大同-陽高地震

大同-陽高地震

1989年10月18日,大同-陽高發生一次中強震群。5級以上地震多次發生,主震為6.1級。大同、陽高、渾源、廣靈等縣以及河北省陽原縣、內蒙豐鎮縣遭到不同程度的破壞,其中,大同、陽高兩縣部鄉村破壞嚴重。地震造成19人死亡,193人受傷,牲畜死亡1957頭。由於房屋多為沙黃土砌造,因此破壞最為嚴重,數萬間倒塌,其中受災嚴重地區的房屋倒塌達到80%以上。

概述

(圖)大同-陽高地震大同-陽高地震

這次地震序列為震群型,主震前兩小時發生1次5.7級地震,主震後又發生4次5.1~5.6級強餘震。1991年3月26日又發生了5.8級晚期強餘震。本文研究結果認為,6.1級地震序列具有地震頻度高、餘震強度大、持續時間長、衰減逐步加快,以及4級以上地震空間分布範圍小、餘震分布相對密集等特點。餘震區整體分布呈扇形,優勢方向為北東向。根據震源機制解、烈度等震線、地震構造及地質環境等推斷,這組地震受華北區域應力場控制,是在北東東向主應力作用下,北北東向斷裂發生右鏇走滑錯動、北西西向斷裂發生左鏇走滑錯動的結果,為明顯的共軛剪下破裂。北東東走向的六棱山山前斷裂是這組地震的控震構造,北東向的大王村斷裂和北西向的團堡斷裂是兩條主要的發震斷層。

前兆異常主要集中在分布200~300km範圍內,中、短期異常豐富,種類及數量較多,長期異常不明顯。

背景

(圖)大同-陽高地震大同-陽高地震

1989年10月18日22時57分,山西省大同市和陽高縣交界處發生5.7級地震,兩小時後,於19日01時01分又發生6.1級地震。大同-陽高6.1級地震是1976年唐山7.8級地震後在華北地區發生的最大地震,是1815年平陸6.75 級地震以來,山西省境內發生的最大地震,也是公元1000年以來,大同盆地發生的第4個6級以上地震。這次地震使山西省大同、陽高、渾源、廣靈以及河北省陽原和內蒙古豐鎮等市、縣遭到不同程度的破壞。造成15人死亡、74人重傷、71人輕傷;窯洞房屋整體倒塌10 185間、牆體倒塌、開裂等嚴重破壞難以修復的窯、房37 134間;牆體或拱頂裂縫或局部破壞、適當修複方能使用的中等破壞窯洞、房屋45 937間,損壞70 462間;部分民用或農用水井井壁變形,有的已無法使用;水渠渡槽錯位、裂縫,冊田水庫等中、小型水庫壩體發生裂縫,使水利工程受損;個別廠房、車間牆體開裂影響生產。

這次地震前有較好的中期預測。山西省1989年度地震趨勢會商報告提出,京西北至晉冀蒙交界區有可能發生5級左右或5~6級地震2,3)。國家地震局分析預報中心、河北省地震局、地球物理研究所等單位震前曾提出相應的預測意見,1989年度全國地震趨勢會商會,將京西北至晉冀蒙交界列為全國地震重點監視防禦區。這次地震未能作出短臨預報。但震前很多單位都做了一定的工作,部分短臨異常有所覺察,並採取了相應措施進行震情監視。

地震發生後,山西河北內蒙古陝西省地震局、國家地震局分析預報中心、地球物理研究所、地質研究所、地殼應力研究所、工程力學研究所等十多個單位派出專業人員進入地震現場,開展地震現場監測預報、巨觀烈度及地震地質考察、地震災害評估和地震社會影響調查等工作,雁北行署和大同市地震局的人員也參加了地震現場工作。這些工作對政府的抗震救災決策、消除地震對社會政治經濟生活的影響,有著重要意義。

震後許多單位的有關專家對此次地震進行了研究,發表了很多文章和研究報告。作者系統整理和研究了與這次地震有關的資料和研究成果,編寫出本研究報告。

山西省北部和與其相鄰的京西北至晉冀蒙交界地區是中國測震台網密度較高的地區。1989年大同-陽高6.1級地震前距震中300 km範圍內有測震台站25個,其中屬於全國Ⅰ、Ⅱ類台站5個,全國區域台站20個。此外,還有北京傳輸台網和大同無線遙測地震台網。北京傳輸台網有子台53個,其中架設在京西北至河北山西交界的子台18個;大同無線遙測台網有子台6個。這兩個台網連同遍布全區的地震台站增強了本地區的地震監測能力。京西北至張家口地區的地震監測能力為大於等於2.0級,北京地區的監測能力為1.0級,山西中北部太原盆地、忻定盆地監測能力分別為1.5和1.8級,大同盆地的監測能力為大於等於1.5級。

地震地質

(圖)大同-陽高地震大同-陽高地震

大同-陽高6.1級地震發生在山西斷陷帶北部的大同盆地內,地質構造條件較為複雜。山西斷陷帶位於鄂爾多斯斷塊東側,北為陰山燕山隆起帶,東為華北平原拗陷帶。山西斷陷帶在鄂爾多斯周緣斷陷帶中形成最晚,由十餘個走向北東至北東東呈右行斜列的地塹組成。南起臨汾盆地侯馬河津凹陷,經太原忻定、大同等盆地北達延懷盆地。大同盆地位於山西斷陷帶北部,盆地東南為恆山、六棱山隆起;西為七峰山、洪濤山及管涔山隆起;北屬陰山— 燕山隆起;東隔石匣里通懷來盆地。盆地內部結構複雜,由4個次一級凹陷及3個凸起組成。凹陷是盆地的基本構造單元,沉降深而新,活動強烈。馬營凹陷位於盆地的最南部,走向北東,新生代斷陷達3 500 m,第四紀斷陷達900 m,是大同盆地斷陷最深的部位;懷仁凹陷位於盆地西部的七峰山洪濤山的東麓,走向北東,新生代斷陷深達2 000多米,第四紀斷陷深600 m;陽高凹陷位於盆地的東北部,走向北東東,新生代斷陷1 000 m;冊田凹陷位於盆地東部,走向北東,新生代斷陷1 500 m,斷陷中心在徐疃至貴仁村一帶。凹陷間的凸起斷陷淺甚至基岩出露,活動弱。凹陷娛橋璧嗇級以上地震的主要活動場所,大同-陽高6.1級地震就是發生在冊田凹陷內,震中堡村位於凹陷的中心地帶。

大同盆地的主要活動斷裂有北東,北東東和北西向三組。北東和北東東組斷裂是盆地的主幹斷裂,控制了盆地的邊界、盆地的形成與發育及盆地的新構造格局。北西向斷裂斜切盆地,與前兩組斷裂將盆地分割成更小的塊體。恆山北麓斷裂走向北50°~70°東,長116 km,控制盆地的南界,垂直差異運動幅度3 500~4 000 m,口泉斷裂走向北35°~45°東,長71 km,控制懷仁凹陷,是盆地的西邊界、斷裂兩盤垂直差異升降運動的最大幅度2 500多米;陽高-天鎮斷裂,走向北東東,長70 km,控制陽高凹陷,是盆地的北界。六棱山前斷裂走向北東,全長120 km,控制冊田凹陷,與北東向的大王村斷裂共同構成了大同-陽高6.1級地震的控震斷裂。

大同盆地是山西斷陷帶晚新生代火山玄武岩活動的主要地區,分布在盆地內部及盆地邊緣地區。在盆地北部天鎮、陽原一帶500 km2範圍內分布有20多處玄武岩或玄武岩流形成的低山丘陵。盆地西部鎮川堡玄武岩與內蒙玄武岩連為一體,地貌上為玄武岩台地,個別為孤丘。廟山玄武岩分布在懷仁凹陷東的六棱山基岩山嶺上,形成一圓形孤丘。黃花嶺玄武岩分布在懷仁凹陷與馬營凹陷之間的黃花嶺凸起上,形成20×4 km2、走向北東、高100 m的壠崗。大同玄武岩分布於冊田凹陷,是盆地內玄武岩活動最普遍的地區。活動時代主要為第四紀中期,少數為第四紀晚期。

影響

(圖)大同-陽高地震大同-陽高地震

大同-陽高6.1級地震發生在地震和前兆台網分布較密、監測能力較強的首都圈地區,要對這次地震有個較全面的認識,有必要從以下4個方面對震例作些討論和補充。

1. 晉冀蒙交界區地震活動增強趨勢早有察覺

京西北至晉冀蒙交界處於山西構造帶與陰山-燕山構造帶的交匯部位,具有發生強震的構造條件。唐山地震後,這一地區地震活動起伏增強問題,早已被很多人所關注。自1977年以來京西北至晉冀蒙地區連續被國家地震局列為全國地震重點監視防禦區或值得注意的地區,其中1977年、1980年、1982~1989年被列為重點監視區,1978年、1979年和?981年被列為值得注意的地區。這一事實表明,京西北至晉冀蒙交界地震活動增強的趨勢以及該區域的地震危險性問題早已有所覺察。

考察1984年以來列為重點監視防禦區的主要依據發現,這一地區的主要問題,一是地震活動起伏增強,活動性異常此起彼落,表現為地震空區、b值下降、地震活動增強、應變釋放加速等;二是前兆異常時起時落,表現在形變、重力、水位、流磁、地電等觀測項目上。地震活動性異常平均每年3~4項,前兆異常每年4~5台項。異常數量雖少,但集中分布在山西北部、延懷盆地以及張家口渤海帶的北段。表明唐山地震後,華北區域應力場正逐步在北京以西地區增強並集中於構造交匯、斷裂發育的晉冀蒙交界地區。

2. 大同-陽高6.1級地震前做出了較好的中期預測

1989年全國地震趨勢會商會,根據地震活動和前兆異常的分析,再次將京西北至晉冀蒙交界列為全國重點監視防禦區,預測強度為5級左右。比較表4和表6可以看出,震前分析與震後研究對異常的認定差別較大。其中地震活動性異常在表4得到驗證和肯定。前兆異常相差較大。分析其原因,一是客觀原因資料較短。年度會商,前兆資料一般截止到上年9月底。大同-陽高地震的短期異常是1989以後才出現,中期異常很多也是在1988年底至1989年初開始變化的,年度研究報告未能觸及。即使看到資料的變化,也因變化時間太短而難以定論;二是主觀原因認識偏差。分析研究過程中對前兆資料的認識有兩種傾向:震前,對發現的異常容易用干擾加以否定;震後,對以往資料的變化容易用異常加以肯定。表4與表6的差異表明,即使在台網較密、分析力量較強的地區,震前發現的異常數量都不可能很多。同時,可以肯定,年度會商中對地震活動和前兆異常的研究分析是中期預測科學可靠的基本依據。震例研究既要重視總結出的前兆圖像,更要重視震前發現的各類異常。

中國曆次大地震

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