引言

山西省历史地震资料丰富,研究程度较深,应用广泛。但是,依据地震资料给出的山西省82个历史地震的地震参数,有一部分仍有可讨论之处(苏宗正等,1996)。而且,即使相同的史料,不同版本地震目录所确定的同一地震参数可能出现较大差异。比如,1614年平遥6½级地震,在各版本地震目录中参数差异较大。苏宗正等(1996)曾论述过此次地震,但直到今天在应用该地震的参数时,仍然使用《中国历史强震目录(公元前23世纪—公元1912年)》(国家地震局震害防御司,1995)中的参数,即震中位置37.2°N,112.1°E,震级6½。近年来,随着历史地震研究的深入,对历史地震参数精度、可信度都有了更高的要求。王健等(2010)系统论述了历史地震参数校订的新思路和新方法。而在苏宗正等(1996)的研究中,主要运用传统的定性研究方法。本文是在前人研究的基础上,结合历史地震定性研究方法与定量研究新方法,进一步探讨了该地震的参数。

1 数据与方法

笔者在地震行业科研专项项目“历史地震资料补遗、可靠性及工程应用研究”课题的支持下,收集了1614年平遥6½级地震的各版本地震目录的参数、记录此次地震的历史史料、关于该地震的研究文献。运用对比分析的方法,分析了山西断陷盆地内12次5.2级至6½级历史地震和现代地震的破坏情况及有感范围,探讨了该地震的震级参数。同时,在前人对该地震震中参数定性研究基础上,重点运用地震参数校订的新方法——定量分析方法,分析了平遥一带仪器记录的小震空间分布、震群分布和地震密集值分布特征,并结合平遥一带断裂分布特征,综合分析探讨了平遥地震震中参数。

2 平遥6½级地震参数探讨
2.1 发震时间

山西省历史地震资料丰富,研究程度较深,应用广泛。但是,有些历史地震参数还有待讨论。即使相同的史料,不同版本地震目录所确定的同一地震参数可能出现较大差异。1614年平遥地震参数在不同的地震目录中差别就较大(表1)。尤其是对震中位置的确认,最初将震中定在榆社,后来由榆社变为平遥榆社间,又由平遥榆社间改为平遥一带;震中烈度由Ⅶ+度,改为Ⅶ至Ⅷ度,又改为目前使用的Ⅷ度,相应的震级由6级变为6½级。

表1 1614年平遥地震参数一览表 Table 1 Parameters of the 1614 Pingyao earthquake

苏宗正等(1996)曾论述过山西平遥、榆社一带地震应该为1614年榆社地震和1615年平遥地震2次地震。其中,列出了记录1614年(万历四十二年)榆社地震的12个史料;另外,只有2个史料时间是万历四十三年,是1615年平遥地震的史料(表2)。笔者同意苏宗正等的观点,而且这样来解释这次地震震中位置:榆社—平遥榆社一带—平遥,这一变化过程也是比较合理的。鉴于地震史料是研究历史地震最基础的材料,在本文的成文过程中,笔者又到山西省图书馆查阅了康熙年间的平遥、榆社县志,同表2。

表2 平遥地震史料 Table 2 The historical documents of the Pingyao earthquake

以上所列平遥地震史料,在《中国地震历史资料汇编(第二卷)》(谢毓寿等,1983)中认为,“万历四十三年九月二十日戍时”应是“万历四十二年九月二十一日亥初”的误记,但未给出应是误记的任何考证材料。而且在时间的记载中,只有月相同(均为九月),而年(前者为万历四十三年,后者为万历四十二年)、日(前者二十日、后者二十一日)、时(前者戍时、后者亥初)都不同。

综合来看,笔者认为此次地震还是应该遵照史料记载,即该地震的发震时间为万历四十三年九月二十日,也就是1615年11月11日。

2.2 震级

笔者选择了发生在山西断陷盆地内12次5.2级至6½级历史地震和现代地震,由于这些地震发生的构造环境、场地特征、社会经济特征相似或相近,所以这些地震可以对比研究。另外,还整理了这些地震的参数、破坏情况及有感范围等(表3)。

表3 平遥6½级地震与山西其他5.2级至6½级地震对比表 Table 3 The damage comparison between the Pingyao earthquake and other earthquakes in Shanxi

上述12次历史和近代地震的破坏情况以平遥地震最轻,且平遥无人员伤亡记载。以倒塌房屋计,平遥地震致房屋倒塌可能只有1979年介休5.2级、1952年崞阳5½级地震的大约10—20%,只及1989年大同阳高6.1级地震的1%左右。由表3中震中平遥地震的破坏推断,震中烈度最大也就是Ⅶ度,震级5½级,平遥地震定为6½级显然偏高。

2.3 震中

根据以上的讨论笔者认为,《中国历史强震目录(公元前23世纪—公元1912年)》(国家地震局震害防御司,1995)所给出的1614年平遥6½级地震参数应修改为:发震时间1615年11月11日;震级5½级;震中烈度Ⅶ度。王健等(2010)提出历史地震参数校订应当遵循一定的原则,按照一定的步骤进行,应当包含以下几个方面的工作:①充分收集整理现有参数,应当至少包括四版正式出版的中国地震目录和相关研究论文等;②在充分的室内工作基础上,应特别强调实地考察;③定量分析仪器记录中小地震的活动特征,分析其与历史强震的关系,作为一种佐证。

苏宗正等(1996)曾论述的平遥地震震中位置为37.2°N,112.2°E。在此文献中,平遥地震的考证运用了较深入的实地考察和历史地震资料考证的传统定性研究方法。本文在讨论平遥地震震中位置时,主要运用历史地震参数校订的新方法,定量分析平遥一带仪器记录的地震时空分布特征,由此来综合分析平遥地震震中的合理性。

2.3.1 平遥一带仪器记录的中小地震分布特征

已有研究表明,历史强震与仪器记录的中小地震密集存在一定关系(王健,2007;Wang等,2008)。遵循这一思路,本文研究了平遥一带仪器记录的中小地震密集特征及与历史地震震中存在的关系。

选取111.6°—113.0°E,36.8°—37.6°N范围(这一范围的确定主要考虑到尽可能涵盖太原断陷盆地,特别是盆地的南面和西面,同时由于平遥地震曾定在榆社一带,所以该范围包含了榆社县境)内1970—2014年12月有地震台网以来记录的地震,按M震级统计。

该范围内共记录到M≥0.0级地震1473次,其中,4.9M4.0级地震6次,3.9M3.0级地震27次,2.9M2.0级地震228次,1.9M1.0级地震369次,M1.0级地震843次,最大地震为1980年山西平遥4.6级地震(图1)。所选范围距太原基准地震台距离介于12—128km之间,应该说选取范围内的M≥0级地震资料是比较完整的。

图 1 平遥一带1970年以来中小地震震中分布图 Fig. 1Distribution of small to moderate earthquakes in the Pingyao area since 1970

从图1中可以看出,平遥附近确实存在一个小震密集区——图中的青色椭圆范围,太原断陷盆地断裂优势方向为北东向,沿优势断裂方向建立一个缓冲区——途中的粉红色条状区域,太原断陷盆地小震也呈北东向条带状分布特征,缓冲区就是小震条带状分布的最集中部分。前述两个小震集中分布区域的交叉位置应该是地震最集中的地区,地理坐标是37.2°N,112.2°E,即图中红色三角形的位置。

2.3.2 平遥一带震群分布特征

太原盆地近代地震活动的特点是震群的频繁发生,据统计从1970—1991年共发生震群22次,其中平遥发生震群3次。

第一次平遥震群发生于1970年9月4日—29日,共发生地震237次,最大地震3.6级。震群序列的震中分布图象为NW走向,长15km,地震条带中心在平遥城东的南依间一带。

第二次平遥震群发生于1971年12月1日—1972年1月26日,共发生地震514次,最大地震4.2级,震群中心还是在平遥城东南依间一带。

第三次平遥震群发生于1982年4月3日—7日,最大地震3.2级。

2.3.3 平遥一带地震密集值分析

中小地震活动性图像的网格点密集值计算方法,综合考虑了一定时空及震级范围内地震的数量和震级分布两方面的影响因素。经该方法处理的图像是对地震活动性定量分析的基础,在地震趋势分析和防震减灾等方面有很好的应用前景(王健,2001)。

本文网格点密集值为Vj(简称密集值),概念及计算方法运用王健等(2010)的定义:在研究区内,以一定的空间间隔划网格,以网格的j节点为中心,假定在以R为半径的范围内的地震数为n,则该点的密集值Vj为:

Vj= n

i=1
m
Mmaxln(rij)

式中,rij为第i个地震距j节点的距离。

该式的含义是:以地震到节点距离对数的反比,累计选震范围内所有地震对j节点的贡献(王健等,2010)。在研究过程中,研究区范围仍然选取111.6°—113.0°E,36.8°—37.6°N的范围。

对1970年以来记录到的地震进行密集值计算,结果如图2所示。计算时,网格间距取0.05经纬度,R值为10km,即将选取范围分为27行15列,计算了405(27×15=405)个网格点的地震密集值。盆地的地震密集值明显高于隆起区,考虑到图面显示的整洁性,未表示隆起区的密集值。从图2中可以看出,平遥现定震中的附近密集值都不是很高,而在其右侧存在一个高密集值区——图中粉红色椭圆区域。

图 2 研究区密集值及历史地震震中分布图 Fig. 2Distribution of historical earthquake density and epicenters in study area

而中小地震密集区在一定条件下和一定程度上表明了历史强震所造成的破坏范围。因而,可将历史强震震中确定在密集区内(王健等,2010)。综合以上分析,笔者认为平遥地震的震中定在37.2°N,112.2°E是比较合理的。

3 结论

通过广泛查阅1614年平遥6½级地震的历史史料和研究文献,本文认为:平遥地震的发震时间为1615年11月11日;在对比了山西断陷盆地内12次5.2级至6½级历史地震和现代地震的破坏情况及有感范围后,得出平遥地震震级偏大,应该定为5½级;同时,在前人对该地震震中参数研究的基础上,重点运用历史地震参数研究的新方法——定量分析方法,分析了平遥一带仪器记录的小震空间分布、震群分布和地震密集值分布特征,并结合断裂分布特征,综合分析了平遥地震震中位置定在37.2°N,112.2°E比较合适。

综上所述,笔者认为1614年平遥6½级地震的参数为:发震时间1615年11月11日,震中地区平遥,震中位置37.2°N,112.2°E,震中烈度Ⅶ度,震级5½级。

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