2015年河北昌黎4.2級(jí)地震分析

李慧，張躍剛，徐春芳，于艷紅，宋志剛，張肖，郭亞亞

(1.河北省地震局保定中心臺(tái)，河北保定　071000；　2.河北省地震局，河北石家莊　050021；　3.河北省承德市科學(xué)技術(shù)局，河北承德　067000；　4.河北省地震局承德中心地震臺(tái)，河北承德　067000)

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2015年河北昌黎4.2級(jí)地震分析

李慧1，張躍剛2，徐春芳3，于艷紅4，宋志剛1，張肖1，郭亞亞4

(1.河北省地震局保定中心臺(tái)，河北保定071000；2.河北省地震局，河北石家莊050021；3.河北省承德市科學(xué)技術(shù)局，河北承德067000；4.河北省地震局承德中心地震臺(tái)，河北承德067000)

2015年9月14日，在河北省秦皇島市昌黎發(fā)生4.2級(jí)地震。對(duì)本次地震的地質(zhì)背景、地震序列類(lèi)型、震源機(jī)制解、地震活動(dòng)性及前兆異常進(jìn)行分析，并對(duì)其特征進(jìn)行討論。

昌黎4.2級(jí)地震；地震地質(zhì)背景；震源機(jī)制；前兆異常

0　引　言

2015年9月14日18時(shí)10分，在秦皇島市昌黎縣(39.7°N，118.8°E)發(fā)生4.2級(jí)地震(以下簡(jiǎn)稱(chēng)昌黎4.2級(jí)地震)，震中位于昌黎縣朱各莊鎮(zhèn)附近，震源深度14 km。秦皇島、唐山部分地區(qū)震感較強(qiáng)烈，河北省承德市及遼寧、北京、天津部分地區(qū)有震感?，F(xiàn)場(chǎng)考察了解到，震中區(qū)人有較強(qiáng)的晃動(dòng)感覺(jué)，玻璃窗有晃動(dòng)的響聲，無(wú)人員傷亡情況。個(gè)別老舊土坯房中有一至二處輕微裂縫。初步判定地震烈度為Ⅴ度。

此次地震是2012年5月28日唐山4.8級(jí)地震后，唐山老震區(qū)發(fā)生的又一次顯著地震。1976年唐山7.8級(jí)地震的余震序列總體上衰減正常，但是衰減過(guò)程中時(shí)有起伏。此次地震的震級(jí)雖然不高，但是在地震活動(dòng)性和前兆方面都出現(xiàn)了一定數(shù)量的異常。本文對(duì)此次地震的孕震構(gòu)造、震源機(jī)制、發(fā)震背景、震前的一些典型前兆異常進(jìn)行了分析。

1　地震地質(zhì)背景

唐山4.8級(jí)地震震中位于華北斷塊區(qū)燕山南麓斷隆內(nèi)，屬于華北平原的過(guò)渡地帶。地形以低山丘陵為主，第四紀(jì)地層分布較廣，但厚度有限，全新世地層不發(fā)育。斷裂以北東向、北西向?yàn)橹鳌?/p>

本區(qū)為強(qiáng)震多發(fā)區(qū)，地震多發(fā)生在北西向的張家口—蓬萊活動(dòng)構(gòu)造帶和郯廬斷裂帶上或兩者的交匯處，如唐山斷裂發(fā)生過(guò)1976年唐山7.8級(jí)地震[1]。

本次地震位于1976年唐山7.8級(jí)地震余震區(qū)的東區(qū)。從唐山老震區(qū)構(gòu)造情況看，在震區(qū)的西端有薊運(yùn)河斷裂帶，東端有灤縣—樂(lè)亭斷裂帶，北面有豐臺(tái)—野雞坨斷裂(榛子鎮(zhèn)斷裂)帶，南面有寧河—昌黎斷裂帶，它們將唐山地區(qū)圍成一個(gè)菱形塊體[1]。這次地震發(fā)生在菱形塊體的東部邊緣，盧龍斷裂和灤縣—樂(lè)亭斷裂交匯部位(圖1)。

灤縣—樂(lè)亭斷裂為全新世活動(dòng)斷裂，長(zhǎng)約85 km，北段走向北北西，傾向北東，為高角度逆斷層；南段走向北西，傾向南西，為正斷層。盧龍斷裂為晚更新世斷裂，總體走向北東30°，傾向北西，傾角63°～75°，長(zhǎng)達(dá)40 km，為正斷層。

2　地震序列類(lèi)型和震源機(jī)制解

本次地震屬于主震—余震型，截至到2015年9月20日，共發(fā)生余震39次，其中，ML0.0～0.9級(jí)地震31次，ML1.0～1.9級(jí)地震3次，ML2.0～2.9級(jí)地震2次，ML3.0～3.9級(jí)地震1次，最大余震為9月14日ML3.9級(jí)地震。

圖1　唐山4.2級(jí)地震區(qū)域構(gòu)造示意圖

根據(jù)河北地震遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)給出的資料，應(yīng)用P波初動(dòng)法計(jì)算震源機(jī)制解。此次地震震源機(jī)制解為走滑錯(cuò)動(dòng)類(lèi)型，節(jié)面Ⅰ走向194°，節(jié)面Ⅱ走向285°(見(jiàn)表1)。萬(wàn)永革等利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)確定了唐山地區(qū)的大震斷層面參數(shù)，震中附近的盧龍斷裂走向?yàn)楸睎|向，灤縣—樂(lè)亭斷裂為北西向[2]。由此可見(jiàn)，此次地震的2個(gè)節(jié)面與震中附近的盧龍斷裂和灤縣—樂(lè)亭斷裂走向基本一致。由于震中比較靠近盧龍斷裂，且余震序列呈南北向分布，初步判斷盧龍斷裂為發(fā)震構(gòu)造。P軸方位與華北地區(qū)NEE向主應(yīng)力場(chǎng)方向基本一致，表明此地震受控于華北地區(qū)統(tǒng)一的應(yīng)力場(chǎng)。

表1 昌黎4.2級(jí)地震震源機(jī)制解

3　發(fā)震背景

3.1唐山老震區(qū)中等地震活動(dòng)節(jié)律

唐山老震區(qū)2004年以來(lái)ML4級(jí)以上地震顯示出2年左右的準(zhǔn)周期特征，準(zhǔn)周期大約22～26月，同時(shí)兼有雙震特征[3]。2012年5月28古冶ML5.1(Ms4.8)級(jí)地震后，2014年10月14日在灤縣曾發(fā)生ML4.0級(jí)地震，距上次地震26個(gè)月，符合準(zhǔn)周期。本次地震的發(fā)生打破了準(zhǔn)周期，可能預(yù)示老震區(qū)余震活動(dòng)有新的起伏。

3.2小震活動(dòng)

2014年以來(lái)唐山老震區(qū)小震活動(dòng)有所增強(qiáng)，發(fā)生ML2級(jí)以上地震90多次，其中包括ML3.0～3.9級(jí)地震6次，ML4級(jí)以上地震1次。小震活動(dòng)分區(qū)性很強(qiáng)，西部主要集中在唐山—古冶斷裂兩側(cè)，東部集中在盧龍斷裂兩側(cè)。東部的小震活動(dòng)增強(qiáng)，是此次昌黎4.2級(jí)地震的一個(gè)背景因素。

3.3測(cè)震學(xué)參數(shù)

以往震例顯示，唐山地區(qū)(39.0°～40.5°N；117.5°～119.5°E)2級(jí)地震頻度在持續(xù)低值轉(zhuǎn)為上升后，容易發(fā)生中強(qiáng)地震。2012年唐山古冶4.8級(jí)地震后，2級(jí)地震頻度都呈快速下降變化，2015年上半年頻度開(kāi)始上升，上升到高值后發(fā)生這次昌黎4.2級(jí)地震(圖2a)。

唐山地區(qū)缺震曲線(xiàn)往往在低值回升過(guò)程中發(fā)生地震，與以往該地區(qū)的震例有較好的對(duì)應(yīng)。2015年5月缺震曲線(xiàn)開(kāi)始加速上升，在上升過(guò)程中發(fā)生此次地震(圖2b)。

圖2唐山地區(qū)2級(jí)地震頻度(a)和缺震曲線(xiàn)(b)

4　前兆異常

通過(guò)對(duì)河北省的前兆觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，此次地震前昌黎及周邊地區(qū)的一些前兆觀(guān)測(cè)記錄到了一些異常，特別是昌黎地震臺(tái)多項(xiàng)觀(guān)測(cè)都有異常顯示。下面對(duì)上述異常進(jìn)行具體介紹。

4.1昌黎地電阻率異常

昌黎地電阻率東西和南北向2010年同步出現(xiàn)趨勢(shì)下降，但2013年同步出現(xiàn)轉(zhuǎn)折上升，前后持續(xù)3年，表現(xiàn)為趨勢(shì)異常(圖3)。陳建國(guó)等研究認(rèn)為，1998年1月10日河北張北6.2級(jí)地震前，昌黎地震地電阻率曾出現(xiàn)明顯的趨勢(shì)異常變化[4]。昌黎地震臺(tái)觀(guān)測(cè)環(huán)境較好，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，年變化正常，兩測(cè)道同步出現(xiàn)的變化較為可靠。

4.2昌黎井氣氡異常

昌黎井氣氡2015年以來(lái)一直呈下降變化，但7月中旬后轉(zhuǎn)折上升，約2個(gè)月發(fā)生此次地震(圖4)。

4.3昌黎井水溫異常

昌黎井水溫2014年1月開(kāi)始轉(zhuǎn)折下降。自2014年1月1日至2015年9月13日下降0.214℃。9月14日昌黎4.3級(jí)地震時(shí)，昌黎水溫同震上升，之后平穩(wěn)變化(圖5)。

4.4唐山井水位異常

唐山礦水位2014年8月至2015年8月經(jīng)歷了一個(gè)升降過(guò)程，特別是2015年6至7月下降速率較快，之后發(fā)生此次4.2級(jí)地震，震后水位恢復(fù)平穩(wěn)形態(tài)(圖6)。

圖3昌黎地電阻率整點(diǎn)值觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)

圖4　2015年以來(lái)昌黎氣氡觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)

圖5　2014年以來(lái)昌黎井水溫分鐘值曲線(xiàn)

圖6　唐山井水位日均值曲線(xiàn)

5　討論及結(jié)論

(1)昌黎4.2級(jí)地震是1976年唐山7.8級(jí)地震的晚期余震衰減過(guò)程中的正?；顒?dòng)。2012年唐山古冶發(fā)生4.8級(jí)地震，余震震級(jí)水平較過(guò)去有所上升。唐山老震區(qū)的ML4.0級(jí)地震具有2年左右的準(zhǔn)周期，2014年10月14日在灤縣已經(jīng)發(fā)生ML4.0級(jí)地震，不到1年又發(fā)生此次4.2級(jí)地震，地震頻度有所增強(qiáng)，可能預(yù)示老震區(qū)的中等地震活動(dòng)有上升趨勢(shì)。

(2)2014年以來(lái)，唐山老震區(qū)的小震呈活躍趨勢(shì)，特別是東部地區(qū)盧龍斷裂和灤縣—樂(lè)亭斷裂交匯部位形成集中活動(dòng)區(qū)，東部地區(qū)的震情發(fā)展值得關(guān)注。

(3)昌黎4.2級(jí)地震前測(cè)震學(xué)參數(shù)存在背景性異常。此次地震前，2級(jí)地震頻度出現(xiàn)高值回落、缺震出現(xiàn)低值回升變化。上述參數(shù)變化與過(guò)去震例情況吻合。

(4)該昌黎4.2級(jí)地震前，昌黎臺(tái)有很好的異常顯示，該臺(tái)地電阻率、氣氡、 水溫都記錄到了異常。周邊的唐山井也有異常顯示。前兆異常以短期異常為主，具有一定短臨性。這種同一臺(tái)站不同觀(guān)測(cè)集中出現(xiàn)的異常，在今后的預(yù)報(bào)研究中值得關(guān)注。

感謝河北省地震局王曉山副研究員在計(jì)算震源機(jī)制解方面給予的幫助。

[1]張肇誠(chéng), 羅詠生, 鄭大林,等.1976年7月28日河北省唐山7.8級(jí)地震[C]//中國(guó)震例(1976～1980):59-103.

[2]萬(wàn)永革, 沈正康, 刁桂苓,等.利用小震分布和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)確定大震斷層面參數(shù)方法及其在唐山地震序列中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)報(bào), 2008, 51(3):793-804.

[3]張躍剛, 王玉珍, 尹寶軍,等. 2012年5月28日河北省唐山市4.8級(jí)地震[J].中國(guó)地震, 2013, 29(2):219-229.

[4]陳建國(guó), 張學(xué)民,等. 地電阻率的多年動(dòng)態(tài)和中長(zhǎng)期異常判定方法的優(yōu)化研究[J].山西地震, 2004(3):25-28.

ANALYSIS OF CHANGLIMs4.2 EARTHQUAKE IN 2015 IN HEBEI PROVINCE

LI Hui1, ZHANG Yuegang2, XU Chunfang3, YU Yanhong4, SONG Zhigang1，ZHANG Xiao1,GUO Yaya4

(1.BaodingCentralSeismicStation,EarthquakeAdministrationOfHebeiProvince,Baoding071200,China;2.EarthquakeAdministrationOfHebeiProvince,Shijiazhuang050021,China; 3.ScienceAndTechnologyBureauOfChengdeCity,Chengde067000,China； 4.ChengdeCentralSeismicStation,EarthquakeAdministrationOfHebeiProvince,Chengde067000，China)

ChangliM4.2 earthquake occurred on Sep. 14, 2015 in Qinhuangdao City. The Geological background, earthquake sequence type, focal mechanism solution, seismicity and precursor anomaly of the earthquake are analyzed, and their characteristics are discussed in the apaper.

ChangliM4.8 earthquake; Seismic and geologic background; Focal Mechanism; Precursory anomalies

2016-01-29

李慧(1984—)，女，河北安國(guó)人，現(xiàn)主要從事地震前兆觀(guān)測(cè)工作。E-mail: lihui8410@sina.com。

P315.5

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1005-586X(2016)03-0021-07