2016年12月8日新疆呼圖壁MS 6.2地震烈度分布初探

羅 炬 陳建波 常想德 李 帥 孫 靜 姚 遠(yuǎn)

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2016年12月8日新疆呼圖壁S6.2地震烈度分布初探

羅 炬 陳建波 常想德 李 帥 孫 靜 姚 遠(yuǎn)

（新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011）

根據(jù)182個烈度調(diào)查點(diǎn)的結(jié)果，結(jié)合余震序列分布、震源機(jī)制解和地震構(gòu)造分析，編制呼圖壁S6.2地震烈度圖。極震區(qū)烈度為Ⅷ度，等震線長軸走向?yàn)镋W向，發(fā)震構(gòu)造為清水河子斷裂。

新疆呼圖壁 損失比 震害指數(shù) 地震烈度

引言

北京時間2016年12月8日13時15分，新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州呼圖壁縣發(fā)生6.2級地震1，微觀震中位于43.83°N，86.35°E，震源深度6km。震中海拔1500m，距離呼圖壁縣城約60km，距離瑪納斯縣城54km，距離石河子市57km，昌吉回族自治州、石河子市、烏魯木齊市、克拉瑪依市等多地震感強(qiáng)烈。地震發(fā)生后，地震系統(tǒng)18個聯(lián)動單位共計(jì)40名專業(yè)隊(duì)員以及新疆地震局派出的51人組成地震現(xiàn)場工作隊(duì)趕赴災(zāi)區(qū)，并開展震情監(jiān)視、余震趨勢判定、災(zāi)害損失調(diào)查、烈度評定等工作。在指揮部的統(tǒng)一安排下，工作隊(duì)人員分批分組，歷時6天，累計(jì)行程20000km以上，對災(zāi)區(qū)7個縣（市）35個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場、街道）展開調(diào)查，共設(shè)置了182個烈度調(diào)查點(diǎn)，為編制烈度圖提供基礎(chǔ)資料。

1 地震活動性

1.1 地震序列

據(jù)新疆地震臺網(wǎng)測定，截至2016年12月12日0時，共記錄到呼圖壁6.2級地震的余震1329次。其中，4.0—4.9級3次，3.0—3.9級10次，最大余震為4.0級（圖1）。地震序列呈近EW向展布，與近EW走向的清水河子斷裂走向一致，主震位于清水河子斷裂附近。

1.2 震源機(jī)制解

根據(jù)USGS給定的該地震的震源機(jī)制解（表1）可知，該地震主壓應(yīng)力P軸方位為北北西向（357°），傾角26°，T軸傾角64°，震源斷錯類型為逆斷層，斷層面走向與清水河子斷裂總體走向基本一致（圖2），結(jié)合清水河子斷裂帶的構(gòu)造可判斷出此次地震的斷層面為節(jié)面Ⅱ（表1）。

表1 2016年12月8日呼圖壁6.2級地震震源機(jī)制解參數(shù)

2 發(fā)震構(gòu)造

震區(qū)位于北天山斷裂褶皺帶，是橫跨中國新疆-中亞地區(qū)的天山造山帶的北部分支。天山造山帶主要是海西期（古生代）板塊構(gòu)造運(yùn)動的產(chǎn)物，隨著古近紀(jì)以來印度板塊持續(xù)向歐亞板塊發(fā)生陸-陸俯沖碰撞，天山造山帶繼承性地全面活動，表現(xiàn)為天山山體的整體隆升和山前沉積了巨厚層磨拉石建造，尤其是在新近紀(jì)—第四紀(jì)，天山造山帶活動尤為強(qiáng)烈。此次地震震區(qū)主要位于北天山高山與中低山交界地帶，在構(gòu)造上屬于烏魯木齊山前坳陷南緣，坳陷區(qū)內(nèi)發(fā)育著3排近EW走向的褶皺斷裂帶，由南向北分別為齊古晚更新世褶皺斷裂帶、瑪納斯-吐古魯全新世褶皺斷裂帶和獨(dú)山子-安集海全新世褶皺斷裂帶。這些褶皺斷裂帶在上地殼由斷坡、斷坪、斷裂擴(kuò)展褶皺等構(gòu)成復(fù)雜的推覆構(gòu)造，并最終歸并于南側(cè)的清水河子斷裂帶上。清水河子斷裂帶是北天山斷裂褶皺帶古生界與新生界之間的分界斷裂，全長280km，總體走向280°，斷面南傾，傾角45°—75°，屬全新世逆沖活動斷裂。該斷裂帶雖然在圖中表示為1條斷層（圖3），但實(shí)際上是寬度為4—6km的多條平行展布的、向南陡傾的疊瓦狀逆斷層組成的斷裂帶，微觀震中和調(diào)查的宏觀震中都位于該斷裂帶的中部。其西段發(fā)生過1906年瑪納斯7.7級地震，而本次地震發(fā)生于斷裂帶的東段，與西段1906年地震造成的滑坡、堰塞湖等地震地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)育地帶相距大于40km，表明了該地震帶在沉寂了110年后發(fā)生了又一次強(qiáng)烈地震活動。本次地震震中區(qū)雖然沒有發(fā)現(xiàn)地表破裂帶，但是根據(jù)現(xiàn)場工作，在震中北部發(fā)現(xiàn)有擴(kuò)展斷裂，比如在吐魯谷斷裂附近就有明顯的放大作用（張培震等，1994）。

3 地震烈度分布

根據(jù)地震破壞程度、災(zāi)民分布特點(diǎn)以及災(zāi)區(qū)房屋的結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)計(jì)（谷國梁等，2016），將災(zāi)區(qū)初步劃分為3個烈度區(qū)（圖4）。極震區(qū)烈度為Ⅷ度，烈度圖等震線長軸呈北西西向分布。Ⅷ度區(qū)面積140km2，長軸17km，短軸10km，涉及呼圖壁縣雀兒溝鎮(zhèn)和瑪納斯縣塔西河哈薩克族鄉(xiāng)；Ⅶ度區(qū)面積1570km2，長軸58km，短軸38km，涉及呼圖壁縣雀爾溝鎮(zhèn)、石梯子哈薩克族鄉(xiāng)、瑪納斯縣塔西河哈薩克族鄉(xiāng)和清水河哈薩克族鄉(xiāng)；Ⅵ度區(qū)面積10740km2，長軸134km，短軸116km，Ⅵ度區(qū)及以上總面積為12450km2。災(zāi)區(qū)合計(jì)90余萬人，26萬余戶2。

地震發(fā)生后，如何科學(xué)、迅速、合理地確定地震烈度的強(qiáng)度、烈度區(qū)的長短軸及其走向，以及烈度區(qū)的面積，對震后災(zāi)害損失評估以及災(zāi)后恢復(fù)重建工作具有重要的指導(dǎo)意義（董曼等，2015）。1970年云南通海S7.7級地震發(fā)生后，為了在地震現(xiàn)場調(diào)查中進(jìn)一步提高地震烈度的精度，現(xiàn)場工作隊(duì)首先提出了震害指數(shù)的概念，并在《中國地震烈度表》中首次得到了應(yīng)用（胡聿賢，1988）。

本次地震災(zāi)區(qū)房屋結(jié)構(gòu)類型主要為土木、土石木舊式簡易結(jié)構(gòu)房屋以及人口密度較大區(qū)域內(nèi)的磚木、磚混和框架結(jié)構(gòu)類房屋。根據(jù)《地震現(xiàn)場工作（第4部分）：災(zāi)害直接損失評估》（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2012），將災(zāi)區(qū)房屋破壞等級劃分為：毀壞、嚴(yán)重破壞、中等破壞、輕微破壞及基本完好5類，參考《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）以及現(xiàn)場專家組意見，將用于評定地震烈度的簡易結(jié)構(gòu)房屋以及磚木結(jié)構(gòu)的房屋歸為A類，綜合考慮災(zāi)區(qū)房屋抗震能性能與場地條件。本次探討工作中該類房屋各破壞等級的震害指數(shù)取值見表2。

表2 A類房屋破壞的震害指數(shù)

《中國地震烈度表》（GB/T17742—2008）將平均震害指數(shù)定義為：一個建筑群或者一定區(qū)域范圍內(nèi)所有建筑的震害指數(shù)的平均值，即受各級震害的建筑物所占的比例與其相應(yīng)震害指數(shù)的乘積的和，可用公式（1）來計(jì)算：

式中，d為第類房屋破壞等級為級的震害指數(shù)；n為第類房屋破壞等級為級的房屋棟數(shù)（或面積）。

該式也可以理解為加權(quán)平均震害指數(shù)（施偉華等，2007），因?yàn)闄?quán)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義比較明顯，A類房屋結(jié)構(gòu)的各種破壞程度占的比例越高，統(tǒng)計(jì)的平均結(jié)果就更加穩(wěn)定可靠。

根據(jù)震害情況抽樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及公式（1）計(jì)算各調(diào)查點(diǎn)的平均震害指數(shù)（每一個調(diào)查點(diǎn)通常包含多個抽樣點(diǎn)）。本次計(jì)算選用具有代表性的抽樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，在挑選計(jì)算數(shù)據(jù)時，同一調(diào)查點(diǎn)內(nèi)同時包含不同破壞類型的房屋，剔除只含有破壞或完好房屋的調(diào)查點(diǎn)。按此條件，磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)以及安居富民房基本完好，因此不在計(jì)算之列。表3為挑選過的具有代表性的調(diào)查點(diǎn)數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果。

表3 災(zāi)區(qū)調(diào)查點(diǎn)破壞面積（m2）、平均震害指數(shù)及對應(yīng)烈度

※三個煤礦（紅三溝煤礦、天富煤業(yè)、106煤礦），表格里的一個調(diào)查點(diǎn)包括多個抽樣點(diǎn)。

計(jì)算烈度區(qū)內(nèi)共166個抽樣點(diǎn)的各級震害的房屋所占比率（即破壞比）和震害指數(shù)，結(jié)果見表4（石河子市區(qū)、瑪納斯鎮(zhèn)、呼圖壁鎮(zhèn)房屋建筑基本完好，沒有參與震害指數(shù)計(jì)算，災(zāi)區(qū)安居富民房覆蓋率達(dá)80%）。

表4 各烈度區(qū)破壞比（%）與震害指數(shù)

根據(jù)《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）的規(guī)定，利用房屋震害判定地震烈度時，某一調(diào)查點(diǎn)的同類房屋在不同地震烈度下平均震害指數(shù)范圍分別為：Ⅷ度0.29—0.51，Ⅶ度0.09—0.31，Ⅵ度0.00—0.11。由表3可以看出，在Ⅷ度區(qū)內(nèi)的調(diào)查點(diǎn)平均震害指數(shù)范圍為0.37—0.44，表4中Ⅷ度區(qū)的震害指數(shù)為0.38，處于《中國地震烈度表》Ⅷ度取值范圍內(nèi)；表3中Ⅶ度內(nèi)調(diào)查點(diǎn)平均震害指數(shù)范圍為0.28—0.29，但表4中Ⅶ度區(qū)的震害指數(shù)為0.20，略低于《中國地震烈度表》Ⅶ度取值范圍，因?yàn)樵谒骱余l(xiāng)和雀兒溝中偏北的調(diào)查點(diǎn)場地條件較差；表3中Ⅵ度區(qū)調(diào)查點(diǎn)平均震害指數(shù)為0.03—0.11，表4中Ⅵ度區(qū)震害指數(shù)結(jié)果為0.07，包含在烈度表規(guī)定的范圍內(nèi)?？紤]所有抽樣點(diǎn)的房屋建筑質(zhì)量、場地條件以及修建年代，總體上在低烈度區(qū)與極震區(qū)內(nèi)調(diào)查點(diǎn)的平均震害指數(shù)與規(guī)定值范圍地震烈度相對較為吻合，經(jīng)過專家組討論，得到了圖4的結(jié)果。

根據(jù)《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）中第4.3條的規(guī)定，當(dāng)采用建筑質(zhì)量特別差的房屋的震害程度和平均震害指數(shù)評定地震烈度時，可以適當(dāng)降低評定值；反之，當(dāng)采用建筑質(zhì)量較好的房屋的震害程度和平均震害指數(shù)評定烈度時，可以適當(dāng)提高評定值。此次實(shí)地調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，人口高密度區(qū)的建筑質(zhì)量相對較好；有的建筑場地條件較好，而有的則比較差；震中區(qū)比較偏僻，可抽樣調(diào)查的點(diǎn)有限，房屋質(zhì)量較差。根據(jù)表3和表4的結(jié)果，將雀兒溝以南和塔西河哈薩克鄉(xiāng)以南劃分為Ⅷ度區(qū)，雀兒溝中偏北和塔西河哈薩克鄉(xiāng)中偏北的區(qū)域劃分為Ⅶ度區(qū)（圖4）；長半軸29—67km范圍內(nèi)，短半軸19—58km范圍內(nèi)劃為Ⅵ度；

4 初步認(rèn)識

（1）提出震害指數(shù)前，通過地震現(xiàn)場震害調(diào)查得到的烈度結(jié)果精度不夠高（施偉華等，2007）；提出震害指數(shù)，并將其定量化，從而使得評定的烈度比較穩(wěn)定，精度更高，結(jié)果更為科學(xué)。

（2）由圖1和圖4對照分析，余震序列的展布方向與清水河子斷裂的走向以及烈度圈的長軸方向一致。

（3）由震源機(jī)制解圖2與圖4可見，逆斷層的斷層面走向與清水河子斷裂總體走向基本一致，節(jié)面Ⅱ?yàn)閿鄬用?，清水河子斷裂走向和烈度圈長軸方向可互相印證。

（4）本次地震的發(fā)震構(gòu)造為清水河子斷裂帶，由多條平行分布的逆斷層構(gòu)成，震中位于斷裂帶的中部，該斷裂帶的西段曾發(fā)生過1906年瑪納斯7.7級地震，而此次呼圖壁6.2級地震發(fā)生在該斷裂帶的東段，與西段1906年瑪納斯地震造成的滑坡、堰塞湖等地震地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)育地帶相距大于40km。綜合余震序列的分布、震源機(jī)制解的斷層面以及這次主震發(fā)震的構(gòu)造模式可以初步劃定烈度圈長、短軸走向。

（5）呼圖壁6.2級地震烈度圖長軸方向?yàn)镹WW走向，Ⅷ度區(qū)與Ⅶ度區(qū)主體位于清水河子斷裂帶，與震區(qū)余震序列分布、震源機(jī)制解、發(fā)震構(gòu)造等具有較好的一致性，為各烈度圈的繪制提供了有利支撐。

董曼，程佳，魏文薪等，2015．川滇分區(qū)地震烈度衰減特征研究．震災(zāi)防御技術(shù)，10（z1）：760—769．

谷國梁，邱虎，王曉蕾等，2016．天津市及鄰區(qū)地震烈度衰減關(guān)系研究．震災(zāi)防御技術(shù)，11（1）：35—43．

胡聿賢，1988．地震工程學(xué)．北京：地震出版社．

施偉華，陳坤華，李珊等，2007．2007年寧洱6.4級地震震害指數(shù)與烈度．地震研究，30（4）：379—383．

張培震，鄧起東，徐錫偉等，1994．盲斷裂，褶皺地震與新疆1906年瑪納斯地震．地震地質(zhì)，16（3）：193—204.

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2012．地震現(xiàn)場工作（第4部分）：災(zāi)害直接損失評估（GB/T 18208.4—2011）．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

Discussion on the Seismic Intensity of the HutubiS6.2 Earthquake on December 8, 2016

Luo Ju, Chen Jianbo, Chang Xiangde, Li Shuai, Sun Jing and Yao Yuan

(Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830011, China)

Based on the field investigation of 182 seismic hazard survey sites, combining with analysis of aftershock sequence, focal mechanism, and seismo-tectonic background, we produced the seismic intensity map of HutubiS6.2 earthquake. The seismic intensity of the magistoseismic area is Ⅷ degree, with the orientation of long axis of isoseismic contour lines in east-west. The Qingshuihezi fault is considered as the seismogenic fault of HutubiS6.2 earthquake

HutubiS6.2 earthquake；Damage ratio；Earthquake hazard index；Seismic intensity

2016-01-25

羅炬，男，生于1981年。工程師，碩士。主要從事工程地震研究。E-mail：luoju82@sina.com

1 http://news.ceic.ac.cn/CC20161208131503.html

2 http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20161214105543174263031/index.html

羅炬，陳建波，常想德，李帥，孫靜，姚遠(yuǎn)，2017．2016年12月8日新疆呼圖壁S6.2地震烈度分布初探．震災(zāi)防御技術(shù)，12（1）：24—30．doi：10.11899/zzfy20170103