韩晓飞,张龙飞,吕 睿,史双双,史琳娜
(1.山西省地震局,山西 太原 030021;2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站,山西 太原 030025)
2016年12月18日清徐县4.3级地震烈度评估及分析
韩晓飞1,2,张龙飞1,2,吕 睿1,2,史双双1,2,史琳娜1,2
(1.山西省地震局,山西 太原 030021;2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站,山西 太原 030025)
2016年12月18日11时08分,山西省太原市清徐县发生4.3级地震,虽然有感范围涉及6个地市,但由于震源深度较大,房屋建筑质量相对较好,抗震性能较强,因此此次地震未造成房屋破坏和人员伤亡。通过分析这次地震的烈度图长短轴特征、通过震源机制解研究此次地震的主破裂方向,破裂特征,同时结合震中位置附近的活动断裂倾向、走向、错动性质,综合分析认为发震断裂是田庄断裂。
太原清徐县4.3级地震;震源机制解;烈度图;发震构造
2016年12月18日在山西省太原市清徐县发生4.3级地震后,山西省地震局、太原市和晋中市地震局、清徐县地震局立即派出了社会影响和灾害调查、烈度评定、科普宣传等31名现场工作人员,及时有效地开展了地震现场各项工作。在约550km2的范围内,完成了一县二区(清徐县、小店区、榆次区)74个村、镇的调查,累计行程785余公里,取得了地震烈度评定的第一手资料,为得到科学准确的评估结果提供了保障。
发震时刻:2016年12月18日11时08分
微观震中:37.59oN,112.48oE
最大震级:4.3
震源深度:19km
本次地震的震源机制解显示的北东东向张应力、北北西向压应力,结果显示为正断层拉张错动。
图1 震源机制解图Fig.1 Focal mechanism solution
山西省地震局现场工作队依照《地震现场工作:调查规范》(GB/T 18208.3-2011)、《中国地震烈度表》(GB/T 17742-2008),通过灾区震害调查和强震记录分析等工作,确定了此次地震的烈度分布,如图2所示。
此次地震震中烈度为Ⅴ度,Ⅴ度区面积约96km2,等震线长轴总体呈近东西走向。Ⅴ度区主要分布在清徐县王答乡、西谷乡、清源镇、柳社乡,太原市小店区北格镇、刘家堡乡。西至清源镇东范庄,东至王答乡赵家堡村,北至刘家堡乡东里解村,南至王答乡北尹村,长轴约17km,短轴约7km,包括38个村庄。灾区农村房屋主要分为三类,分别为砖混房屋、砖木房屋和土木房屋。其中砖混房屋一般为单层或双层,墙体均由水泥砂浆砌砖而成,层顶为有现浇和预制板两种(图3、4),少数设置有圈梁、构造柱等抗震措施(图3),这类房屋占到约65%。砖木房屋与砖混的不同主要是顶层为木架结构,上覆泥瓦,这类房屋占到约26%。土木结构的房屋,墙体大部分为土坯与砖柱混合型,屋顶为木架结构,上覆泥瓦,这类房屋主要为老旧房屋,大部分已废弃,很少有人居住。仪器震中震感强烈,老旧土坯房屋有掉土,与宏观震中相距约5km。此次地震未造成人员伤亡,也未造成房屋破坏,仅有少量老旧房屋出现抹灰掉落或酥裂墙表皮出现局部掉落的情况。
图2 太原市清徐县4.3级地震烈度图Fig.2 Seismic intensity map about Taiyuan-qingxuM4.3
清徐县地处省城太原市城郊,依山面川,交通便利,全县国土总面积609km2,辖四镇五乡,常住人口约34万人。小店区是太原市辖六城区之一,位于市区的东南部,全区辖6个街道办事处,1镇2乡,95个社区居委会和65个行政村。总面积295 km2,常住人口约57万人。
震中区位于山西省境内中部的太原市清徐县和小店区,平均海拔在760~780m之间,以平川为主,物产丰富,是山西老陈醋的正宗发源地和全国四大葡萄名产地之一, 是太原市“南移西进、扩容提质”城市发展战略的主要扩张区域,具有传统文化底蕴和民营经济发达的双重特征。
图3 震区砖混房屋(新房有圈梁)Fig.3 Brick masonry building(New house with ring beam)
图4 砖混房屋(屋顶为预制板,墙皮有轻微掉落)Fig.4 Brick building(Roof for precast slab, a slight falling plaster)
有史料记载以来,震区范围内共发生8次M≥4.7级地震 ,其中6~6.9级地震1次,5~5.9级地震5次,4.7~4.9级地震2次,最大地震为1102年山西太原一带 6½级地震(中国历史强震目录,1995;中国近代地震目录,1999)。震区历史地震分布见表1、图5。
表1 震区历史地震目录(公元前646年-2014年12月,M≥4.7)
图5 太原市清徐县4.3级地震所在震区历史地震分布图Fig.5 The earthquake distribution of historical earthquakes about Taiyuan-qingxuM4.3
图6 太原市清徐县4.3级地震构造图Fig.6 The tectonic map about Taiyuan qingxuM4.3
震区处于区域新构造单元汾渭断陷带中段太原断陷盆地北部,震区构造图涉及太原西山断块隆起区和太原断陷盆地,地震震中位于太原断陷盆地张庆强烈凹陷内。
震区构造图范围分布有9条断裂,涉及全新世活动断裂1条,晚更新世活动断裂3条,早、中更新世断裂4条,前第四纪断裂1条(图 6)。
3.2.1 震区新构造运动
(1)太原西山断块隆起区(Ⅰ)
位于区域构造吕梁山断块隆起区的中部,地貌上为基岩侵蚀中山,海拔高度一般为1300~1600m。山地由古生代、中生代地层组成。新生代以来,太原西山断块隆起区表现为间歇性抬升,内部差异运动幅度小,发育2级夷平面和多达6级的河流阶地。五台期夷平面海拔高1800~2000m,唐县期夷平面为1400~1600m,反映该区自新生代以来曾发生过多次间歇性隆起,至今仍处于上升之中,活动断裂不发育,地震活动也弱,只在与太原断陷盆地的接壤地带于1341年发生过1次4¾级地震和1102年6½级地震,是近场区新构造活动相对稳定的构造单元。
(2)太原断陷盆地(Ⅱ)
太原断陷盆地北起石岭关,南至介休,走向NE,长约150km,东西宽约40km,盆地的断陷始于上新世早期,其周缘被断裂所围限,盆地内新构造复杂,隐伏断裂发育,地震活动频繁,是新构造运动强烈的构造单元。近场区涉及到太原断陷盆地北部,根据其内部新构造运动的差异性,可进一步划分为以下7个三级新构造单元。
太原中等凹陷(II1):位于太原断陷盆地西北部,东界为新城—亲贤断裂,西界为柴村断裂和南堰断裂,南界为田庄断裂。受南堰断裂和田庄断裂的影响,基底由北向南变深。该凹陷内发生过6次M≥4.7级地震,其中5~5 ½级5次,4¾级1次。
太原轻微凹陷(II2):位于太原断陷盆地中部,主要受棋子山凸起西界断裂、东山山前断裂、新城—亲贤断裂、田庄断裂的控制。凹陷区长约45km,宽约6km,总体走向近SN,基岩埋深北部300m,南部200m。有史料记载以来凹陷内发生过1883年太原5 ½ 级地震和2002年郝庄4.7级地震。
清徐轻微凹陷(II3):位于近场区中西部,西与太原西山断块隆起区相邻。区内基岩埋深浅,基底由南向北倾斜,在枣元头一带新生界厚度达400m。该凹陷历史上无M≥4.7级地震发生,1974、2003年分别发生过ML3.7、ML3.4两次现代地震。
吴村强烈凹陷(II4):位于近场区西南部,东界为龙家营断裂,西界为交城断裂,北界为田庄断裂。凹陷内新生界最大厚度达3800m,沉降中心位于清徐县以南,是太原盆地断陷最深的部位。凹陷内发育有NE向隐伏断裂,与盆地边界的交城断裂走向一致,组成阶梯状断裂带。据历史地震记载近场区内未发生过4.7级以上地震。
张庆强烈凹陷(II5):位于近场区南部,北以田庄断裂为界,西界为龙家营断裂,东界为北田断裂,凹陷内发育NE向张庆断裂。凹陷基底受田庄断裂和龙家营断裂控制而倾向NW,新生界厚度为400~3200 m,基岩地层属三叠系。该凹陷发生过1次1679年5 ½ 级地震。工程场地位于该构造单元内。
综上所述,近场区太原断陷盆地新构造时期处于沉降状态,内部差异运动明显,其中的太原轻微凹陷、清徐轻微凹陷、太原中等凹陷、吴村强烈凹陷和张庆强烈凹陷是新构造最活跃的单元,它们从晚新生代以来持续沉降,幅度分别达300m、400m、1000m、3600m、3200m。各构造单元均由其边界断裂控制,是第四纪构造运动活跃的单元。
3.2.2 震区主要断裂
(1)交城断裂(F1)
交城断裂是太原断陷盆地西界主要控制断裂,北起中北大学西部山前向南延伸经山根底村、太原市土堂村,呼延村、西张、柴村、晋祠、清徐、交城、文水,南至汾阳一带,全长150km,总体走向NE10o~30o,倾向SEE,倾角57o~60o,柴村以北断裂走向为 NW10o~30o,倾向NE,断面均向东部太原断陷盆地倾斜,为倾滑兼有右旋走滑的分量正断层。
根据交城断裂的活动特征由北至南分为五段,北部为山根底断裂段、柴村段、北中部为晋祠段,中部为交城段,南段为文水—汾阳段,其柴村段、晋祠段和交城段为交城断裂活动性最强的地段,为全新世活动断裂,南段活动性弱于其它三段,为晚更新世活动断裂段,区内涉及交城断裂的柴村段、晋祠段和交城段。
(2)田庄断裂(F5)
田庄断裂是太原断陷盆地内一条隐伏断裂,断裂西与南堰断裂交汇,呈NEE—NE方向延伸至田庄以东,全长35km,倾向 SE,正断层。据水文钻孔资料介绍,断裂南侧的晋7孔第四系厚度466m,而断层北侧的原1孔第四系厚则为249.5m,断层两侧相差216.5m。沿断裂带曾发生过并有多次小震震群活动,田庄断裂为现近地震的发震断裂,也是未来具有发生6.0级地震的发震构造[3-4]。
(3)文水断裂(F6)
文水断裂为盆地内一条隐伏断裂,走向NE,倾向 SE,倾角 30o~43o,断距 120~260m。据石油地震剖面和钻孔资料,该断裂主要活动时期为上新世—晚更新世。南段经多次转折,由章多、经冀村、杏花村,汾阳城、三泉镇止于郭家庄,断裂展布于山前洪积扇前缘,对地貌有明显的控制作用。根据钻探资料,断裂东侧基岩埋深2400m,断裂西侧基岩埋深250m,两盘垂直差异幅度达2000m左右,断裂错断了上更新统地层,未错断全新统,表明断裂的最新活动为晚更新世。
(4)龙家营断裂(F7)
该断裂是吴村强烈凹陷东界断裂,北部止于田庄断裂,全长45km, 断裂走向NE30°,倾向SE,倾角47o~75o,正断层。近场区内,断裂基岩最大断距为290m,主要活动期为上新世至早更新世,属早更新世断裂。
(5)张庆断裂(F8)
张庆断裂分布于近场区南部,走向NE,倾向SE,长16km,属正断层。据在张庆东北钻孔资料及高密度电阻率法测定,断裂错断了第四系上更新统中上部地层,顶部地层未被错断,表明断裂第四纪晚更新世晚期仍有活动。
此次地震震感范围大,太原市全市有明显震感;吕梁市交城县、文水县、孝义市、岚县、汾阳市、离石区有感;晋中市榆次区、祁县、太谷县、介休市、平遥县、灵石县有感;长治沁源县、沁县、屯留县、武乡县、城区有感;临汾市尧都区、浮山县、吉县、安泽县、汾西县、霍州市、隰县、翼城县、古县、洪洞县、蒲县有感;忻州市忻府区部分人有感。
此次地震的震源机制解揭示主破裂方向为81o,评估的Ⅴ度烈度圈长轴方向为44o,田庄断裂总体走向为NEE—NE,因此无论是主破裂方向还是烈度圈长轴方向都与田庄断裂走向基本一致,因此认为发震构造是田庄断裂。田庄断裂目前认为是晚更新世晚期活动的断裂,加之震区五度区老旧房屋较少,新砖混房屋所占比例大,且房屋挑高较小,整体农村民居抗震能力较强,而且震源深度较大,因此未造成灾害损失和人员伤亡。
[1] 中国地震局震害防御司. 中国历史强震目录(公元前23世纪—公元1911年)[M].北京:地震出版社,1995.
[2] 中国地震局震害防御司. 中国近代地震目录(公元1912年—1990年,MS≥4.7)[M].北京:中国科学技术出版社,1999.
[3] 曾金艳,李自红,陈文,等. 太原盆地田庄断裂东段探测和活动性初步研究 [J].地震研究,2016,39(2):261-269.
[4] 吕睿,董春丽,刘素珍,等. 山西地区ML≥3.0地震震源机制解研究 [J].山西地震,2014,159(3):1-4.
Abstract:AM4.3 earthquake occurred at 11:08 on December 18, 2016. A range of feelings the people in 6 cities felt the shaking. The earthquake caused no damage and casualties because of the deeper focal depth and the better housing quality. The main fracture direction of the earthquake is studied by focal mechanism solution. At the same time, the tendency, strike and dislocation of active faults near epicentral location are also analyzed. It is considered that Tian-zhuang fault is the seismogenic fault.
Key words:Qingxu 4.3 earthquake in Taiyuan; focal mechanism solution; intensity map; seismogenic structure
Intensity Assessment and Seismogenic Structure Analysis of Qingxu CountyM4.3 Earthquake on December 18, 2016
HAN Xiao-fei1,2,ZHANG Long-fei1,2,LV Rui1,2, SHI Shuang-shuang1,2,SHI Lin-na1,2
(1. Earthquake Administration of Shanxi Province,Taiyuan Shanxi 030021,China;2. State Key Observatory of Shanxi Rift System ,Taiyuan Shanxi 030025,China)
P315.3;P315.9
A
10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.03.006
1674-8565(2017)03-0033-05
山西省地震局科研项目SBK-1729“田庄断裂两盘钻孔地层对比研究(以西攒村钻孔为例)”资助
2017-01-15
2017-03-15
韩晓飞(1981-),男,山西省太原市人,工程师,现主要从事地震地质及地球物理方面的研究工作。E-mail:38094048@qq.com