1986年3月13日云南省鹤庆5.3级地震


 云南省地震局  

 


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| 总结与讨论 | 参考文献参考资料

 

摘 要

 

    1986年3月13日在红河断裂带东侧的鹤庆县北衙区发生5.3级地震。宏观震中在鹤庆县北衙区的铅矿厂,震中烈度Ⅵ度,极震区为北西向椭圆。该次地震发生在北西向的锅厂河断裂与北东向的舍茶寺断裂相交区附近。地震造成房屋损坏3310间,轻伤6人,重伤1人,无人死亡。

    本次地震属主余震型。最大余震3.8级,余震衰减正常。余震区在主震的东南边,余震呈北西、北东两个相交条带分布。震源机制解中节面Ⅰ走向北西,P轴方向近南北。推测该次地震是在近南北的主压应力作用下,北西向断裂发生右旋滑动的结果,节面Ⅰ是地震主破裂面。发震构造是北西向的锅厂河断裂。

    震中附近地区观测台站较多,200 km内共有地震台24个,其中测震台18个,其他定点前兆台17个。震前一共有11个异常项目出现了17条异常。震前1~1.5年出现地震空区;震前半年内,4级以上地震频度、η值、断层面总面积∑(t)、小震调制比R、腾冲―泸水带缺震,水位、水氡、地磁等出现异常。震前1~1.5个月水氡、地磁出现突变异常。定点前兆异常有7个,震中周围100 km内的异常台站、异常台项百分比分别为75%、26%。鹤庆5.3级地震震前异常有两个特点:(1)大部分中、短期异常结束后,出现一组临震突变异常,之后发生地震;(2)震前异常月频次逐渐增多,震后减少。

 

前 言

 

        1986年3月13日鹤庆县北衙区发生了5.3级地震,据云南台网测定微观震中在26°12′N,100°10′E,宏观震中在鹤庆县北衙区铅矿厂一带,震中烈度为Ⅵ度。有感范围北到鹤庆县城,南到下关,东到宾川、西到剑川、洱源一带。北衙、黄坪两区受灾较重,房屋墙体部分倒塌、倾斜、局部开裂、掉瓦共3310间,受灾农户2340户,轻伤6人,重伤1人,无人死亡。

    此次地震前地震部门发现了异常,内部作出了较好的短期判断,加强了工作,但没有临震预报1)

    震后,省、州地震部门向震区派出了考察和震情监视组。极震区内有北衙铅矿和黄坪糖厂,它们的产值占县地方财政三分之一多,地震使两个单位的厂房、生产车间和职工宿舍遭到Ⅵ~Ⅶ度破坏,面临着是否停产防震的决策,如果停产将有近百万元的经济损失。省局及现场监视组根据震前前兆异常变化范围、持续时间、地震序列和历史地震资料等,作出了短期内老震区不会发生更大地震,仅可能有4.5级左右较强余震的判断,协助县政府作出了不停产的决策,使两矿厂坚持了正常生产,避免了进一步的经济损失1)。工作结束后,提交了《1986年3月13日鹤庆5.3级地震及余震监视总结》1)和《1986年3月13日鹤庆北衙5.3级地震考察报告》2)

 

测震台网及地震基本参数


鹤庆5.3级地震震中200km范围内有测震台18个,在滇西实验场区能监测大于2.0级以上的地震。

 测震台网见图1。  

1  鹤庆5.3级地震震中附近测震台站分布图

Fig.1  Distribution of seismometric 

       stations around the Ms5.3 

       Heqing earthquake epicentral area

 

    本次地震基本参数见表1。  

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

1

19860313

164118

26°12′

100°10′

5.3

10

 

3)

2

19860313

164122.2

26.2°

100.2°

5.4

38

 

4)

 

 

地震地质背景


本次地震位于红河断裂带的东侧,程海―宾川断裂带的西侧。据历史地震资料,自公元886年以来,震中附近地区未曾发生过5级以上的中强地震,而在红河断裂带上则多次发生了5级以上中强震(图2)。自886年以来在(25°10′N,100°10′E)、(25°10′N,100°40′E)、(25°50′N,100°20′E)、(26°40′N,100°20′E)、(26°40′N,99°50′E)、(25°50′N,99°50′E)为范围的条带内,一共发生5级以上的地震42次,其中大于6级13次,最大震级为1925年3月16日大理7. 0 级地震。  

2  鹤庆5.3级地震震中附近主要断裂及历史地震震中分布图

     红河断裂带:①下关―大理断裂;②程海―宾川断裂带;

                ③鹤庆―洱源断裂; ④剑川断裂;

                ⑤马登断裂;⑥鹤庆―北衙断裂带

Fig.2  Map of the main faults and the 

       epicentral distribution of 

       historical earthquakes around 

       the MS5.3 Heqing earthquake 

       epicentral area

 

 5.3级地震震中附近地区大地构造位置属于扬子准地台的丽江台缘褶皱的洱源台褶束[1]。它位于滇西幔凹的东侧,由南往北地壳厚度逐渐加深,地壳厚度在51~52 km之间。该地区垂直形变速率为4~5 mm/a2

 据资料2),靠近本次地震的西北有一条以正断裂活动为主近南北向的鹤庆―北衙断裂,沿断层发育了一套三迭纪至第四纪的中―新生代沉积物。震区又有北西50°的锅厂河右旋正断层和北东25°的舍茶寺左旋走滑断层,它们相交于震中附近,两条断层均为第四纪活动断层(图3)。由于存在上述两条旋性相反的相交断层,断层两端成为相应的拉张区。经过漫长的地质作用,形成了北衙溶蚀盆地和黄坪、芹河第四纪堆积盆地(图4)。  

图3  鹤庆5.3级地震震区地质构造略图2)

Fig.3  Sketch map of the geological 

       structure around the MS5.3

       Heqing earthquake area   

 

 

 

图4  鹤庆5.3级地震发震机制示意图2)

Fig.4  Sketch map of the generating 

       mechanism of the MS5.3 Heqing 

       earthquake

 

 

烈度分布及震害

 

鹤庆5.3级地震的宏观震中位于鹤庆县北衙区的铅矿厂一带,其地理坐标为26°10′N,100°12′E,震中烈度为Ⅵ度,宏观震中附近的铅矿厂为Ⅶ度异常点(图5)。  

                                   

图5  鹤庆5.3级地震等震线图2)

       (断层编号同图3)

Fig.5  Isoseismal map of the Ms5.3 Heqing earthquake

 

 Ⅵ度区等震线长轴走向W50°N,长16 km,短轴长6 km,面积为51 km2。极震区内的震害主要是:90%以上土坯墙或夯土墙开裂;几乎所有由毛石堆垒、年代久、震前有裂缝的Ⅰ类房屋,震后均出现倾斜、倒墙或裂缝加大等破坏;部分Ⅱ类房出现局部倒塌、掉土等现象;一些石砌墙、石阶、石柱沿灰浆部位被拉裂,个别甚至切断石块;部分烟囱出现扭曲;Ⅵ度区地表破坏较少,仅有少量地震滑坡和地裂缝。

Ⅴ度区等震线为与Ⅵ度区同方向的椭圆,长轴长24 km,短轴长9 km,面积为121 km2。Ⅴ度区内40%左右Ⅰ类房屋出现倒墙、开裂等破坏;Ⅱ类房基本完好。

    该次地震造成房屋墙体部分倒塌、倾斜、局部开裂、掉瓦共3310间,受灾农户2340户,轻伤6人,重伤1人,无人死亡。其中北衙、黄坪两区受灾较重。有感范围北到鹤庆,南抵下关,东至宾川、西达剑川、洱源一带。

 

地震序列  

 

据云南区域台网目录3),鹤庆5.3级地震序列从3月13日持续到5月31日,一共发生ML1.0余震606次,其中1.0~1.9级472次,2.0 ~2.9 级109次,3.0 ~3.9 级25次。最大余震为3.8级,一共有2次,第一次发生在主震后的第5天,第二次发生在主震后的第9天(MS≥3.0 余震目录见表2)。  

               2  鹤庆5.3级地震序列目录(MS≥3.0)

Table 2  Catalogue of the MS5.3 Heqing earthqukae sequence(MS≥3.0)

编号

发震

日期

发震

时刻

震 中 位 置

震中地名

震源深度

km

震级

结果

来源

年 月 日

时 分 秒

1

19860313

164118

26°12′

100°10′

鹤庆

10

5.2

5.3

3)

19860313

182158

26°10′

100°10′

 

 

3.3

 

3)

19860313

221126

26°08′

100°13′

 

 

3.2

 

3)

19860314

032147

26°12′

100°10′

 

 

3.2

 

3)

19860314

065105

26°11′

100°11′

 

 

3.0

 

3)

19860314

133657

26°10′

100°09′

 

 

3.7

 

)

19860314

200911

26°11′

100°12′

 

 

3.6

 

3)

19860315

071018

26°07′

100°14′

 

 

3.5

 

3)

19860315

225834

26°10′

100°12′

 

 

3.2

 

)

10

19860317

184432

26°11′

100°12′

 

 

3.5

 

)

11

19860318

092229

26°11′

100°12′

 

 

3.4

 

)

12

19860318

140456

26°11′

100°13′

 

 

3.4

 

)

13

19860318

201635

26°11′

100°12′

 

 

3.8

 

)

14

1986 0318

232057

26°12′

100°10′

 

 

3.3

 

)

15

19860319

002447

26°14′

100°14′

 

 

 3.3

 

)

16

19860319

020432

26°13′

100°11′

 

 

3.5

 

)

17

19860319

224412

26°12′

100°12′

 

 

3.5

 

)

18

19860322

094811

26°10′

100°09′

 

 

3.8

 

)

19

19860322

113341

26°11′

100°08′

 

 

3.5

 

)

20

1986 0323

133915

26°11′

100°11′

 

 

3.3

 

)

21

19860324

204943

26°10′

100°09′

 

 

3.5

 

)

22

1986 0401

054317

26°14′

100°14′

 

 

3.6

 

)

23

1986 0404

035745

26°10′

100°11′

 

 

3.1

 

3)

24

19860423

163058

26°11′

100°12′

 

 

3.5

 

)

25

1986 0518

113121

26°15′

100°12′

 

 

3.7

 

)

      本次地震序列,主震释放的能量占全序列地震释放总能量的93%,属主余震型。全序列的h=1.3、P=1.34、b=0.83。本次序列最大特点是其能量释放、频度衰减都比较快,基本在4月1日前后衰减下来。序列的 、M-t、lgN-lgt、lgN-M图,见图6~9。  

                                    

图6  鹤庆5.3级地震序列蠕变曲线(M≥2.0)

Fig.6  Strain release curve of the Ms5.3

       Heqing earthquake sequence

 

 

 

 

7  鹤庆5.3级地震余震序列频度衰减曲线

Fig.7  Frequency attenuation curve for 

       the aftershocks of the Ms5.3 

       Heqing earthquake sequence

 

8  鹤庆5.3级地震序列M-t图(M≥2.0)

Fig.8  M-t daigram for the Ms5.3

       Heqing earthquake sequence

 

 

9  鹤庆5.3级地震余震序列b值曲线

Fig.9  b-value curve for the aftershock 

       sequence of the Ms5.3 Heqing 

       earthquake  

    图10为余震震中分布图,由图可见,余震的震中主要分布在主震的东南边,呈北西、北东两个相交条带分布,与该地震发生在两条断裂交汇处有关。

图10  鹤庆5.3级地震余震震中分布图

Fig.10  Epicentral distribution of the

         aftershocks of the Ms5.3 

         Heqing earthquake sequence

 

 

震源机制解和地震主破裂面

 

 图11是云南局震源室王绍晋给出的鹤庆5.3级地震的震源机制解,表3为震源机制解参数,矛盾符号比为0.11。

图11  鹤庆5.3级地震震源机制解

Fig.11  Focal mechanism solution of the Ms5.3 

        Heqing earthquakes

 

3  震源机制解

Table 3  Focal mechanism solution of the MS5.3 Heqing 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

316

SW

64.5

59

NW

65.6

187

0.6

277

36.5

96.5

53.5

329

24.4

226

25.4

王绍晋

      本次地震的等震线长轴走向大致为N50°W,这与节面Ⅰ走向(N44°W)基本一致,因此,节面Ⅰ为主破裂面。这也说明了与主破裂面走向大致相同的,走向为N50°W的锅厂河断裂为本次地震的发震断裂,在近南北的主压应力(P轴方位为187°)作用下,该断裂产生右旋滑动导致了这次地震的发生。

 

 

观测台网及前兆异常

 

震中附近地区测震台站和其他定点前兆观测台站分布图参见前面的图1和图12。地震发生在观测台网的东部,西部台站比较稀少。   

                                    

图12  鹤庆5.3级地震定点前兆台站分布图

Fig.12  Distribution of the precursor monitoring stations before 

        the MS5.3 Heqing earthquake

 

    在震中200 km范围内共有地震台站24个,其中测震台18个;其他前兆台17个。在0~100 km、101~200km范围内分别有地震台站8、16个,其中测震台6、12个、前兆台8、9个。测震学以外定点前兆观测项目有水氡、水位、地电、地磁、地倾斜、短水准、短基线等8个。此外,滇西实验场的流动重力和流动地磁测网通过震区。但震前流动观测项目未出现异常。

     此次地震前出现测震学、定点前兆、宏观等11个异常项目,17条前兆异常,其中测震学异常7条��,其他前兆观测项目异常10条。测震学异常有:地震空区、腾冲台波速比、滇西地区地震频度、η值、∑(t)值、小震调制比及腾冲―泸水带缺震,它们曾多次对应滇西5级地震。除地震空区和下关4144井水位是中期异常外,其余都是1985年9月至1986年1月期间出现的短期异常。其他前兆观测项目只有水氡、水位和地磁偏角(D)三个项目出现异常。洱源水氡为单点突跳,配合其他异常分析定为Ⅲ类。丽江和腾冲的磁偏角短期异常明显,并且同步。永胜台磁偏角日极差(每天极大值与极小值之差)震前突变清楚。极震区内震前几天到几小时,出现地光、泉水流量减少甚至干涸,以及狗狂吠、鸡不进窝、鱼浮水面等宏观异常。前兆异常情况见表4和图13至图29。  

     4  异常情况登记表  

     Table 4  Summary table of precursory anomalies  

 

13  鹤庆5.3级地震定点前兆异常分布图

Fig.13  Distribution of the precursory anomalies at fixed

        observation points before the MS5.3 Heqing earthquake   

 

 

 

 

14  1984.1.1~1986.3.13地震震中分布图

      (a)1984.1.1~1985.12.31(地震形成空区);

      (b)1986.1.1~1986.3.13(地震空区消失)

Fig.14  Epicentral distribution of the earthquakes from 

         Jan. 1, 1984 to Mar. 13, 1986

 

 

15  腾冲台波速比时间进程曲线

Fig.15  Temporal process curve of wave velocity ratio at 

        Tengchong station

 

 

16  滇西地区η值曲线

Fig.16  Curve of η value in west Yunnan Province

 

 

17  滇西地区“断层面总面积”∑(t)曲线

Fig.17  Curve of total area of fault plane (Σ(t)) in west 

       Yunnan Province

 

 

18  滇西地区小震调制比R曲线

Fig.18  Curve of regulatory ratio (R) of small earthquakes 

        in west Yunnan Province

 

 

19  腾冲―泸水地震带缺震曲线

Fig.19  Curve of  earthquake deficiency along Tengchong-Lushui 

        seismic belt

 

 

20  滇西地区M4.0~4.9地震半年频度图

Fig.20  Diagram of half year frequency of M4.0~4.9 earthquakes in

        west Yunnan Province

 

 

21  洱源九气台水氡日值曲线

Fig.21  Curve of daily value of  radon content in groundwater at 

        Jiuqi station in Eryuan

 

 

22  弥渡水氡月均值曲线

Fig.22  Curve of monthly mean value of  radon content in

        groundwater in Midu

 

 

23  保山水氡日值差分曲线

Fig.23  Curve of daily difference value of radon content in 

        groundwater at Baoshan station

 

 

24  剑川水位日均值差分曲线

Fig.24  Curve of daily difference value of water level in  

        Jianchuan

 

 

25  龙陵水氡日值曲线

Fig.25  Curve of daily value of  radon content in groundwater at

        Longling station

 

 

26  下关4144井水位月距平曲线

Fig.26  Curve of monthly departure value of water level in 4144 

        well in Xiaguan

 

 

27  永胜台磁偏角日极差曲线

Fig.27  Curve of daily polar difference of magnetic declination

        at Yongsheng station

 

 

28  丽江台磁偏角日均值曲线

Fig.28  Curve of daily mean value of magnetic declination at 

        Lijiang station

 

 

29  腾冲台磁偏角日均值曲线

Fig.29  Curve of daily mean value of magnetic declination at 

        Tengchong station

前兆异常特征分析

   

    1.地震学参数有中期及短期异常

(1)M≥3.0地震的空区形成最早,且有空区形成到主震前空区消失的演变过程:1983年12月前鹤庆5.3级地震周围M≥3.0地震在空间分布上是相对均匀的,1984年1月至1985年12月两年时间逐渐形成一个南北长约125 km、东西宽约80 km的地震活动空区,之后至5.3级地震发生,空区消失[3],见图14a和图14b。

(2)震前半年出现多项地震学异常:滇西地区4.0~4.9级地震半年频度于1985年12月达到7次,超出4次的异常指标;滇西地区的η值1985年12月和1986年1月出现了异常,异常结束42天后发生了鹤庆5.3级地震;滇西地区“断层面总面积”∑(t)1985年11月达到了异常指标,之后2个月13天发震;滇西地区小震调制比1985年9月29日至1985年12月26日3个月连续异常,异常结束2个半月后发震;腾冲―泸水地震带缺震,于1986年1月至2月2个月连续低值异常,震后异常恢复;腾冲台地震波速比1985年12月底至发震,80天处于低值异常。这些异常主要是在1985年10月至1986年2月时段出现的。见图15~20。

 2.定点前兆异常主要是水氡、水位、地磁的短临异常

(1)中期异常:定点前兆中只有下关4144机井水位月距平值,在震前8个月出现中期异常,即1985年7月开始月距平值上升,9月达到最高,变化幅度仅次于龙陵7.3、7.4级地震之前的变化幅度(图26)。

(2)短期异常:震前4~1月,出现水氡、水位、地磁的短期异常。保山水氡日差分从1986年1月开始出现大于2 Bq/L的异常,到了临震前的2月20日,达到3.81 Bq/L的最高值(图23);弥渡水氡月均值1986年1月出现低值异常(图22);龙陵水氡日均值1985年12月至1986年4月15日出现高值异常,突跳的幅度在临震前明显增大(图24);剑川水位85.11.14~86.2.17上升速率加快,其一阶差分值连续大于20 mm/d,最大达36 mm(图25)。

(3)临震突跳明显:震前1月水氡出现明显突跳,洱源九气台水氡,于1986年2月26日日均值突升到38.4 Bq/L,其变化幅度为均值的40%(图21);永胜、丽江、腾冲地磁磁偏角在1986年2月中上旬同步大幅度突升或下降(图27、28、29),变化幅度高达300%(与均值比)。

 图30为本次地震的前兆异常及地震学异常时间进程图,从时间上看,中、短期异常基本在1986年1月结束,而紧接着2月份出现了一组短临突变异常。  

30  鹤庆5.3级地震异常时间进程示意图

Fig.30  Temporal process sketch of precursory anomalies for the 

        MS5.3 Heqing earthquake

 

    3. 异常月频次增加

    从异常频次上看,随着地震的逼近,异常月频次逐月增多,到了1986年2月异常频次达到最高,地震之后异常频次明显减少(图31)。  

31  异常月频次时间进程图

Fig.31  Temporal process sketch of monthly frequency of 

        precusory  anomalies

 

    4.异常统计特征

(1)定点前兆异常比例(见表5)

5  鹤庆5.3级地震前定点观测前兆异常百分比统计表

Table 5  Statistics of anomalous ratio of fixed observation stations

and items before the MS5.3 Heqing earthquake

Δ≤100 km

100<Δ≤200 km

异常台站(%)

异常台项(%)

异常台站(%)

异常台项(%)

75

26

11

5

      由表5可见,鹤庆5.3级地震的前兆异常台站、台项主要集中在震中100 km范围内。异常台项比为26%,而100<Δ≤200 km范围内,异常台项比 只有5%。  

    (2)鹤庆5.3级地震前兆中、短、临异常比例

 表6是鹤庆5.3级地震200 km范围内定点观测的前兆中、短、临异常项次数统计表,由表可见,本次地震前的前兆异常主要表现为短期异常。异常百分比高达71%。

6  鹤庆5.3级地震前200 km内定点观测点上中、短、临前兆异常项次数和百分比统计表

    Table 6  Numbers of mid-term,short-term and imminent anomalies and their ratios over total anomaly number at fixed observation points within 200 km from the epicenter

中期

短期

临震

总异常项

次数

项次数

百分比(%)

项次数

百分比(%)

项次数

百分比(%)

1

14

71

14

 

 

总结与讨论

 

    目前地震预报最难解决的问题就是地震发生的时间和地点的确定。本次地震前兆异常从空间分布来看,主要分布在震中100 km范围内;从异常月频次和变化幅度上看,随着地震的逼近,它们均明显增大;从时间上,本次地震异常层次比较清晰:中、短期异常基本结束后出现一组临震异常(其中有巨变异常),然后地震发生。虽然各次地震由于它们的孕震条件不同因而出现的前兆异常有所不同,但从异常的空间分布、幅度和频次变化、时间层次等可期望出现某些共性特征,因此通过本次地震前兆异常的特征分析,对地震发生的时间、地点的分析预报,可能会有所帮助。

    本文所用的泸水―腾冲地震带的缺震曲线,滇西地区4.0~4.9级地震半年频度曲线和腾冲地震台地震波速比曲线(图19、20、15)分别由龙晓帆、张喜玲提供的,在此表示感谢!

 

     

 

[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,中国活断层研究专辑,北京:地震出版社,1990。

[2]马杏垣等,中国岩石圈动力学地图集,北京:地震出版社,1989。

[3]王兴辉,1986年3月13日鹤庆5.3级地震序列,地震研究,vol.10,No.3,1987。

 

 

     

 

1)陈立德等,1986.3.13鹤庆5.3级地震及余震监视总结(手稿),云南省地震局,1986。

2)张俊昌等,1986年3月13日鹤庆北衙5.3级地震考察报告(手稿),云南省地震局,1986。

3)云南省地震局,云南省地震目录(1984~1986),1992。

4)国家地震局地球所,中国台网临时观测报告,1986。