1969年渤海7.4級地震研究述評

苗慶杰,周翠英,馬玉香,苗春蘭,李 霞,劉 霞

(1.山東省地震局,濟南 250014;2.中國地震臺網(wǎng)中心,北京 100045)

1969年渤海7.4級地震研究述評

苗慶杰1,周翠英1,馬玉香1,苗春蘭2,李 霞1,劉 霞1

(1.山東省地震局,濟南 250014;2.中國地震臺網(wǎng)中心,北京 100045)

概述性分析了40年來渤海7.4級地震的研究成果,包括渤海地震的基本參數(shù)、地震序列特征、發(fā)震構(gòu)造與震源斷層、區(qū)域及深部構(gòu)造背景、前兆現(xiàn)象以及地震烈度分布與震害等,并提出今后仍值得深入探討的問題。

渤海地震;研究;述評

0 引言

1969年7月18日渤海發(fā)生了7.4級強烈地震,渤海沿岸都不同程度感受到此次地震的強烈震動,河北、山東、天津、遼寧等省(市)多處出現(xiàn)地裂、地陷、噴水涌沙等現(xiàn)象,地表建筑物遭受到不同程度的破壞,造成了一定程度的經(jīng)濟損失和人員傷亡。山東是受災(zāi)最為嚴重的省份,共有9人死亡、353人受傷,其中重傷35人,嚴重破壞房屋28554間[1]。地震還使王屋、黃山、冶源等水庫大壩遭受不同程度損害。地震給人們帶來了災(zāi)害,也喚醒了人們防震減災(zāi)的意識,山東省的防震減災(zāi)工作也因這次地震的災(zāi)后應(yīng)急救助而開展起來,至今已有整整40年。

40年來,隨著防震減災(zāi)工作的不斷發(fā)展,我國地震工作者對渤海地震的研究也不斷取得新進展。從研究工作的時間順序劃分,大致為4個階段:第一階段是在上世紀60年代末,即研究的最初階段,其重點在地震的前兆分析總結(jié)上,主要成果匯總在《渤海7.4級地震前兆資料匯編》中,重點對這次地震前所記錄到的各種觀測資料中趨勢和短臨突變等異?，F(xiàn)象進行了分析總結(jié),提出了一些較為可靠的地震前兆現(xiàn)象,這對其后遼寧海城7.3級、四川松潘、平武7.2級地震的成功預(yù)測有或多或少的借鑒作用。該論文報告集是由中央地震工作辦公室于1969年8月15日在北京組織召開的“渤海地震前兆總結(jié)會”的論文匯編,也是我國地震預(yù)報研究史上的第一部關(guān)于強震前兆資料匯總研究的論文報告集。第二階段大約在上個世紀70年代,代表性的工作是山東省地震部門組織的對這次地震進行的專門研究,魏光興等對7.4級地震序列余震的基本參數(shù)重新進行了校訂,并對地震序列及其特征1)魏光興.渤海地震余震序列某些特征與震源機制,山東省地震局,1979.、震源機制2)國家地震局震源機制研究小組.中國地震震源機制的研究(第一、二集),1973.、震源斷層面3)魏光興.渤海地震震源斷層面的討論,山東省地震局,1979.以及震前的一些地震學(xué)異常進行了初步總結(jié)和研究4)魏光興.渤海地震前地震活動異常圖像的評價,1984.,高維明等研究了這次地震地質(zhì)構(gòu)造背景5)高維明.裂谷構(gòu)造與渤海地震(兼論渤海地震的發(fā)震構(gòu)造),山東省地震局,1979.,對震前的宏觀異?，F(xiàn)象進行了調(diào)研總結(jié)6)高維明.渤海強震的宏觀現(xiàn)象,山東省地震局,1979.。但這些工作主要反映在一些未公開發(fā)表的內(nèi)部材料上。第三階段的研究成果較多,主要是在上世紀80年代,代表性的工作有周蕙蘭[2]、卓鈺如[3]等對這次地震的震源參數(shù)等進行的深入研究,山東省地震局借渤海地震二十周年紀念之際編輯出版了《渤海及鄰區(qū)地震研究—紀念渤海7.4級地震二十周年》專輯,其中對震源區(qū)附近的構(gòu)造應(yīng)力場、震源環(huán)境、7.4級地震序列特征、震前異常前兆等方面進行了較為廣泛和深入的研究,于立忠、林趾祥從防震抗震的角度對這次地震烈度和震害開展的討論尤為引人注目[4]。第四階段主要是在上世紀90年代至今,研究涉及更多的是渤海余震區(qū)的中小地震精確定位、7.4級地震的震源環(huán)境、以層析成像技術(shù)對于深部構(gòu)造條件等方面的深入研究,這一階段的成果較多,研究內(nèi)容也更加廣泛和深入。

在經(jīng)歷了1966～1976年第四地震活動期地震能量大釋放和其后的應(yīng)變調(diào)整階段,尤其是2008年5.12汶川8.0級巨震之后,大華北地區(qū)地震活動呈現(xiàn)出十分復(fù)雜的局面,郯廬帶南北兩段地震活動增強,中段中等地震異常平靜,燕渤帶地震平靜,以往中小地震多發(fā)的渤海7.4級地震震中附近的中小地震也顯著減少。鑒于此背景,位于郯廬帶中段與燕渤帶交匯處的渤海地震區(qū)未來的地震活動趨勢再度被人們所關(guān)注。為了使人們對該地震的有關(guān)情況和研究進展有更多了解,為判斷該區(qū)未來震情提供參考,本文以文獻為依據(jù),對渤海7.4級地震的研究現(xiàn)狀及進展進行了概述性分析歸納,也可作為更深入研究該地震之引玉之磚。

1 1969年渤海地震的基本參數(shù)

1.1 地震的基本參數(shù)

據(jù)中國地震局震害防御司1999最新編輯出版的《中國近代地震目錄(公元1912～1990年,M≥4.7)》[5]給出的這次地震的基本參數(shù):

發(fā)震時間:1969年7月18日13時24分50秒

震中位置:北緯 38.2°,東經(jīng) 119.4°(渤海 ,Ⅱ類精度)

震級Mb:7.4

震源深度:35km

1969年7月18日渤海地震后,山東、河北、北京和遼寧區(qū)域地震臺網(wǎng)分別給出這次地震及其主要余震的基本參數(shù),但由于當(dāng)時地震臺網(wǎng)密度低,地震又發(fā)生在海域,震中區(qū)地表破壞等無法考察,因此參數(shù)精度較低,其差別均較大。表1匯總了國內(nèi)不同時期出版的有關(guān)文獻給出的這次地震的基本參數(shù)。另外還將美國國家高級地震系統(tǒng)(ANSS)7)＊7)美國國家高級地震系統(tǒng)(ANSS).8)美國地震學(xué)聯(lián)合會(IRIS).和美國地震學(xué)聯(lián)合會(IRIS)8)給出的基本參數(shù)也同時在表1列出,便于同國內(nèi)的結(jié)果進行比較。

表1 不同文獻給出的渤海地震的基本參數(shù)表

由表1可以看出,除了美國國家高級地震系統(tǒng)及美國IRIS給出的參數(shù)與國內(nèi)出版的目錄參數(shù)稍有差異,國內(nèi)不同文獻給出的這次地震的參數(shù)基本一致,僅發(fā)震時刻有一些差異。

對于地震的余震序列,由于當(dāng)時臺網(wǎng)不夠健全,給出的目錄中參數(shù)精度較低。1973年以后,山東省地震工作隊組織技術(shù)人員廣泛收集了渤海周圍地區(qū)臺網(wǎng)(山東、河北和遼寧等省鄰近渤海的地震臺)的地震記錄,集中研究和分析震相,重新測定了400多個ML>3.0的余震基本參數(shù)[6-7],這部分目錄已被收入中國地震臺網(wǎng)中心現(xiàn)代地震目錄庫,并在《山東省地震目錄(1968～1980)》[7]的附錄中對外公開發(fā)布。

對于渤海7.4級地震的震源深度,一直存在爭議。《中國地震目錄》[12]給出該震深度為35km;地球物理研究所1974年用全國150個臺的資料重新校訂的主震震源深度為30km[11];束沛鎰[13]利用遠震P波波形反演給出25km的深度;Chen等[14]根據(jù)WWSSN 16個長周期遠震(30°～90°)P波波形記錄,將該震按復(fù)雜大震來反演,得到2個子震的深度分別為6km和9km;環(huán)文林等[15]依據(jù)渤海地區(qū)8個小震震源深度重新測定結(jié)果都在10～20km的地殼上部,結(jié)合渤海當(dāng)?shù)氐貧ず穸葹?0km,認為將渤海地震震源深度確定為25km左右較為合適;在克里斯坦森和拉夫提出的用震源時間函數(shù)簡單性原理由單臺 P波遠場波形求震源深度的 tγ2min和Vmax方法的基礎(chǔ)上,周蕙蘭等[16]建立了用多臺波形同時反演震源深度的方法及程序,并將其用于渤海大震,得到初始破裂點的深度約為8km。他們認為這一結(jié)果基本上可信,因為在計算中不僅使用了大量P波資料以及SH波資料,而且在此深度下的理論圖與觀測圖擬合也是良好的。另外,他們還發(fā)現(xiàn)佘山、南京、長春、包頭、武漢和西安等臺站記錄圖上都有P＊震相,這說明渤海7.4級地震發(fā)生在上層地殼中,其深度不超過16km;吳忠良等[17]在研究渤海地震的震源參數(shù)中,給出 7.4級地震深度為25km;美國地震學(xué)聯(lián)合會 IRIS給出該震深度為6km8);美國國家高級地震系統(tǒng)給出該震深度為33km7)。上述多方面研究結(jié)果匯總,認為7.4級地震的震源深度在地殼內(nèi)或在中地殼內(nèi)的意見相對集中。

但趙燕來等[18]利用了正交投影算子分離參數(shù)以及射線追蹤計算偏導(dǎo)數(shù)矩陣的先進技術(shù),選取了渤海地區(qū)地殼、上地幔結(jié)構(gòu)研究的最新成果來構(gòu)造速度模型,對渤海7.4級地震的余震震源參數(shù)重新測定的結(jié)果表明,渤海內(nèi)的地震深度超過20km的占相當(dāng)比例,甚至超過30km的地震也不是個別的。震源深的地震主要分布在7.4級震源附近。這是十分有意思的現(xiàn)象,這些特征與周圍構(gòu)造環(huán)境的聯(lián)系以及可能揭示的渤海地區(qū)地震的孕震機理、渤海新構(gòu)造活動特征的內(nèi)涵等都是值得進一步探討的課題。

1.2 渤海地震的震源機制解與震源參數(shù)

(1)震源機制解

不同文獻給出的這次地震的震源機制解雖不盡相同(表2),但沒有較大差異,個別的節(jié)面參數(shù)差異稍大。北東向節(jié)面走向基本在20°～27°內(nèi),與郯廬帶整體走向基本一致;北西向節(jié)面走向基本在290°～300°以內(nèi),與北京—蓬萊北西向斷裂帶[19]的整體走向基本一致。7.4級震中位于這2條大的構(gòu)造斷裂帶交匯部位的渤中凹陷內(nèi)。震源應(yīng)力場 P軸方位 65°～72°或 245°～249°,傾角絕大多數(shù)在 10°以內(nèi) ,T 軸方位多在 155°～159°或 335°～353°內(nèi) ,傾角多在20°以內(nèi),表明震源應(yīng)力的作用方式基本為水平作用,張應(yīng)力略有斜向分量。

表2 不同文獻給出的渤海7.4級地震震源機制解參數(shù)表

(2)震源參數(shù)

原國家地震局震源機制研究小組采用面波波譜分析得到渤海地震的地震矩1.1×1019N·m,應(yīng)力降9.7×105Pa,破裂速度3.1km/s和破裂長度34km,并利用國內(nèi)外41個地震臺記錄的P波初動符號獲得了B類精度的震源機制解1)。在這之后,鄢家全等[21]又收集了更多臺站記錄的初動符號,進行了重新測定,得到了A類精度的另一結(jié)果,束沛鎰等[13]以剪切位錯源的理論地震圖與實際觀測記錄波形的相關(guān)程度為依據(jù),測得渤海地震的震源參數(shù)為:地震矩3.9×1020N·m、震源破裂持續(xù)時間6s,并得到2個可能的位錯面的參數(shù):(1)走向為207°,傾角為 87°,傾向 NW,錯滑角為 -159°,右旋 ;(2)走向為 298.6°,傾角為 69°,傾向 NE,錯滑角為-3.6°,左旋,震源深度為25km。卓鈺如等[23]也利用遠震P波波形與理論地震圖對比的方法求得地震矩2.6×1019N·m,震源破裂持續(xù)時間12s;2個節(jié)面為:(1)走向ψ=24°,傾角δ=85°,錯滑角λ=170°;(2)ψ=115°,δ=80°,λ=5°。并且認為在 35km的情況下 ,所使用的20個臺的理論地震圖與觀測圖符合得較好。周蕙蘭等[2]提出了以一維單側(cè)有限移動源對混成 P波(P+pP+sP)和SH波(S+sS)的第一個峰(谷)值及波形的影響為依據(jù)的判斷斷層面方法,并以渤海大震為例進行了計算,認為初始破裂斷層的走向為北西向的可能性大,還給出了初始破裂斷層參數(shù)為走向 123°,傾角 83°,滑動角353°,深度 8.8km,傳播速度 2.2km/s、破裂長度23km、地震矩6×1019N·m。吳忠良等[17]用體波合成地震圖與觀測地震圖擬合的方法確定了渤海地震的震源參數(shù),給出深度 25km,走向 205°,傾角85°,滑動角 -145°,發(fā)震斷層破裂方向為 NNW25°,破裂長度36km,破裂速度6km/s,地震矩 M0=2.4×1019N·m。

以上不同人不同方法給出的結(jié)果不盡相同,多比較接近,但有的也存在較大差異。束沛鎰、卓鈺如給出的2個可能位錯面分別為北東向和北西向,參數(shù)比較接近;多數(shù)人給出這次地震的地震矩為1×1019N·m量級,在1.1×1019～6×1019N·m之間,只有束沛鎰等給出的結(jié)果差異較大,為3.9×1020N·m;地震破裂長度最長為36km,最短為23km;破裂速度最大為6km/s,最小為2.2km/s,差異較大。

2 地震序列特征

魏光興等[11]在1969年7月18日至1972年12月的403個3.0～5.0級余震重新校訂基礎(chǔ)上,對渤海7.4級地震序列進行了深入研究,認為該地震為典型的主震—余震型序列,序列衰減系數(shù) P=1.5,具有明顯的快速衰減特征。在深入分析主余震空間分布及時序特征時,提出了2類余震——續(xù)發(fā)余震和調(diào)整余震的認識。渤海7.4級主震后早期(7、8月)的余震直接受到主破裂的牽動,是主破裂的延續(xù)或分叉,稱其為“續(xù)發(fā)余震”。此時段的余震具有先擴散后收縮的特點,當(dāng)擴散后再收縮至主震附近時,表明錯動段的活動主幕已趨結(jié)束。后期(在后來的一、二年里)余震活動稱為“調(diào)整余震”,其特點是仍逐漸擴散,一、二年后又收縮,而深度分布也在幾個月時間里由小變大。余震空間分布出現(xiàn)的先擴散再收縮的現(xiàn)象,反映出錯動段少量殘余應(yīng)力和其周圍局部應(yīng)力的釋放。調(diào)整余震的“擴散”有2層含義:一是余震空間分布相對“續(xù)發(fā)余震”的收縮有所擴散,屬震源區(qū)內(nèi)擴散;二是源外區(qū)距主震50～100km的地方發(fā)生4～5級地震,出現(xiàn)遠距離擴散。2次不盡相同的“先擴散后收縮”現(xiàn)象可能是一般主震余震型地震余震的正?；顒訄D象,而調(diào)整余震深度范圍的再次縮小可能是余震序列結(jié)束的標志。

3 發(fā)震構(gòu)造與震源斷層

前人對該震的發(fā)震構(gòu)造進行過許多探討[25]。然而,由于地震位于海域,受資料的限制,對該地震發(fā)震構(gòu)造的認識存在分歧,一些學(xué)者認為郯廬斷裂帶是其發(fā)震構(gòu)造[15,26,27],與北北東走向的營濰斷裂關(guān)系密切。但也有不少學(xué)者認為大震與廟西北—黃河口新生斷裂帶關(guān)系更為密切[19],為7.4級地震的發(fā)震構(gòu)造。高維明認為渤海7.4級地震發(fā)生在渤中隆起邊緣,位于NW和NE向斷裂交匯處,郯廬帶在震中附近被NW向斷層左旋牽引,與華北盆地的沉降中心連成一體,表明NW方向斷層有明顯活動。盡管胡政對7.4級地震的震區(qū)進行了淺層地震探測[28],穿過震中區(qū)和余震區(qū)獲得了一些剖面,并發(fā)現(xiàn)切割了晚更新世上部地層的斷層,但并未指出哪一條斷裂是最新的。

關(guān)于渤海地震震源斷層面的走向問題,存有北北東或北西向2種不同意見。魏光興利用重新校訂余震的三維空間分布圖像推斷,震源機制解中的北北東向節(jié)面可能為震源斷層面。徐杰等[19]根據(jù)石油地質(zhì)勘探資料和地震學(xué)等研究成果分析,渤海地震的震源斷層走向為北東45°,傾向SE,近于直立,呈右旋走滑性質(zhì),推測為北東向的黃河口—廟西北新生斷裂。周蕙蘭、劉斌[2]利用地震波資料判斷渤海地震的初始破裂與北西向斷層錯動相關(guān)聯(lián)的可能性較大,斷層走向為123°。吳忠良給出這次地震的破裂方向為NNW25°。

4 地震的區(qū)域構(gòu)造背景

渤海位于北北東向郯廬巨型右旋走滑斷裂帶與北西西向巨型左旋走滑斷裂帶的共軛交匯區(qū)。郯廬斷裂帶和燕渤斷裂帶是2條區(qū)域性的重力、航磁、地?zé)?、形變和殼幔結(jié)構(gòu)的綜合地球物理異常帶[29]。這2條區(qū)域地球物理異常帶在渤海地區(qū)交匯,形成了中國東部上地幔最強烈隆起區(qū),現(xiàn)代地殼形變下降區(qū),地殼厚度減薄區(qū),居里面深度只有13～20km,是中國東部居里面深度最淺的地區(qū)[30]。渤海地區(qū)被認為是中國東部最大的地幔熱柱(羽)群[31]。渤海所處的特定構(gòu)造環(huán)境和深部構(gòu)造條件構(gòu)成了渤海及周圍地區(qū)的斷裂和地震活動的地球動力學(xué)環(huán)境。

渤海及周圍地區(qū)的地震活動和遷移受控于太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖、向中國大陸傳遞的北東東向擠壓應(yīng)力和渤海上地幔隆起產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力的聯(lián)合作用。板塊運動產(chǎn)生的區(qū)域北東東向擠壓應(yīng)力持續(xù)作用于地殼之中,當(dāng)板塊俯沖運動加劇時,這一擠壓應(yīng)力將增強,構(gòu)成了渤海及周圍地區(qū)斷裂活動和地震孕育的基本動力。上地幔隆起產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力大小、方向和性質(zhì)在縱向和橫向上是變化的。其分布規(guī)律是:主應(yīng)力在隆起軸部附近,其性質(zhì)沿垂直方向變化,在某一深度(應(yīng)力中性面)之上張應(yīng)力增大,之下壓應(yīng)力增大,隆起的翼部(周圍)主壓應(yīng)力增大。剪切應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在隆起的翼部,這里是應(yīng)力集中和介質(zhì)破裂的有利部位,隆起軸部剪切應(yīng)力變小。主壓應(yīng)力方向由隆起軸向周圍呈放射狀作用,產(chǎn)生的剪切應(yīng)力方向隨主壓應(yīng)力方向的變化而變化。地幔隆起在地震活動期內(nèi)會出現(xiàn)加劇作用,其產(chǎn)生的應(yīng)力也將加劇[32]。上地幔隆起及其產(chǎn)生的應(yīng)力,一方面決定著應(yīng)力集中、介質(zhì)破裂和地震發(fā)生的位置,一方面成為加速介質(zhì)破裂和地震發(fā)生的觸發(fā)動力。

在區(qū)域北北東向擠壓應(yīng)力作用之下,北北東向郯廬斷裂呈右旋走滑運動,北西西向燕渤斷裂呈左旋走滑運動,2巨型斷裂的運動方式?jīng)Q定了渤海及周圍地區(qū)的地震活動沿北北東向和北西西向2個方向遷移。渤海周圍地區(qū)6級地震發(fā)生標志著區(qū)域北東東向擠壓應(yīng)力活動的增強,區(qū)域擠壓應(yīng)力活動增強使2巨型斷裂交匯的渤海地區(qū)上地幔隆起活動加劇,其產(chǎn)生的應(yīng)力作用也隨之加劇,從而加速和觸發(fā)了渤海地區(qū)上地幔隆起翼部閉鎖區(qū)(段)的破裂,而發(fā)生渤海7級以上地震。渤海地區(qū)的4次7級以上地震和6級地震均發(fā)生在上地幔隆起的翼部(周圍)便是佐證。渤海上地幔隆起及其產(chǎn)生的應(yīng)力加劇活動和渤海7級地震的發(fā)生,必將對渤海周圍地區(qū)的斷裂閉鎖和應(yīng)力集中產(chǎn)生影響,在某些特定的構(gòu)造部位(尤其是次級地幔“熱柱”區(qū),如唐山地區(qū)、海城地區(qū)和安丘地區(qū)均存在規(guī)模小于渤海地區(qū)的上地幔隆起區(qū))發(fā)生破裂,產(chǎn)生地震。渤海7級以上地震之后,向其周圍遷移的6級以上地震集中發(fā)生在唐山、海城和安丘3個地區(qū),就是這種應(yīng)力響應(yīng)的直接反映。渤海及周圍地區(qū)的6級以上地震圍繞渤?！盁嶂背伤骗h(huán)狀分布,說明深部熱物質(zhì)上涌引起的上地幔隆起及其產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力對渤海及周圍地區(qū)的強震活動具有顯著的控制作用。

利用重力資料反演的地殼厚度結(jié)果表明[29],渤海地區(qū)是在華北整體隆起背景上的一個典型的地幔上升區(qū)域,在渤海海域存在有4個地殼最薄的地區(qū),分別為渤中25km、渤海灣27km、遼東灣28km以及渤南的29～30km,與其他報道的結(jié)果基本一致[33]。而大地電磁測深結(jié)果表明[34],整個渤海地區(qū)被50km與60km 2條等深線所圍,并向渤海中部變淺。孫若昧等[35]利用渤海周邊地區(qū)地震臺網(wǎng)記錄的P波到時進行的層析成像研究表明,渤海海域是莫霍面上隆中心的巖石圈,厚度約為110km,上地幔蓋層速度高于周邊地區(qū)。張嶺[36]收集了1978～2004年間研究區(qū)內(nèi)發(fā)生的近震和區(qū)內(nèi)臺站所記錄到的部分遠震的P波震相到時,進行了類似的研究,結(jié)果顯示,渤海灣及其周邊地區(qū)的地殼速度結(jié)構(gòu)受地表主要構(gòu)造單元和深大斷裂的影響,速度擾動異常大多為NE-NNE向展布,具有“東西分帶,南北分塊”的特點;區(qū)內(nèi)的深大斷裂帶,切穿莫霍面乃至巖石圈,成為地幔熱物質(zhì)上涌或基性物質(zhì)上涌的通道。賴曉玲等[37]對人工地震剖面結(jié)果進行綜合分析和插值處理,得到了渤海及鄰近區(qū)域的地殼厚度圖,并結(jié)合其他地球物理結(jié)果,對1969～1976年在渤海及鄰區(qū)發(fā)生的3次7級以上大地震的深部構(gòu)造背景提出了一些初步看法:渤海地區(qū)為一上地幔隆起中心,最薄處地殼厚度只有28km;同時,該地區(qū)也是高熱流值中心、地殼垂直形變中心和居里面上隆中心;隆起區(qū)為一北北東向條帶,與郯廬斷裂位置相吻合;渤海、海城和唐山3個大地震均發(fā)生于該隆起區(qū)的邊緣,可能與上地幔隆起作用所引起的應(yīng)力場和熱異?；顒铀鸬臒釕?yīng)力場有關(guān)。

5 渤海地震的前兆現(xiàn)象

5.1 地震學(xué)異常現(xiàn)象

魏光興等4)經(jīng)過對渤海地震前區(qū)域地震活動的研究,發(fā)現(xiàn)震前區(qū)域性異常地震活動圖像是存在的。它們主要是7.4級地震前80年M≥4γ4級地震震中分布形成一種長時間、大尺度的背景空區(qū)。震前10年,該區(qū)ML≥3.0級地震震中顯示呈北西向條帶分布的特點,該條帶長約350km,寬約100km,它與主震震源機制解的一條節(jié)線走向基本一致。7.4級主震位于該條帶中部。震前5年,震區(qū)附近出現(xiàn)b值低于其之前的異常變化,7.4級地震前渤海及其鄰近地區(qū)(北緯 37°～40°,東經(jīng) 117.5°～122.0°)的地震頻次在1966年前后有較明顯的變化。1966年前,中、小地震在時序上分布較為均勻,平均每年有一次ML≥4.0級地震;1966年后至7.4級地震前,小震在時序上分布的均勻性變差,似顯示了“密集—平靜"現(xiàn)象,而且未發(fā)生一次 ML≥4.0級地震[38]。這些異常屬于長期或中期異常背景。

5.2 其它前兆異常

1966年邢臺地震后,在京、津、冀、遼、魯?shù)鹊叵群蠼⒘艘恍┣罢子^測臺站,其中部分臺站在震前有不同程度的異常反映。7.4級地震前,距離震中400km范圍內(nèi)部分水氡、地電等前兆手段出現(xiàn)了半年至1年左右的異常變化。山東省長清地震臺電感地應(yīng)力曲線震前1個月改變了原來的年變上升趨勢,出現(xiàn)波動下降趨勢;震前4天還出現(xiàn)大幅度臨震下降突跳[39],震后逐漸恢復(fù)正常。震前1個月即1969年6月20日我國出現(xiàn)了較大范圍的地磁日變“低點位移”異常,分界線兩側(cè)地磁日變最低點出現(xiàn)時間相差2小時以上。震前1個半月,即6月初,我國華北地區(qū)距震中較近的寶抵、白家瞳、懷來、巨鹿等地磁臺與武昌臺相減的幅相法出現(xiàn)了3個臺組的異常[40]。這首次給人們以啟示:大地震前在遠離震中的外圍地區(qū)可能存在為期1年左右的中期趨勢性異常變化。震前,大連、營口、葫蘆島、秦皇島、塘沽、龍口、煙臺等海洋驗潮站,測得海平面(1967～1969年)在持續(xù)下降的基礎(chǔ)上下降速率驟增,而到1969年突然轉(zhuǎn)向,回升速率變快,然后發(fā)震,震后回升速率趨于平穩(wěn)[41]。海平面趨勢變化的時間一般是3～4年,震前明顯差異性變化的時間一般為1～2年[42]。

5.3 震前的宏觀異常

群眾業(yè)余觀測的天津市人民公園地震預(yù)報小組根據(jù)所觀察的多種動物異常反應(yīng),于震前2個多小時,即7月18日11時10分,與天津市防震辦公室用電話進行了聯(lián)系,報告了可能有地震發(fā)生的消息。這對用生物預(yù)報地震是一個極大的鼓舞。由于大震發(fā)生在海域,給我國積累了海生動物震前異常現(xiàn)象的寶貴資料,如海歐、鯊魚、梭魚、鮑魚等在震前1～2天至10天左右均出現(xiàn)異常反應(yīng)。概括動物異常反應(yīng)一般都表現(xiàn)為震前煩躁、驚惶不安、活動異常、不進食等,有的則表現(xiàn)得萎靡不振,甚至條件反射暫時消失(如天津市人民公園的東北虎、牦牛、大熊貓等動物)。動物異常反應(yīng)出現(xiàn)的時間一般在震前1～2天,有的出現(xiàn)在震前10多天,短則震前幾分鐘或幾小時[41]。

6 地震烈度分布與震害

6.1 烈度分布基本情況

本次地震震中區(qū)在海域,震中烈度無法查考,根據(jù)山東省地震預(yù)報研究中心和季同仁等研究,估計震中烈度大于Ⅷ度9)、[42]。受這次地震影響,山東省境內(nèi)黃河入海處的墾利縣大部和利津、沾化縣部分地區(qū),地震烈度達Ⅶ度和Ⅶ度以上,主要地表破壞現(xiàn)象有:地面裂縫,噴水冒砂,河堤、橋梁、房屋破壞,堤身、閘墩下沉等。

Ⅵ度區(qū)范圍:西至塘沽、沾化,東至旅順、煙臺,北至北戴河,南至濰坊。其中,山東省黃縣、掖縣、壽光、昌邑、利津、沾化,河北省樂亭、昌黎、灤南,天津市塘沽,遼寧省金縣、旅順口等處。地表裂縫和噴水冒砂現(xiàn)象也略重,且主要分布在河流兩岸及沿海村莊與海灘上,規(guī)模較小。

Ⅴ度區(qū)范圍:西北至北京地區(qū),西南到濟南,東南至青島、威海,東北至遼寧省的熊岳城、錦州,上述區(qū)內(nèi)居民震感強烈。

等烈度線的基本形狀近似為圓形,無突出的方向性,這給以其推測發(fā)震斷層的方向帶來困難。

6.2 震害分布特點

于立忠等匯總研究了這次地震的震害特點[4],造成的震害及宏觀破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)為:地面變形、開裂;橋梁、水工建筑及民用建筑破壞或損壞等。例如:孤島地裂,長約1km,寬30～40cm,北端下沉30cm;墾利縣左家莊地裂縫長達2.2km,最寬處2.4m;黃河大堤,利津至六合長約65km的堤面石護坡砌縫普遍開裂,河堤堤身下沉;新安村附近堤內(nèi)地面普遍產(chǎn)生裂縫并有多處噴水冒砂,噴砂口直徑有的達4m以上。民豐公社溢洪河混凝土單孔雙曲拱橋,橋拱頂中部裂縫寬1cm,拱肋以上全部橫斷貫通,橋的護石坡出現(xiàn)滑塌性裂縫。利津縣六合公社畢家咀雙孔涵洞,磚管同混凝土接合處張裂10cm,扭動錯位8cm。黃河農(nóng)場生產(chǎn)壩閘門,塊石砌墩夾縫橫斷剪裂,閘墩下沉。自沾化縣東北西扣村,經(jīng)利津縣集賢村至墾利縣永安鎮(zhèn)以東地區(qū),地表多處出現(xiàn)裂縫帶及噴砂孔群,規(guī)模較大。

遠離震中區(qū)的蓬萊縣艾山、北固山、二磁山,平度縣大澤山,益都縣魯山等山前地帶,震時有山石滾落;黃縣王屋水庫東西向土壩,迎水面出現(xiàn)2處滑坡;長島縣連接南、北長山島的防波堤北端堤面中心出現(xiàn)長250m、寬6cm的張裂縫。

這次地震共造成9人死亡,353人受傷,房屋破壞4萬余間,總經(jīng)濟損失約5000萬元以上。

7 結(jié)語

40年來,對于該次地震的研究相續(xù)未斷,尤其是2000年以來,研究的深度和廣度大大增加,取得了一些較為成熟的認識。如通過余震的精確定位和地震波等研究,進一步確定了這次地震的基本參數(shù)、震源機制解和震源參數(shù);研究了地震序列的基本特征,確定了7.4級地震序列為主震-余震型,序列衰減較快,序列的余震分早期和續(xù)發(fā)2種情況,且各有其活動特點;研究了地震烈度分布和震害特點;總結(jié)了震前的異常前兆現(xiàn)象。尤其是近年對這次地震震源環(huán)境、深部構(gòu)造條件和震源區(qū)附近構(gòu)造力源等方面的研究取得了一些新的進展,早期根據(jù)余震分布等資料的研究認為震源斷層為NE向的可能性較大,但近10余年的研究又給出了許多震源斷層可能為NW向的資料和證據(jù)。但由于震中位于海域,增大了研究的難度,因此至今尚有較多問題仍未清楚,尤其是震源斷層的取向問題、渤海地區(qū)的地震孕育環(huán)境和影響因素等,這些對于今后該區(qū)的強震預(yù)測預(yù)報有十分重要的現(xiàn)實意義,對于震源物理研究方面有重要的理論價值。加之渤海地區(qū)是華北盆地中油氣資源富集的地區(qū),蘊藏著豐富的海洋資源,是我國海域石油的主要開發(fā)場,如今渤海中石油鉆井平臺、輸油輸氣管網(wǎng)、跨海大橋等海洋工程方興未艾。同時,渤海周圍地區(qū)人口稠密,是我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)之一,分布有煙臺、威海、濰坊、天津、唐山、秦皇島和大連等重要城市。但該地區(qū)具有復(fù)雜的斷裂構(gòu)造活動環(huán)境,地震活動具有頻度高、強度大的特點。復(fù)雜的構(gòu)造背景、頻發(fā)的強烈地震以及重要的地理位置、社會經(jīng)濟發(fā)展及人民生命財產(chǎn)安全對防震減災(zāi)的需求,對于今天渤海地區(qū)的強震研究顯得越加重要。因此,對于該次地震諸多未解的問題和與其相關(guān)的渤海地區(qū)的地震趨勢及防震減災(zāi)問題,仍有待深入研究和探討。

[1] 山東省地震局.20世紀山東十大地震[M].北京:地震出版社,2009:41-50.

[2] 周蕙蘭,劉斌.混成波第一峰(谷)值法判斷斷層面和1969年渤海大震發(fā)震斷層探討-渤海地震研究(一)[J].中國地震,1988,4(2):72-79.

[3] 卓鈺如,Hiroo Kanamori.渤海地震的震源參數(shù)[J].地震學(xué)報,1988,10(2):213-217.

[4] 于立忠,林趾祥.渤海地震主要震害及其啟示[J].地震學(xué)刊,1990,(3):70-72.

[5] 中國地震局震害防御司.中國近代地震目錄(公元1912～1990年,M≥4.7)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1999.

[6] 魏光興,季同仁,楊家?guī)X.渤海地區(qū)地震基本參數(shù)校訂[J].地震研究,1983,6(2):179-188.

[7] 山東省地震局.山東省地震目錄(1968～1980)[M].北京:地震出版社,1986.

[8] 中央地震工作小組辦公室.中國地震目錄[M].北京:科學(xué)出版社,1971.

[9] 顧功敘.中國地震目錄(公元前1831～公元1969年)[M].北京:地震出版社,1983.

[10] 謝毓壽,蔡美彪.中國地震歷史資料匯編(第五卷)[M].北京:科學(xué)出版社,1983.

[11] 魏光興,季同仁,李秉鋒.渤海地震序列及其特征[J].地震地質(zhì),1984,6(1):21-29.

[12] 顧功敘.中國地震目錄[M].北京:科學(xué)出版社,1983.

[13] 束沛鎰,李幼銘,鐵安,等.利用遠震P波波形反演渤海地震的震源參數(shù)[J].地球物理學(xué)報,1983,26(1):31-38.

[14] Chen,Wang-ping,Nabelek,J..Seismogenic strike-slip faulting and the development of the North China Basin[J].Tectonics,1988,7(5):975-989.

[15] 環(huán)文林,汪素云,常向東,等.渤海地震活動特征[J].地震研究,1989,12(1):1-10.

[16] 周蕙蘭,吉連祥,魏東平,等.多臺波形確定震源深度的 tγ2min和Vmax方法及1969年渤海大震初始破裂點的深度-渤海地震研究(二)[J].中國地震,1989,5(1):33-37.

[17] 吳忠良,臧紹先.用體波合成地震圖方法確定渤海、永善兩大地震的震源參數(shù)[J].地震學(xué)報,1991,13(1):1-8.

[18] 趙燕來,孫若昧,梅世蓉.渤海地區(qū)地震參數(shù)的修定[J].中國地震,1993,9(2):129-137.

[19] 徐杰,高戰(zhàn)武,孫建寶,等.1969年渤海7.4級地震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和發(fā)震構(gòu)造的初步研究[J].中國地震,2001,17(2):121-133.

[20] 葉洪,張文郁.初論華北板內(nèi)地震斷層特征及其與地殼上地幔動力過程的關(guān)系[J].地震地質(zhì),1980,2(3):27-38.

[21] 鄢家全,時振梁,汪素云,等.中國及鄰區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場的區(qū)域特征[J].地震學(xué)報,1979,1(1):9-24.

[22] 張之立,鄧玉瓊.渤海陸緣地震的力學(xué)特征和成因[J].地球物理學(xué)報,1989,32(4):470-477.

[23] 卓鈺如,Hiroo Kanamori.渤海地震的震源參數(shù)[J].地震學(xué)報,1988,10(2):213-217.

[24] 許忠淮,汪素云,高阿甲,等.我國部分早期震源機制解答的重新測定[J].地震地磁觀測與研究,1994,15(5):1-9.

[25] 徐杰,高戰(zhàn)武,孫建寶,等.1969年渤海7.4級地震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和發(fā)震構(gòu)造的初步研究[J].中國地震,2001,17(2):121-133.

[26] 刁守中,蔣海昆.渤海及其鄰區(qū)地震活動特征和構(gòu)造涵義[J].地震學(xué)刊,1990,(3):7-17.

[27] 李西雙.渤?；顒訕?gòu)造特征及其與地震活動的關(guān)系研究[D].青島:中國海洋大學(xué),2008:94-101.

[28] 胡政,丁東.渤海地震震中附近地區(qū)淺層地質(zhì)構(gòu)造特征[J].地震學(xué)刊,1990,(3):26-32.

[29] 劉光夏,張先,賀為民,等.渤海及其鄰區(qū)居里等溫面的研究[J].地震地質(zhì),1996,18(4):398-402.

[30] Liu G X,Zhao WJ,Zhang X.Research on gravity and magnetics of the largest mantle hot plumes of Bohai Sea in North China.The 30th IGC Ab-stracts V1of 3,134,Scientific Programma Committee of the 30th IGC.Beijing,China.1996.

[31] 朱岳清,吳兵,邢如英.1976年唐山地震前后的重力變化和震區(qū)莫霍面的變形[J].地震學(xué)報,1992,7(1):57-72.

[32] 王華林,王永光,劉希強,等.渤海及周圍地區(qū)斷裂構(gòu)造與強震活動研究[J].地震研究,1998,23(1):35-43.

[33] 盧造勛,蔣秀琴,白云,等.膠遼渤海地區(qū)地殼上地幔結(jié)構(gòu)特征與介質(zhì)的橫向非均勻性[J].華北地震科學(xué),1999,17(2):43-51.

[34] 滕吉文,張中杰,張秉銘,等.渤海地球物理場與深部潛在地慢熱柱的異常構(gòu)造背景[J].地球物理學(xué)報,1997,40(4):468-480.

[35] 孫若昧,趙燕來,梅世蓉.渤海及其鄰區(qū)的地震層析成像[J].地球物理學(xué)報,1993,36(1):44-54.

[36] 張嶺,劉勁松,郝天珧,等.渤海灣盆地及其鄰域地區(qū)地殼與上地幔層析成像[J].中國科學(xué),2007,37(11):1444-1455.

[37] 賴曉玲,李松林,孫譯.渤海及鄰區(qū)3次7級以上地震的深部構(gòu)造背景[J].大地測量與地球動力學(xué),27(1):31-33.

[38] 張肇誠.中國震例(1966～1975)[M].北京:地震出版社,1988.

[39] 趙淑平.渤海地震前長清地震臺電感異常特征[J].地震學(xué)刊,1990,(3):53-55.

[40] 黃雪香,丁鑒海.渤海7.4級地震前區(qū)域地磁場的異常變化[J].地震學(xué)刊,1990,(3):45-52.

[41] 魏光興,季同仁.渤海地震的研究綜述[J].地震學(xué)刊,1990,(3):1-6.

[42] 季同仁.中國震例[M].北京:地震出版社,1988.

A Review of Researches on 1969BohaiMb7.4Earthquake

MIAO Qing-jie1,ZHOU Cui-ying1,MA Yu-xiang1,MIAO Chun-lan2,LI Xia1,LIU Xia1
(1.Earthquake Administration of Shandong Province,Jinan 250014,China;
2.China Earthquake Networks Center,Beijing 100045,China)

Research achievements of the 1969BohaiMb7.4earthquake in the past 40years are summarized,including earthquake parameters,feature of earthquake sequence,causative structure,focal fault,regional and deep structure background,precursor phenomenon,seismic intensity distribution,earthquake disaster etc.Problems worth further study on the earthquake are also put forward.

Bohai earthquake;research;review

P315.2

A

1003-1375(2010)01-0008-08

2009-07-16

山東省科技發(fā)展計劃項目(2008GG10008004)經(jīng)費資助

苗慶杰(1980-),男(漢族),山東定陶人,山東省地震局助理工程師,主要從事測震分析和分析預(yù)報工作.E-mail:qjmiao@163.com.