1994年9月16日台湾海峡7.3级地震
福建省地震局 彭美凤 林 树 鲍 挺 郑小菁
参加工作的还有:林颐耀、黄声明、李华、林世敏、陈莹等
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 | 应急响应和抗震设防 | 总结与讨论 | 参考文献和参考资料
摘 要
1994年9月16日在台湾海峡南部的浅滩区(22°36′N,118°41′E)发生7.3级地震,震中距离闽粤交界沿海约150~180km。地震造成大陆沿海最高烈度为Ⅵ度,受伤人数约799人,其中重伤110人,地震间接死亡4人,经济损失约2亿元人民币。
这次地震属主震-余震型,截止1995年9月共记录余震1181次,ML≥4.0地震67次,其中5.0级以上10次。
震源区位于大陆边缘向陆洋过渡壳的过渡区域,仍属大陆板内地震。震源机制解中节面Ⅱ走向N331°W为地震主破裂面,倾向南西,倾角50°;P轴方位256°,仰角83°。判断为左旋走滑正断层错动,推测这次地震与分布在该海域的巴士系断裂构造活动有关。
距震中160~500km内,闽粤两省布设有测震观测单项台22个,其他单项观测台5个,综合观测台19个,总计有地震观测台46个;有测震、形变、电、磁、地下水等34个观测项目243台项,其中38个台有测震观测项目(占38台项),24个台有其他定点观测项目33个205台项。总结分析确认有地震活动性异常9条,前兆观测异常15条,前兆观测异常台项百分比为7%。震前地震空区和条带异常图像极为明显,某些前兆异常存在群体性和准同步性。异常多出现在200 km以外,有不少中短期异常震后未及时恢复,有可能不完全属本次地震的前兆,而是整个东南沿海地震活跃时段中的多次中强地震的应变积累和释放的综合反应。
地震前福建省和广东省地震局同时把闽南和粤东及其沿海列为当年的地震危险区。
Abstract
A MS7.3 earthquake occurred on Sept. 16,1994 in the shoal (22°36′N,118°41′E) to the south of Taiwan Strait. The epicenter was 150~180km away from the coastal area between Fujian and Guangdong provinces. The maximum intensity on the land along the coast was VI. 799 people were injured, among them 110 were seriously injured, 4 people were killed indirectly. The economy loss is about 200 million Yuan (RMB).
The earthquake is of mainshock-aftershock sequence. By Sept. 1995, 1181 aftershocks were recorded. There were 67 aftershocks of ML≥4.0 and among them there were10 aftershocks of ML≥5.0.
The focal region is located in the transition zone from the continental margin to the continent-ocean transitional crust, so the event is an intraplate earthquake. In the focal mechanism solution, nodal plane II in the direction of NW 331° is the main rupture surface which dipped to southwest and the rake was 50°. The azimuth of the P-axis is 256°and its elevation is 83°. The results show that the earthquake caused by left-lateral strike slip of a normal fault. And it is suggested that the earthquake is related to the tectonic activity of the Bashi fault system in the sea around this area.
Within the distance of 160~500km from the epicenter, there were 22 stations with only seismometric observations, 5 stations with only precursor monitoring observation of 1 item and 19 stations with comprehensive observations. In total there were 46 seismic stations set up by the Fujian and Guangdong Seismological Bureaus. There were 243 observation stations-items, including 34 observation items of seismometric observations, crustal deformation observations, terrestrial electricity, geomagnetism and ground water observations before the earthquake. 9 anomalies of seismic activity and 15 other precursory anomalies were confirmed in the analysis. The ratio of precursory anomaly station-items (to the total station-items) was 7%. There were obvious abnormal patterns with seismic belt and gap before the earthquake, and some precursory anomalies showed the grouping characteristics and quasi-synchronism. Many anomalies appeared 200km away from the epicenter. A lot of mid-term and short-term anomalies did not recover their previous normal patterns of variations immediately after the earthquake. Probably they were not the precursory variations to this earthquake, but a combined reaction caused by strain accumulation and release of several moderate earthquakes during the active period in the southeastern coastal area.
Before the earthquake, the Fujian and Guangdong Seismological Bureaus listed south Fujian and east Guangdong including their coastal areas as the region of seismic risk in that year.
前 言
1994年9月16日14时20分,台湾海峡南部发生7.3级强烈地震,这次地震震源虽在海域,距闽粤交界沿海约150~180 km,但是地震仍导致闽粤地区强烈震感,且有感的范围极大,北至上海、南京、合肥、武汉,西至长沙、南宁、香港等地,有感面积估计在120万km2以上。闽南和粤东遭受不同程度的破坏,其中漳州市、龙海、东山、漳浦、诏安县以及厦门市,广东省汕头、潮州、揭阳、潮阳市以及普宁、铙平和潮安县破坏较严重,老旧的民房普遍有裂缝,墙壁抹灰掉落,砖混框架结构个别裂缝或整体倾斜。由于震感强烈,人们惊惶失措,仓惶奔跑,尤其在人口密集的中小学校及会场,受伤人员较多,伤亡约799人,经济损失近2亿元人民币。
地震发生后当晚,福建省地震局和广东省地震局分别派出现场监测预报及烈度和震情调查队伍,次日国家地震局陈章立副局长率专家组抵达厦门,在厦门、漳州、汕头一带帮助当地政府进行防震减灾工作。闽粤两省震后进行了紧急震情会商,分析预测人员根据地震序列特征以及邻近的历史地震等资料分析认为这是一次主震-余震型地震,近期还会发生5、6级的余震,但余震对沿海地区影响不大,这一震后趋势意见及时安定了民心,稳定了社会,作为经济发达、人口稠密的著名侨乡闽南与粤东,取得了显著的社会经济效益。
对于这次地震,闽粤两省地震局都曾作出过一定程度的中期预测,同时将闽粤交界及沿海划定为当年的地震危险区,福建省地震局在1993和1994年度闽台地区地震趋势研究报告中1)、2),根据中小地震活动时空扫描图像,指出该区域存在背景性地震空区和条带,根据水化学等前兆观测资料分析指出,闽南、粤东存在群体性异常。并明确提出:福建厦门至闽粤交界及其沿海地区今后3、5年内,发生5~6级地震的可能性较大。虽然这一预测的时间、地点和震级都不那么准确,但是震前地震监测预报人员确实觉察到这一区域存在一些异常信息。文献[1]作者在研究这一区域的巴士系构造活动后曾作出地震危险性预测,认为地震如果发生在海域,震级将达6~7级,如果在陆区震级为5~6级。
台湾海峡7.3级地震后,有许多专家和科研人员对本次地震序列、地震地质构造、震源破裂特征、发震断层和动力背景以及地震的“归属”等问题进行了大量分析和研究,发表了数十篇有关论文和报告,其中福建省地震局和广东省地震局先后以专辑形式[2][3]较集中发表了对此次地震的研究成果,此后又陆续在国内各刊物上发表有关文献数十篇。
本报告是在分析上述诸多论文的基础上,进一步开展综合研究工作后而编写的。尽管如此,对此次地震认识的不同观点、不同结论和争论仍然存在,其中分歧较大的是:此次地震的主破裂面是北西走向还是北东走向的断裂,此次地震应归属东南沿海地震带还是属台湾西地震带。 |
测震台网及基本参数
距震中500km范围内,闽粤两省设有38个测震台,其中汕头、福州、新丰江(河源)遥测台网分别有6个、3个、9个子台,台湾地区CWBSN和TTSN台网共有75个观测台。大陆台网能监控震中区ML≥3.3级地震,福建台网距震中最近的东山地震台(Δ=179km)资料可较完整的记录到ML≥2.7级余震活动,2.7级以下的余震可能遗漏较多。此外,500km外的广州珠江三角洲设有由12个子台组成的数字遥测台网,地震时正在试运行。图1为地震观测台站分布图(图中遥测台网仅标出部分子台的位置)。
此次地震参数的测定存在着因使用偏一侧的闽粤台网或台湾台网导致的缺陷问题,以及自成体系所测定的地震参数,可能存在测定精度偏低的问题。本震例研究以福建台网记录为主进行,主震基本参数见表1,表1同时还收集了国内和国际有关台网对主震测定的参数。
|
 |
图1 台湾7.3级地震周围闽粤地震观测台站分布图(图中仅绘出部分遥测子台)
Fig.1 Distribution of seismometric stations before the MS 7.3
Taiwan Strait earthquake
|
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 |
震源深
度/km |
震中
地名 |
结果来源 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
φN
λE |
ML |
MS |
MW |
1 |
1994 09 16 |
14 20 20.1 |
22°36′
118°41′ |
6.8* |
7.3 |
|
12.3* |
台湾海峡南部 |
见参考文献和资料 |
2 |
1994 09 16 |
14 20 21.0 |
22°42′
118°45′ |
6.8* |
|
|
|
3 |
1994 09 16 |
14 20 19.4 |
22.52°
118.67° |
|
7.2 |
|
23.0 |
4 |
1994 09 16 |
14 20 5.62 |
22.43°
118.47° |
|
|
|
19.1 |
5 |
1994 09 16 |
14 20 22.1 |
22.50°
118.50° |
|
|
6.7 |
19.0 |
WWSSN |
6 |
1994 09 16 |
14 20 18.7 |
22.53°
118.71° |
|
|
6.8 |
13.1 |
USGS |
7 |
1994 09 16 |
14 20 18 |
22.60°
118.73° |
|
7.4 |
|
10 |
|
BJI |
8 |
1994 09 16 |
14 20 19 |
22.52°
118.75° |
|
6.9 |
|
19 |
|
ISC |
注:1.发震时间统一换算为北京时(BTC)表示;
2.带*震级为限幅震级,深度采用BLO86定位软件求得。
|
地震地质背景
震区位于台湾海峡南部,属于琉球―台湾―吕宋岛弧后地带,由于弧后扩张使台湾海峡形成盆地,为我国东部典型的大陆边缘裂陷区。其东边为陆洋过渡区,欧亚大陆板块与菲律宾海板块经台湾东部、巴士海峡、吕宋岛西侧的马尼拉海沟相互接壤。
地球物理资料表明,震区位于重力异常分布由NEE向NE的转折地带,属南海北部陆架区[5][6],重力异常场由0~30×l0-5m/s2的重力异常高值,局部达60×l0-5m/s2 [7],这种重力异常的变化,反映出地质构造和深部岩石圈结构的隆起与凹陷之间的变化。重力异常反演资料表明震区莫霍面深度自西向东变浅,由28km左右减薄至20km左右,显示出大陆边缘向陆洋过渡壳过渡的性质。台湾海峡近万公里地震反射剖面[8],圈出了各个沉积盆地和隆起的轮廓,如图2。图2是以文献[7]和[1]为主,参考文献[5]、[8]、[9]绘出的震区及其邻近海域地震构造,并根椐5)给出的历史地震(M≥4.75)绘出震中分布的综合图。
|
 |
图2 台湾海峡7.3级震区断裂构造及历史地震震中分布图
图例说明:1.大陆地壳与过渡区洋壳分界线; 2.盆地或隆起边缘;
3.断裂及编号; 4.台湾浅滩;
5.历史地震震中(震中的震级、时间根据编号查表2)
断裂名称:①台湾海峡中央断裂;②闽粤滨海断裂;③台湾西海岸断裂;
④珠江口盆地北缘断裂; ⑤台西南盆地北侧断裂;
⑥台西南盆地西部断裂; ⑦巴士海峡断裂
Fig.2 Map of regional fault structure and distribution of
historical earthquakes around the MS7.3 Taiwan Strait
epicentral area
|
由图2可见,震源区所在的台湾海峡南部,分布有台西南盆地、珠江口盆地和东沙隆起,震区北部是台湾浅滩
、澎湖―北港隆起、九龙江凹陷以及台西盆地等。由于强烈的地壳活动,台湾海峡南部地壳断块构造发育,震
区分布有NNE、NE和NW向断层,如台湾海峡中央断裂、台湾西海岸断裂、珠江口盆地北缘断裂、台西南盆地西部
断裂
、巴士海峡断裂以及台西南盆地北侧断裂等。尤其自中新生代以来,由于强烈的地壳活动,NEE和NE
走向断裂被大量的NW―NNW走向的断裂切割[1]。NW、NNW
向构造分布极广,从南海东北,即台湾及台湾海峡南侧,巴士海峡西侧经台湾浅滩,在泉州和汕头之间登陆,并且继续向大
陆内部扩展,直至永安、寻乌一带,是华南地区新构造活动最强的构造体系,而其中东南段表现更为活跃,造成断裂斜
穿南部的深海盆和北部的大陆架,以及它们之间的NEE向断裂。震区正处于上述NE、NEE和NW
向三组断裂构造带的交汇部位。该区历史上曾发生过多次中强以上地震(图2),震源区附近海域(
21°00′~24°18′N,117°12′~120°00′E的范围内)发生过31次MS≥5.0级地震,5.7级以上的地震
12次,7级地震2次,如表2。
表2 震区及其邻近地区历史地震目录(MS≥5.0;21°00′~24°18′N,117°12′~120°00′)
Table 2 Catalogue of historical earthquakes around the MS7.3 Taiwan Strait epicentral area
编
号 |
发震日期 |
震中位置 |
震源深度/km |
|
|
资料来源 |
年 月 日 |
φN |
λE |
1 |
1519 09 |
23.5° |
117.2° |
|
|
广东南澳东北海中 |
5)
1986年以前见参考资料5 |
2 |
1600 09 29 |
23.5° |
117.2° |
|
7 |
广东南澳 |
3 |
1711 10 22 |
23.2° |
120.0° |
|
6.5 |
台湾嘉义高雄海滨 |
4 |
1791 04 08 |
23.8° |
117.5° |
|
5.5 |
福建东山附近 |
5 |
1878 11 23 |
23.5° |
118.0° |
|
6.5 |
|
6 |
1906 03 28 |
24.3° |
118.6° |
|
6.25 |
福建厦门海外 |
7 |
1906 03 29 |
24.3° |
118.6° |
|
5.5 |
福建厦门海外 |
8 |
1906 08 19 |
24.2° |
118.3° |
|
5.25 |
福建厦门近海外 |
9 |
1917 02 18 |
21.0° |
120.0° |
|
5.5 |
东沙群岛东海中 |
10 |
1917 08 15 |
21.0° |
120.0° |
|
5.25 |
东沙群岛东海中 |
11 |
1918 02 13 |
23.6° |
117.3° |
|
|
广东南澳 |
12 |
1918 02 14 |
23.6° |
117.3° |
|
6.75 |
|
13 |
1918 05 04 |
21.0° |
120.0° |
|
5.5 |
东沙群岛东海中 |
14 |
1918 09 13 |
21.0° |
120.0° |
|
5 |
东沙群岛东海中 |
15 |
1918 09 13 |
21.0° |
120.0° |
|
5.5 |
|
16 |
1918 09 13 |
21.0° |
120.0° |
|
5.5 |
东沙群岛东海中 |
17 |
1922 04 07 |
23.5° |
119.0° |
|
5.75 |
台湾澎湖以西海中 |
18 |
1924 01 15 |
22.1° |
120.0° |
|
6 |
台湾恒春西海中 |
19 |
1932 08 05 |
21.0° |
120.0° |
|
5 |
|
20 |
1943 11 07 |
22.0° |
119.0° |
|
6 |
台湾高雄西南 |
21 |
1947 03 17 |
22.4° |
119.7° |
|
5.2 |
台湾高雄西南 |
22 |
1948 09 30 |
23.7° |
119.8° |
|
5.4 |
台湾澎湖以北 |
23 |
1966 09 26 |
22.3° |
117.9° |
51 |
5.3 |
东沙群岛东北海中 |
24 |
1972 04 06 |
23.0° |
118.3° |
|
5.1 |
台湾台南西海中 |
25 |
1977 01 08 |
21.1° |
120.0° |
30 |
5.7 |
台湾恒春西南海中 |
26 |
1979 09 14 |
22.6° |
120.0° |
37 |
5.2 |
台湾高雄西南 |
27 |
1986 10 22 |
22.9° |
118.8° |
|
|
台湾海峡南 |
28 |
1986 10 22 |
23.1° |
119.4° |
|
|
台湾台南西海中 |
29 |
1987 09 06 |
23.0° |
118.5° |
|
5.8 |
|
参考资料6) 参考资料6)
参考资料6) |
30 |
1992 09 14 |
21.6° |
117.6° |
|
5.9 |
东沙群岛 |
31 |
1992 09 19 |
21.6° |
117.7° |
|
5.1 |
东沙群岛 |
|
烈度分布及震害
1.烈度分布
台湾海峡7.3级地震震源位于海域,因此无法考察宏观震中并确定其地理座标位置,也无法考证地表破坏的形迹和极震区的等震线分布特征和范围。根据闽粤两省地震局的地震现场工作队联合调查结果[10],两省的滨海地带为Ⅵ度分布区:由广东的惠来西侧起,经普宁、揭阳,于潮州东北进入福建后继续向东北延伸,经漳州、厦门、金门岛进入台湾海峡。根据台湾“中央日报”报道台湾岛内的烈度值分布,澎湖为4度(日本烈度表)相当于新中国烈度表Ⅵ度区,因此,Ⅵ度线推测经海峡东南方向并于台湾省的台南西侧与澎湖列岛之间通过,估计Ⅵ度区大陆陆地总面积约1.08万km2,如图3。Ⅵ度区内,人们普遍强烈有感,震动引起的人们争先恐后外逃过程中,造成挤、踩、摔、压和扭伤人员约799人,其中重伤110人,间接死亡4人,伤亡中至少有三分之二是正在上课的中、小学生。 |
 |
图3 台湾海峡7.3级地震等震线图 图例说明:1.省界;2.等震线;3..推测等震线; 4.台湾地区烈度值;5.台湾浅滩 Fig.3 Isoseismal map of the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
|
Ⅵ度区内多种结构的房屋遭受不同程度的破坏,其中,农村年久失修的夯房、土坯房、杂石夯土房、碎石房等破坏尤为严重,普遍产生裂缝。有个别墙体错位,甚至倒塌,离震中最近的古雷半岛倒塌房屋二间,有四户屋顶瓦片整体拉开长约3~5m,宽40~50cm。Ⅵ度区内有少数新近建筑的砖混多层楼房,出现裂缝或整体倾斜的破坏现象,诏安农场旧糖厂20m高烟囱出现Y字型裂缝长达2m,宽3~5cm,顶部0.8m折断掉落;厦门卷烟厂备料库房的墙体较严重的断裂。汕头市汕漳路税务局直属三分局六层办公大楼与汕漳路114-1号7层商住大楼之间[11],原有一宽约20cm的缝隙,震后互相挤压,致使缝宽变窄至10~5mm不等;普宁市流沙镇白桦大酒店八层框架结构与毗邻八层交通银行以沉降缝相连,震后两楼上部明显裂开;潮州市潮安县枫溪镇的六层商住楼地震后向左倾斜后挤靠邻近17层商住楼,致使防盗网压坏变形等破坏现象。但是,Ⅵ度内生命线工程、水工工程等基本没有遭受破坏。
Ⅴ度区面积很大,约8.46万km2,等震线大致自广东深圳起,经惠州、河源、龙川至福建武平、永安、尤溪至罗源入海,经台湾海峡北部区。根据台湾烈度值,嘉义、台南、高雄3度,而台北、新竹、台中、恒春等地2度。因此,推测Ⅴ度等震线由台中西侧进入岛内并直南下至高雄与恒春之间再次入海,如图3所示。Ⅴ度区的破坏较轻,民房一般不受损坏,仅个别地方老旧房屋出现掉瓦现象,或局部地方产生一些细小的裂缝,但Ⅴ度区内大多数人们震感强烈。
根据上述勾划的等震线,Ⅵ度和Ⅴ度线整体轮廓有所差异。Ⅴ度线长轴北东方向较明显,而Ⅵ度线的优势方位并不那么清晰。由于极震区等震线无法绘出,而其他等震线不闭合,又无强震仪的定量测定值,尽管收集使用了台湾岛内的烈度值,由于两岸各自采用不同等级的烈度划分法,即使通过换算,也不可避免因未采用统一尺度衡量地震强烈程度、地震破坏和地震影响引起的误差。因此,上述所勾划的等震线精度并不高,人为造成的误差较多。在某些地区还出现矛盾点,如厦门与金门距离很近,两岸给出的烈度差异较大。
2.灾害
经闽粤两省灾害调查评估结果[11]、[12],这次地震在福建境内造成伤亡120人,其中重伤17人,死亡1人,经济损失1.201亿元;在广东境内伤亡679人,其中重伤93人,死亡3人,经济损失约6986.8万元。
|
地震序列
根据福建地震台网记录资料,1994年9月16日7.3级主震发生前半年左右时间,原本相对平静的震区及其邻近区海域,陆续发生多次ML≥3.0级地震3),即2月21日3.6级、3月16日4.0级、6月30日4.4级、8月29日3.1级。其中8月29日最后一次地震的震中位置接近主震震中,其后至主震前再没有记录到直接前震。7.3级主震发生后,截止1995年9月30日共记录1181次余震。地震序列震级―频度分布为:ML<2.7级地震296次、2.7~2.9级地震 335次、3.0~3.9级地震 484次、4.0~4.9级地震 56次、5.0~5.9 (含限幅震级)10次。小于2.7级的地震遗漏较多。ML≥4.0级震中分布如图4,其分布的长轴方位无明显的优势方向。
对上述地震序列进行统计分析,拟合求得其古登堡-里克特公式lgN=5.13-0.81M,如图5,b值为0.81。因强余震较少,除主震外无大于6.0级的余震,曲线在高震级段拟合较差。主要余震参数见表3。主震(MS7.3)释放的能量占全序列98.4%;序列P值0.92、余震频度衰减系数h=1.2;地震M-t图、å根号E-t曲线如图6和图7,与我国九大地震的序列参数[13]相比较,p值接近东部地区地震的参数值,p值和b值与1969年渤海7.4级地震的0.89和0.86接近。
|
 |
图4 台湾海峡7.3级地震序列震中分布图(据福建地震台网资料) Fig.4 Distribution of the MS7.3 Taiwan Strait earthquake sequence
|
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图5 台湾海峡7.3级地震序列b值曲线 Fig.5 b-value curve of the MS7.3 Taiwan Strait earthquake sequence
|
表3 主要余震参数表(MS≥5.0)
Table 3 Parameters of the main aftershocks(MS≥5.0)
编
号 |
发震日期 |
发震时间 |
|
震级/
MS 震源深
度/km |
震中地名 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
φN |
λE |
1 |
1994 09 16 |
15 36 21.1 |
22°31′ 118°34′ |
5.1 |
|
2 |
1994 10 20 |
01 55 24.4 |
22°30′ 118°38′ |
5.3 |
|
3 |
1994 11 10 |
15 07 42.6 |
22°32′ 118°46′ |
5.5 |
|
续表
编
号 |
发震日期 |
发震时间 |
|
震级/
MS 震源深
度/km |
震中地名 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
φN |
λE |
4 |
1994 11 16 |
07 59 56.6 |
22°35′ 118°42′ |
5.6 |
|
5 |
1994 12 21 |
19 22 12.0 |
22°27′ 118°30′ |
5.5 |
|
6 |
1994 12 22 |
12 11 03.7 |
22°33′ 118°33′ |
|
|
7 |
1995 02 18 |
04 26 06.2 |
22°36′ 118°34′ |
5.2 |
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注: ①据福建地震台网地震目录;②MS震级依据资料6)。 |
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图6 地震序列M-t图 Fig.6 M-t diagram of the MS7.3 Taiwan Strait earthquake sequence
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图7 台湾海峡7.3级地震序列应变释放曲线图 Fig.7 Curve of strain release of the earthquake sequence for the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
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震源机制解和主破裂面
不同作者采用不同的方法,并以不完全相同的台网资料,求解出的震源机制解,如表4所列。 (1)共收集福建、广东、台湾等华南区域台网,中国基准台以及全球台网(WWSSN) 82个台站P波初动资料[14],其中中国大陆45个,中国台湾27个,全球台网10个。利用区域和远场全球台网的丰富资料,采用上半球投影方法,求解其震源机制,获得的震源机制解参数见表4序号1,矛盾符号比占17%。地震主破裂面判断为走向NW的节面Ⅱ,属左旋走滑正断层错动,如图8。 (2)根据中国数字地震台网(CDSN)和全球数字台网(GDSN)的18个台站的P波波形资料,采用遗传算法波形反演的矩张量解,认为以双力偶成分为主[15],判断主破裂面为节面Ⅱ,是NW走向的正断层错动,其震源机制解参数见表4序号2。 (3)根据闽、粤两省及其邻近的江西、浙江个别台站P波初动资料,利用KPSES软件确定的震源机制解[16],见表4序号3。判断节面Ⅱ为主破裂面。
(4)根据闽、粤两省区域台网P波初动资料,求解的主震机制解参数[17]见表4序号4。作者判断节面Ⅰ为地震主破裂面,性质为右旋正断层。 |
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图8 震源机制解图 Fig.8 Focal mechanism solution of the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
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表4 震源机制解
Table 4 Focal mechanism solution of the earthquake
序
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 |
119 |
30 |
45 331 |
240 |
50 |
256 |
83 58 5 |
134 |
15 |
239 40 |
57 49 |
见参考文献14-18 |
2 |
130.7 |
-99.3* |
40.03 322.8 |
-82.3* |
50.6 |
275.8 |
82.0 47.3 5.3 |
137.8 |
6.0 |
|
|
|
3 |
61.1 |
NW |
43.1 316.5 |
SW |
76.7 |
266.0 |
42.8 16.5 20.7 |
125.0 |
40.0 |
226.5 331.1 |
13.3 |
46.9 |
4 |
67 |
NW |
45 328 |
SW |
88 |
274 |
31 22 29 |
147 |
45 |
238 2 |
328 |
45 |
5 |
265 |
-97 |
38 93 |
-95 |
52 |
30 |
82 179 6.9 |
270 |
4.0 |
|
|
|
6 |
275 |
-90* |
35 95 |
-90* |
55 |
5 |
80 185 10 |
0 |
95 |
|
|
[19]据
WWSSN资料 |
7 |
296 |
-125* |
29 155 |
-73* |
|
93 |
232 20 |
328 |
16 |
|
|
[19]据USGS
资料 |
注: (1)带*者为滑动角;(2)单位均为度。
(5)文献[18]作者采用改进的全局搜索反演技术及相应的误差分析方法,利用震中距在5°~90°范围GDSN的VBB、CDSN中周期(IP)、中国763台网的长周期共26个台站不同频段的P波波形资料,以及其他11个台站的P波初动资料,推断本次地震距张量解两组参数如表4序号5。 (6)文献[19] 根据全球基准台网(WWSSN)和美国地质调查局台网(USGS)波形合成的地震矩张量反演方法求解的震源机制解分别为表4序号6和7。 尽管上述不同作者求解的震源机制解有所差异,但主要节面解走向为NW,其次为近EW和NE。判定本次地震的主破裂面应为NW走向的断层的主要依据是[20]:
① 余震分布的长轴方向呈北西带分布特征,图9是取自中国地震年报资料[4] 的65次较大余震的震中分布图,呈清晰的NW30°分布,其震源深度三维图显示余震震源深度为西南深、东北浅[14],表明断层面倾向西南,与序号1节面Ⅱ的解一致。图4是福建台网定位给出的ML≥4.0级的余震分布,其优势分布方向虽然不明显,但是主震后2天内的余震展布方位略显北西。 |
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图9 台湾海峡7.3级地震序列震中分布图[20]
Fig.9 Epicentral distribution of the MS7.3 Taiwan Strait earthquake sequence
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② 主震前中、小地震活动成明显的北西条带异常分布,与本区域正常地震活动图像沿北东向断裂带分布存在差异。
③ 震区存在NW~NNW走向的巴士系构造,是华南地区构造活动最强的构造体系[1],本次地震可能与斜穿台西南盆地北缘断裂的该构造断裂体系相关。
由于极震区位于海域,判断主破裂面的主要依据,即地表破坏形迹以及极震区等震线长轴方向的资料无法获取。因此,上述余震分布、震前地震分布方位特征等就成为此次地震判别主破裂面的主要依据,并结合其他地震学证据[20] 综合推断此次地震主破裂面为表4序号1的节面Ⅱ较合理。即走向NW29°、倾向240°、倾角50°,主压应力轴方位256°,仰角83°接近竖直,主张应力方位NE58°,仰角5°接近水平,发震断层错动性质为走滑兼正倾,且正倾的分量较大。该地震区似乎不完全受菲律宾海板块和欧亚板块相互推挤的作用,南海俯冲板块的重力也可能产生对这一区域的拉张作用。此外,还可能存在深部地幔物质上升的应力作用。可见本次地震具有复杂而独特的震源动力背景,需要更全面的研究和论证。
地震主破裂面判断为北西走向,与闽粤沿海区的烈度调查等震线长轴方位呈北东存在矛盾,正如烈度分布一节所述,等震线的勾划因缺少定量标准,存在人为的误差,精度可能偏低。
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观测台网及前兆异常
台湾海峡7.3级地震发生在远离陆区的海域。距震中160~500km内,闽粤两省布设有测震观测单项台22个,其他单项观测台5个,综合观测台19个,总计有地震观测台46个;有测震、形变、电、磁、地下水等34个观测项目243台项,其中38个台有测震观测项目(图1,占38台项),24个台有其他定点观测项目33个205个台项(图10)。闽赣地区布设有大地水准测量网,福建境内距震中175~486km处有11个测点,分布较稀,此次地震前未发现明显异常。根据各项观测资料分析研究结果,震前某些观测项目出现的异常,可能与此次地震的孕震有关,其中地震活动性异常有9条,其他前兆观测异常15条(图11)。大部份异常收集于已发表的文章,异常情况概括在表5 中。15项定点前兆观测异常中,中期、短期和临震异常各占11、2、3项,前兆观测异常台项百分比为7%。
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图10 台湾海峡7.3级地震前定点前兆观测台站分布图 Fig.10 Distribution of precursory monitoring stations before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
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图11 台湾海峡7.3级地震前定点观测前兆异常分布图 Fig.11 Distribution of the precursory anomalies at fixed observation points before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
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1.地震活动性异常
(1) 背景性地震空区
震源区附近于1985年开始,特别是在1986年10月22日至1988年10月22日内发生3次5级以上和多次4级以上地震,成为该区突然增强的一组醒目的中强地震活动,此后一直保持平静。根据新西兰维尔逊Evison[21]有关早期前震的论述,认为在大震前相当长的时间存在前兆地震序列活动,它的标志是未来大震震源区附近地震活动的突然增强,此后出现平静的前兆空区状态,一直持续至大震发生为止。上述这组中强震有可能属早期前震。这群显目的中强地震后东南沿海地区地震活动逐渐形成一个长轴大致为390km,短轴300km左右的区域,其中心位于闽粤交界的南澳-东山地区,有一近似椭圆的ML≥4.0级的背景性地震活动空区2)(图12)。空区周围除发生过包括1986年10月22日至1988年6.2级、5.8级、5.4级海峡南部地震外,还有1987年8月2日江西寻乌5.5级中强震群、1989年河源4.8级、1992年南日岛5.2级、东沙5.9级和5.1级等地震,空区西南边缘海域虽未发生ML≥4.0级地震,但1991年4月至1993年以来小震群不断,在海丰、陆丰及其海域发生30多次ML>2.0级地震,最大为3.6级。由此,形成了较完整的背景性空区,空区中心是历史上曾发生过两次7级,多次5、6级地震的南澳-东山强震区。 |
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图12 1985年1月1日至1994年9月16日震中分布图 1. 小震群;2. 背景空区 Fig.12 Epicentral distribution of earthquakes from Jan.1, 1985 to Sept.16, 1994
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背景空区的边缘与华南沿海主要断裂体系吻合,空区北西边缘为河源-邵武断裂带中南段,东北和西南缘均分布有北西向属巴士系构造断裂。主震发生在空区的东边缘区。
(2) 孕震空区[14]
在背景性空区形成过程中,震区附近逐渐形成ML≥3.0级孕震空区。图13a为以震区(22°00′N,118°45′E)为中心,150km为半径的R-t图,反映了孕震空区形成过程:正常地震活动→可能的早期前震活动→形成背景空区→先扩后缩的孕育空区→发震的演化过程,似乎反映了震源区地震活动由无序向有序的演化过程。
(3) 北西和北东向近似共轭的交汇条带1)、2)
1992年2月1日至1994年8月30日的地震活动,在震区周围形成ML≥3.0级地震孕震空区的同时还反映了地震相对集中于图13b中划定的NW和NE向条带内。上述的条带分布不同于该区的地震正常活动图像,正常活动图像是比较稳定的与海岸线几乎平行的长乐-诏安、政和-海丰以及河源-邵武断裂带分布。震前北西向条带,不仅相对集中了ML≥3.0级地震,而且集中了1992年以来的7 次ML≥4.0级地震,是东南沿海地震活动罕见的异常图像,经检验该条带内外地震频度比符合KN≥75%的异常判据。
(4) 区域性地震活动增强
1991年后区域性地震活动明显增强,中强震和小震群增多[14],这是福建省区域地震台网建立以来中小地震最为频繁的时段。文献[14]统计和研究了21°30′~24°00′N,116°20′~119°20′E范围内的M-t 、∑根号E-t和b值等时序曲线,如图14。M-t图显示1985年后震中周围ML≥3.5级地震密集,其后处于一段平静期,至1991年后地震又出现密集,∑根号E-t图14b反映了这一时段蠕变曲线加速,显示了该区域地震活动增强的特征。 |
 |
图13 1991年2月1日至1994年8月30日震中分布图[14] (ML≥3.0) (a)空区形成过程R-t图; (b)孕育空区和地震条带图像 Fig.13 Epicentral distribution of earthquakes from Feb.1, 1991
to Aug.30, 1994 |
(5) 地震活动性参数Mf值、C值、D值、η值异常
在震中及其邻近区内,对ML≥2.5级地震进行时空扫描[22],结果表明这一区域地震强度因子Mf值、地震空间集中度C值、地震危险度D值以及η值等均存在异常。图15为1991年7月1日至1994年9月15日时间内,在20°~25°N,116.5°~121°E区内选取1.5a为窗长,0.5a为步长的Mf值空间扫描,随着时间的推移,高Mf值异常向震区附近集中。图16为震中及其邻近区域(20°~24°N,116.5°~120.5°E)ML≥2.5级地震,以1.0a为窗长,3个月步长对C、D、η的时间扫描,C值和D值1993年7月至1994年8月同步出现异常,如图16a、b。C值急剧大幅上升-下降后发震,最大异常幅度超过0.2;D值急速上升,幅度超过0.1。C值表征地震在空间上的集中程度,D值表征地震在时间上的丛集程度[23],都较好地服从Weibull分布,在7.3级地震前1年表现为明显的异常上升,在下降过程中发震。η与b值同样都是基于震级-频度关系的地震活动参数[24],η值从数学上显示了实际震级频度分布对古登堡-里克特关系式(G-R曲线)的偏离程度,当完全符合G-R关系时η=2,当地震活动统计显示的lgN-M曲线呈上凸形态时η<2,反之则有η>2。图16c中η值1991年先处于上升,时而超出两倍均方差,持续2年多后,于1993年7月开始下降,至1994年4月前后达最低点,并超过平均值1.84的二倍均方差,说明该区域缺乏中强以上地震。 |
 |
图14 震中周围地震活动参数随时间变化曲线 (21°30′~24°00′N,116°20′~119°20′E) (a)M-t图(ML≥3.5); (b)∑根号E-t图;(c)b-t图 Fig.14 M-t diagram, ∑根号E-t curve and b-t curves around the epicentral area
|
 |
图15 台湾海峡地震前Mf值空间扫描图[22] Fig.15 Spatial scanning maps of the Mf value before the earthquake
|
 |
图16 震中及其邻近地区的C、D、η值随时间变化图[22] (a)地震空间集中度C值;(b)地震危险度D值;(c)η值 Fig.16 Curves of C, D and η-values in the epicenteral and adjacent region
|
2. 地壳形变异常
(1) 海平面与地倾斜
广东汕头验潮站资料[25]经静压订正后,显示出1980~1989年海平面无明显升降变化,1990年9月开始海平面逐渐上升,于1992年7月上升幅度值0.47m,在略有下降后便转为起伏变化,1994年9月16日7.3级地震后海平面稳定下降,于1995年初降至正常状态(图17a)。 |
 |
图17 地形变异常曲线 (a)汕头验潮静压校正后的月海平面变化; (b)汕头台倾斜仪卡尔曼滤波结果(1990~1995.9) Fig.17 Anomalous variation of ground deformation
|
汕头台水管倾斜仪NS分向观测资料经卡尔曼滤波后发现,1993年8月中旬开始至1994年5月,出现明显超二倍均方差(2σ)的异常,最大幅值约248ms。
(2) 短水准
厦门天马跨断层短水准经消除月降雨和进行褶积滤波及多元回归处理后,南点残差曲线从1991年初开始上升至1991年底达到最高值,直至海峡7.3级地震前,呈趋势性下降后发震,1996年恢复;东点残差曲线1992年开始起伏性下降,变化幅度较大,震后恢复正常,如图18。上述形变观测曲线上升后与起伏下降过程可能与本次7.3级地震有关。
3. 地下流体
(1) 水位
福建南靖水位月均值异常于1991年开始转折变化,7.3级地震前降至最低值,1997年开始恢复,见图19a。此外,广东普宁水位1992年开始趋势下降且正常年变消失,直至1995年开始回升[25]、[26](图19b)。
(2) 流量
永春台的地下水流量从1993年年中开始加大,形成明显的曲线转折,7.3级地震后逐渐趋于正常(图20)。 |
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图18 厦门天马短水准消除月雨量褶积滤波残差曲线 (a)南点残差曲线; (b)东点残差曲线 Fig.18 Monthly residual curves of short leveling after eliminating precipitation and convolution filtering at Tianma station, Xiamen
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 |
图19 台湾海峡7.3级地震前地下水位曲线 (a) 南靖水位月均值; (b)普宁水位五日均值 Fig.19 Variations of groundwater level before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
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(3) 水化学
台湾海峡7.3级地震前水化学多项组分观测出现较多的异常,包括一些中短期异常,还出现少数明显的短临异常。 |
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图20 台湾海峡7.3级地震前永春地下水流量月均值曲线 Fig.20 Curve of monthly mean value of groundwater flow before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake in Yongchun station
|
厦门水氡月均值1991年以来明显出现曲线变化转折,由高于平均值45.8Bq/L降至均值以下,并持续多年,震后降至最低值约33.0Bq/L,直至1995年后开始回升(图21a),此外漳州台的氡存在[27]同步反向的异常变化(图21b)。 |
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图21 台湾海峡7.3级地震前水氡月均值图曲线 (a)厦门台; (b)漳州台 Fig.21 Curves of monthly mean value of radon content in groundwater before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake
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潮州台Ca2+月测值曲线从1992年开始趋势上升,7.3级地震时仍持续上升(图22),震后未及时恢复,直至1998年才恢复下降。
图19~22的一组地下流体异常几乎都是同步于1991年出现,均呈趋势性下降或上升。此外,还有一些地下流体台项出现类似的异常[28]。7.3级地震后有的仍未复原,似乎不仅仅是此次7.3级地震的震前的震兆,而是反映自1992年福建南日岛5.2级地震后直至1997年福建永安5.2级地震的整个时段东南沿海区域应力场增强的特征。 |
 |
图22 台湾海峡7.3级地震前潮州Ca2+月测值图曲线 Fig.22 Curve of monthly observed value of Ca2+ before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake in Chaozhou station
|
值得注意的是,本次7.3级地震前,曾观测到较好的临震异常。如潮州测点的HCO3-震前一个月测值突然下降,到震前1天回升至正常值[26](图23a),汕头台H2和He日测值分别于震前22天和24天出现大幅度突跳,并持续数天后发震,如图24和图25。 |
 |
图23 台湾海峡7.3级地震前HCO3―月均值变化曲线 (a)潮州台;(b)华安台 Fig.23 Monthly mean value curves of HCO3― content in
groundwater before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake |
 |
图24 台湾海峡7.3级地震前汕头台H2日测值变化曲线 Fig.24 Daily value curve of H2 content in groundwater before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake at Shantou station
|
 |
图25 台湾海峡7.3级地震前汕头台He日测值变化曲线 Fig.25 Daily value curve of He content in groundwater before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake at Shantou station
|
除上述测项外,华安台HCO3-、泉州台K+等[28]出现的短临异常似乎也十分明显,如图23b和图26。上述水化学测项异常在一定程度上反映了台湾海峡地震前出现群体性和准同步性的特征。 |
 |
图26 台湾海峡7.3级地震前泉州台K+月均值变化曲线 Fig.26 Monthly mean value curve of K+ content in groundwater before the MS7.3 Taiwan Strait earthquake at Quanzhou station
|
4. 地磁
图27为福建地磁台网总场F值经消磁及年变改正[29]后龙岩对邵武台日均差值曲线。差值曲线1993年基本未超出限差,12月加速上升,超出限差6.7nT,随后曲线波动较大,恢复正常后发震。此外,漳州台和泉州台也有类似异常现象,可为佐证。而永安相对邵武台超出限差7.7nT,但由于一些干扰资料不连续、可靠性差。
综上述定点前兆观测异常共有15条,异常分布见图11,其中地下流体占绝大部分。 |
 |
图27 龙岩台地磁总强度对邵武台差值变化曲线 Fig.27 Curve of magnetic variation of total intensity in comparison Lonyan with Shaowu station
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前兆异常及其特征分析
根据上述资料分析,可以归纳台湾海峡7.3级地震前,前兆异常有如下几点特征:
表5 异常情况登记表
序号 |
异常
项目 |
台站或
观测区 |
分析
方法 |
异常判据及观测误差 |
震前异常 起止时间 |
震后
变化 |
最大
幅度 |
震中 距/km |
异常类别 |
图号 |
异常特点
及备注 |
1 |
背景
空区 |
21°~ 26°N, 114°~
120°E |
ML≥4.0
图像分析 |
|
1985.1~
1994.5 |
消失 |
|
|
LⅡ |
12 |
中心: 23°30′ 117°00′ 长轴 390km, 短轴 300km,
1)背景空区边缘与东南沿海主要断裂吻合,2)震前已发现 |
2 |
孕震
空区 |
22°00′N,
118°45′E为中心,半径150 km |
ML≥3.0 R-t
|
空区周围地震活跃 |
1991.2~
1994.8 |
消失 |
240km |
|
AⅠ |
13a |
22°00′ 118°45′ 长轴240km, 短轴170km,
孕震空区内震前18天发生一次ML3.1级地震 |
3 |
地震
条带 |
福建省及其沿海 |
ML≥3.0地震分布 |
N内/N外≥75%应变释放加速 |
1991.2~
1994.8 |
|
480km |
|
AⅠ |
13b |
1)NW、NE条带近似共轭,
2)震前已发现 |
续表
序号 |
异常
项目 |
台站或
观测区 |
分析
方法 |
异常判据及观测误差 |
震前异常 起止时间 |
震后
变化 |
最大
幅度 |
震中 距/km |
异常类别 |
图号 |
异常特点
及备注 |
4 |
地震 活动
增强 |
21°30′~ 24°00′N, 116°20′ ~
119°20′E |
M-t图 时序
分析 |
密集―平静―密集 |
1985.10~1994.3 |
|
|
|
LⅠ |
14a |
震前半年有短暂的平静 |
曲线分析 |
加速 |
1986~1994.3 |
趋于
平稳 |
|
14b |
震前蠕变曲线加速特征 |
5 |
b值 |
21°30′~ 24°00′N, 116°20′~
119°20′E |
|
高值后下降超出二倍均方差 |
1989~1992 |
恢复 |
1.21 |
|
LⅡ |
14c |
急剧下降中发震 |
6 |
地震强度因子Mf值 |
20°~25°N, 116.5°~
122°E |
2.5°×2.5°为窗长,0.25°×0.25°为步长,空间扫描ML≥2.5 |
Mf≥0.25 范围
缩小 |
1992.7~
1994.9.15 |
|
|
震中
附近 |
AⅠ |
15 |
1993年后异常明显向震中附近收缩 |
7 |
地震集中度C值 |
20°~ 24°N, 116.5°~
120.5°E |
时间扫描ML≥2.5 |
异常上升后下降C≥0.2 |
1993.7~
1994.8 |
恢复 |
≥0.2 |
|
AⅡ |
|
上升至最高值,起伏下降过程中发震 |
8 |
地震危度D值 |
20°~ 24°N, 116.5°~
120.5°E |
时间扫描ML≥2.5 |
异常上升D≥0.07 |
1993.7~
1994.8 |
|
≥0.1 |
|
AⅡ |
16b |
异常高值持续约8个月,开始下降时发震 |
9 |
η值 |
20°~ 24°N, 116.5°~
120.5°E |
时间扫描ML≥2.5 |
低值
η<2 |
1993.7~
1994.4 |
趋于
恢复 |
<1.84的2σ |
|
AⅡ |
16c |
|
10 |
|
汕头验潮站 |
静压、
订正 |
海平面上升 |
1990.9~
|
1995年
恢复 |
0.47m |
215 |
AⅠ |
17a |
1990年9月至1994年9月异常高值,震后稳定下降至正常值 |
续表
序号 |
异常
项目 |
台站或
观测区 |
分析
方法 |
异常判据及观测误差 |
震前异常 起止时间 |
震后
变化 |
最大
幅度 |
震中 距/km |
异常类别 |
图号 |
异常特点
及备注 |
11 |
地倾斜(水管倾斜仪) |
汕头台NS向 |
卡尔曼
滤波 |
>2σ |
1993.8~
1994.5 |
恢复 |
约+130ms |
222 |
AⅠ |
17b |
震后表现为负异常,1995年下半年恢复正常 |
12 |
短水准 |
厦门天马台南点 |
褶积滤波 |
>2σ |
1991~1994 |
恢复 |
|
230 |
AⅡ |
18a |
异常至1996年后才恢复 |
厦门天马台东点 |
褶积滤波 |
>2σ |
1992~1994 |
恢复 |
|
18b |
异常表现
为变幅加大 |
13 |
水位 |
南靖台 |
月均值 |
<多年均值 |
1991~ |
1977年
恢复 |
-0.23m |
248 |
AⅠ |
19a |
1991年后
|
14 |
普宁台 |
五日均值 |
趋势性下降 |
1992.4~ |
|
-2.61 |
270 |
AⅡ |
19b |
|
15 |
流量 |
永春台 |
月均值 |
>多年均值 |
1993.5~ |
1966年
恢复 |
+29.1% |
305 |
AⅠ |
20 |
1993.5后曲线明显转折 |
16 |
水氡 |
厦门 |
月均值 |
<多年均值 |
1991.1~ |
未恢复 |
-7.2Bq/L |
210 |
AⅡ |
21a |
1991后曲线明显转折 |
17 |
漳州台 |
月均值 |
>多年均值 |
1991.6~ |
未恢复 |
|
236 |
AⅡ |
21b |
1)1991.6后曲线明显转折2)震前已发现 |
19 |
Ca2+ |
|
月均值 |
持续上升>2倍均值 |
1992.5 |
恢复 |
+11.5% |
245 |
AⅡ |
22 |
1)1992.5后曲线明显转折,震后仍持续上升2)震前已发现 |
20 |
|
潮州台 |
日均值 |
突然
下降 |
1994.8.10~
1994.9.15 |
恢复 |
-4.7% |
245 |
CⅠ |
23a |
震前1个月
突然下降 |
21 |
华安台 |
均值法 |
>2倍均值方差(2) |
1994.3~
1994.7 |
恢复 |
+9.0% |
285 |
BⅡ |
23b |
突超2倍均方差,震后正常 |
21 |
H2 |
汕头台 |
日均值 |
极高峰值 |
1994.8.23~
1994.9.7 |
恢复 |
+0.34% |
225 |
CⅠ |
24 |
快速突跳,震前变化平稳 |
22 |
H2 |
汕头台 |
日均值 |
突跳 |
1994.8.21~
1994.8.25 |
恢复 |
+0.61% |
225 |
CⅠ |
25 |
|
23 |
K+ |
泉州台 |
原始数据曲线分析 |
>2σ |
1994.5~
1994.8 |
恢复 |
+15.7% |
250 |
BⅡ |
26 |
持续高值,
震后下降 |
24 |
地磁 总强度
|
龙岩台 |
龙岩―邵武差值法 |
>6.7nT |
1993.12~
1994.5 |
恢复 |
>10nT |
326 |
AⅠ |
27 |
异常结束后4~5个月发震 |
1. 多学科的群体性异常
上述异常中包括地球物理方面的地震活动性和地磁,地壳形变的水准测量、跨断层短水准、海平面,地球化学科的Rn、HCO3-、Ca2+、He、H2和K+等,特别是地震活动性和地球化学方面出现多测项的异常,具有一定的群体异常特征。 2. 异常时间进程的准同步性 有相当一部分异常出现在1991年初,如地震条带和孕育空区,特别是地下流体测项,观测曲线的转折点基本上是在1991年初,表现出时间上的准同步性。地震活动性图像异常表现出一定的长―中―短阶段性:先出现区域大的背景空区及早期前震活动,持续8~9年之久,属长期异常;随后出现地震条带与孕育空区,属中期异常;最后出现1993~1994年9月的地震危险度D和地震集中度C值等中短期异常。地下流体观测在1991年后出现中期或中短期异常,至临震前一个月或几天时出现水化学HCO3-、H2、He和K+等短临异常。可见,异常出现的时间既有同步性,也表现出同一学科异常的长-中-短临的阶段性。
3. 异常形态的持续性、趋势性
如地下流体、地磁均表现为持续较长的中期或中短期异常,有些异常持续至震后仍不复原。而临震的加速和突变形态较少。 4. 地下流体观测显示的异常所占比例大
在各项前兆异常中,地下流体观测显示的异常所占比例大,这可能与测项分布不均匀有关,一方面地下流体观测点较集中于靠近震源的闽南和粤东地区,另一方面每个测点的观测项目远多于其他学科。
应急响应和抗震设防
1.预测概况
台湾海峡7.3级地震震源远离大陆,距大陆最近距离(包括广东汕头市南澳岛和南澎岛、福建东山岛在内的沿海岛屿)均超过150km以上,因此,布设在闽南、粤东一带的地震前兆观测台网实际上也远离震源区,震前虽发现某些观测项目,特别是水化学测项的中短临异常,但未与该地震相联系加以分析和研究,实际上震前未作任何短临预测。但根据地震活动的时空分析和某些前兆观测测项,特别是粤东、闽南的地下流体测项异常,两省都曾对这一区域作过一定程度的中期预测。根据中小地震活动时空扫描图像,福建省地震局于1993年6月召开的华南区年中地震趋势会商会上提交了《东南沿海地震形势分析》 [30]一文,指出该地区存在背景性地震空区和条带异常,并根据水化学测项在闽南粤东地区出现群体性异常等分析结果,福建省地震局把厦门以南至闽粤交界及其沿海划定为1993、1994年的地震危险区和重点监视区,认为该区可能会发生5、6级地震。广东省地震局也把粤东及沿海列为当年的地震危险区。文献[1]的作者研究了巴士系构造活动的危险性,指出该海域有发生6~7级的地震危险。 2.应急响应 台湾海峡7.3级强震发生后,福建省地震局地震遥测台网15分钟内准确测定了地震三要素,并迅速上报国家地震局及有关政府部门。当晚福建省地震局由林思诚局长率领的地震现场队伍赶赴厦门,广东省地震局由林纪曾副局长率领地震现场队伍抵达汕头,次日由国家地震局副局长陈章立率领的地震专家组赶赴广东汕头、厦门、漳州等震感最严重、灾害损失较大的地区。三路地震现场队伍,统一布署地震应急对策,立即帮助当地政府开展地震救灾工作,并进行现场监测、烈度调查和震害评估工作。与此同时,福建省地震局进行震情紧急会商,并在24小时内向国家地震局提出震后趋势判断意见:根据本次地震序列特征和历史地震资料分析,初步判定7.3级地震序列为主震-余震型地震,该区不会再发生更大的地震,但近期仍会有5、6级的余震活动。17日国家地震局也以类似意见供新华社发表,并同时指出:“今后的余震对沿海不会造成破坏”。快速准确的震中测定,正确的震后趋势判断,及时安定了民心,稳定了社会。
3.灾害快速评估
地震现埸工作队迅速开展了震害评估[11] 、[12],本报告简要归纳为如下三方面: (1)地震造成的人员伤亡如表6,绝大部分伤亡人员都是因震时惊惶失措,尤其是在人口密集的正在上课的学校学生和会场人群,仓惶外逃中挤伤、踩伤,甚至跳楼造成的地震次生伤亡。
表6 地震伤亡人数统计表 (单位:人)
Table 6 Summary of casualties by the earthquake
地 区 |
受伤
重伤
死亡
住院 |
伤亡总人数 |
备 注 |
福 建
省 |
漳州市 |
74
14
1
― |
89 |
受伤人数主要是 轻度受伤或轻伤
(不含重伤和死亡人数) |
泉州市 |
26
3
―
― |
29 |
福州市 |
2
―
―
― |
2 |
广 东
省 |
汕头市 |
108
33
2
141 |
143 |
潮州市 |
329
38
1
235 |
368 |
揭阳市 |
138
22
―
90 |
160 |
惠州市 |
8
―
―
2 |
8 |
合计 |
685
110
4
468 |
799 |
(2) 受灾户数、人口数以及总建筑面积如表7。
表7 灾区户数、人口数和总建筑面积统计表
Table 7 Statistics of families, population and buildings impacted by the earthquake
地 区 |
户数/万户 |
人口数/万人 |
建筑面积/万m2 |
备 注 |
福建省 |
58 |
280 |
3840 |
|
广 东
省 |
汕头市 |
86 |
371 |
5315 |
潮州市 |
47 |
205 |
2848 |
揭阳市 |
56 |
242 |
3473 |
合计 |
247 |
1098 |
15476 |
(3) 地震造成闽粤两省房屋破坏等经济损失如表8。
表8 灾区民用建筑震灾经济损失统计表
Table 8 Statistics of economic losses in the civil buildings by the earthquake
地 区 |
破坏程度或房屋类别 |
破坏面积/
万 m2 |
单价(元/ m2) |
经济损失/
万元 |
其他损失/
万元 |
备 注 |
福建 省境
内 |
毁坏 |
0.2128 |
280 |
59.58 |
1494.1 |
1)福建省以破坏程度进行损失评估[12]
2)单价为破坏修复单价 |
严重破坏 |
5.728 |
140 |
801.92 |
中等破坏 |
93.28 |
70 |
6529.60 |
轻微破坏 |
148.80 |
21 |
3124.80 |
广东 省境
内 |
贝灰土墙轻型框架 |
473.1 |
450 |
1594.7 |
1000 |
1)破坏面积和经济损失均为城镇与农村的总和。单价为平均单方价值
2)经济损失根据不同地区的破坏比、损失比、统计求出[11] |
贝灰土墙混合结构 |
1028.8 |
350 |
2000.1 |
砖混结构房屋 |
150.1 |
515 |
575.7 |
钢筋混凝土框架 |
341.4 |
725 |
1816.3 |
小 计 |
|
|
16502.7 |
2494.1 |
|
合 计 |
18996.8 |
|
这次地震据闽粤两省震害评估结果为:人员伤亡(基本上是间接伤亡)总数为799人,经济损失18996.8万元。其中福建省伤亡人数120人,重伤17人,一心脏病卧床老人震时死亡,受灾户数58万户、人口280万人,受害建筑面积3840万 m2,经济损失1.201亿元;广东省伤亡人数约679人,重伤93人,间接死亡3人,受灾户数247万户、人口1098万人,受灾建筑面积15746万 m2,经济损失约6986.8万元。 4.抗震设防 闽南、粤东地区是人口稠密、经济发达的侨乡,厦门和汕头都是国家级的经济特区,10多年来兴建的新房屋、高楼大厦如雨后春笋。新建成的工业大厦、豪华酒店、商场、高级住宅、办公写字楼[11]以及大型生命线工程采用钢筋混凝土框架结构、设计施工比较规范,都按基本烈度设防或根据专门的地震安全性评价进行设计和施工。但是绝大部分村、乡、镇建设的1~3层,甚至3层以上,如砖混结构、贝灰土墙轻型框架、石板条结构的民房等都是乡间建筑队承包设计施工,多半凭经验,少有正规设计计算和抗震设防措施。因此,粤东、闽南地区的这类民用房屋,隐患甚多。这次地震由于震源在远离大陆的海域,对大陆的破坏较小,除了老旧的土坯房破坏较严重外,对上述新建的民房破坏程度尚属轻微。
此次地震福建省内人员伤亡较少,这与闽南地区建立城市四级和农村三级地震知识宣传网,坚持不懈地开展地震科普知识教育,使广大民众,特别是中、小学生掌握了一定的防震减灾知识有关。如东山实验小学,正在上课的老师和学生,震时不惊慌,在老师的带领下有轶序地撤离教室,尽管正在基建的教室砖瓦不断掉落,但无一人伤亡;厦门市虽然震感十分强烈,但全市无一人因惊慌失措而受伤,也没有发生停工、停产事件,社会秩序稳定。 |
总结与讨论
通过对1994年9月16日台湾海峡7.3级地震序列特征、前兆观测资料的分析和研究,认为该地震序列应属主震-余震型,地震发生在大陆边缘过渡区的海域,主破裂断层面为北西走向的巴士系构造断裂。震前存在多项地震活动性异常和地下流体等异常,某些异常表现有群体性和准同步性。众所周知,地震孕育过程和震源介质条件既复杂又多变,目前的地震预测仍然处在发震机理不清楚的情况下进行的经验性预测阶段,因此,准确预测地震三要素的几率还很低,台湾海峡7.3级地震同样未作出准确预测。但是,对此震例异常研究表明,假如震前该地区有比较多的强震震例作参考,并证实这些异常有一定的共性,那么海峡7.3级地震前通过实时跟踪,特别是地震活动性异常的跟踪研究,是可以作出一定程度预测的[31]。因为如背景空区、地震条带异常以及地下流体群体性异常震前就已提出1)、2)。地震活动异常具有明显的长→中→短期时间进程:震前数年(约8年)相继出现类似早期前震活动和背景性空区→震前1~3年出现地震条带、孕震空区、b值下降、区域性地震增强等→震前半年左右至1个月地震活动短暂平静后发生类似“信号震”(即8月29日震中附近3.1级地震),随后发生7.3级强震;综合其地震活动时空分布特征,大致可以归纳如下预测判据: 1.未来强震发生的时间
(1) 应变释放由加速转为平静后约0.5a; (2) b值下降至正常水平;
(3) 孕震空区趋于缩小,并在空区内发生类似“信号震”后1个月内。 2. 未来强震发生地点
(1) 出现过类似早期前震活动的地区; (2) 地震活动条带交汇处; (3) 背景空区边缘区或孕震空区内。 根据上述判据,掌握其时空演变过程特征,对地震作出一定程度的预测是可能的。 但是,因为前兆测项均分布于远离震中200km以外的陆区,属于远场异常,缺乏近场观测资料。因此,在异常的空间分布特征上是否存在由远至近,或由近至远;在异常出现的时间上是否有从无序至有序,缺少可供进行全方位全过程分析研究的完整资料。目前对该震例的研究,包括地震学方面均显得较粗,仍然存在诸多值得继续深入探讨的问题。主要包括如下几个方面: 1.7.3级地震的归属问题 尽管本震例研究通过对其大地构造特征、地震地质背景、震前地震活动异常图像和主破裂面的综合论证,以及震源破裂特征[19]判断该其地震应属大陆板内的地震,从地震带划分应是东南沿海地震带地震。但仍有不少研究者认为应归属台湾西带地震[32]。如何界定地震的归属,是值得继续探讨的问题。 2. 地震主破裂面的走向问题 从本文第五节震源机制解中可见:基本有三组断层面解,一为北西走向,二为北东走向,三为近东西走向。从余震分布和震前地震活动的条带走向等综合判断为北西向为主破裂面,但同样有不少研究者[17][18]认为是北东或东西走向的断层为主破裂面。 3. 前兆异常的区分和检验问题
台湾海峡7.3级地震发生在整个东南沿海地震活跃时段,自1992年以来,连续发生了一系列中强以上地震:1992年2月18日福建南日岛5.2级、3月3日厦门4.5级、9月14日东沙5.9级和11月26日龙岩4.7级;本次台湾海峡7.3级地震后,接着于1994年12月31日和1995年1月10日又在北部湾发生6.1级和6.2级地震,1995年2月25日晋江海外5.3级和1997年5月永安5.2级等。地震的频繁发生,使得很多前兆异常难于区别。
该次7.3级地震前的多项观测资料先后于1991年至1992年初开始显示异常变化,异常一直持续到7.3级地震前,有的在震后未及时恢复正常,呈趋势性异常特征。因此,对上述趋势异常可能有三种认识:①整个趋势异常是7.3级地震的前兆反映;②此种趋势异常的前段可能是1992年观测区内及附近一系列中强震前的异常变化,而后段异常变化可能是7.3级地震的孕震反映;③此趋势异常过程并不只是某一地震孕震和发震过程的反映,而是与整个区域应力场增强有关,并不仅仅与某一单个地震有对应关系,而是多个地震的综合反映,如何区分,这还是一个难以解决的问题。 对地震预报探索而言,地震前兆异常的检验是至关重要的问题。在远离震中的闽粤陆区,既然能够观测到多项前兆异常,特别是一些短临异常,这些异常的出现与7.3级强震的孕震过程又是如何相关的,是否是真正的来自震源的前兆信息?目前仅仅对这些异常做了排除某种干扰的技术检验,而大部分异常由于观测资料的连续性和可靠性问题,或缺少震例未能进行统计学的检验,更重要的是还没有进行严格的、合理的孕震过程的物理检验。这些都是有待今后深入研究的,但又是极大难度的科学问题。
由于震源区远离观测站的海域,无论是地震参数的测定,还是前兆观测资料的分析,都带来不少困难,直接影响震例研究的精度和深度。对该震例的认识,各抒已见的观点将会继续存在。
参考文献
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参 考 资 料
1) 福建省地震局,闽台地区1993年度地震趋势研究报告,1992.11。 2) 福建省地震局,闽台地区1994年度地震趋
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A.D.1986,M≥4.7), 1988.10。 6)国家地震局分析预报中心,中国四级以上地震月报目录,1987~
1995。 7) 福建省地震局分析预报中心,福建地震台网观测报告(1994)。 8)国家地震局地震数据中心,
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10) 广东省地震局,1995年度广东省地震趋势研究报告,1994.11。