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1973年12月31日河北省河间5．3级地震

　

河北省地震局侯建明曾炬罗兰格

前言

1973年12月31日，在河北省河间县发生了Ｍ_S5．3级地震，这是继1967年3月27该区6．3级地震后的又一次中强地震。震后，在国家地震局的组织下，地震测量队、天津市地震局、河北省地震队等专业队伍赶赴现场进行了联合考察。经调查，这次地震少数房屋被震裂，有的山墙错动，有的地方还有落瓦、掉灰和建筑饰物震落等现象，没有伤亡。

地震基本参数

这次地震的基本参数列于表1。

表1 地震基本参数表

Table 1 Basic parameters of earthquake
　

编号	发震日期	发震时刻	震中位置		震级 (M_S)	震源深度 (km)	震中地名	结果来源
编号	年月日	时分秒	北纬	东经	震级 (M_S)	震源深度 (km)	震中地名	结果来源
1	1973 12 31	19 00 53	38°28′	116°33′	5．3	30	里坦	[4]
2	1973 12 31	19 00 54	38．4°	116．8°	5．3	19	河间	[3]

地震地质背景

间震区位于华北平原沉降带中部，根据板块构造的划分，该区位于华北块体中的冀中板块沧县隆起的南部^［1］。构造区划上处于河间、束鹿、磁县地震构造小区的北端^3）。该区主要受北北东向构造控制，沧县隆起以西的主要活动断裂有任邱西断裂、南马庄断裂及河间断裂；沧县隆起区主要受大城断裂控制，这是一条长期发育的高角度基底断裂，全长约135km，其东部为里坦断陷，沧县隆起的东界为沧东断裂，与黄骅坳陷相毗邻（图1）。
	图1 河间地区地质构造图（据李绍柄等简化） Fig．1 Geological structure in Hejian area ①涿县―石家庄断裂；②沧东断裂；③容城东断裂；④牛驼东断裂； ⑤大城断裂；⑥任邱西断裂；⑦南马庄断裂；⑧河间断裂； ⑨高阳断裂；⑩徐水断裂
该区自新生代以来长期下沉，沉积厚度达3400 m，沉积中心在里坦断陷盆地。大城断裂严格控制着新生代中下部的沉积，仅第三系，落差达350 m^［1］。在该区历史上，曾发生过1068年沧州、河间6级地震，1625年及1893年沧县的两次5级地震，1967年3月27日河间、大城6．3级地震（图2）。垂直形变测量资料表明，6．3级地震前，里坦断陷呈北东向条带下沉状态，与地质历史时期的运动方式基本一致^1）（图3）。据中国科学院地质研究所资料^[2]，该区地壳厚度为36－37 km（图4）。
	图2 河间地区的主要断裂及历史地震震中分布图（Ｍ_S≥4.75） Fig．2 Major faults and epicentral distribution of historical earthquakes（M_S≥4.75） in Hejian area 1．地壳或超壳活动断裂；2．一般活动断裂；3．Ｍ=5．0-5．9； 4．Ｍ≥6．0
	图3 河间大城地区1964―1969年垂直形变图（据地震测量队） Fig．3 Map showing vertical deformation(1964―1969) in Dacheng area, Hejian 虚线、实线分别为相对下降和上升量（单位：mm）
	图4 河间及其周围地区地壳厚度图（据魏梦华等） Fig．4 Map showing crustal thickness in Hejian and its surrounding area

烈度分布
　

这次地震的宏观震中位于北纬38°27＇，东经116°30．5＇，震中烈度为Ⅵ度。极震区西起河间县米各庄以东，东至里坦、白塔、祟仙以西，北至西留各庄、南张寨以南，南至沙河桥、景和、杜生以北，呈椭圆形，其长轴方向近东西，长约35 km，短轴长20 km，呈南北向。总面积约500 km²。据宏观考察结果^2），极震区内总的情况是房屋出现裂隙，其中多数是沿1967年地震时出现的裂缝经抹灰后再裂开，部分新建房屋出现新裂缝和山墙错动。此外有掉瓦、落灰和建筑装饰物的掉落现象。上述现象虽占比例不足10％，但在极震区内分布较广。地震时，当地群众听到很大响声，并感到强烈的上下颠动，大部分人惊逃室外。室内器物强烈振动，电灯摇晃，房屋及门窗作响，悬挂物摇摆，器皿内的水溅出，立柜的门自动开、关。

Ⅴ度区北界在任丘县�|州至静海县唐官屯附近，东界在青县以东沿运河东侧向南延伸，南部到交河县的泊镇、黄屯一带，西界为河间县以西向南至献县附近。全区呈北北东走向的椭园形，长轴长约93 km，短轴约长84 km。Ⅴ度区内的庞家佐、边渡口等地出现Ⅵ度异常区，烈度空间分布如图5^［4］。

这次地震，除河北省沧州、廊坊、唐山、保定、石家庄、衡水等地普遍有感外，北京、天津、德州、济南等市亦有感。　

图5 河间5．3级地震等震线^图[4]

Fig．5 Isoseismal map of the Ｍ_S5．3 Hejian earthquake

地震序列

河间地震前，距震中200 km范围内共有：河间（临时）、文安、静海、青光、大王古庄（临时），凤河营、宝坻、白家疃、黄壁庄、红山等10个地震台。

多年来的地震活动表明，该区地震活动的特点一般为孤立型，这次5．3级地震亦属此类，震前无前震，仅在河间西部、南部及西北部的霸县断陷小区域范围内，于震前二十几天发生过4次小震，最大震级为Ｍ_L=2．3级（图6）。主震后的6天内，仅发生4次余震就转入正常活动水平。可见，衰减速率很快，无法作出序列ｂ值及频度衰减系数ｐ值。震后一年内，该地未发生过1级以上地震（图7）。现将本次地震及其余震序列列于表2^［3］。

表2 河间地震序列地震目录

Table 2 The catalogue of Hejian earthquake sequence
　

编号	地震日期	发震时刻	震中位置		震级		震源深度(km)	震中地名	结果来源
编号	年月日	时分秒	北纬	东经	M_S	M_L	震源深度(km)	震中地名	结果来源
1	1973 12 31	19 00 53	38°28′	116°33′	5．3 5．6		里坦	[3]
2	1974 1 1	21 03 31	38°25′	116°35′	2．0
3	1974 1 3	20 50 08	38°27′	116°26′	3．2
4	1974 1 6	01 08 00	38°25′	116°35′	1．7
5	1974 1 6	10 02 18	38°26′	116°40′	1．8

图6 河间5．3级地震前后的小震震中分布图 (1973．10．31―1974．1．31; M_L≥1．0) Fig．6 Epicentral distribution of minor shocks before and after the Hejian earthquake

图7 河间5．3级地震序列M-t图 Fig．7 Ｍ-t diagram of the Ｍ_S5．3 Hejian earthquake sequence

震源机制解和地震主破裂面

表3 给出此次地震震源机制解。图8给出上半球投影，矛盾比为 21．9％。由图8可知，主压应力方向为南西西－北东东向，与华北区域应力场主压应力方向相一致。根据等震线及该区主要活动断层分析，认为节面Ｉ为断层主破裂面，其走向为北北东35°，倾向南东170°，倾角80°，具高角度右旋扭动性质。河间5．3级地震的发震部位处于大城断裂的南端附近。

表3 震源机制解

Table 3 Focal mechanism solution
　

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

170

130．5

220．5

266．0

13．5

169．0

57．5

215．0

125．5

王泽皋

图8 河间5．3级地震震源机制解（据王泽皋）

Fig．8 Focal mechanism solution for the Ｍ_S5．3 Hejian earthquake

地震台网及前兆异常

河间5．3级地震前，距震中200 km范围内有32个地震台站，其中测震台10个（包括临时测震台2个），其他前兆观测项目39台项（图9）。

这次震前包括测震学前兆在内有异常显示的共9项。其中，沧州水准异常目前有争议，尚待进一步研究，地磁日幅差值法（红绿灯法）两台按一项异常计算。地磁低点位移、日变形态反向两方法亦各算一项。另外，距震中203 km的大柏舍台视电阻率，震前曾出现明显的短临高值正异常；距震中380 km的河南林县测震台，于同年12月观测到其周围地区小震频度增高的现象。综上所述，这次地震的前兆有11台项出现异常。其中200 km之内，前兆观测（包括测震学前兆）异常仅占台项总数的14％。图10给出这次地震前兆异常分布。异常情况详见表4，图11―18。

表4 异常情况登计表

Table 4 Abnormal situations of Hejian earthquake

	观测项目	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	地震频率	红山	月频度	超出正常衰减曲线的高值	1973．12	无	16次 203 Ｂ_Ⅱ	11	小震活动频度增高
2	地震频度	林县	月频度	超出正常衰减曲线的高值	1973．12	无	204次 380 Ｂ_Ⅱ	12	小震活动频度增高
3	短水准	沧州	五日均值	二倍均方差小于0．7mm	1973．3－1974．2	下降到1973年初的水平	SN约17％ EW约3％ 27 Ｂ_Ⅱ	13	目前大有争议
4	视电阻率	徐庄子	日均值	变化速率超过2％为异常	SN 1973．12．5－31 EW 1973．12．18－31	SN大幅度下降EW上升	+2．8％ 61 Ｃ_Ⅱ	13	正异常，发震当日急速反向变化
5	视电阻率	大柏舍	五日均值	正常变化中的突变为异常	1973．12．10	1974年1月25日恢复	+2．1％ 203 Ｃ_Ｉ	14	短期突变型异常
6	水氡	天津棉4	日均值	正常值为14．8×10³Bq／m³；观测误差小于 10％	震前一个月	无	+30％ 91 Ｃ_Ⅱ	15	多次突跳
7	水氡	廊坊(自记)	日均值	正常值为7．4×10³ Bq／m³；观测误差小于 10％	1973．12．17－28	曲线平稳，较前正常值偏低	+44％ 112 Ｃ_Ｉ	15	短期高值，震前突降
8	水氡	河西务1	日均值	正常值为22．2×10³Bq／m³；观测误差小于 10％	1973．11．29－12．23	无	+20％ 112 Ｃ_Ⅱ	15	短期突跳
9	地磁	武汉－宝坻武汉－巨鹿	幅差法(红绿灯)	连续7天以上高值(允许破坏一点)	1973．12．11－17	无	7d 150 192 Ｃ_Ⅱ	16	红灯段
10	地磁	河比地区	低点位移	正常日变最低值时间提前或超后	1973．12．11	无	低点前后移动约2h Ｃ_Ⅱ	17	以保定－宝坻－唐山为界，西北部后移，东南部前移
11	地磁	河北地区	日变形态反向	正常日变形态相反变化	1973．12．28	无	Ｃ_Ⅱ	18	震中区周围


	图9 河间5．3级地震前观测台站分布图 Fig．9 Distribution of the observational stations before the Ｍ_S5．3 Hejian earthquake 图中数字为台站序号
	图10 河间5．3级地震前异常分布图 Fig．10 Distribution of the precursory anomalies before the Ｍ_S5．3 Hejian earthquake
	图11 邢台地震序列红山台月频度变化与华北地震的关系（据王泽皋等） Fig．11 The relation between the monthly frequency variation of the Xingtai earthquake sequence in Hongshan station and the earthquakes of North China
	图12 林县小震月频度变化与附近地震的关系（据王泽皋等） Fig．11 The relation between the monthly frequency variation of minor shocks in Linxian County and the earthquakes occurred in its surrounding area
	图13 沧州水准测量五日及月均值曲线（据王川华等） Fig．13 Curves for 5-day mean values and monthly mean values of leveling in Cangzhou station
	图14 大柏舍、徐庄子台视电阻率日均值曲线（据王志贤等） Fig．14 Curves for daily mean values of apparent resistivity in the Dabaishe and Xuzhuangzi station
	图15 天津（棉₄）、河西务（务₁）、廊坊井水氡变化曲线（据王吉易等） Fig．15 Variation curves of radon contents in Tianjin (Mian-4), Hejian (Wu-1) and Langfang well
	图16 地磁日幅差值变化曲线（据范惠英） Fig．16 Curves for daily amplitude variation of geomagnetism
	图17 地磁低点位移异常图（据陈绍明） Fig．17 Anomalous diagram for displacement of geomagnetic low points
	图18 地磁日变反向异常图（据陈绍明） Fig．18 Diagram for opposite of daily variation of geomagnetism

异常特征分析

根据表4对前兆异常的统计，并通过对图10至图18给出的异常时空分布及异常曲线的分析，初步认为这次5．3级地震的前兆异常大体具有以下特征：

1．时间上，除沧州水准一项目前尚有争议外，多数表现为短临异常，异常出现的时间一般在震前一个月之内（图19）； 2．空间上，主要分布在距震中200 km范围内，但在北东－南西方向上则超出200 km，最远至距震中380 km的河南林县。这一特征与等震线长轴及区域地质构造的走向一致，表明沿构造线方向的前兆反应能力要比横跨断裂方向的范围大得多（图10）； 3．图11至图18给出了此次地震的前兆异常图象，其中短临异常以水氡、视电阻率为主，表现为震前突跳，而震后迅速恢复正常动态。5．3级地震前，震中区周围地磁场发生了明显的变化，出现过较大范围的低点位移及日变形态的反向异常（见图17、18）。图11、12反映出与河间地震相呼应的红山、林县等地的地震频度变化。它表明，该区在华北统一应力场作用下，不同部位、不同观测方法，产生了形态各异的地震前兆。

图13是沧州短水准变化曲线，对于该测点自观测以来至河间5．3级地震前趋势上升的现象，目前尚有争议。一种意见认为，这种变化可能是受降雨及地下水的影响的正常年动态变化；另一种意见则认为，当时因沧州地下水的开采而造成降落漏斗的影响并未波及台站。从1974年的变化也可以说明，单凭地下水影响还不能完全解释震前如此大的变化，在消除降水影响之后仍存在着地震前兆异常。因此，该项异常还有待今后深入研究。

图19 河间5．3级地震前异常时间进程示意图 Fig．19 Sketch for temporal process of the anomalies before

the Ｍ_S5．3 Hejian earthquake

参考文献
　

［1］杨理华、李钦祖，华北地区地壳应力场，地震出版社，1980。［2］李绍柄等，河北省文安－坝县地区地震地质研究，华北地震科学

，Vol．1,No．2,1983。［3］国家地震局分析预报中心，中国东部地震目录，地震出版社，1980。［4］顾功叙等，中国地震目录，地震出版社

，1983。

参考资料
　

1）国家测绘总局地震测量队、河北省地质局测绘大队，津沧地区垂直形变与地震关系，地壳形变与地震,1970。 2）河北省地震队等，一九七

三年十月三十一日河间5．1级地震考察报告（打印件）。

3）河北省地震局，河北省地震构造图，1980。