陳建波 譚 明 吳國(guó)棟 胡偉華 孫甲寧 張振斌

（新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011）

2011年10月16日新疆精河縣5.0級(jí)地震震害特征及原因1＊

陳建波 譚 明 吳國(guó)棟 胡偉華 孫甲寧 張振斌

（新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011）

2011年10月16日新疆精河縣5.0級(jí)地震震中位于博爾塔拉蒙古自治州精河縣托里鄉(xiāng)境內(nèi)，極震區(qū)震中烈度為Ⅵ度。震害調(diào)查顯示，災(zāi)區(qū)房屋主要以老舊的土坯房為主，地震使本身老舊的房屋裂縫加寬，破壞加重。其次，災(zāi)區(qū)房屋震害還具有明顯的南北差異特性，場(chǎng)地條件差異是造成距離震中較遠(yuǎn)的部分房屋破壞較重的主要原因之一。

精河5.0級(jí)地震 震害特征 庫(kù)松木楔克山前斷層 發(fā)震構(gòu)造

引言

2011年10月16日21時(shí)44分，新疆精河縣發(fā)生了5.0級(jí)地震，尼勒克縣、霍城縣、伊寧市、伊寧縣、察布查爾縣均有震感。地震發(fā)生后，新疆地震局立即啟動(dòng)Ⅳ級(jí)地震應(yīng)急預(yù)案，成立了地震應(yīng)急指揮部，同時(shí)派出地震現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)連夜驅(qū)車趕赴震區(qū)開展地震現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害損失評(píng)價(jià)和應(yīng)急科考工作。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，介紹本次地震的震害特征。

1 地震基本參數(shù)及震區(qū)概況

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)和新疆自治區(qū)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，本次地震的發(fā)震時(shí)刻為2011年10月 16日21時(shí)44分46秒（北京時(shí)間），震中位置為北緯44.3°、東經(jīng)82.7°，位于博爾塔拉蒙古自治州精河縣托里鄉(xiāng)境內(nèi)，震級(jí)為MS5.0級(jí)，震源深度4km，震中烈度Ⅵ度。

震區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部，天山支脈婆羅科努山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地西南邊緣，新疆維吾爾自治區(qū)博爾塔拉蒙古自治州精河縣境內(nèi)。受地震影響，此次地震共造成精河縣托里鄉(xiāng)8個(gè)村和八家戶農(nóng)場(chǎng)2個(gè)農(nóng)業(yè)隊(duì)，2080戶，9638人受災(zāi)，受災(zāi)總面積逾854km2（精河縣地方志編纂委員會(huì)，1998）。

震區(qū)位于北天山西段山前沖洪積平原和山麓洪積區(qū)，自西向東主要由大河沿子河、阿沙勒河、庫(kù)斯臺(tái)烏蘇河以及精河等的山前洪積扇群組成。扇面北傾，坡度 10°左右，海拔高程600—1200m。沖洪積平原中、下游地形平坦，略向西北傾，自然坡度 1—2°，海拔高程240—600m。國(guó)道G312以北，地下水淺，鹽堿地、凍脹土發(fā)育，房屋基礎(chǔ)震前已有破壞。

2 地震烈度及分布

地震烈度評(píng)定主要依據(jù)中國(guó)地震烈度表（國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999）和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2000），V度及以下地區(qū)以地面及底層屋內(nèi)有感和其它震害現(xiàn)象為主，Ⅵ度—X度區(qū)以房屋震害為主，并綜合考慮不同類型房屋的平均震害指數(shù)和強(qiáng)震動(dòng)加速度記錄。

在距震中200km范圍內(nèi)共有7個(gè)強(qiáng)震臺(tái)，其中3個(gè)有加速度記錄，分別為精河臺(tái)、奎屯臺(tái)和129團(tuán)地震臺(tái)。其中距離震中最近的精河臺(tái)記錄到的最大峰值加速度為東西向6.11gal，具體參數(shù)見表1。

表1 2011年10月16日精河5.0級(jí)地震強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)Table 1 The strong motion record of Jinghe M5.0 earthquake on Oct. 16, 2011

圖1 新疆精河5.0級(jí)地震烈度等震線圖Fig. 1 The contour line of seismic intensity of Jinghe M5.0 earthquake on Oct. 16, 2011

通過地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，確定極震區(qū)烈度為Ⅵ度，VI度區(qū)長(zhǎng)半軸為24km，短半軸為11km，面積854km2，地震烈度等震線如圖1所示。由圖1可以看出，此次地震烈度等震線呈近北北西方向，與構(gòu)造帶走向略有不同。震害分布可能與震中所處的地形地貌和場(chǎng)地條件有關(guān)，如國(guó)道G312以北，場(chǎng)地地下水淺，鹽堿地發(fā)育，房屋基礎(chǔ)受地震影響破壞較國(guó)道G312以南相比嚴(yán)重的多。

3 震害特征及原因

3.1 震害調(diào)查

根據(jù)地震破壞程度和災(zāi)民分布狀況，將災(zāi)區(qū)確定為1個(gè)評(píng)估區(qū)（圖1），災(zāi)區(qū)范圍854km2。災(zāi)區(qū)包括精河縣托里鄉(xiāng)和八家戶農(nóng)場(chǎng)，災(zāi)區(qū)受災(zāi)人口總數(shù)約9638人，2080戶，戶均住房面積90m2。據(jù)當(dāng)?shù)卣y(tǒng)計(jì)，受災(zāi)地點(diǎn)主要分布在托里鄉(xiāng)境內(nèi)，受災(zāi)較為嚴(yán)重的村莊主要分布在G312國(guó)道以北地區(qū)。G312國(guó)道以南受災(zāi)相對(duì)較輕。距離震中最近的托里鄉(xiāng)麥倫吐爾阿牧民點(diǎn)及烏拉斯塔牧場(chǎng)，人口稀少，房屋較少，且分散，房屋以石木結(jié)構(gòu)為主，開間小，墻體以卵礫石及巖石砌成，墻體下寬，上窄，墻體厚實(shí)，雖在震中附近，但無明顯破壞。據(jù)房主人介紹，地震時(shí)震感強(qiáng)烈，人從睡夢(mèng)中驚醒，可聽到清晰的地聲，持續(xù)時(shí)間短。G312國(guó)道以南距離震中較近的烏蘭旦達(dá)蓋村、查干莫敦村及查干莫爾根村 3個(gè)村，房屋以土木結(jié)構(gòu)為主，含少量磚木結(jié)構(gòu)。土木結(jié)構(gòu)房屋普遍為中等破壞，內(nèi)外墻均有不同程度裂縫，縱橫墻交接處出現(xiàn)裂縫，山墻出現(xiàn)通長(zhǎng)裂縫（照片1、2）。烏蘭旦達(dá)蓋村局部棚圈出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象（照片3）。

照片1 查干莫敦村土坯房縱墻豎向開裂Photo 1 Vertical cracks on the wall of a mud-clay house in Chaganmodun village

照片2 烏蘭旦達(dá)蓋村土木房屋墻體開裂Photo 2 Fissure on the wall of a mud-clay house in Wulandangai village

災(zāi)區(qū)范圍內(nèi)托里鄉(xiāng)中學(xué)和沙山子小學(xué)2所學(xué)校位于G312國(guó)道以北，房屋以磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)為主，抽樣調(diào)查顯示：人普遍有較強(qiáng)震感，屋內(nèi)的燈泡隨地震搖擺。磚木結(jié)構(gòu)房屋普遍輕微破壞，主要為窗洞及門洞上方出現(xiàn)不同程度的輕微裂縫（照片4）。單層磚混結(jié)構(gòu)房屋未出現(xiàn)明顯破壞現(xiàn)象。

依克呼都格村、吾夏克巴依村、永集湖村和大莊子分別位于托里鄉(xiāng)G312國(guó)道的最北面，房屋以單層土木結(jié)構(gòu)和單層磚木結(jié)構(gòu)為主，少數(shù)土坯房。土木結(jié)構(gòu)房屋多始建于上世紀(jì)70、80年代，不少已年久失修成老舊危房，地震使房屋裂縫加寬，破壞加重，山墻及縱橫墻墻角出現(xiàn)輕微至中等破壞裂縫，局部院墻出現(xiàn)貫穿性裂縫，呈嚴(yán)重破壞（照片5—7）。

照片3 烏蘭旦達(dá)蓋村個(gè)別居民院墻倒塌Photo 3 Wall collapse wall in Wulandangai village

照片4 托里中學(xué)磚混結(jié)構(gòu)教室填充墻開裂Photo 4 Fissures on filling wall of a brick-concrete classroom at Tuoli middle school

照片5 依克呼都格村土坯房山墻局部倒塌Photo 5 Wall collapse of a mud-clay house in Yikehuduge village

照片6 吾夏克巴依村磚木結(jié)構(gòu)房屋檐口塌落Photo 6 Eave collapse of a brick-wood house in Wuxiakebayi village

八家戶農(nóng)場(chǎng)位于托里鄉(xiāng)和茫丁鄉(xiāng)之間，僅有農(nóng)1隊(duì)和農(nóng)5隊(duì)上報(bào)損失，其他均無明顯破壞現(xiàn)象。八家戶農(nóng)1隊(duì)和農(nóng)5隊(duì)沿G312國(guó)道北側(cè)分布。房屋以土木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)房屋為主，部分磚包皮土木結(jié)構(gòu)房屋，也多為上世紀(jì)70、80年代修建，年久失修，在此次地震的影響下，破壞加重，山墻及縱橫墻墻角出現(xiàn)裂縫，局部院墻出現(xiàn)貫穿性裂縫及外閃現(xiàn)象（照片8）。

照片7 大莊子 土木房屋墻體豎向開裂Photo 7 Vertical cracks of a mud-mood house in Dazhuanzi village

照片8 八家戶牛場(chǎng)農(nóng)牧一隊(duì)土木房屋墻體嚴(yán)重開裂Photo 8 Severely damaged wall of a mud-wood house in Bajiahu farm

3.2 災(zāi)區(qū)房屋特點(diǎn)

本次地震的最高影響烈度為Ⅵ度，災(zāi)區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)類型主要包括土坯房、磚木結(jié)構(gòu)房屋、單層磚混和多層磚混房屋。受損房屋以土坯房為主，其中包括部分磚包皮房屋，占受損房屋的95%，個(gè)別單層磚木房屋和單層磚混房屋有輕微破壞或基本完好，磚混結(jié)構(gòu)房屋未受到地震破壞。

災(zāi)區(qū)多層磚混結(jié)構(gòu)主要是鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府辦公樓、學(xué)校和衛(wèi)生院等。政府辦公樓為 2000年以后建造，學(xué)?；炯庸谈脑焱瓿桑@次地震中均基本完好。僅沙山子小學(xué)食堂單層磚混砌體結(jié)構(gòu)房屋建設(shè)年代較早，采用空心板屋蓋，墻體產(chǎn)生較為明顯裂縫。

災(zāi)區(qū)農(nóng)村房屋主要以土坯房為主，受到破壞的房屋95%以上為土坯房，災(zāi)區(qū)大多數(shù)房屋始建于70、80年代，本身就是老舊危房，地震導(dǎo)致在此基礎(chǔ)上使房屋裂縫加寬，破壞加重。另外，場(chǎng)地條件的差異也是造成距離震中30km以北的依克呼都格村、吾夏克巴依村、永集湖村和大莊子村等破壞顯得嚴(yán)重的多，主要原因是村莊所處場(chǎng)地地下水位較淺，且部分為鹽堿地，再加上凍脹土的影響，當(dāng)遭遇地震波時(shí)，場(chǎng)地對(duì)地震波具有明顯的放大效應(yīng)，因而造成房屋基礎(chǔ)破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致房屋地基不均勻沉降，外墻開裂。

3.3 建筑破壞特征及原因

農(nóng)民自建土木結(jié)構(gòu)（土坯房）、磚木結(jié)構(gòu)房屋均不具備抵御地震災(zāi)害的能力，Ⅵ度區(qū)甚至Ⅴ度區(qū)內(nèi)都發(fā)生破壞，個(gè)別老舊房屋嚴(yán)重破壞，大部分產(chǎn)生中等破壞—輕微破壞，墻體豎向和斜向裂縫、縱橫墻開裂以及門窗角“八”字形裂縫，成為潛在的危險(xiǎn)房屋。其主要存在以下普遍的破壞形式：

①門、窗洞口角普遍存在斜裂縫或豎向裂縫。

②縱、橫墻交接處墻角豎向開裂。

原因：房屋四角、縱橫墻相交處未設(shè)構(gòu)造柱，縱、橫墻之間無有效拉結(jié)。

③墻體豎向裂縫、斜向裂縫。

原因：墻體為土坯或者燒結(jié)磚砌筑，土坯或燒結(jié)磚強(qiáng)度均很低，砌筑用泥漿或砂漿（很少采用）強(qiáng)度也非常低，墻內(nèi)未設(shè)拉結(jié)筋，地震來時(shí)墻體受剪切破壞。

④梁下墻體屋面至地面豎向貫通裂縫。

原因：梁下無梁墊或者墊梁，梁下墻體無暗柱或者壁柱，梁下局部壓力過大，地震來時(shí)造成墻體豎向裂縫。

⑤墻體外閃變形。

原因：屋面為柔性木結(jié)構(gòu)，屋面處墻體未設(shè)圈梁，縱橫墻之間無有效拉結(jié)，在地震水平推力下墻體外閃變形。

（2）減少各河流氮營(yíng)養(yǎng)鹽輸入對(duì)浮游植物生長(zhǎng)、總磷和溶解氧幾乎沒有影響，僅對(duì)總氮、硝酸鹽氮、氨氮和濃度產(chǎn)生影響；而減少各河流磷營(yíng)養(yǎng)鹽輸入?yún)s可以減小葉綠素a、總磷硝酸鹽氮和氨氮的濃度水平，降低水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。

4 發(fā)震構(gòu)造討論

根據(jù)微觀震中位置、余震分布及震源機(jī)制解特征（表2），初步分析此次精河5.0級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造為庫(kù)松木楔克山前斷層。庫(kù)松木楔克山山前斷裂東起基普克一帶，向西經(jīng)掃子木圖沿著庫(kù)松木楔克山前及北緣延伸至賽里木湖，總體呈290°—300°方向延伸，長(zhǎng)約160km，斷面南傾，傾角40°—60°，性質(zhì)為逆斷層。平面上斷層呈一略向北突出的弧形（圖2）。庫(kù)松木楔克山前斷層具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，沿?cái)鄬由闲陆y(tǒng)和下更新統(tǒng)西域礫巖普遍發(fā)生褶皺變形，形成一系列背斜構(gòu)造（馮先岳等，1991）。斷層大致可分為東、中、西三段，其中東段和中段的新活動(dòng)明顯，斷層錯(cuò)斷了中更新世以來的各級(jí)地貌面和溝谷階地，并在地表形成斷層陡坎和古地震地表變形遺跡，為全新世活動(dòng)斷層。此次地震震中位于該斷裂的東段部分。

表2 新疆精河5.0級(jí)地震震源機(jī)制解參數(shù)表Table 2 The focal mechanism solution parameters of Jinghe M5.0 earthquake

衛(wèi)星影像顯示，在博羅科努山北麓發(fā)育有 2—3排斜列狀分布的新生代褶皺隆起區(qū)（圖3a），在每排隆起區(qū)北翼都發(fā)育有1條活動(dòng)斷裂，各褶皺隆起區(qū)前緣斷裂總體呈南傾，為上陡下緩的鏟式逆沖斷層，在深部歸并到寒武系底部的逆沖滑脫面上，這與天山北麓發(fā)育的逆斷裂—背斜帶總體上具有相似的構(gòu)造格架（馮先岳等，1991；張培震等，1996）。野外考察表明，在掃子木圖背斜北翼，沿?cái)嗔咽剐陆祷蛳赂陆y(tǒng)西域組礫巖褶皺變形，局部地段沿?cái)嗔褦噱e(cuò)河流II、III級(jí)堆積階地（圖3b），主斷面產(chǎn)狀為200°∠17°—30°，并沿?cái)嗝姘l(fā)育有清晰的傾滑性擦痕和礫石推擠褶曲現(xiàn)象，同時(shí)在地表還保留有南高北低的陡坎地貌，表明該斷裂在晚更新世—全新世以來曾有過強(qiáng)烈活動(dòng)。據(jù)陳建波等（2007）研究顯示，該斷裂東段晚更新世以來的垂直活動(dòng)速率為 0.23—0.33mm/a；全新世以來的垂直滑動(dòng)速率為0.05—0.08mm/a。

在震中以南的烏拉斯泰一帶，沿山前洪積扇上發(fā)育一長(zhǎng)約7—8km的地震斷層陡坎，沿陡坎在烏拉斯泰溝口可見斷裂斷錯(cuò)河流Ⅰ級(jí)階地（圖4）。剖面顯示，斷層f錯(cuò)斷了層①、層②和層③，沿?cái)鄬用娴[石呈定向排列，使層②中的粗砂層明顯向河流上游彎曲變形，在Ⅰ級(jí)階地面上形成南高北低的順坡向斷層陡坎，經(jīng)測(cè)量斷坎的垂直高度為0.4m。同時(shí)，在距陡坎不遠(yuǎn)處的現(xiàn)代河床上還殘留一處古地震形成的跌水，實(shí)測(cè)跌水垂直落差為0.7m。根據(jù)層②頂部14C年代樣品測(cè)試結(jié)果為距今2250±60B.P.，即斷層最新一次活動(dòng)（古地震事件）應(yīng)在距今2250年左右，表明同震位錯(cuò)量應(yīng)不小于 0.7m。根據(jù)鄧起東等（2000）和馮先岳（1997）有關(guān)同震位錯(cuò)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式推算，對(duì)應(yīng)的地震震級(jí)應(yīng)為MS6.8—7.0。

5 結(jié)論與討論

圖2 北天山西段的庫(kù)松木楔克山山前斷裂DEM影像圖Fig. 2 DEM image of the west segment of Kusongmuqike mountain front fault in North Tianshan

圖3 a 掃子木圖逆斷裂-背斜帶衛(wèi)星影像圖圖3b 斷裂斷錯(cuò)Ⅱ、Ⅲ級(jí)河流階地（鏡向W）Fig. 3a Saozimutu thrust fault and anticline structure shown from satellite imageFig. 3b The faults cutting through the II and III terraces (view to W)

①灰黃色含卵礫的砂土層，夾灰色卵礫石的透鏡體，厚度1.0—1.5m；②青灰色礫石層，含有大漂礫，可見厚度1m；③灰色卵礫石層，底部含有大漂礫，上部夾有灰色粗砂透鏡體，可見厚度2.3m；■：14C樣品圖4 麥倫土爾阿南烏拉斯泰溝口東岸庫(kù)松木楔克山前斷層剖面Fig. 4 Profile of Kusongmuqike mountain front fault in Wulasitai valley east bank in the south of Mailuntuera

2011年10月16日新疆精河縣5.0級(jí)地震震中位于博爾塔拉蒙古自治州精河縣托里鄉(xiāng)境內(nèi)，極震區(qū)震中烈度為Ⅵ度。地震受災(zāi)面積逾 854km2，受災(zāi)人口9638人，經(jīng)濟(jì)損失1.18×107多元。據(jù)震害調(diào)查顯示，災(zāi)區(qū)農(nóng)村房屋主要以土坯房為主，受到破壞的房屋95%以上為土坯房，災(zāi)區(qū)大多數(shù)房屋始建于上世紀(jì)70、80年代，災(zāi)區(qū)土坯房本身就存在老舊危房，地震在此基礎(chǔ)上使房屋裂縫加寬，破壞加重。其次，場(chǎng)地條件的差異造成了地震破壞程度南北差異巨大。在震中附近的麥倫吐爾阿一帶，場(chǎng)地主要由卵礫石及角礫組成，結(jié)構(gòu)密實(shí)，地震對(duì)震中附近的建筑物并未造成明顯的破壞。相反，位于震中以北約30km以外的依克呼都格村、吾夏克巴依村、永集湖村和大莊子村等破壞程度卻顯得尤為嚴(yán)重，這主要?dú)w結(jié)于以上地區(qū)所處場(chǎng)地條件較差所致。據(jù)實(shí)地調(diào)查顯示，上述村莊在地貌上位于博爾塔拉河下游，場(chǎng)地地下水位淺，鹽堿地發(fā)育，再加上冬季凍脹土的影響，當(dāng)遭遇地震波時(shí)，場(chǎng)地對(duì)地震波具有明顯的放大效應(yīng)，造成房屋地基不均勻沉降，縱橫墻開裂、墻體外閃等較為嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象。

另外，根據(jù)地震現(xiàn)場(chǎng)考察，初步判斷此次地震的發(fā)震構(gòu)造為庫(kù)松木楔克山前斷層，該斷裂是發(fā)育在天山推覆體前緣的逆斷裂－背斜帶上的一條新生活動(dòng)的斷層，同時(shí)也是北天山西段再生造山帶北緣的一條重要的邊界斷層。此次地震震中位于該斷裂的東段末端，野外考察中發(fā)現(xiàn)沿?cái)嗔延行迈r的斷層陡坎和古地震地震地表形變帶分布，據(jù)陳建波等（2009）最新研究表明，該斷裂東段曾發(fā)生過4次古地震事件，斷裂最新一次活動(dòng)時(shí)間為距今2250ka，其離逝時(shí)間與古地震復(fù)發(fā)周期2000—2500年大致相當(dāng)，由此說明，庫(kù)松木楔克山前斷層未來具有較大的地震危險(xiǎn)性，值得關(guān)注。

陳建波，沈軍，李軍等，2007. 北天山西段庫(kù)松木楔克山前斷層新活動(dòng)特征初探. 西北地震學(xué)報(bào)，29（4）：335—340.

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The Seismic Damage Characteristic and the Cause of the Jinhe M5.0 Earthquake in Xinjiang on Oct. 16, 2011

Chen Jianbo, Tan Ming, Wu Guodong, Hu Weihua, Sun Jianing and Zhang Zhenbin

(Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830011, China)

The M5.0 earthquake of Jinghe county of Xinjiang on Oct.16, 2011, is located in Tuoli rural area where the intensity is Ⅵ. The on-site investigation of building damage shows that the old houses with mud-clay construction material are vulnerable to the earthquake. Building damage degree in the north area is remarkably different from that in the south area, that mainly reflect the difference in the site conditions.

Jinghe M5.0 earthquake; Seismic characteristic; Kusongmuqike front mountain fault; Seismogenic structure

陳建波，譚明，吳國(guó)棟，胡偉華，孫甲寧，張振斌，2012.2011年10月16日新疆精河縣5.0級(jí)地震震害特征及原因.震災(zāi)防御技術(shù)，7（2）：164—172.

新疆地震科學(xué)基金項(xiàng)目（201112）資助

2012-02-29

陳建波，男，生于1976年。碩士，助理研究員。主要從事地震地質(zhì)及活動(dòng)構(gòu)造研究。E-mail：cjbeq@sina.com