重慶巫溪地區(qū)2012年1—2月有感地震動(dòng)觀測(cè)

王同軍 蔣 璀 高 見 魏紅梅

（中國(guó)重慶 401147 重慶市地震局）

0 引言

2012年1月至2月期間，重慶巫溪縣徐家鎮(zhèn)雙金村地面振動(dòng)頻繁，1月12日發(fā)生ML2.1地震（重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)記錄），之后振動(dòng)達(dá)10余次，以微小振動(dòng)為主，震感較為明顯，振動(dòng)時(shí)聽到地下發(fā)出響聲，房屋窗戶玻璃抖動(dòng)，部分房屋屋頂抹灰墜落，并于2月13日發(fā)生ML2.3地震，2月22日發(fā)生ML3.2地震（重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)記錄）。而對(duì)其他有感震動(dòng)，重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)未監(jiān)測(cè)記錄到。巫溪周邊的奉節(jié)、巫山地區(qū)，也經(jīng)常發(fā)生這種現(xiàn)象。為了解釋未記錄到地震而有震感的現(xiàn)象，需要對(duì)重慶巫溪地區(qū)地震監(jiān)測(cè)能力做進(jìn)一步計(jì)算和分析，判斷是否因監(jiān)測(cè)能力不足所致，并通過3次地震波形對(duì)比，判斷地震成因；分析該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，找出震級(jí)小或者是無(wú)震情況下居民震感強(qiáng)烈的原因。

1 地震監(jiān)測(cè)能力的重新計(jì)算

王小龍（2007）利用轄區(qū)內(nèi)27個(gè)地震臺(tái)數(shù)據(jù)，計(jì)算三峽重慶庫(kù)區(qū)數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力，得到不同震級(jí)地震監(jiān)測(cè)范圍，認(rèn)為重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)能測(cè)定巫溪地區(qū)ML≥1.6地震活動(dòng)。2007年后，重慶市測(cè)震臺(tái)網(wǎng)相繼接收周邊省市部分地震臺(tái)站數(shù)據(jù)，至2010年1月，參與地震定位的臺(tái)站總數(shù)達(dá)到52個(gè)，比2007年增加25個(gè)地震臺(tái)站，在此重新計(jì)算重慶市地震監(jiān)測(cè)能力。

52個(gè)地震臺(tái)均記錄速度數(shù)據(jù)，數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)采用速度型記錄測(cè)定近震體波的公式為ML=log（A/v）+R（Δ）+S，其中 A 為振幅，v為放大倍數(shù)，R（Δ）為置規(guī)函數(shù)，S 為垂直分向校正值，取為0.1。當(dāng)記錄到的最大全振幅為4 mm時(shí)，認(rèn)為臺(tái)站能記錄到此次地震事件。取ML為 1.0、2.0、3.0、4.0，則可由式（1）求得不同震級(jí)所對(duì)應(yīng)的R（Δ），查 R（Δ）表即可得到各臺(tái)站對(duì)相應(yīng)震級(jí)的監(jiān)測(cè)距離，對(duì)空間按5×5作網(wǎng)格掃描。若該網(wǎng)格有4個(gè)臺(tái)能監(jiān)測(cè)到，則認(rèn)為該臺(tái)網(wǎng)對(duì)該點(diǎn)具有監(jiān)測(cè)能力。在計(jì)算參數(shù)的設(shè)定中，每個(gè)臺(tái)站選用2013年年平均1—20 Hz頻帶地動(dòng)噪聲值，其中，Ⅰ類臺(tái)站22個(gè)，平均地動(dòng)噪聲值均在3.16×10-8以下；經(jīng)緯度的計(jì)算步長(zhǎng)為0.25°，采用4 Hz的地方震和近震頻率，信噪比采用4倍（3倍即可清晰分辨初至波），定位臺(tái)站最少采用4個(gè)。

根據(jù)上述參數(shù)值，利用高景春提供的地震監(jiān)測(cè)能力計(jì)算軟件，得到重慶市地震監(jiān)測(cè)能力值，用GMT繪圖軟件繪制重慶市地震監(jiān)測(cè)能力圖。圖1為從中截取并放大顯示的巫溪及周邊地區(qū)地震監(jiān)測(cè)能力圖。從圖1可見，巫溪地區(qū)地震，監(jiān)測(cè)能力為ML0.9，高于王小龍（2007）計(jì)算的ML≥1.6。因此，初步分析認(rèn)為，居民感覺震感強(qiáng)烈震動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，確實(shí)無(wú)ML0.9及以上地震發(fā)生，初步分析認(rèn)為震動(dòng)范圍應(yīng)該集中在居民居住地，且衰減快，在距離最近臺(tái)站很短的距離內(nèi)震動(dòng)能量幾乎衰減完畢。

2 巫溪地震波形特征

從居民感覺震動(dòng)期間，重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)記錄到的3次地震位置來(lái)看，2012年1月12日19∶34的地震離徐家鎮(zhèn)最近，震級(jí)為ML2.1最小，震感最強(qiáng)烈；2月13日ML2.4與2月22 的ML3.2地震震中位置相差不大，與12日地震相距較遠(yuǎn)，雖然震級(jí)相對(duì)較大，但徐家鎮(zhèn)居民震感不如12日地震強(qiáng)烈。相對(duì)位置見圖2，圖中標(biāo)注了每個(gè)地震的發(fā)震時(shí)刻。

圖1 巫溪地區(qū)地震監(jiān)測(cè)能力Fig.1 Earthquake monitoring capacity inWuxi region

圖2 3次地震震中與徐家鎮(zhèn)位置Fig.2 The position of three earthquakes and Xujia town

3次地震波形見圖3。其中（a）圖為1月12日19∶34地震的3個(gè)近臺(tái)波形，是庫(kù)區(qū)巫溪—奉節(jié)—巫山段觀測(cè)較多的一種波形，此類地震頻度高，震級(jí)小，震感明顯，有感范圍不大，3個(gè)分向周期較大，高頻成分較低，波形松散，最近臺(tái)站巫溪臺(tái)（WUX）垂直向Pg和Sg的振幅比約為1，容易與構(gòu)造地震的波形區(qū)別開來(lái)。由此判定此次地震為非構(gòu)造地震。（b）圖和（c）圖分別為2月13日地震與2月22日地震波形。從近臺(tái)巫溪臺(tái)看，Pg、Sg清晰可辨，橫波震幅與縱波振幅比＞3，可能為巖石發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)而引起橫波能量大，高頻成分較多，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，衰減緩慢，無(wú)大周期面波，均符合構(gòu)造地震特點(diǎn)。圖中雙龍臺(tái)（SHL）、建坪臺(tái)（JIP）震中距在50 km范圍之外，波形與巫溪臺(tái)（WUX）差別較大，不像構(gòu)造地震。查閱該地區(qū)此前地震記錄（包括庫(kù)區(qū)奉節(jié)—巫山段），發(fā)現(xiàn)只有在震中距很近時(shí)（＜30 km），臺(tái)站記錄波形才會(huì)顯示出構(gòu)造地震波形特征。由于該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特殊，地震能量衰減快，震中距較遠(yuǎn)臺(tái)站記錄的地震波形與上述兩個(gè)臺(tái)站相似，高頻成分衰減較大，波形周期偏大，縱橫波振幅比沒有構(gòu)造地震特性。也就是說(shuō)，在有了一定震中距后，該地區(qū)構(gòu)造地震波形和雙龍臺(tái)（SHL）與建坪臺(tái)（JIP）記錄波形一致。因此，在波形上，對(duì)于巫溪地區(qū)ML2.0—3.0地震性質(zhì)的判斷，取震中距30 km范圍內(nèi)臺(tái)站波形進(jìn)行判定，可靠性更高。

圖3 3次地震波形

3 地質(zhì)構(gòu)造及地震特點(diǎn)

巫溪所在的渝東北是大巴山推覆構(gòu)造區(qū)，構(gòu)造線向南西微微凸出呈北西西向弧形形態(tài)，其正應(yīng)力方向?yàn)楸北睎|。而南部以巫溪斷層為界，陡然改變?yōu)楸睎|東、近南北向構(gòu)造線，正應(yīng)力方向漸變?yōu)楸北蔽飨?、北北東向。這樣，在巫溪地區(qū)的主應(yīng)力跡線則由北向南呈北北東向，向西微突，轉(zhuǎn)為北北西向的弧形形態(tài)。形成這種主應(yīng)力形態(tài)的主要原因是來(lái)自秦嶺構(gòu)造塊體由北向南，從印支運(yùn)動(dòng)期至喜瑪拉雅運(yùn)動(dòng)期長(zhǎng)期擠壓、推覆的結(jié)果，見圖4。

由于巫溪等地區(qū)新生代以來(lái)強(qiáng)烈隆起，使侵蝕基準(zhǔn)面相應(yīng)抬高，水體對(duì)碳酸鹽巖層的垂直下切和溶蝕作用增強(qiáng)，逐漸形成數(shù)百米至上千米深的“天坑”溶洞以及連接“天坑”之間數(shù)千米（已查明的達(dá)7 km）的伏流和窄而深的“地縫”，構(gòu)成復(fù)雜的地下溶洞和地下河網(wǎng)絡(luò)（奉節(jié)“天坑”底部至今可見現(xiàn)代暗河）。這類構(gòu)造巖溶所反映的是長(zhǎng)期隆升、間歇、隆升過程的垂直差異運(yùn)動(dòng)構(gòu)造形跡（丁仁杰，2004）。

常廷改（2006）提出了巖溶塌陷地震的特點(diǎn)：震源較淺，一般據(jù)地面0—1 km；巖溶塌陷型地震震感較強(qiáng)，震中烈度較大；震中分布較集中，多分布在碳酸鹽巖出露地區(qū)；地震的發(fā)生具有階段性，并集中發(fā)生；地震序列持續(xù)時(shí)間較短，一般約2—3個(gè)月。

分析認(rèn)為，巫溪地區(qū)徐家鎮(zhèn)居民在2012年1月12日震感強(qiáng)烈、有破壞的震動(dòng)為該地區(qū)一次較大的塌陷，基本符合上述巖溶塌陷地震的特點(diǎn)。該區(qū)地層均以碳酸鹽巖為主，巖性多為可溶性灰?guī)r，從圖4可以看出，當(dāng)?shù)厮地S富，在地下水影響下，形成較大的地下溶洞，奉節(jié)地區(qū)形成了最小直徑537 m的巖溶漏斗。該地區(qū)降雨量較大，地表水沿節(jié)理、裂隙滲透，加之采礦活動(dòng)的影響及巖石本身的重力作用，故產(chǎn)生整體向下陷落。陷落時(shí)，引起周圍地表發(fā)生震動(dòng)，并產(chǎn)生地聲，是一種陷落型地震。至于有震感，無(wú)地震記錄的情況，則是這次較大塌陷之后，引起的一系列微小塌陷所致，此類塌陷發(fā)生在居民點(diǎn)附近，故有較強(qiáng)烈的震感，但由于特殊的地質(zhì)構(gòu)造，能量衰減很快，致使周邊臺(tái)站無(wú)波形記錄。

至于后來(lái)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)記錄到的2次地震，距離1月12日ML2.1地震較遠(yuǎn)，具有構(gòu)造地震特征，位于圖4所示的城口深斷裂附近，認(rèn)為是2次構(gòu)造地震事件。由于震級(jí)相對(duì)較大，震源較淺，所以徐家鎮(zhèn)居民能感到震動(dòng)。

圖4 巫溪地區(qū)斷層與水系分布Fig.4 The distribution of fault and water system

4 結(jié)論

2012年1月以來(lái)，巫溪徐家鎮(zhèn)居民感覺到持續(xù)地震動(dòng)事件，其中3次事件重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)有地震記錄。分析認(rèn)為，1月12日的地震動(dòng)由該地區(qū)近距離范圍內(nèi)石灰?guī)r溶洞崩落、塌陷等引起，是非構(gòu)造型地震，屬于巖溶塌陷型地震；2月13日和2月22日的兩次地震位于另外一個(gè)區(qū)域，在斷裂帶附近，屬于城口深斷裂，為構(gòu)造型地震，徐家鎮(zhèn)居民受地震波波及而有感。至于在沒有地震記錄時(shí)，當(dāng)?shù)鼐用褚灿谐掷m(xù)震感，則是由于1月12日較大塌陷引起的一系列地下溶洞垮塌導(dǎo)致，因當(dāng)?shù)靥厥獾牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，垮塌能量在到達(dá)最近的臺(tái)站之前已經(jīng)衰減完畢，故重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心未接收到地震記錄。

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