2008年3月30日甘肅肅南5.0級地震特征①

代 煒,嚴武建,馬占虎

(中國地震局蘭州地震研究所,甘肅蘭州 730000)

2008年3月30日甘肅肅南5.0級地震特征①

代 煒,嚴武建,馬占虎

(中國地震局蘭州地震研究所,甘肅蘭州 730000)

2008年3月30日在甘肅省肅南縣皇城鎮(zhèn)一帶發(fā)生了一次MS5.0地震。本文歸納總結(jié)了本次地震的基本地震參數(shù)、序列特征,利用P波資料計算了震源機制解,根據(jù)地震現(xiàn)場考察結(jié)果分析了烈度分布特征。綜合本次地震的地質(zhì)構(gòu)造和歷史地震活動背景、震源機制、余震分布、極震區(qū)長軸方向分析了本次地震的發(fā)震構(gòu)造,結(jié)果顯示本次地震的發(fā)震構(gòu)造不清晰。

肅南MS5.0地震;地震參數(shù);地震序列;發(fā)震構(gòu)造

Abstract:A moderate earthquake(MS5.0)occurred on 30 March 2008 in Huangcheng town,Sunan county,Gansu province.The principalparam eters and sequence character of the event are summ arized, the earthquake focalm echanism is inversedw ith Pmo tion,and d istribution of the seismic damage is analyzed based on the date of the field investigation.The tectonic background of the event isdiscussed in the view sof regional tectonics,seismic activities,focalm echanism,distribution of aftershocksand them ajor axisofep icenter area,but the resu lt shows that the causative structure is no tclear.

Keywords:Sunan MS5.0 ear thquake;Ear thquake param eters;Ear thquake sequence;Causa tive structure

0 引言

2008年3月21日新疆于田7.3級地震發(fā)生在阿爾金活動斷裂上,震源機制顯示該地震為正斷型地震。祁連山地震帶西段和阿爾金活動斷裂交匯的部位存在最先發(fā)生響應(yīng)的可能。2008年3月30日在祁連山地震帶中東段甘肅省肅南裕固族自治縣發(fā)生5.0級地震,是2003年10月25日民樂-山丹地震后祁連山地震帶平靜5年后的第一次中強地震,也可能預示祁連山地震帶新的一輪地震活動的開始。本次地震作為新疆于田7.3地震后在祁連山地震帶的響應(yīng)地震,位置比預想的偏東。本文就該地震的一些基本特征進行研究。

1 地震基本參數(shù)

1.1 地震三要素

地震發(fā)生后,甘肅省地震局地震臺網(wǎng)中心和中國地震局臺網(wǎng)中心對該地震進行了定位,定位結(jié)果見表1。

1.2 震源機制解

收集甘肅臺網(wǎng)21個臺站和青海臺網(wǎng)26個臺站的P波初動數(shù)據(jù),其中13個Pg初動,34個Pn初動,求得震源機制如圖1(a)。該計算震源機制的程序由中國地震局地球物理研究所許忠淮研究員編制,使用該方法求得的是震源機制的平均解。圖1 (b)是國家地震科學數(shù)據(jù)共享中心給出的震源機制解。二者基本一致。震源機制顯示該地震為走滑型地震(表2)。

表1 2008年肅南5.0級地震基本參數(shù)

表2 不同來源的震源機制

圖1 不同來源的肅南5.0級地震的震源機制Fig.1 Focalm echanism so lutionsof the Sunan MS5.0 earthquake from different data.

2 地震序列特征

肅南5.0級地震發(fā)生之后,余震比較發(fā)育,截至7月31日,共發(fā)生余震98次,其中1.0～1.9級地震47次;2.0～2.9級地震8次;3.0～3.9級地震1次;4.0～4.9級地震1次。最大余震為4月21日4.0級。98次地震中有84次地震轉(zhuǎn)換成面波震級后,震級大于零,有14次地震轉(zhuǎn)換后震級小于零。2級以上地震見表3。

表3 肅南5.0級地震MS≥2.0余震

2.1 時間分布特征

序列M-t圖和N-t圖(圖2)顯示主震發(fā)生之后余震的衰減很快,序列余震主要以2級以下地震為主。序列明顯分為三個時間階段:第一階段為在5月份之前,余震比較發(fā)育,余震強度2級左右;第二階段為6月至7月,余震活動水平低;第三階段為7月份之后,該地震頻度相對較高而余震強度低,主要是1級左右地震活動。序列前后期余震強度和頻度均高于中期,這種現(xiàn)象可能受臺網(wǎng)監(jiān)測能力的影響: 6月18日“十五”測震臺網(wǎng)開始運行,地震的監(jiān)測能力明顯增高。強度和頻度均表明該地震具有主震-余震型地震序列的特征。

圖2 肅南5.0級地震M-t圖和N-t圖Fig.2 M-tand N-t diagramsof the Sunan MS5.0earthquake.

2.2 空間分布特征

圖3給出了肅南地震序列中84次震級大于零的地震的震中分布圖。2.0級以上余震集中分布在主震附近;2級以下余震向NW和SE向發(fā)散,形成以NW向為主的兩個比較明顯的優(yōu)勢分布方向。其中NW向條帶和皇城-塔兒莊斷裂的走向基本一致;SN向條帶和震源機制解中的一個節(jié)面的走向一致。圖3還給出了三種來源定位的主震震中分布,經(jīng)過比較,主震震中以甘肅臺網(wǎng)的結(jié)果為準。

圖3 肅南5.0級地震序列震中分布圖Fig.3 D istribution of the ep icentres in Sunan earthquake sequence.

2.3 序列類型判定

最大余震4.0級,發(fā)生在2008年4月21日主震發(fā)生后22天,距主震1.8 km。序列h值為1.3,h值大于1;最大余震和主震震級差為1.0;主震能量占全序列能量的95.8%;最大余震與主震的能量比為0.012。根據(jù)以上參數(shù)判定該序列為主震-余震型地震序列[1]。

3 震害特點

在儀器震中周圍農(nóng)村抽取52個調(diào)查點進行調(diào)查,結(jié)果顯示宏觀震中位于皇城村,極震區(qū)烈度達Ⅵ度。長軸方向近東西向,極震區(qū)面積492 km2。烈度分布見圖5。震害特征表現(xiàn)為:

圖4 肅南MS5.0地震等震線圖Fig.4 Isoseis mallines of the SunanMS5.0 earthquake.

(1)當?shù)孛穹拷^大多數(shù)是磚木結(jié)構(gòu)房屋,抗震性能較好,震后屋架嚴重破壞很少,但墻體輕微開裂、陳舊性裂縫加劇等震害十分普遍。

(2)本次地震震源較深,震區(qū)民房大多建在河谷平地,地基相對較好,且居民房屋抗震性能相對較好,因此本次地震有感范圍較大,破壞較輕的特點。

(3)肅南縣皇城鎮(zhèn)海拔高,氣候陰濕寒冷,地震時尚處于冰凍期。地基的凍融過程對建筑結(jié)構(gòu)有影響,要重視解凍后地基凸起和沉降可能加大受損房屋的災害,要盡早采取措施應(yīng)對。

4 歷史地震活動和發(fā)震構(gòu)造背景

4.1 歷史地震活動

以本次地震為中心周圍300 km范圍內(nèi)1900年以來發(fā)生多次5級以上中強地震,其中5.0～5.9級地震19次,6.0～6.9級地震3次,7.0～7.9級地震1次,8.0～8.9級地震1次,最大為1927年古浪8級地震。本次地震距1927年古浪8.0級地震震中僅35 km,在后者的震中區(qū)內(nèi)(圖5)。

4.2 現(xiàn)今地震活動背景

2008年3月21日新疆于田發(fā)生7.3級地震,位于阿爾金左旋走滑活動斷裂的西端。中國地震臺網(wǎng)給出的震源機制解顯示該地震為逆沖型地震,主壓應(yīng)力方向為NEE向;哈佛給出的震源機制解顯示該地震震源機制為拉張型兼有一定的走滑分量,主壓應(yīng)力方向為NWW向。不論是拉張還是逆沖,都顯示阿爾金活動斷裂的開始活動,其影響范圍有三種可能:一是應(yīng)力沿阿爾金活動斷裂傳遞,在祁連山西段形成應(yīng)力集中的部位;二是沿東昆侖活動斷裂傳遞,在甘肅東南部形成應(yīng)力集中;三是在第二弧形帶形成應(yīng)力集中,繼而影響云南地震的活動。這三個可能的部位也可能本身就是7.3級地震后首發(fā)中強地震的地方。該地震發(fā)生后數(shù)小時內(nèi),云南發(fā)生一次5.0級地震,地點比預想的要偏西南;肅南5.0級地震發(fā)生在3月30日,在祁連山中東段,比預想位置要偏東。

對祁連山地震帶小震月頻度掃描發(fā)現(xiàn),在肅南地震之前的3月份小震活動突然增強。祁連山地震帶小震活動的連續(xù)遞增增強和突然增強都能指示祁連山地震帶存在發(fā)生中強地震的危險[2]?？s小范圍至震中50 km范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)仍然存在地震頻次突然增高現(xiàn)象,但這種現(xiàn)象在震情跟蹤工作中沒有被注意到。該地震發(fā)生在古浪窗口這一特殊的位置。古浪窗口是1920年古浪8.0級地震的震中區(qū),8.0級地震之后小震活動一直比較多,對祁連山地震帶中強地震的活動具有窗口效應(yīng)[3]。這次地震前該窗口也存在小震突然增強活動的現(xiàn)象。

4.3 發(fā)震構(gòu)造探討

本次地震發(fā)生在祁連山地震帶中東段地區(qū)的大黃山隆起東緣。地形上西高東低。大黃山隆起是武威盆地和張掖盆地的分界線,圍繞大黃山隆起在歷史曾發(fā)生過多次中強地震。祁連山地震帶是由多條NWW向活動斷裂和NNW向活動斷裂組成的斷裂帶,往東越過莊浪河斷裂后,斷裂走向轉(zhuǎn)為近東西向(圖5)。

圖5 歷史地震及構(gòu)造分布圖Fig.5 Distribution of historical earthquakes and faults.

儀器震中位于皇城-塔兒莊斷裂向西北延伸約8 km處?；食?塔兒莊斷裂屬逆走滑斷裂,形成于燕山期,第四紀活動。1927年古浪8.0級地震就發(fā)生在該斷裂的中東段。其南部是昌馬-俄博斷裂也是一個比較活動的斷裂,曾在1932年發(fā)生了7.6級地震。其北部的龍首山北緣斷裂曾在1954年發(fā)生一次7.3級地震。在其西北的民樂盆地,2003年10月25日發(fā)生了6.1和5.8級地震,也是祁連山地震帶最近的一次中強地震。由此表明這一地區(qū)斷裂新活動性強,地震活動水平高,發(fā)生本次地震存在構(gòu)造條件。

本次地震為一次中等強度地震,沒有形成地表破裂帶,根據(jù)地震基本參數(shù)及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果綜合判定本次地震的發(fā)震構(gòu)造:⑴震源機制解(表2)中的節(jié)面Ⅰ走向249°,節(jié)面Ⅱ走向342°,兩個節(jié)面的走向和皇城-塔兒莊斷裂的走向不一致,也與周圍距離較遠的斷裂走向都不一致。P軸方位角204°,震源機制為走滑兼逆沖型。皇城-塔兒莊斷裂也是逆走滑活動斷裂。1927年古浪8.0級地震的震源機制顯示P軸方位角258°[4],表明該地區(qū)受NE向構(gòu)造應(yīng)力作用。本次地震和古浪8.0級地震同屬于一個構(gòu)造應(yīng)力場。⑵烈度圖顯示極震區(qū)長軸走向近東西。(3)余震分布略顯南北向和北西向條帶交匯。雖然余震條帶中的一條和節(jié)面走向基本一致,但是據(jù)此還不能就判定該地震的發(fā)震構(gòu)造。經(jīng)過掃描發(fā)現(xiàn)該地區(qū)小震活動背景存在北西和南北向條帶。(4)地震震中位于皇城-塔兒莊斷裂的延伸方向上,難以判定地震發(fā)生在斷層的上盤還是下盤。根據(jù)以上結(jié)果很難判定該地震的發(fā)震斷裂。

本次地震發(fā)震在1927年古浪8.0級地震的極震區(qū)。在經(jīng)歷了強烈的大震震動后,極震區(qū)構(gòu)造非常破碎。一般在構(gòu)造破碎地區(qū)很難累積發(fā)生更大地震的能量,在這樣的地區(qū)發(fā)生各種震源機制類型地震的可能都存在,因此本次地震的發(fā)震構(gòu)造不清晰是符合實際的。

5 結(jié)論

2008年3月30日甘肅省肅南地震發(fā)生在祁連山地震帶東段,1927年古浪8.0級地震的極震區(qū)。震源機制顯示該地震為走滑型地震。序列為主震-余震型地震序列。震前曾有前震活動,但是發(fā)生在古浪地震窗口中而難以區(qū)分。宏觀震中位置位于甘肅省肅南縣皇城鎮(zhèn)一帶,極震區(qū)烈度為Ⅵ度,極震區(qū)為長軸東西向的橢圓形。其震害及烈度均明顯低于同等強度的其它地震,其原因主要是因為當?shù)孛穹拷^大多數(shù)大多建在河谷平地,地基相對較好,房屋結(jié)構(gòu)以磚木結(jié)構(gòu)為主,抗震性能較好。地震震中位于歷史特大地震的極震區(qū),造成本次地震的發(fā)震構(gòu)造不清晰。

[1] 國家地震局科技監(jiān)測司.地震學分析預報方法程式指南[M].北京:地震出版社,1990:1-30.

[2] 楊立明,劉小鳳.祁連山地震帶地震短期綜合預報方案研究[J].西北地震學報,2006,28(3):193-203.

[3] 劉小鳳,梅秀萍,張小美.青藏高原北部地區(qū)地震窗口特征及其預報意義[J].西北地震學報,2003,25(4):359-364.

[4] 郭增建,馬宗晉,林偉凡,等.中國特大地震研究[M].北京:地震出版社,1988:208-229.

Principal Features of Sunan MS5.0 Ear thquake on 30March 2008 in Gansu Province

DA IW ei,YANW u-jian,MA Zhan-hu

(Lanzhou Institute of Seism ology,CEA,Lanzhou 730000,China)

P315.71

A

1000-0844(2010)03-0307-06

2009-02-03

甘肅省自然科學基金(0710RJZA 070);地震科學聯(lián)合基金(C07048);中國地震局蘭州地震研究所論著編號:LC2009011

代 煒(1976-),男(漢族),甘肅西和人,現(xiàn)從事地震預報和數(shù)字化資料應(yīng)用研究工作.