上海徐匯區(qū)ML1.9 有感地震分析＊

于海英 溫燕林 馮 策

1) 上海市地震局，上海 200062

2) 上海佘山地球物理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，上海 200062

引言

地震是人類(lèi)面臨的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。地球上每天都在發(fā)生地震，全世界每年平均發(fā)生有感地震5 萬(wàn)多次，5 級(jí)以上地震近千次，7 級(jí)以上地震約18 次，8 級(jí)以上地震約1—2 次。我國(guó)是一個(gè)地震災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家，具有地震頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣等特點(diǎn)。地震對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大威脅，是名副其實(shí)的災(zāi)害之首。20 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)因地震造成的死亡人數(shù)占全部因自然災(zāi)害死亡人數(shù)的50%以上，1920 年的海源M8.5 大地震中罹難人數(shù)超過(guò)28 萬(wàn)，1976 年的唐山M7.7 地震中罹難人數(shù)超過(guò)了24 萬(wàn)。2008 年5 月12 日，四川汶川M8.0 強(qiáng)震，再次給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)重大損失。2011 年3 月11 日，發(fā)生在日本的M9.0 大地震，震中位于日本宮城縣以東太平洋海域，震源深度20 km，此次地震造成將近2 萬(wàn)人的死亡，引發(fā)的巨大海嘯對(duì)日本東北部造成毀滅性破壞，并引發(fā)福島第一核電站核泄漏。由于地震的危害性極大，而目前地震不能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，因此，地震科學(xué)研究之路任重道遠(yuǎn)。

1 上海有感地震

據(jù)記載，上海地區(qū)有感地震數(shù)量較少，時(shí)間分布極不均勻，歷史上多則1 年（1855 年）受到6 次地震波及，少則數(shù)十年也沒(méi)有一次有感地震記載[1]。在地震的頻度和強(qiáng)度方面，海域地震大于陸地地震，陸地地震除4 次有破壞外，絕大部分只是不同程度的有感。上海歷史上發(fā)生的最大地震為1624 年松江的4?級(jí)地震，該地震的最大烈度為Ⅵ度。上海及其鄰近地區(qū)，曾被視為少震和弱震區(qū)，不過(guò)上海每年都能感覺(jué)到地震的沖擊，這種有感地震來(lái)自以下3 個(gè)方面。

1.1 較遠(yuǎn)大地震傳播到上海有感

這些有感地震主要來(lái)自臺(tái)灣地區(qū)的6.5 級(jí)以上地震及日本部分強(qiáng)震。如1994 年9 月16 日臺(tái)灣海峽7.3 級(jí)地震，1999 年9 月21 日臺(tái)灣南投7.6 級(jí)地震和2002 年3 月31 日臺(tái)灣花蓮7.5 級(jí)地震發(fā)生時(shí)，致上海10 層以上的高層居民強(qiáng)烈有感。顯然，過(guò)去由于上海市高層、超高層不多而未能引起關(guān)注的臺(tái)灣地震，未來(lái)仍將會(huì)對(duì)上海有明顯影響。2008 年5 月12 日四川汶川8.0 級(jí)地震和2011 年3 月11 日日本9.0 級(jí)大地震，上海很多高層有明顯震感。

1.2 上海周邊地區(qū)的有感地震

進(jìn)入20 世紀(jì)70 年代以后，地震頻度和強(qiáng)度卻有所提高，先后發(fā)生很多次有感地震（表1[2]）。

表1 1970 年以來(lái)上海周邊地區(qū)有感地震列表Table 1 The list of earthquakes felt around Shanghai since 1970

1.3 上海陸地上發(fā)生的小地震

上海測(cè)震臺(tái)網(wǎng)每年平均監(jiān)測(cè)到的小地震約4—5 次，這是地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生能量的正常釋放。2009年11 月7 日17 時(shí)03 分在上海松江地區(qū)發(fā)生M2.5地震，震中位于（31.0°N，121.1°E），深度13 km。松江大學(xué)城、天馬山、小昆山等地的居民有輕微震感。震中區(qū)附近部分居民感覺(jué)到了房屋的輕微震動(dòng)。2012年4 月2 日發(fā)生在上海市徐匯區(qū)M1.2 地震，搖動(dòng)了徐匯、閔行、浦東、盧灣區(qū)等部分房屋，驚動(dòng)了成千上萬(wàn)的市民。圖1 為上海監(jiān)視區(qū)1970 年1 月1 日—2012 年9 月30 日發(fā)生的所有地震震中分布圖。

“十五”測(cè)震項(xiàng)目建成之后，目前上海地震臺(tái)網(wǎng)共有固定臺(tái)站34 個(gè)，其中包括上海臺(tái)陣的16 個(gè)子臺(tái)，圖2 為上海臺(tái)網(wǎng)和上海臺(tái)陣分布圖。

2 2012 年4 月2 日上海小地震介紹

據(jù)上海地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定（地震速報(bào)結(jié)果）：2012 年4 月2 日23 時(shí)27 分51.9 秒，在上海市閔行區(qū)發(fā)生M1.2 地震，震中位于（31.1°N，121.5°E）。圖3 和圖4分別為上海臺(tái)網(wǎng)記錄到的波形圖和離震中最近臺(tái)站的波形圖。此次地震很多居民稱(chēng)，感受到了樓房的震動(dòng)，且震感明顯。

圖1 上海監(jiān)視區(qū)地震震中分布圖（1970-01-01—2012-09-30）Fig. 1 Distribution of earthquake epicentersin Shanghai monitoring area（1970-01-01—2012-09-30）

圖2 上海臺(tái)網(wǎng)（a）和上海臺(tái)陣（b）分布圖Fig. 2 Distribution map of Shanghai network（a）and array（b）

3 有感地震原因分析

為何震級(jí)只有M1.2，會(huì)有這么多人有感呢？

在地震科學(xué)中，衡量地震大小有兩把尺子-震級(jí)和烈度。震級(jí)是表示地震本身大小的量，反映的是地震能量釋放的多少。烈度是地震時(shí)人的感覺(jué)，地震所造成自然環(huán)境的變化和建筑物的破壞程度，來(lái)作為判斷地震強(qiáng)烈程度的一種宏觀判據(jù)[3]。一次地震，震級(jí)只有一個(gè)，而不同地區(qū)烈度有很大不同，距離震中越近的通常烈度越大。地震是否有感和有感的程度，與地震的震級(jí)（震源）、震中距和震源深度（傳播路徑）以及當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境（場(chǎng)地條件等）有關(guān)。

3.1 地震精確定位后的結(jié)果

地震結(jié)束后，本人利用上海及周邊地震臺(tái)站的數(shù)據(jù)，利用較多的臺(tái)站和更多的震相數(shù)據(jù)對(duì)該地震進(jìn)行了精確定位。表2 為定位結(jié)果，圖5 為震中分布圖，可以明顯看出，速報(bào)結(jié)果和精確定位結(jié)果存在一定的差別，其中發(fā)震時(shí)刻相差0.68 s，震中位置相差2.4 km，深度相差3 km，ML震級(jí)相差0.1 級(jí)。根據(jù)精確定位的結(jié)果，最終該地震確定震中位置為上海徐匯區(qū)。

3.2 震源深度淺和強(qiáng)震記錄的峰值加速度大

震源深度是將震源看作一個(gè)點(diǎn)，此點(diǎn)到地面垂直距離稱(chēng)為震源深度。目前震源深度是地震學(xué)中最難準(zhǔn)確測(cè)定的參數(shù)之一，各種方法對(duì)于震源深度的估計(jì)都具有相當(dāng)程度的不確定性，影響著人們對(duì)震源過(guò)程的認(rèn)識(shí)，各種因素對(duì)震源深度的影響是非線(xiàn)性的。震源深度受震中距或臺(tái)站距離、到時(shí)殘差和速度模型（地震模型）等多種因素的影響[4]。地球上大部分地震發(fā)生在地殼（33 km）內(nèi)。地震精確定位結(jié)果顯示，該震源深度為7 km，震級(jí)ML1.9。由于震源深度較淺，震級(jí)較小，破壞面積不大，但震源區(qū)的烈度卻相對(duì)較大（圖6），世博臺(tái)和徐匯臺(tái)加速度峰值達(dá)到了50 mm/s2，震中區(qū)域的加速度峰值在40 mm/s2左右，烈度相當(dāng)大，所以震源附近的居民會(huì)感覺(jué)很明顯，而其他離震源稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的上海的強(qiáng)震臺(tái)站記錄到的加速度峰值都在10 mm/s2左右，人們已經(jīng)感覺(jué)不到地震動(dòng)了。

圖3 上海地震臺(tái)網(wǎng)的波形記錄Fig. 3 Waveform record of Shanghai earthquake network

圖4 最近臺(tái)站上戲臺(tái)（SHX）的波形記錄Fig. 4 Waveform record of the SHX station on the nearest station

表2 地震速報(bào)結(jié)果和精確定位結(jié)果的比較Table 2 Comparison of the results of earthquake quick and accurate location

圖5 速報(bào)結(jié)果與精確定位結(jié)果分布圖Fig. 5 Distribution map of quick report results and accurate results

3.3 地震的時(shí)頻分析

臺(tái)站所記地震波的頻率與震源性質(zhì)、傳播介質(zhì)和臺(tái)站場(chǎng)地條件等因素有關(guān)系。圖7 為該次地震最近臺(tái)站（SHX）記錄的波形和時(shí)頻分析圖像，SHX 臺(tái)站距離地震位置大約8 km，可以看出該地震波形頻率分布范圍很大，0—50 Hz 范圍內(nèi)均有分布。Sg 波的能量明顯大于Pg 的能量，在10 Hz、25 Hz 和40 Hz左右，能量比較大，地震有感范圍比較大。

3.4 地震的震源機(jī)制解

震源機(jī)制主要給出地震斷層的錯(cuò)動(dòng)方式和作用力方向等。圖8 為使用CAP 方法計(jì)算的該次地震的震源機(jī)制解。由震源機(jī)制解圖可以看出，該地震為明顯的正斷層，由于地震震級(jí)較小，初步認(rèn)為該地震是由地下較小的正斷裂所致。

3.5 地震發(fā)震時(shí)間晚和上海人口密度大

該次地震發(fā)生在半夜11 時(shí)27 分，已是夜深人靜，很多人都已進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)，在如此安靜的環(huán)境下，人們對(duì)地震的感覺(jué)也會(huì)相當(dāng)靈敏，所以有更多的市民感覺(jué)到這次地震。

同時(shí)，由于該地震發(fā)生在閔行和徐匯交界地區(qū)，位于市中心，高樓林立，該區(qū)又屬于上海人口密度較大的區(qū)域，也有很多結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的老房子，所以，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，會(huì)有更多的人感覺(jué)到此次地震。

圖6 地震峰值加速度分布圖Fig. 6 Distribution map of peak ground acceleration

3.6 新媒體的社會(huì)影響力大

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)的社會(huì)，微博和博客的飛速發(fā)展，信息的公布和傳播尤為透明。地震發(fā)生后，上海市地震局在第一時(shí)間發(fā)布了地震參數(shù)的微博，同時(shí)很多居民在微博和博客中發(fā)布了自己的感覺(jué)，這可能也是該地震社會(huì)影響大的另一個(gè)原因。

圖7 SHX 地震時(shí)頻分析圖Fig. 7 Earthquake time-domain analysis of the SHX station

4 結(jié)論和討論

本文從精確定位、震源深度、地震烈度、地震的時(shí)頻分析、震源機(jī)制解、地震發(fā)生時(shí)間和人口密度及網(wǎng)絡(luò)等方面分析了發(fā)生在上海徐匯區(qū)ML1.9 地震有感的原因，防范于未然：

（1）在地震還不能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的今天，地震的發(fā)生有很大的不可預(yù)見(jiàn)性，上海歷史上也發(fā)生過(guò)很多有感地震；

（2）上海不僅只受遠(yuǎn)強(qiáng)震和周邊中強(qiáng)地震長(zhǎng)波影響有感，而且陸地上也會(huì)發(fā)生有感地震；

（3）上海作為人口密度最大的城市之一，發(fā)生有感地震后不要驚慌，按照地震常識(shí)做好地震防御尤為重要。

文中地震資料均來(lái)自上海測(cè)震臺(tái)網(wǎng)。

圖8 地震的震源機(jī)制解Fig. 8 The source mechanism solution of earthquake