巴東Ms5.1地震震害分布特征*

喬岳強 吳建超 馮 謙 李 恒

(中國地震局地震研究所(地震大地測量重點實驗室)，武漢 430071)

巴東Ms5.1地震震害分布特征*

喬岳強 吳建超 馮 謙 李 恒

(中國地震局地震研究所(地震大地測量重點實驗室)，武漢 430071)

基于現(xiàn)場調(diào)查資料，對巴東Ms5.1地震震害分布進行分析。分析表明，極震區(qū)為Ⅶ度區(qū)，集中在巴東縣東瀼口鎮(zhèn)宋家梁子一帶，呈NW-SE向展布，長軸約3.9 km，短軸約2.4 km，面積約7.7 km2;Ⅵ度區(qū)整體呈近東西向，長軸約21.4 km，短軸約13.6 km，面積251 km2;震害與建筑物的抗震性能有較大關(guān)系，老舊建筑物破壞嚴(yán)重，三峽移民工程等新建房屋基本完好;烈度異常點可能與斷裂構(gòu)造、巖溶有關(guān)。

巴東地震;震害分布;烈度特征;極震區(qū);抗震性能

2013 -12 -16 13 :04 在湖北省巴東縣東瀼口鎮(zhèn)(北緯31.1°，東經(jīng)110.4°)發(fā)生Ms5.1 地震，震源深度5 km。本文基于地震現(xiàn)場烈度調(diào)查資料，詳細(xì)分析了地震震中區(qū)震害分布特征，探討了震害分布與構(gòu)造、巖溶的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

巴東Ms5.1地震震中大地構(gòu)造位置位于上揚子臺褶帶內(nèi)——北西向鄂中褶斷帶與北東向八面山弧形褶斷帶匯聚部位。晚中生代以來，鄂西上揚子臺褶帶整體走向轉(zhuǎn)變?yōu)楸北睎|向，巴東-秭歸-興山區(qū)域位于其東北部。震中位于侏羅紀(jì)秭歸盆地西端外緣即近東西向奉節(jié)-秭歸復(fù)向斜-新屋背斜軸部［1－3］，兩側(cè)均發(fā)育近東西向褶皺構(gòu)造，發(fā)育上三疊統(tǒng)-侏羅系(T3-J)內(nèi)陸湖相地層和中-下三疊統(tǒng)(T1－2)海相地層。此外，震中區(qū)山地占總面積80%以上，高程普遍高于1 700 m，屬中山-低中山區(qū)。區(qū)內(nèi)山脈走向、地形地貌特征受區(qū)域構(gòu)造線控制，河流深切，地勢高峻，懸崖峭壁多見。同時灰?guī)r分布普遍，伏流斷澗、峽谷清溪等巖溶地貌十分發(fā)育，沿長江河谷兩側(cè)多發(fā)育古滑坡體。

根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料［1－2］和現(xiàn)場調(diào)查顯示，絕大部分受震區(qū)域覆蓋土層較薄(小于15 m)，震中附近斷裂主要有北東向高橋斷裂、水田壩斷裂和周家山-?？跀嗔?圖1)，這三條斷裂最新活動時代為中更新世［4］，其中周家山-?？跀嗔褳?979年秭歸龍會觀Ms5.1地震［5］相關(guān)構(gòu)造。值得注意的是，在震中北側(cè)發(fā)育近東西向大坪斷裂，長約7 km，傾向南，傾角60～70°，其切割的上部地層(三疊系-石炭系，碳酸鹽建造，厚約3.25 km)，沿斷層破碎帶發(fā)育巖溶帶。斷裂東段在宋家梁子一帶形成埡口和懸谷，向東切過東瀼河，止于東岸羊乳山;西段為斷層溶蝕峽谷，相對落差約700 m，屬前第四紀(jì)斷裂［2］。該斷裂與近東西向長江峽谷和兩側(cè)的南北向神農(nóng)溪、東瀼河深切河谷圍限成宋家梁子微地塊，其與大坪斷裂斷層破碎帶(線性巖溶帶)及巴東Ms5.1地震的發(fā)生密切相關(guān)。

圖1 震中區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡圖Fig.1 Tectonic sketch of the meizoseismic area

2 地震震害分布

調(diào)查表明，震害分布范圍主要涉及巴東縣北部和秭歸縣西部。震害以房屋破壞為主，生命線工程破壞輕微，同時沒有發(fā)現(xiàn)地表嚴(yán)重變形、地表裂縫、地震塌陷(形成陷坑、溶洞陷落)和砂土液化等地震地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。災(zāi)區(qū)房屋建筑按結(jié)構(gòu)類型主要分為土石結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等3類。

2.1 土石結(jié)構(gòu)房屋震害

土石結(jié)構(gòu)房屋包括土木結(jié)構(gòu)和碎(片)石結(jié)構(gòu)，多數(shù)為70～80年代建造，房屋開間較大，整體性較差，抗震能力較弱，在震區(qū)農(nóng)村廣泛分布，約占總數(shù)的35%，是本次地震震害較嚴(yán)重的房屋。在巴東縣東瀼口鎮(zhèn)宋家梁子村和秭歸縣泄灘鄉(xiāng)?？诖澹擃惙课荻鄶?shù)被破壞，幾乎所有屋頂均有瓦片掉落，甚至屋脊處有成片屋瓦被震裂，墻體出現(xiàn)穿透性裂縫，寬裂縫或原有裂縫被拉大，并伴有土塊、石塊掉落;個別土坯房屋山墻中央出現(xiàn)穿透性裂縫直達(dá)屋頂(圖2(a));少數(shù)房屋被毀壞，承重墻體傾斜、開裂嚴(yán)重(圖2(b))，石塊墻、卵石/碎石-泥土墻、土坯墻有碎石脫落、局部垮塌的現(xiàn)象(圖2(c))甚至單面倒塌(圖2(d))。震中該類房屋毀壞比和破壞比分別達(dá)到了9.82%和17.44%。

圖2 土石結(jié)構(gòu)民房震害照片(單面墻垮塌)Fig.2 Partial collapse of wall of the debris structure houses

2.2 磚混結(jié)構(gòu)房屋震害

震區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村新建房屋多屬磚混結(jié)構(gòu)，約占總數(shù)的55%，多為一至三層，采用三合土或水泥砂漿勾縫，以磚墻為承重主體，少數(shù)采用承重柱或圈梁等抗震措施，橫縱墻連接部位不牢固，房屋結(jié)構(gòu)不甚合理，抗震能力較差。震害表明，帶有構(gòu)造柱和圈梁的房屋震害輕微，其抗震性能明顯優(yōu)于普通磚混房屋。巴東宋家梁子村和秭歸范家坪村九組王家莊的2～3層磚混結(jié)構(gòu)民居，多數(shù)輕微破壞，天花板多處產(chǎn)生裂縫，墻體粉刷層、水泥涂層、瓷磚有開裂、脫落現(xiàn)象，外貼瓷磚被裂紋切穿、局部破碎，門窗、天花板、梁柱與墻體結(jié)合處墻體外表多出現(xiàn)細(xì)長裂縫。少數(shù)中等破壞，其磚墻(承重墻)被剪裂，出現(xiàn)穿透性裂縫、“X”型裂縫和寬裂縫，裂縫寬度最寬可達(dá)5 cm，窗戶玻璃震裂甚至震碎，窗戶四周和房屋墻角出現(xiàn)裂縫且上部裂縫寬于下部裂縫，最大寬度約1 cm。震中該類房屋毀壞、嚴(yán)重破壞、中等破壞和輕微破壞比分別達(dá)到了 0.66%、4.48%、15.17%和 26.64%。

2.3 框架結(jié)構(gòu)房屋震害

框架結(jié)構(gòu)房屋的震害主要集中在巴東縣城和部分移民安置點，約占總數(shù)的10%。調(diào)查結(jié)果表明，此類建筑抗震性能較好，破損輕微。巴東縣城內(nèi)框架結(jié)構(gòu)房屋多為6～14層，大多數(shù)基本完好，天花板上乳膠漆局部產(chǎn)生小型鼓包、開裂，在天花板、墻體結(jié)合部和窗戶邊沿出現(xiàn)細(xì)裂紋，這些裂紋均未切入墻體，且延伸不遠(yuǎn)，長度大多數(shù)小于2 m，局部有瓷磚脫落。個別輕微破壞，巴東縣林業(yè)局大樓二樓辦公區(qū)有十?dāng)?shù)塊鋁制吊頂被震落，伸縮縫處地面瓷磚開裂，一樓檔案室內(nèi)外貼瓷磚局部產(chǎn)生裂縫，有兩根承重柱產(chǎn)生細(xì)裂紋，但該裂紋未深入混凝土柱體，最底層也有柱體順瓷磚貼合處產(chǎn)生長裂縫。

巴東縣縣城至東瀼口鎮(zhèn)公路太溪線雷家坪南洞子溝附近可見山石崩落，居民區(qū)附近輸電鐵塔劇烈搖晃。

3 地震震中區(qū)烈度

以文獻［6］為依據(jù)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，并考慮當(dāng)?shù)亟ㄖ锝Y(jié)構(gòu)特點和地質(zhì)地貌條件，將地震震中區(qū)烈度從高至低劃分為Ⅶ～Ⅴ度區(qū)(圖3)。

Ⅶ度:磚混結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)中等破壞，多數(shù)輕微破壞，多數(shù)灰砌磚、空心磚和預(yù)制磚墻體開裂，薄層水泥地面出現(xiàn)裂縫。土石結(jié)構(gòu)舊屋少數(shù)毀壞，出現(xiàn)單面墻嚴(yán)重傾斜或垮塌現(xiàn)象，多數(shù)破壞，墻體出現(xiàn)寬裂縫。屋內(nèi)器物滑動，有物品從高架上掉落，區(qū)內(nèi)人員普遍震感十分強烈，并聽到沉悶的巨響，門窗、卵石墻、舊屋頂強烈晃動作響，驚逃戶外。戶外多數(shù)人有感，田間勞動者感到地面晃動，站立不穩(wěn)。該區(qū)范圍包括東瀼口鎮(zhèn)宋家梁子村一組、二組和陳家?guī)X村五組(堰灣)，整體呈橢圓狀，長軸走向NWW-SEE，長軸約 3.9 km，短軸約 2.4 km，面積約 7.7 km2。另外，在秭歸泄灘鄉(xiāng)?？诖逡渤霈F(xiàn)Ⅶ度異常點。另外，該區(qū)內(nèi)震害嚴(yán)重的房屋多為20世紀(jì)70～80年代的土石結(jié)構(gòu)房屋，其本身抗震性能較差［7－8］，該類房屋震害有普遍加重的趨勢。

Ⅵ度:磚混結(jié)構(gòu)房屋個別中等破壞，少數(shù)輕微破壞，墻體、天花板出現(xiàn)裂縫。土石結(jié)構(gòu)舊屋少數(shù)破壞，個別出現(xiàn)女兒墻、山墻開裂嚴(yán)重甚至局部垮塌現(xiàn)象。多數(shù)屋瓦掉落，碎石墻落石，個別獨立煙囪出現(xiàn)小裂縫。個別框架結(jié)構(gòu)房屋墻體出現(xiàn)裂紋，外貼瓷磚少量脫落。室內(nèi)多數(shù)人站立不穩(wěn)，驚逃戶外。室內(nèi)器物移動，懸掛物晃動明顯，部分墜落。

Ⅵ度區(qū)包括巴東縣城區(qū)、官渡口鎮(zhèn)東南部、東瀼口鎮(zhèn)、信陵鎮(zhèn)北部、溪丘灣鎮(zhèn)南部和秭歸縣泄灘鄉(xiāng)、沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)西部，整體呈西細(xì)東粗的橢圓狀，長軸走向近東西向，長約21.4 km，短軸近南北向，長約13.6 km，面積251 km2，西起官渡口鎮(zhèn)大坪村，東至泄灘鄉(xiāng)洪家灣，北起溪丘灣鄉(xiāng)石碾村，南到沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)高潮村。

Ⅴ度:少數(shù)建筑物墻壁抹灰、天花板出現(xiàn)裂縫，屋瓦掉落現(xiàn)象普遍，門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落。室內(nèi)人員震感強烈，大部分驚逃室外。

圖3 巴東Ms5.1地震調(diào)查點分布及震中烈度分布Fig.3 Survey point distribution and Distribution of epicentral intensity of Badong Ms5.1 earthquake

4 討論

4.1 地震烈度與斷裂構(gòu)造的關(guān)系

1)從地震烈度圖(圖3)可見，Ⅵ度區(qū)向南短軸半徑增大，烈度衰減慢，同時地震序列中絕大多數(shù)余震呈條帶狀展布于近東西向大坪斷裂的上盤，按主震斷層節(jié)面、震源深度及余震深度在5～7 km范圍以及震中集合在地表的投影寬度1.5～2 km，這與大坪斷裂的產(chǎn)狀相近似，即走向東西、傾向南、傾角60～70°左右。

2)震中長江兩岸發(fā)育近東西向褶皺，其走向與此次地震等震線長軸走向一致。近東西向褶皺的演化和長江侵蝕的共同作用，使得兩岸形成沖溝體系短而深切，單溝發(fā)展，多溝同源，多期滑坡發(fā)育的復(fù)雜斜坡系統(tǒng)［9］。受這種局部構(gòu)造樣式作用，此次地震烈度分布具有近東西向的方向性。

4.2 地震烈度與巖溶發(fā)育的關(guān)系

震中附近區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化控制了巖溶作用，褶皺和斷裂帶等局部構(gòu)造控制著巖溶的重要部位和重要層位;節(jié)理和層理等小構(gòu)造使巖溶普遍發(fā)育。新構(gòu)造期的地表隆升導(dǎo)致河流下切、巖體卸荷松動，并使巖體更加破碎，巖溶通道擴寬，表生構(gòu)造加密了巖溶通道，使巖溶作用增強［10］。近東西向大坪斷裂、長江峽谷和南北向神農(nóng)溪、東瀼河深切河谷圍限成宋家梁子微地塊，其與大坪斷裂斷層破碎帶(線性巖溶帶)及巴東Ms5.1地震的發(fā)生密切相關(guān)。

長江峽谷兩側(cè)近東西向褶皺的發(fā)育導(dǎo)致地面不均勻沉降，其中向斜部位是遭受溶蝕較強的部位，沉降幅度較大，背斜部位的沉降幅度小，向斜的中央往往會因強烈溶蝕而在重力作用下發(fā)生滑坡或泥石流［11］。此次地震發(fā)生在長江峽谷北側(cè)，長江兩岸支流將地貌切割成各種溝壑，峽谷兩岸覆蓋土層較薄，多處發(fā)育古滑坡體，對地震烈度影響較大，致使Ⅵ度區(qū)等震線局部與地貌線相近，加之多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村多土坯、土石結(jié)構(gòu)房屋，該類房屋抗震性能較差，致使?？诖逡粠纬闪刷鞫犬惓｜c。

4.3 巴東Ms5.1地震與秭歸龍會觀Ms5.1地震烈度分布異同分析

1979年秭歸龍會觀Ms5.1地震等震線Ⅶ度區(qū)(極震區(qū))長軸走向北東向，長約13 km，短軸走向北西向，長約5 km，Ⅵ度區(qū)整體呈橢圓狀，長約26 km，短軸長約15 km，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致。而巴東Ms5.1地震等震線Ⅶ度區(qū)(極震區(qū))整體呈橢圓狀，長軸走向北西西向，長軸約3.9 km，短軸約2.4 km，Ⅵ度區(qū)長軸走向近東西向，長約21.4 km，短軸近南北向，長約13.6 km。兩者相比，后者Ⅵ～Ⅶ度區(qū)面積均小，表明衰減較快，而且較集中，震害較輕。

5 結(jié)論

1)巴東Ms5.1地震震中烈度為Ⅶ度，震后屋架完全倒塌很少，但墻體開裂、屋頂?shù)敉叩日鸷κ制毡椤７治霰砻?，未?jīng)抗震設(shè)防的土石結(jié)構(gòu)房屋，以及部分無抗震措施的磚混結(jié)構(gòu)房屋震害較嚴(yán)重，而巴東縣縣城及附近三峽移民新建房屋經(jīng)抗震設(shè)防處理，震害較小。

2)地震烈度Ⅵ～Ⅶ度區(qū)形態(tài)受區(qū)域構(gòu)造控制，沿近東西向大坪斷裂破碎帶發(fā)育的線性巖溶帶與本次地震有密切的關(guān)系。近東西向褶皺控制的巖溶作用演化，進而發(fā)育一系列古滑坡體，對地震的烈度分布有一定的影響。

3)與1979年秭歸龍會觀Ms5.1地震相比，巴東Ms5.1地震等震線Ⅵ～Ⅶ度區(qū)面積均小，表明此次地震衰減較快，但震害分布均受區(qū)域構(gòu)造的影響。

1 湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告-巴東幅［R］.1984.(Bureau of Geology and Mineral Resources of Hubei Province.Regional geological survey report of the People’s Republic of China-Badong［R］.1984)

2 肖擁軍，柴波，應(yīng)贛.三峽庫區(qū)巴東縣新城區(qū)斜坡構(gòu)造體系特征研究［J］.湖南科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2008，23(1):19 － 22.(Xiao Yongjun，Chai Bo，Ying Gan.Slope structure system’s feature at new county-site town of Badong in Three Gorges Reservoir region［J］.Journal of Hunan University of Science＆ Technology:Natural Science Edition，2008，23(1):19 －22)

3 王孔偉，等.三峽庫區(qū)作輯托背斜和巴東斷裂與滑坡類型的關(guān)系［J］.吉林大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版，2013，43(1):169－ 177.(Wang Kongwei，et al.Relationship between landslide type and Zuojituo anticline Badong fault in Three Gorges Reservoir area［J］.Journal of Jilin University:Earth Science Edition，2013，43(1):169 －177)

4 李安然，等.峽東工程地震［M］.北京:地震出版社，1996.(Li Anran，et al.Engineering seismology of Xiadong area［M］.Beijing:Seismological Press，1996)

5 高孟潭，等.中強地震活動地區(qū)地震區(qū)劃重要性及關(guān)鍵技術(shù)進展［J］.震災(zāi)防御技術(shù)，2010，3(1):1 －7.(Gao Mengtan，et al.The importance of seicmic zonation in moderate earthquake area and the recent technical progress［J］.Technology for Earthquake Disaster Prevention，2010，3(1):1 －7)

6 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB/T 17742—2008中國地震烈度表［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.(The National Standard of the People’s Republic of China.GB/T 17742—2008 The Chinese seismic intensity scale［S］.Beijing:China Standards Press，2008)

7 洪海春，等.安徽安慶Ms4.8地震現(xiàn)場調(diào)查啟示與震害特征分析［J］.震災(zāi)防御技術(shù)，2011，6(4):471 －477.(Hong Haichun，et al.Field investigation and analysis of damage characteristics of Anqing Ms4.8 earthquake in Anhui province［J］.Technology for Earthquake Disaster Prevention，2011，6(4):471 －477)

8 洪海春，等.江蘇高郵、寶應(yīng)Ms4.9地震現(xiàn)場震害調(diào)查與破壞原因研究［J］.震災(zāi)防御技術(shù)，2013，8(3):283 －291.(Hong Haichun，et al.Field investigation and research on damage cause of Gaoyou-Baoying Ms4.9 earthquake in Jiangsu province［J］.Technology for Earthquake Disaster Prevention，2013，8(3):283 －291)

9 劉傳正，劉艷輝.長江三峽巴東復(fù)雜斜坡系統(tǒng)成因研究［J］.地質(zhì)論評，2006，52(4):510 －520.(Liu Chuanzheng，Liu Yanhui.Study on genetic mechanism of the Badong slope system in the Three Gorges of the Yangtze river［J］.Geological Review，2006，52(4):510 －520)

10 張加桂.三峽庫區(qū)泥灰質(zhì)巖石斜坡帶構(gòu)造對巖溶地質(zhì)災(zāi)害的控制機理［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2004(4):43－47.(Zhang Jiagui.Mechanism of the structure control over karst hazards in mud limestone terrain，Three Gorges Reservoir region［J］.Hydrogeology ＆ Engineering Geology，2004(4):43－47)

11 張加桂，陳慶宣，蔡秀華.三峽地區(qū)泥灰質(zhì)巖石中幾種表生構(gòu)造及其與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)［J］.中國地質(zhì)，2003，30(3):320 － 324.(Zhang Jiagui，Chen Qingxuan，Cai Xiuhua.Some supergene deformation structures in marly limestone in the Three-Gorges region and their relation to geohazards［J］.Geology in China，2003，30(3):320 －324)

TYPICAL CHARACTERISTICS OF DAMAGE OF BADONG Ms5.1 EARTHQUAKE

Qiao Yueqiang，Wu Jianchao，F(xiàn)eng Qian and Li Heng
Key Laboratory of Earthquake Geodesy，Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071

Badong Ms5.1 earthquake in Hubei province caused various damages involving some of rural buildings，and seismic casualty is appeared in meizoseismic area.Based on the field investigation in the earthquake effected area，in this paper，primary characteristics of the typical damages of this earthquake are summarized.Analysis showed that:The meizoseismal area ofⅦ degree area，which focused on the town of Badong County rang SongjialiangZi area，was NW-SE trending，long axis length of 3.9 km，the minor axis length of 2.4 km，an area of about 7.7 km2.Ⅵ degree area was nearly the whole thing to the long axis of about 21.4 km，minor axis length 13.6 km，area 25.1 km2.The map of seismic intensity are trustworthy.Damages have a greater relationship with the seismic performances of buildings.This buildings of the Three Gorge immigration engineering is largely intact.Initial discussion some relationships of the intensity and faults、karst distribution.

Badong Ms5.1 earthquake;typical seismic damage;characteristics of intensity;meizoseismal area;seismic performances

P316

A

1671-5942(2014)03-0015-05

2014-04-16

中國地震局地震研究所所長基金項目(IS201356135)

喬岳強，男，1983年生，工程師，主要研究方向為活動構(gòu)造和地震地質(zhì)。E－mail:qiao51219@163.com。