前言
图 1 涿鹿MS4.3级地震震中分布示意图 Fig. 1Epicenter distribution sketch map of zhuolu MS4.3 earthquake

2014年9月6日18时37分在河北省张家口市涿鹿县(北纬40.3°,东经115.4°)发生了MS4.3级地震,震源深度10km(图1)。涿鹿县震感强烈,张家口市周边大部分县有明显震感,北京、天津、廊坊、唐山等地也有震感。地震发生后,河北省地震局依据“河北省地震局地震应急预案”,立即启动Ⅲ级应急响应,并派出现场应急工作组开展了地震现场调查工作。

1 地震微观参数

此次地震震级虽然不高,但在地震序列上仍能分出主震和余震(见表1)。余震震中分布在主震周边4km范围内,其能量高度集中在主震时释放,属孤立型地震。

表1 2014年9月6日涿鹿MS4.3级地震快报目录(河北省地震局台网中心) Table 1 The quick report catalogue of zhuolu MS4.3 earthquake
2 区域地震构造

此次地震震中位于华北断块区山西断陷带内,带内发育有一系列北东、北北东向的晚第三纪断陷盆地,地形上与周围隆起的断块山地形成鲜明的对比。盆地的形成主要受活动断裂的控制,同时上新世以来的沉积发育与断裂的活动有关,沉积物最厚的地段往往分布在紧靠活动断层的一侧。在延怀和涿鹿盆地,上新统第四系厚度达889m,历史上在这一区域内地震活动性较强(陈立春等,2002)。

此次地震即发生在山西断陷带内的延矾盆地北缘断裂附近,如图2所示。该断裂为延庆—矾山盆地的西北边界断裂,包括延庆—永宁盆地北缘断裂和矾山盆地北缘断裂(冉勇康等,1991;1992;2001),它北起延庆东北端的营盘,往西南经黑峪口、龙庆峡口、狼山、张家营、口前西,终止于红土沟一带,总体走向北东,倾向南东,倾角50°—80°,全长约95km,由一系列北北东、北东、北东东向的不连续断裂斜列组成。该断裂两侧的唐县夷平面垂直断距达3000m左右,晚更新世—全新世滑动速率为0.58—0.2mm/a。据考证全新世以来发生过多次古地震,地震具有丛集复发的特点,长重复周期约为1300—3700a,短周期约为150—350a(徐锡伟等,2002),最新一次地震可能为1337年6.5级地震。在白草洼的探槽剖面中至少发育有3次古地震事件,累积位移量达5.2m,其中单个地震事件的位移量约1.7m。综上所述,延矾盆地北缘断裂为全新世活动断裂。

图 2 涿鹿MS4.3级地震区域地震构造图(中国地震局地质研究所) Fig. 2The regional structural map of zhuolu MS4.3 earthquake
3 震源机制

笔者利用格点尝试法计算了初动震源机制解,计算结果如图3和表2所示。


节面1走向302°,倾角90°,滑动角8°;节面2走向212°,倾角82°,滑动角180°;
P轴方位76°,倾角5°;T轴方位167°,倾角6°;B轴方位304°,倾角82°,矛盾比0.042
图 3 涿鹿MS4.3级地震震源机制解 Fig. 3The focal mechanism solution of zhuolu MS4.3 earthquake
表2 涿鹿MS4.3级地震震源机制解参数 Table 2 The parameters of focal mechanism solution of zhuolu MS4.3 earthquake

该区现代构造应力场的特征表现为北东东-南西西向挤压、北北西-南南东向拉张的水平构造应力作用,应力结构为走滑型(张红艳等,2009;谢富仁等,2007;李瑞莎等,2008)。

4 现场调查

依据《地震现场工作大纲和技术指南》,以《中国地震烈度表(GB/T 17742-2008)》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2008)为烈度评定标准。根据烈度表的使用说明,按照Ⅰ度—Ⅴ度以地面上人的感觉及其他震害现象为主的要求,此次地震现场调查除重点调查房屋的破坏情况外,主要以调查人的感觉和器物反映为主。

(1)建筑物类型的划分
砖房:乡镇及农村普遍分布,一般为24cm或37cm砖墙。
土坯房:土坯墙体,内外用泥掺草筋抹面。
(2)人的感觉类型划分
晃动感觉:强烈、明显,微弱,无感觉。
地声:地声强烈、明显,微弱,无地声。
(3)器物的反应类型
搁置物滚落:少量、部分、多数、全部。
悬挂物:电灯摆动、墙上挂画、乐器、小型家具。
(4)建筑物的破坏程度划分
完好:震害指数0。
基本完好:房屋承重构件完好,个别非承重构件轻微破坏,不加修理可继续使用。
(5)烈度的主要标准
烈度为Ⅴ度的主要标准:室内人绝大多数感觉,室外多数人有感觉,多数人梦中惊醒。大多数房屋门窗、屋顶、屋架颤动作响,个别房屋墙体出现裂缝,个别屋顶烟囱掉砖,不稳定器物摇动或翻倒。

此次共调查了18个自然村,建筑结构主要以砖混、砖木和土坯房等结构类型为主。其中砖混结构占85%—90%,砖木结构占10%左右,其他有少量为土坯房,具体调查情况如表3(表中只附烈度Ⅴ及以上调查点)和图4所示。

表3 涿鹿MS4.3级地震现场调查表 Table 3 The field investigation of zhuolu MS4.3 earthquake
5 烈度评定及地震特征分析

此次地震有感范围较广,但震害轻,地表无地裂缝,无人员伤亡,无大牲畜伤亡,仅个别砖房出现裂缝,个别土坯房墙皮脱落、木梁折断。部分路段的边坡有小规模的滑塌,未对道路造成破坏,也没有对交通造成影响,群众生活稳定,无恐慌情绪,未出现地震谣传。Ⅴ度区长轴呈北东向,短轴呈北西向展布,长轴约12km,短轴约10km,Ⅴ度区面积约100km2,如图5所示。

此次地震Ⅴ度区范围较大,与所处延矾盆地的放大效应有一定的联系。现场调查的第一组线路在盆地的内部,其震害相对另外两组线路较轻;而另外两组沿盆地边缘进入山区,这里的盆地放大效应比较明显,盆地边缘震害相对严重。分析其原因可能是地震波在传递的过程中,遇到山体受阻挡,一部分地震波会被反弹回来并与后续到达的地震波进行交汇叠加,从而增强了地震的破坏(郭恩等,2010;胡聿贤,2005;李小军等,2008),以至于发生了小规模的边坡滑塌。

图 4 涿鹿MS4.3级地震典型震害图(墙体裂缝及小规模边坡滑塌) Fig. 4The typical seismic hazard of zhuolu MS4.3 earthquake
图 5 涿鹿MS4.3级地震烈度划分 Fig. 5The intensity zonation of zhuolu MS4.3 earthquake

从1970年到2014年9月,在震源区附近范围(N39°—42°,E113°—117°)内,共记录到ML≥2.0级地震2711次,其中2.0—2.9级地震2259次;3.0—3.9级地震372次;4.0—4.6级地震80次。因此,该区域内小震频度较高,现代小震活动密集,其主要沿北东、北西和北西西方向呈带状分布,这与该区域的历史地震空间分布特征是一致的。在震源区附近50km范围内,自有历史地震记载以来共发生了5级以上破坏性地震7次,其中6.0—6.9级地震有2次。同时在近场范围内,还发生了ML 1.0级以上地震1400次,其中,ML 2.0—2.9级地震有174次,ML 3.0—3.9级地震18次,ML 4.0—4.9级地震7次。由此可以判定该区域地震活动水平较高,尤其在北东方向地震分布比较明显。此次涿鹿MS4.3级地震属孤立型地震,其活动特征与该区域历史地震活动特征一致。

6 结论与讨论

(1)涿鹿MS4.3级地震虽然震级不高,但在地震序列上能分出主震和余震,地震主要分布在4km范围内,其能量高度集中在主震时释放,属孤立型地震。地震没有造成重大的震害,地表无地裂缝,无人员伤亡,无大牲畜伤亡,仅个别砖房出现裂缝,个别土坯房墙皮脱落、木梁折断。部分路段的边坡有小规模的滑塌,未对道路造成破坏。虽然地震震害轻,但地震有感范围较广,并且地震发生在人员密集的首都圈范围内,所以地震造成了一定的影响。

(2)Ⅴ度区长轴呈北东向,短轴呈北西向展布,长轴约12km,短轴约10km,Ⅴ度区面积约100km2。

(3)震源机制解和现场调查评定的烈度图表明,地震长轴为北东向,短轴呈北西向展布。烈度图的长轴方向与震源机制解节面Ⅱ走向基本一致,可判定节面Ⅱ即为地震的震源断层。

(4)地震发生在山西断陷带内延矾盆地北缘断裂附近,该断裂为全新世活动断裂,此次地震烈度图长轴方向与延矾盆地北缘断裂走向基本一致,因此地震与该断裂的关系有待做进一步的研究,其中盆地放大效应也需进行深入论证。

致谢:感谢张家口市科技与地震局、张家口中心台和张家口涿鹿县科技局的同志在地震调查中的支持和帮助!感谢河北省地震局贾晓辉有益的建议和意见!感谢审稿专家提出的宝贵意见和建议!

参考文献
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