2011年4月10日四川爐霍Ms 5.3級地震強震記錄與震害特點

周榮軍，賴 敏，李大虎，梁明劍，龍 鋒，黎小剛，龔 宇

（四川省地震局，成都610041）

自1973年四川爐霍Ms 7.6級地震以來，鮮水河斷裂爐霍段相對平靜，中小地震鮮有發(fā)生，跨斷層的蛇拉沱地殼形變觀測資料表明正處于大地震后的無震蠕滑階段［1］。2011年4月10日17時02分42.2秒發(fā)生的爐霍 Ms 5.3級地震（震中：100.9°E，31.3°N），震后僅數(shù)次2.0級以下的余震引起一些研究者的猜疑：這次地震為1973年爐霍大地震的晚期余震？抑或是鮮水河斷裂爐霍段下一次強震的前震？本文在綜合四川數(shù)字強震臺網(wǎng)記錄和地震宏觀調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)了本次地震的震害特點，討論了地震發(fā)生的可能機(jī)理，并對震區(qū)的抗震設(shè)防工作提出了一些看法和建議。

1 數(shù)字強震記錄

1.1 儀器與資料

四川數(shù)字強震臺網(wǎng)在震區(qū)共計布設(shè)有9個臺站，沿鮮水河斷裂帶呈NW－SE向分布（圖1），均為美國Kinemetrics公司生產(chǎn)的ETNA數(shù)字強震儀。儀器的主要性能指標(biāo)：動態(tài)范圍≥108db，最大記錄范圍±2g，采樣率200sps，頻率范圍0～200Hz，內(nèi)存64MB。這9個臺站都為覆蓋層場地，根據(jù)鉆孔揭示的土層結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分及等效剪切波速資料，判定為Ⅱ類場地類別［17］。爐霍Ms 5.3級地震觸發(fā)了上述9個臺站，經(jīng)基線校正后的實際記錄見表1，典型加速度時程曲線如圖2所示。

1.2 資料分析

本次地震的強震記錄具有以下特點。

a.該次地震的持續(xù)時間在20s以內(nèi)，除甘孜臺和甘孜專業(yè)臺外，水平峰值加速度值均大于豎向峰值加速度值，最大水平峰值加速度值為儀器測得的震中以西23.7km的爐霍臺，EW 向達(dá)405.8cm／s2，遠(yuǎn)大于距震中以西14.2km蛇拉沱臺的最大值254.2cm／s2，這表明爐霍縣新都鎮(zhèn)附近可能是這次地震深部破裂的最大滑動區(qū)。至于甘孜臺和甘孜專業(yè)臺豎向峰值加速度值大于水平向2倍左右的事實，可能與這2個臺站處于甘孜第四紀(jì)盆地，由地震波的盆地匯聚效應(yīng)所致。

圖1 爐霍Ms 5.3級地震構(gòu)造位置與強震臺站位置圖Fig.1 The seismic structure of the Luohuo Ms 5.3earthquake and the locations of the strong－motion stations DKL F.東昆侖斷裂；LMS F.龍門山斷裂帶；GZYS F.甘孜－玉樹斷裂；XAZ F.鮮水河

表1 爐霍Ms 5.3級地震強震儀記錄參數(shù)一覽表Table 1 The parameters of the strong－motion records of the Luhuo Ms 5.3earthquake

b.峰值加速度值向NW方向的衰減明顯慢于SE方向，如震中以西37.9km的雅德臺最大值達(dá)145.6cm／s2，而震中以東40.6km 處的道孚臺最大值僅22.32cm／s2，兩者相差約6.5倍。P波傳播速度也存在明顯的差異，向NW方向的傳播速度介于6.7～9.0km／s，遠(yuǎn)大于向SE方向的5.8～6.0km／s（圖3），表明本次地震的深部破裂過程有可能是由SE向NW方向擴(kuò)展。

圖2 爐霍Ms 5.3級地震典型加速度時程曲線Fig.2 The typical acceleration duration curves of the Luhuo Ms 5.3earthquake

c.9個臺站記錄的加速度反應(yīng)譜高頻成分豐富，頻譜主要成分集中在0.1～0.3s之間，尤其是距震中較近的蝦拉沱臺和爐霍臺的記錄更為顯著（圖4）。

2 震害

2.1 震區(qū)地震構(gòu)造環(huán)境

圖3 各強震臺站記錄的P波速度柱狀圖Fig.3 The columnar section of the velocities of P waves recorded by the stations

圖4 爐霍Ms 5.3級地震典型加速度反應(yīng)譜Fig.4 The typical acceleration response spectra of the Luhuo Ms 5.3earthquake

爐霍Ms 5.3級地震發(fā)生在青藏高原東部地區(qū)，震區(qū)的主要發(fā)震構(gòu)造為NW走向的鮮水河斷裂帶爐霍段，晚新生代以來表現(xiàn)為強烈的左旋走滑運動特征，平均水平滑動速率的地質(zhì)估值及GPS測量結(jié)果在10～15mm／a左右［2－5］。在爐霍震區(qū)，鮮水河斷裂歷史上曾發(fā)生過1816年的72級、1923年的74級和1973年的7.6級3次大地震，是一條著名的左旋剪切活動斷裂帶，構(gòu)成川滇與巴顏喀拉一級活動塊體的分界［6］。

2.2 震害宏觀調(diào)查

震害宏觀調(diào)查工作由四川省地震局爐霍Ms 5.3級地震現(xiàn)場工作隊完成，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB／T18208.3－2000《地震現(xiàn)場工作（第三部分）：調(diào)查規(guī) 范 》［7］和 GB／T17742－2008《中 國 地 震 烈 度表》［8］。震區(qū)處于海拔高度3km以上的川西高原，河谷深切，居民點主要沿河谷及山前坡麓地帶分布，高山區(qū)幾無人煙。除爐霍縣城所在的新都鎮(zhèn)有一些5層以下的磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)和少量的框架結(jié)構(gòu)建筑外，廣大的農(nóng)村及鄉(xiāng)、鎮(zhèn)主要是比較單一的“崩科”式建筑（圖5），占各類房屋總建筑面積的80%以上。在藏語中，“崩”是木頭架起來的意思，“科”是房屋底層和二層的木柱連體，內(nèi)部大多穿頭木架通柱、雙梁雙檁雙掛條，梁柱接榫。房屋底層墻壁由塊條石堆砌，泥沙粘合，多用于圈養(yǎng)家畜。二樓墻壁由圓木對開后堆砌，光面向內(nèi)，有的還在墻壁外側(cè)襯砌泥沙粘合的塊條石用于保溫［9］，因此，崩科藏式建筑抗震性能較差，已為多次地震所驗證［10－12］。

圖5 爐霍震區(qū)典型崩科藏式建筑Fig.5 “Bengke”，the style of the Tibetan building in Luohuo County

針對震區(qū)的房屋特點，結(jié)合多次類似地區(qū)地震宏觀考察結(jié)果，制訂了本次地震的烈度評定標(biāo)準(zhǔn)。

Ⅶ度區(qū)：少數(shù)磚木、崩科結(jié)構(gòu)房屋嚴(yán)重破壞，個別因地基失效傾斜。多數(shù)磚混結(jié)構(gòu)房屋的門、窗附近出現(xiàn)貫通性斜裂縫或“X”形裂縫。少數(shù)框架結(jié)構(gòu)房屋的填充墻出現(xiàn)裂縫，極個別承重梁出現(xiàn)細(xì)小裂縫。少數(shù)圍墻出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。

Ⅵ度區(qū)：多數(shù)磚木、崩科結(jié)構(gòu)房屋梁柱出現(xiàn)輕度歪斜，局部墻體垮塌，大多數(shù)土墻體或砌石墻體出現(xiàn)開裂。多數(shù)磚混結(jié)構(gòu)房屋門、窗出現(xiàn)裂縫。

Ⅴ度區(qū)：少數(shù)磚木和磚混結(jié)構(gòu)房屋輕微破壞，大多基本完好，抹灰層出現(xiàn)細(xì)小裂縫。個別崩科建筑中等破壞，多數(shù)輕微破壞或基本完好，極個別出現(xiàn)梭掉瓦及墻體開裂。

根據(jù)上述地震烈度評定標(biāo)準(zhǔn)，在60個調(diào)查點資料的基礎(chǔ)上繪制了本次地震的等烈度線（圖6）。本次地震的等震線呈長軸NW－SE向的橢圓形，以鮮水河斷裂為中軸兩側(cè)基本對稱，且具有向NW方向的衰減慢于SE方向的特點。極震區(qū)的地震烈度達(dá)Ⅶ度，宏觀震中與微觀震中相距約23km。各烈度區(qū)的主要震害特點如下。

Ⅶ度區(qū)：面積約206km2，主要包括了爐霍縣城新都鎮(zhèn)、宜木鄉(xiāng)、斯木鄉(xiāng)等。區(qū)內(nèi)的崩科建筑破壞較為普通，少數(shù)房屋的梁柱出現(xiàn)嚴(yán)重歪斜，個別因地基失效整體傾斜，多數(shù)房屋出現(xiàn)梁柱錯位，墻體開裂及梭掉瓦，部分墻體垮塌。新都鎮(zhèn)的磚木和磚混結(jié)構(gòu)房屋的墻體多數(shù)出現(xiàn)貫通性裂縫，尤以門、窗處附近為甚，非貫穿性裂縫普通。框架結(jié)構(gòu)房屋大多基本完好，少數(shù)填充墻出現(xiàn)裂縫，極個別承重梁出現(xiàn)細(xì)小裂縫。圍墻有垮塌現(xiàn)象（圖7－A，B）。

Ⅵ度區(qū)：面積約1194km2，主要包括了爐霍縣的雅德鄉(xiāng)、洛秋鄉(xiāng)、旦都鄉(xiāng)、泥巴鄉(xiāng)、仁達(dá)鄉(xiāng)等。區(qū)內(nèi)大量為崩科建筑，少數(shù)磚木結(jié)構(gòu)，極少數(shù)磚混結(jié)構(gòu)房屋，普遍出現(xiàn)墻體開裂、梭掉瓦現(xiàn)象，局部墻體垮塌。室內(nèi)一些梁柱出現(xiàn)輕度歪斜或錯位，但主體結(jié)構(gòu)基本完好。磚混結(jié)構(gòu)房屋的墻體出現(xiàn)裂縫，門、窗處附近尤甚（圖7－C，D）。

Ⅴ度區(qū)：面積約6219km2，主要包括爐霍縣的侏倭鄉(xiāng)、更知鄉(xiāng)、卡娘鄉(xiāng)、上羅柯馬鄉(xiāng)、下羅柯馬鄉(xiāng)以及道孚縣、新龍縣和甘孜縣的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，如孔色鄉(xiāng)、麻孜鄉(xiāng)、沙堆鄉(xiāng)和樂安鄉(xiāng)等。區(qū)內(nèi)崩科建筑多數(shù)輕微破壞或基本完好，極個別出現(xiàn)墻體開裂或梭掉瓦。磚木或磚混結(jié)構(gòu)房屋個別出現(xiàn)裂縫或抹灰層脫落現(xiàn)象（圖7－E，F(xiàn)）。

2.3 發(fā)震構(gòu)造判定

圖6 爐霍Ms 5.3級地震等震線圖Fig.6 The isoseismic line of the Luhuo Ms 5.3earthquake

圖7 爐霍Ms 5.3級地震典型震害照片F(xiàn)ig.7 The typical seismic damages pictures of the Luhuo Ms 5.3earthquake

利用四川臺網(wǎng)32個區(qū)域測震臺記錄的P波初動符號，求解了爐霍Ms5.3級地震的P波初動解。同時，利用四川臺網(wǎng)震中距250km內(nèi)7個寬頻帶波形記錄，采用CAP方法進(jìn)行了全波形反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)震源機(jī)制解的最佳擬合深度為12km，具體參數(shù)見表2。

由表1可見，P波初動法和CAP法求得的震源機(jī)制解結(jié)果基本一致，幾乎為純水平剪切錯動型地震，其中節(jié)面1的走向與鮮水河斷裂延伸方向一致。綜合考慮到區(qū)域構(gòu)造變形的總體樣式以及等震線形態(tài)判定，爐霍Ms 5.3級地震為NW走向的鮮水河斷裂水平走滑錯動的結(jié)果。

表2 爐霍Ms 5.3級地震震源機(jī)制解結(jié)果表Table 2 The focal mechanism solution of the Luhuo Ms 5.3earthquake

3 討論

a.一次大地震尤其是特大地震后的遠(yuǎn)程觸發(fā)現(xiàn)象已被注意，通常表現(xiàn)為較大范圍內(nèi)的地震活動水平顯著增加。一個典型的震例來自2004年Sumatra Mw 9.3級地震，導(dǎo)致了遠(yuǎn)距震中數(shù)千千米的中國云南省及上萬千米的美國西部Parkfield地區(qū)中小地震的叢集發(fā)生，假定為特大地震的擾動造成斷層強度減小所致［13，14］。一些研究者也早已描述過一條活動斷裂上發(fā)生強震可能觸發(fā)鄰近斷裂段的地震活動，從而導(dǎo)致強震復(fù)發(fā)間隔的增加或減小現(xiàn)象［15，16］。聯(lián)系到甘孜－玉樹斷裂與鮮水河斷裂同屬青藏高原東部地區(qū)的走滑斷裂系統(tǒng)，共同組成川滇塊體東邊界的重要成員，2010年4月14日發(fā)生在甘孜—玉樹斷裂上的玉樹 Ms 7.1級地震，可能遠(yuǎn)程觸發(fā)鮮水河斷裂上應(yīng)力調(diào)整從而產(chǎn)生了彈性回跳發(fā)生了該次地震；且本次地震的P波傳播速度也表現(xiàn)出向NW方向快于SE方向，等震線NW部的面積明顯大于SE部的特點。而玉樹地震后康定姑咱臺的GPS測量結(jié)果表明塊體運動為NW方向（任金衛(wèi)，2011），有悖于區(qū)域塊體長期運動方向的事實，似乎支持了這一推測的可能性。

b.本次地震的最佳擬合震源深度約為12 km，與該區(qū)域的優(yōu)勢發(fā)震層位一致。但與類似震級的地震相比較，該次地震表現(xiàn)出震害明顯偏重的現(xiàn)象，究其原因，首先可能是本次地震的加速度反應(yīng)譜高頻成分豐富，頻譜成分主要集中在0.1～0.3s之間，與當(dāng)?shù)鼐鶠?層以下房屋的自振周期極為相近從而產(chǎn)生共振所致；其次可能是與本地的崩科藏式建筑抗震性能較差，整體呈“頭重腳輕”且塊條石之間的粘合較差有關(guān)；最后可能與房屋位置的選擇及地基處理有關(guān)，致使一些房屋的地基失效出現(xiàn)整體傾斜而不能使用。由此看來，地震主管部門與建設(shè)主管部門應(yīng)會同各級政府，加強對抗震設(shè)防要求和標(biāo)準(zhǔn)實施的指導(dǎo)，特別是滿足抗震設(shè)防要求與標(biāo)準(zhǔn)且符合當(dāng)?shù)鼐幼×?xí)慣的標(biāo)準(zhǔn)施工圖的推廣與實施，可以很大程度上減輕地震災(zāi)害，這已在2008年汶川地震時得到了很好的驗證。

4 結(jié)論

2011年4月10日四川爐霍Ms 5.3級地震是典型的水平剪切錯動型地震，可能是2010年4月14日青海玉樹Ms 7.1級地震的遠(yuǎn)程觸發(fā)，從而導(dǎo)致鮮水河斷裂上應(yīng)力調(diào)整而產(chǎn)生彈性回跳的結(jié)果。本次地震的極震區(qū)地震烈度達(dá)Ⅶ度，與類似震級的地震相比較，災(zāi)區(qū)面積與震害表現(xiàn)明顯偏重，應(yīng)與本次地震的加速度反應(yīng)譜高頻成分豐富以及崩科藏式建筑抗震性能較差等有關(guān)。

感謝在地震現(xiàn)場工作的全體成員以及當(dāng)?shù)馗骷壵?/p>

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