郭培蘭，黃惠寧，莫佩嬋，蘇珊

(廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 530022 )

0 引 言

2019年10月12日22時(shí)55分，在廣西北流(22.18°N，110.51°E)發(fā)生5.2級(jí)地震，震源深度10 km，宏觀震中位于北流市石窩鎮(zhèn)。這是在華南地區(qū)近年來地震活動(dòng)相對(duì)較活躍的形勢(shì)下，在東南沿海發(fā)生的又一次中強(qiáng)地震[1]。地震造成廣西玉林市北流市六靖鎮(zhèn)、石窩鎮(zhèn)和清灣鎮(zhèn)以及廣東化州市平定鎮(zhèn)和播揚(yáng)鎮(zhèn)共5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的房屋建筑不同程度破壞。極震區(qū)烈度為Ⅵ度，展布方向?yàn)榻蔽飨颍颐娣e較小，與國(guó)內(nèi)同級(jí)別地震相比震害相對(duì)較輕。本次地震造成直接經(jīng)濟(jì)損失505萬元，未造成人員傷亡。北流5.2級(jí)地震發(fā)生在粵桂瓊強(qiáng)震區(qū)，該地區(qū)地震監(jiān)測(cè)能力較好，北流5.2級(jí)地震的發(fā)震斷層為北西向米場(chǎng)—石窩斷裂帶，錯(cuò)動(dòng)方式為水平走滑。本文介紹了該次地震的地震序列特征、震后趨勢(shì)判定和地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，為廣西地區(qū)強(qiáng)震震后趨勢(shì)判斷、震前預(yù)測(cè)提供依據(jù)，為災(zāi)害預(yù)評(píng)估、減輕地震災(zāi)害提供參考依據(jù)。

1 概 況

北流5.2級(jí)地震發(fā)生在粵桂交界強(qiáng)震地區(qū)，周圍200 km范圍內(nèi)共有測(cè)震臺(tái)站28個(gè)，其中100 km范圍內(nèi)有陸川、衡陽(yáng)、信宜、高州、岑溪、玉林、北海、湛江、水東、廉江和電白11個(gè)測(cè)震臺(tái)，100～200 km范圍內(nèi)有17個(gè)測(cè)震臺(tái)，包括12個(gè)廣西區(qū)域測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站和16個(gè)廣東區(qū)域測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站。震中周邊地區(qū)臺(tái)站布局比較理想，最小震中距約30 km，因此可以保證臺(tái)網(wǎng)地震定位達(dá)到Ⅰ類精度。北流5.2級(jí)地震后，在震中附近布設(shè)了6個(gè)流動(dòng)測(cè)震臺(tái)(圖1)，進(jìn)一步提高了震中及附近區(qū)域地震監(jiān)測(cè)能力，較好地記錄了此次地震序列活動(dòng)。

圖1 北流5.2級(jí)地震震中附近測(cè)震臺(tái)網(wǎng)及流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)分布

表1列出了不同來源給出的此次地震的基本參數(shù)，北流5.2級(jí)地震的基本參數(shù)采用中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心測(cè)定結(jié)果，余震目錄均采用中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心統(tǒng)一編目的結(jié)果。

表1 地震基本參數(shù)

2 地震序列特征

根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，10月12日北流5.2級(jí)地震前約2 s發(fā)生1次前震，震級(jí)為4.2級(jí)。截止2019年12月31日，共記錄ML0.0級(jí)以上余震181次(31次為單臺(tái)定位)，其中ML0.0～0.9級(jí)111次，ML1.0～1.9級(jí)58次，ML2.0～2.9級(jí)10次，ML3.0～3.9級(jí)2次，最大余震為10月12日23時(shí)31分發(fā)生的ML3.2。表2給出了ML2.0級(jí)以上地震序列目錄，序列在12月出現(xiàn)ML2.0級(jí)左右地震的叢集活動(dòng)，可能與5.2級(jí)地震后應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整有關(guān)。

表2 北流5.2級(jí)地震余震(ML≥2.0)

2.1 地震序列空間分布

北流5.2級(jí)地震余震的震源深度基本小于10 km，整體位于米場(chǎng)—石窩斷裂帶的東南側(cè)[2]。盡管此次序列的ML≥1.5地震數(shù)量有限，但ML≥1.5地震空間分布仍呈現(xiàn)出近北西向優(yōu)勢(shì)分布的特征。為更好地了解此次地震序列時(shí)空分布特征，利用廣西地震臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)報(bào)告，采用雙差定位方法[3-4]對(duì)序列地震進(jìn)行重新定位。該方法顯示的余震分布較臺(tái)網(wǎng)定位結(jié)果叢集性更好，長(zhǎng)軸為5.5 km，短軸為3.4 km，地震深度主要集中在7～9 km，序列平面分布總體以北西向分布為主(圖2)。精定位前后主震的位置變化比較大，可能與定位方法有關(guān)，本次精定位采用方法是雙差定位方法，該方法可以有效地減小由于地殼結(jié)構(gòu)引起的誤差，消除了震源至地震臺(tái)站的共同傳播路徑效應(yīng)。精定位后地震分布在兩斷裂帶交匯部位更加明顯，呈北西走向，推測(cè)此次地震序列分布與走向近北西斷裂帶活動(dòng)有關(guān)。

圖2 北流地震序列震中分布

2.2 地震序列衰減情況

序列M-t圖顯示(圖3a)，ML2.0以上余震頻次少，強(qiáng)度低，主震后36分發(fā)生ML3.2最大余震。由于震中附近測(cè)震臺(tái)站較多，且震后架設(shè)了6個(gè)流動(dòng)測(cè)震臺(tái)，記錄到了較多的微震活動(dòng)。10月13日地震頻次最高，達(dá)到39次(圖3b)，隨后2天地震活動(dòng)強(qiáng)度有所減弱，但日頻次仍較高，接近20次。19日后，序列活動(dòng)明減減弱，日頻次不超過3次。蠕變曲線顯示(圖3c)，地震序列的能量釋放集中在12日，此后進(jìn)入調(diào)整階段。綜上，北流5.2級(jí)地震的余震頻度和強(qiáng)度衰減較快，震后3天已基本恢復(fù)正常[5]。

圖3 地震序列M-t、頻次、蠕變曲線

2.3 地震序列參數(shù)

最小完整性震級(jí)的確定對(duì)序列參數(shù)計(jì)算結(jié)果的可信程度有較大影響，因此，序列參數(shù)計(jì)算前應(yīng)先確定該地震序列的Mc。計(jì)算方法采用基于G-R關(guān)系的震級(jí)—頻度分布方法，以0.1級(jí)為震級(jí)間隔，統(tǒng)計(jì)不同震級(jí)檔的地震頻次N，采用最大似然法擬合得到的Mc為ML1.2(圖4)。結(jié)合廣西地震臺(tái)網(wǎng)對(duì)該地區(qū)的監(jiān)控能力，確定該序列的最小完整性震級(jí)為ML1.2級(jí)，并以該震級(jí)為計(jì)算b值、h值等序列參數(shù)的起始震級(jí)[6]。計(jì)算序列參數(shù)為b=0.896 5，與廣西地區(qū)背景b值(約0.80)相比略高，截距法推算最大余震震級(jí)為ML2.4。計(jì)算序列參數(shù)h=0.9(圖5)，也表明最大余震較小，實(shí)際最大前震ML4.7級(jí)，最大余震ML3.2顯示，具有主-余型序列特征。計(jì)算得到p值為0.409 8，表明序列衰減很快。

圖4 地震序列G-R關(guān)系

圖5 地震序列h值曲線

2.4 地震序列類型分析

前人針對(duì)中國(guó)大陸地震序列類型開展了大量研究工作，根據(jù)歷史地震資料統(tǒng)計(jì)，提出了劃分地震序列的依據(jù)，主要根據(jù)地震序列的能量、震級(jí)差進(jìn)行劃分。北流5.2級(jí)地震的前震MS4.2地震釋放能量為1.258 9×1011J，MS5.2主震釋放能量為3.981 1×1012J，分別占整個(gè)地震序列總能量的3.1%和96.8%，前震與主震震級(jí)差ΔM=1.0。序列最大余震ML3.2，與主震震級(jí)差ΔM=2.4，判斷此次地震序列為前—主—余型。結(jié)合廣西地震臺(tái)網(wǎng)對(duì)該地區(qū)的監(jiān)控能力，確定該序列的最小完整性震級(jí)為ML1.2級(jí)，并以該震級(jí)為后續(xù)計(jì)算b值的起始震級(jí)。結(jié)果顯示b=0.896 5，與廣西地區(qū)背景b值(約0.80)相比略較高，表明震區(qū)應(yīng)力水平較低，序列余震強(qiáng)度較低，截距法推算最大余震震級(jí)為ML2.4，與實(shí)際最大余震震級(jí)基本一致。主震應(yīng)力降為61.5 MPa，主震應(yīng)力降較高，且主震前約2秒震區(qū)發(fā)生MS4.2前震，震區(qū)地震能量釋放較充分，判斷北流5.2級(jí)地震余震強(qiáng)度不高。

本文基于區(qū)域測(cè)震臺(tái)網(wǎng)寬頻帶地震臺(tái)站記錄資料，采用CAP方法[7-8]反演了北流5.2級(jí)地震的震源機(jī)制，其余地震采用初動(dòng)和振幅比[9]聯(lián)合計(jì)算地震震源機(jī)制解，反演得到8次地震的震源機(jī)制解(圖6)，MS4.2級(jí)前震和MS5.2級(jí)主震震源機(jī)制為走滑型，P軸走向均為北西向，傾角近水平，與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的方向一致[10]；其余6次余震震源機(jī)制為正斷型、逆斷型或斜滑型性質(zhì)，與前兩次地震類型不一致，且P軸方向未呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì)分布，震源機(jī)制解主壓應(yīng)力結(jié)果表明北流5.2級(jí)地震發(fā)生較大余震的可能性不大。綜合分析認(rèn)為，此次地震序列類型為前—主—余型。

2016年7月31日廣西蒼梧發(fā)生5.4級(jí)地震，距離此次地震約235 km，序列類型為孤立型，蒼梧5.4級(jí)地震與北流5.2級(jí)地震均發(fā)生在廣西桂東南的粵桂交界地區(qū)，震區(qū)地形地貌等比較相似，兩次地震序列余震強(qiáng)度較低，衰減比較快；蒼梧5.4級(jí)地震序列最大余震ML2.1，北流5.2級(jí)地震序列最大余震ML3.2，兩次地震序列余震活動(dòng)具有一定的相似性，余震活動(dòng)特征可以為該地區(qū)的強(qiáng)震震后趨勢(shì)判斷提供參考。

圖6 地震序列余震震源機(jī)制解及M-t圖

3 地震的影響場(chǎng)及災(zāi)害特征

3.1 地震影響場(chǎng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)對(duì)94個(gè)居民點(diǎn)房屋震害抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，此次地震Ⅵ度區(qū)涉及廣西北流市六靖鎮(zhèn)、石窩鎮(zhèn)和清灣鎮(zhèn)、廣東化州市平定鎮(zhèn)和播揚(yáng)鎮(zhèn)，長(zhǎng)軸為19 km，短軸為10 km，面積約141 km2，涉及人口54 642人(圖7)。地震造成廣西玉林市北流市六靖鎮(zhèn)、石窩鎮(zhèn)、清灣鎮(zhèn)以及廣東化州市平定鎮(zhèn)和播揚(yáng)鎮(zhèn)共5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的房屋建筑不同程度破壞。

圖7 北流5.2級(jí)地震烈度

3.2 震害情況

地震造成房屋建筑和工程結(jié)構(gòu)不同程度的破壞。

3.2.1 房屋震害

Ⅵ度區(qū)：磚混結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)小裂隙和小裂縫、掉灰等，土木結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)掉瓦、滑瓦或土墻倒塌等。

災(zāi)區(qū)住宅房屋建筑按結(jié)構(gòu)類型分為土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)三大類。將土木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)房屋統(tǒng)稱為簡(jiǎn)易房屋。土木結(jié)構(gòu)為當(dāng)?shù)刂饕膫鹘y(tǒng)民房，土坯墻承重，多為一層，墻抬木梁、人字形瓦屋頂，多數(shù)建造年代較久，抗震性能極差。磚木結(jié)構(gòu)為磚墻承重，多為一層，墻抬木梁、人字形瓦屋頂，無抗震措施，多數(shù)建造年代較久，抗震性能較差。簡(jiǎn)易房屋面積約占災(zāi)區(qū)房屋總面積的5%。

磚混結(jié)構(gòu)為磚砌墻體承重，大部分未設(shè)置鋼筋混凝土圈梁、構(gòu)造柱，現(xiàn)澆樓板(屋)蓋，抗震性能一般。磚混結(jié)構(gòu)房屋面積約占災(zāi)區(qū)房屋總面積的95%。

建筑物破壞程度劃分：(1)簡(jiǎn)易房屋劃分為基本完好(含完好)、破壞和毀壞3個(gè)破壞等級(jí)；(2)磚混結(jié)構(gòu)劃分為基本完好(含完好)、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞及毀壞5個(gè)破壞等級(jí)(表3、表4)。

表3 簡(jiǎn)易房屋破壞比匯總(%)

表4 磚混結(jié)構(gòu)房屋破壞比匯總(%)

3.2.2 次生地質(zhì)災(zāi)害

地震引起的房屋倒塌是造成人員傷亡的主要原因，除此之外，滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害也是造成人員傷亡的重要原因。北流地震震中位于我國(guó)2019年度地震危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，抗震設(shè)防工作充分，地震持續(xù)時(shí)間短、破壞力相對(duì)較弱，加上地表覆蓋土層較薄、地表振動(dòng)放大作用較低，未引發(fā)大型滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。僅在震中附近北流市的六靖鎮(zhèn)、石窩鎮(zhèn)及清灣鎮(zhèn)等地少量房屋受到一定程度的損壞，主要為磚混結(jié)構(gòu)房屋少數(shù)輕微破壞、非承重構(gòu)件有明顯裂縫和掉灰等，土木結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)掉瓦、滑瓦及土墻倒塌等現(xiàn)象，未造成人員傷亡和嚴(yán)重的房屋破壞。

3.2.3 工程結(jié)構(gòu)震害

(1)電力系統(tǒng)：北流市六靖鎮(zhèn)、石窩鎮(zhèn)和清灣鎮(zhèn)未出現(xiàn)停電情況。

(2)交通系統(tǒng)：未出現(xiàn)道路受損情況。

(3)通信系統(tǒng)：未出現(xiàn)移動(dòng)通訊基站受損情況。

3.3 震害分析

根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取證、儀器觀測(cè)及對(duì)本地區(qū)歷次地震震害相關(guān)研究的歸納，得出以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)震區(qū)房屋抗震性較好，無人員傷亡，僅個(gè)別老舊土坯墻體倒塌。極震區(qū)烈度為Ⅵ度，且面積較小，與國(guó)內(nèi)同級(jí)別地震相比震害相對(duì)較輕。

(2)震區(qū)局部基巖裸露，覆蓋土層較薄，地震未引發(fā)大面積崩塌、滑坡及泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。

(3)震區(qū)許多房屋已進(jìn)行危房改造，房屋以磚混結(jié)構(gòu)為主，多數(shù)配置了柱和圈梁，少部分房屋為土木結(jié)構(gòu)，具有一定的抗震能力。

3.4 強(qiáng)震動(dòng)記錄

北流5.2級(jí)地震后，廣西強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)共記錄到19組強(qiáng)震動(dòng)記錄(表5)，強(qiáng)震動(dòng)記錄震中距為29～259 km，其中距離最近的陸川臺(tái)東西、南北和垂直方向獲得的地震動(dòng)加速度峰值分別為46.4、41.9和45.5 gal[11-12]。經(jīng)計(jì)算震中儀器烈度為Ⅵ度，與現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)考察結(jié)果基本一致。對(duì)獲取到的地震動(dòng)加速度進(jìn)行頻譜分析，卓越頻率集中在3～10 Hz范圍內(nèi)，這可能是造成震中震害較輕的原因之一。強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站所配置的強(qiáng)震儀以GLP-2A為主，兼?zhèn)銪BAS-4、CMG-5TCDE。

表5 北流5.2級(jí)地震強(qiáng)震加速度記錄

4 討論與結(jié)論

北流5.2級(jí)地震發(fā)生在粵桂瓊強(qiáng)震區(qū)，最大余震為ML3.1級(jí)，余震頻次少、強(qiáng)度低，衰減快，屬前主余型地震序列。北流地震序列空間分布呈北西向，整體位于米場(chǎng)—石窩斷裂帶的東南側(cè)，精定位后，定位結(jié)果叢集性更好，長(zhǎng)軸長(zhǎng)5.5 km，短軸長(zhǎng)3.4 km，地震深度主要集中在7～9 km。最小完整性震級(jí)Mc為ML1.2，b值、h值、p值分別為0.896 5、1.1、0.409 8，地震序列顯示具有前-主-余型序列特征。前震和主震震源機(jī)制為走滑型，P軸走向均為北西向，傾角近水平，6次余震震源機(jī)制為正斷型、逆斷型或斜滑型性質(zhì)，也表明地震序列為前—主—余型。

北流5.2級(jí)地震Ⅵ度區(qū)涉及5個(gè)鎮(zhèn)，長(zhǎng)軸為19 km，短軸為10 km，面積約141 km2，與國(guó)內(nèi)同級(jí)別地震相比震害相對(duì)較輕。震區(qū)房屋抗震性較好，覆蓋土層較薄，震區(qū)許多房屋具有一定的抗震能力。對(duì)廣西強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)記錄到的19組強(qiáng)震動(dòng)記錄地震動(dòng)加速度進(jìn)行頻譜分析，頻率集中在3～10 Hz范圍內(nèi)。

2016年以來，東南沿海地震帶5級(jí)地震及5.5級(jí)地震長(zhǎng)期平靜先后被打破，該帶地震活動(dòng)持續(xù)增強(qiáng)，北流5.2級(jí)地震的發(fā)生預(yù)示東南沿海地震帶已經(jīng)進(jìn)入新一輪地震活躍幕，對(duì)大陸東部強(qiáng)震活動(dòng)有何指示意義，需進(jìn)一步深入研究。北流5.2級(jí)地震與全國(guó)乃至全球強(qiáng)震活動(dòng)的關(guān)系及其形成的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。