然，该巨型断裂带是青藏高原北缘一条最为活动的断裂带。 

表2  天祝-景泰6.2级地震震中附近MS≥6.0地震目录[3]

Table 2  Catalogue of the MS≥6.0 historical earthquakes around the epicentral area

of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthquake in Gansu
　

编号

地  震  日  期

震 中 位 置

震 中 地 名

震级
Ms

年 月 日

1

1125 09 06

36.1°

103.7°

兰州一带

7

2

1440 10 26

36.7°

103.3°

甘肃永登

6.2

3

1888 11 02

37.1°

104.1°

甘肃景泰

6.2

4

1920 12 16

36.5°

105.7°

宁夏、海原

8.5

5

1920 12 25

36.6°

105.0°

宁夏、中卫

7

6

1920 12 28

35.9°

106.3°

宁夏、因原

6.2

7

1927 05 23

37.7°

102.2°

甘肃古浪

8

 老虎山断裂是具有枢纽属性的断裂（图2），为全新世以来的活动断裂，且为以左旋走滑为主的深断裂，由于断层几何上的特性，决定了其活动的差异性，造成了断裂的分段性。正是这种特性，使老虎山断裂具有孕震和发震的能力。经调查1888年景泰6.5级地震就发生在老虎山断裂的东段，地震破裂带从东端的煤清山起而止于阿门岘。可以认为，景泰6．2级地震是经过102年后老虎山断裂带又一次活动的结果。

　

烈度分布及震害 

 这次地震发生在甘肃省天祝、景泰和古浪三县交界地区，宏观震中位于37°07′N，103°37.5′E，地理位置在新墩湾西南阿门岘附近。

 极震区烈度为Ⅷ度，范围西起大圈湾西，东止下淌以东，北起阿门岘北侧，南止大圈湾－车路沟一线。等震线为椭圆形，长轴走向N85°W，长9.5 km，短轴长2.5 km，面积约18.5 km2（图3）。Ⅷ度区内房屋倒塌195间，破坏100余间，其余均出现较严重的裂缝，裂缝走向N20°E，长达数十米。车路沟村地面有张扭性裂缝，长5 m，宽5 mm，总体走向NW，局部呈NE～NW向的拐折。

图3  天祝-景泰6.2级地震等震线图

Fig. 3  Isoseismal map of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai  earthquake

 Ⅶ度区西起林场检查站与配种站间，东止俞家台东侧，北界沿三岔― 甘沟口― 宽沟一线南侧通过，南界沿松山― 老虎山主峰北侧通过。等震线呈椭圆形，长轴走向N80°W，长27 km，短轴长11 km，面积约228.9 km2。区内房屋破坏较重。并有一个烈度为Ⅷ度的异常区，形态为椭圆形，长轴走向为北西西，面积约4.2 km2，区内大多数房屋倒塌或破坏严重，未倒塌的房屋墙体普遍出现大裂缝。裂缝走向为N55°～80°W，长20～30 m，宽5 mm。

 Ⅵ度区西起跑马滩，东止骟马沟，北界位于干城― 新堡― 井子川一线以南，南界位于达隆寺― 红岘一线以北。形态为椭圆，长轴走向N80°W，长45 km，短轴长22 km，面积约56.2 km2。区内房屋大多被破坏。

 Ⅴ度区内部分房屋有轻微破坏，大多数人有感。

 这次地震发生在下午4点多，人们大多在户外活动，因此人员伤亡很小，仅死亡2人，伤27人，但地震给灾区人民造成严重的经济财产损失，大量房屋倒塌和破坏，牲畜死亡，粮食和其他物器被埋，水渠阻塞，井泉破坏，道路坍塌交通受阻。震区出现山崩、滑坡和地裂缝等地面形变现象。被破坏区域面积达814 km2，包括景泰、古浪、天祝、永登4个县的7个乡、41个村，6205户，受灾人口30609人。造成直接经济损失5371.55万元，间接损失2079.25万元人民币。

　

地 震 序 列 

 这次6.2级地震发生在祁连山地震带东段，历史地震大多属主震余震型，本次地震亦属主震余震型。主震前在震区发生了一些小震，最大前震为1990年4月15日MS 3.0地震。离主震最近的一次是1990年9月29日MS 1.7地震（图4）。主震发生后截止11月30日，共发生余震170多次，其中MS ≥4.0地震1次，3.0～3.9级10次，2.0～2.9级45次。表3为6.2级地震的前震和较强余震（MS ≥3.0）序列目录。

　

图4  天祝-景泰6.2级地震余震分布图（MS ≥3.0）

Fig. 4  Epicentral distribution of aftershocks of the MS 6.2  

           Tianzhu-Jingtai earthquake

    （a）平面分布图  

    （b）深度剖面图

　

 图4（b）给出了全序列的沿AA′和BB′方向的深度剖面图，可见余震的深度分布不均匀，主要分布在5 km到15 km范围内，最深达25 km。

表3  天祝-景泰6.2级地震序列目录（MS ≥3.0）

Table 3  Catalogue of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthqukae sequence （MS ≥3.0）
　

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

Ml Ms
 1 1990 01 12 01 51 05.7 37°56′ 103°47′ 1.9 1.1 13 景  泰 见参考资料2
 2 1990 01 26 14 27 44.0 37°02′ 104°02′ 2.1 1.3  2 景  泰  
 3 1990 04 01 05 38 28.5 37°26′ 103°21′ 3.0 2.3 21 古  浪  
 4 1990 04 15 15 08 46.3 37°07′ 103°40′ 3.6 3.0 11 景泰西  
 5 1990 06 07 22 00 16.1 37°05′ 103°53′ 1.5 0.6  2 景泰西  
 6 1990 06 14 14 48 06.7 36°54′ 103°08′ 2.3 1.5  1 天  祝  
 7 1990 06 17 01 48 54.3 37°06′ 103°48′ 2.4 1.6  1 景  泰  
 8 1990 07 08 05 30 24.1 37°06′ 103°42′ 2.7 2.0   景  泰  
 9 1990 07 25 01 33 23.3 37°05′ 103°47′ 2.1 1.3  3 景  泰  
10 1990 08 05 09 59 59.7 36°51′ 103°15′ 2.5 1.8  1 景  泰  
11 1990 09 29 16 35 32.1 37°06′ 103°45′ 2.4 1.6   景  泰  
12 1990 10 09 14 49 23.7 37°47′ 103°13′ 2.7 2.0  6 景泰西  
13 1990 10 20 16 07 26.9 37°07′ 103°38′   6.2  3 景  泰  
14 1990 10 20 16 25 45.1 36°53′ 102°54′   3.1   天  祝  
15 1990 10 20 16 39 18.0 37°06′ 103°35′   4.2 18 景  泰  
16 1990 10 20 18 08 51.1 37°07′ 103°36′   3.9  2 景  泰  
17 1990 10 20 18 43 17.1 37°07′ 103°36′   3.6  3 景  泰  
18 1990 10 20 23 30 06.8 37°07′ 103°35′   3.3  2 景  泰  
19 1990 10 21 01 12 01.5 37°07′ 103°33′   3.1 18 景  泰  
20 1990 10 21 23 30 07.2 37°08′ 103°38′   3.2  9 景  泰  
21 1990 10 22 05 19 22.1 37°05′ 103°35′   3.0  5 景  泰  
22 1990 10 22 09 05；22.3 37°10′ 103°34′   3.2 15 景  泰  
23 1990 10 23 06 21 27.9 37°10′ 103°34′   3.1 20 景  泰  
24 1990 10 26 15 15 26.1 37°08′ 103°40′   3.5 10 景  泰  

图5  天祝-景泰6.2级地震序列M-t图

Fig. 5  M-t diagram for aftershock sequence of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthquake

　

　

图6  天祝-景泰6.2级地震余震频度衰减图

Fig. 6  Curve of frequency attenuation for aftershocks of the MS 6.2  Tianzhu-Jingtai  

            earthquake

 

　

 图4是天祝、景泰地震空间分布。从图4可以看出，余震呈椭圆形分布，长轴方向为北偏西，且余震活动集中在发生主震的断层南盘上，并在20 km范围以内，沿断层扩散的现象不明显。

 从M-t图（图5）可看出，这次地震余震序列的前期频度高、强度大、衰减快，后期衰减慢。大约在21日10时左右存在着明显的分界点。图6是以日为时间单位的频次衰减曲线，可以看出余震呈指数形式衰减，且比较稳定。

 图7、8是余震序列的b值曲线，可看出b值比较高，且比较稳定。从图8还可看出，b值从低到高，最后稳定在0.66左右。

图7  天祝-景泰6.2级地震余震序列b值

Fig. 7  b-value curve for the aftershock sequence of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai   

            earthquake

　

　

　

　

　

图8  天祝-景泰6.2级地震余震序列b值变化曲线

Fig. 8  Fig.8 Curve of b-value variation for the after-shock sequence

            of the MS 6.2  Tianzhu-Jingtai earthquake

　

    从累积应变曲线（图９）可看出，应变逐日衰减较为明显，28日以后趋于平稳。

图9　天祝-景泰6.2级地震累计蠕变曲线

Fig.9　Strain release curve for the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthquake

　

    利用最小二乘法求得该序列b值为0.62，P值为1.3，h值为1.5，主震能量占全序列能量的99.8%。可见，天祝、景泰地震属于主震余震型。

　

震源机制解和地震主破裂面 

 根据甘、宁、青、陕等省地震观测台网和全国部分基准台网记录到约80个P波初动符号，利用乌尔夫网法上半球投影求解这次地震的震源机制解见表4和图11。矛盾符号比为23%。 

表4  震源机制解

Table 4  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 11 281 70 94 185 70 232 30 321 2 54 60 ／ ／ ／ ／ 见参考文献2

图10  天祝-景泰6.2级地震震源机解

Fig. 10  Focal mechanism solution of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai

         earthquake

　

 从表4和图10中可以看出，这次地震的破裂方式为走滑型，主压应力轴P轴为NE～SW向。无论是挤压应力P轴还是拉张应力T轴，其仰角都较小，接近水平，表明这次地震破裂是以水平运动为主，因而地面运动现象相当明显。宏观考察发现，玉塘村后面的基岩山上发现沿山脊坡分布走向为N70°～80°W的裂缝，从山破一直延伸到山脊，单条裂缝宽5 mm。车路沟一农户院中出现长5 m，宽5 mm的地裂缝，其总体展布方向为东西向。余震分布主要沿老虎山断裂呈一线性特征，大致形成一个椭圆形密集区，其长轴方向和震源机制的节面Ⅱ很接近，它们与老虎山断裂吻合。

 根据上述分析证明，老虎山断裂是天祝-景泰6.2级地震的孕震和发震构造，震源机制解的节面Ⅱ为发震断层。震中位置处于老虎山东西两段断裂的枢纽部位。这样的部位是应力积累的有利部位。


　

观测台网及前兆异常 

 图11和图1为震中附近地区的前兆台站和测震台站分布图，6.2级地震发生在测震台网和前兆台网的有效控制范围内。从图1和图12可以看出，距震中300 km范围内共有地震台站23个，其他前兆观测台站22个，含地电、地磁、水氡、重力、应力、形变等前兆观测42台项。6.2级地震前有测震学异常8条，其他前兆异常26条，共34条。表5详细给出了景泰地震的前兆异常情况。

图11  天祝-景泰6.2级地震震中附近前兆台站分布图

Fig. 11  Distribution of the precursor monitoring stations around

         the epicentral area of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai

         earthquake

 

　

　

图12  天祝-景泰6.2级地震前定点前兆异常平面分布图

Fig. 12  Distribution of precursory anomalies at the fixed

         observation points before the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai

         earthquake

　

    图12和图13是景泰地震300 km范围内，前兆异常平面分布和中短期前兆异常时序图。各单项手段的前兆异常曲线见专著[1]及图14～17和表5。

图13  天祝-景泰6.2级地震中短期前兆异常时序图

Fig. 13  Time series sketch of mid-term and short-term precursory

         anomalies of the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthquake

　

　

　

　

图14  天祝-景泰6.2级前地震震中分布图（1986.5.1～1989.9.30，MS≥3.0）

Fig. 14  Epicentral distribution of MS ≥3.0 earthquake before

         the MS 6.2Tianzhu-Jingtai earthquake

　

　

图15  天祝-景泰6.2级地震前小震震中分布图

      （1989.9.30～1990.9.30，MS ≥2.0）

Fig. 15  Epicentral distribution of MS ≥2.0 small earthquakes

         before the MS 6.2Tianzhu-Jingtai earthquake

　

   

    表5  异常情况登记表

    Table 5  Summary table of precursory anomalies

　

图16  兰州FSQ倾斜仪五日均值分量图

Fig. 16  Curves of 5-day mean value by FSQ tiltmeter before and

         after the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai earthquake at Lanzhou

         station

　

　

图17  天祝-景泰6.2级地震兰州FSQ水管倾斜仪五日均值矢量图

Fig. 17  Vector curve of 5-day mean value by FSQ watertube

         tiltmeter before and  after the MS 6.2 Tianzhu-Jingtai

         earthquake at Lanzhou station

　

　

前兆异常特征分析 

天祝-景泰6.2级地震前测震学以外的中、短临前兆异常有26条，其中定点观测异常23条，流动测量异常2条，宏观异常1条。震前测震学异常有8条，均为中期异常。分析这些异常过程，有下列特征：

1. 异常的数量特征

据表5统计结果表明，天祝-景泰6.2级地震的前兆信息较为丰富，它几乎涉及到地震活动性、地壳应力-形变、重磁电、水化学及地下水动态等震区所有前兆手段。各学科异常总数为34条，其中测震学前兆为8条，占24%；形变测量?前兆为7条，占21%；地下水前兆为6条，占18%，电磁前兆8条，占24%。

2. 异常的时间特征

 图13为天祝-景泰6.2级地震中短期前兆异常时序图。由该图可看出，地震活动性均为中期异常，其他学科异常以中期异常为主，并有短、临异常。总体来看，这次天祝-景泰6.2级地震前兆异常的准同步性不明显，各项中、短期异常的起始时间不尽相同，异常的转折时间也不一致。

3. 异常的空间特征

 图12为天祝-景泰6.2级地震前兆异常空间分布图，从图中可看出这次6.2级地震前兆异常空间展布范围较广，它们分布在300 km范围内。在震中100 km范围内只有为数不多的台站和流动测点，所以其异常特征无法分析。在200 km范围内有14个测点，其中有异常显示的测点4个，占总点数的40%，200～300 km范围内有10个测点，其中有异常显示的测点7个，占总点数的70%。


　

总结与讨论 

 天祝-景泰6.2级地震的发生基本符合甘肃省地震局1990年对甘肃及其邻近地区总体形势的估计，此次地震前有一定觉察，并做出一定程度的中短期预测。从我省区历史地震活动断层空段认为，在海原―古浪―昌马活动断裂带上，有两段孕震空段，见图18。空段Ⅰ从河西西部民乐至肃南，这是发生7级地震的空段。空段Ⅱ为古浪至景泰地区，是6级地震的空段。当时兰州附近出现了一些前兆异常，但大多认为反映河西西部7级地震。故注意力放在河鳌⒑鍪恿司疤古浪地区6级地震的空段。所以对发震地点估计有误。总体来看，这次6.2级地震是有中短期预测的，但未能作出临震预报。上述的各项前兆异常大多是震后总结，与震前发现的异常相差较大。

图18  甘肃省主要地震断层空段和历史地震示意图

Fig. 18  Sketch of seismic gap segment along the main faults and distribution

               of the historical earthquakes in Gansu Province

　

    由于震中100 km范围内几乎没有正式的观测台站，与之有关的一些异常，经考察发现可信度较低，没有形成异常在该地集中的势态，因此地震前对该地区的地震危险性缺乏可靠的认识依据。同时对这次6.2级地震的前兆异常认识意见并不统一。本报告所介绍的前兆异常资料基本上属无争议和精度较高的。  

    天祝―景泰6.2级地震，是1954年以后甘肃省境内发生的最大一次地震，认真总结、分析和研究这次地震的前兆异常特征是有必要的。特别是提高识别短临前兆异常的能力，才是做到震前预报的基础和关键，也是今后综合预报工作需突破的重点。

　

参  考  文  献 

　

 [1]汤泉、王振亚等，1990年天祝-景泰6.2级地震，北京：地震出版社，1993。

 [2]温增平，1990年10月20日天祝、古浪6.2级地震的震源机制解，西北地震学报，

    vol.13，No.1，1991。

 [3]甘肃省地震局，陕、甘、宁、青四省（区）强地震目录，西安：陕西科学技术出版社，

    1985。

 

参  考  资  料 

　

 1）甘肃省地震局，1990年周、月会商资料，甘肃省地震局情报资料室，1990。

 2）甘肃省地震局，甘肃省地震台网观测报告，甘肃地震局情报资料室，1990。

 3）甘肃省地震局，甘肃省地震速报报告，情报资料室，1990。