2018年2月12日18时31分在河北廊坊市永清县(39.37°N,116.67°E)发生MS 4.3地震,震源深度20 km,北至北京市密云区,南至衡水市武强县,东至唐山市区,西至保定市涞源县均有感。此次地震未造成人员伤亡,震中区域个别房屋墙皮脱落,河北廊坊市、固安市震感较强,北京市、天津市普遍有感。
地震发生后,中国地震局启动国家四级地震应急响应(河北省地震局启动三级应急响应),派出河北省地震局、天津市地震局等8个单位组成地震现场工作组,赶赴震区指导并帮助地方开展抗震救灾工作。现场工作队历时3天,采用抽样调查、单项调查、抽样核实等方法,经反复核实,完成20个场点的调查工作,成功绘制此次地震烈度图。同时,根据《地震现场工作第三部分:调查规范》(GB/T 18208.3—2011)、《地震现场工作第四部分:灾害直接损失评估》(GB/T 18208.4—2011)、《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2008),对此次地震灾害损失进行估算,及时反馈评估结果,为抗震救灾及灾后重建提供依据。
1 地震序列2018年2月12日永清MS 4.3地震发生后,截至2月28日,记录余震28次,其中0.0—0.9级地震8次,1.0—1.9级地震20次,最大余震为2月12日22时22分ML1.8地震。根据震级差大于等于2.5的判定标准,判断此次地震序列为孤立型地震,具体参数见表 1。
有地震记录资料(1970年)以来,此次永清MS 4.3地震震中50 km范围内,共发生5次4.0级以上地震,其中最大地震为1973年9月21日河北霸州4.9级地震,发震时间最新且距震中最近的地震为1980年11月5日河北廊坊4.1级地震;距永清MS 4.3地震震中50 km以上发生2次5级以上地震,其中1679年三河—平谷8级地震距震中约75 km,2006年文安5.1级地震距震中约59 km。地震分布见图 1。
此次永清MS 4.3地震发生在河西务断裂带附近,震中位于中超准地台华北断坳区北隅冀中坳陷区(图 1),活动构造分区位于二级断块——华北平原断块区中北部。华北断坳区是新生代强烈断陷区,其构造线和块体总体沿NNE—NE向延伸。该断坳区古近纪时期地壳强烈拉张,产生数十个断陷盆地,盆间以隆起相隔,其中断陷盆地内部古近系沉积层厚4 000—6 000 m,而相对隆起区则缺失古近系。新近纪以来断坳整体下沉,新近系和第四系一般厚约1 200—2 000 m。第四纪华北断坳北缘发育多个呈NWW向斜列展布的断陷盆地。冀中坳陷在新生代时期受边界控盆断裂影响,坳陷内形成东、西坳陷带、中央隆起带和任丘—河间潜山带的构造格局(吕国军等,2017)。
河西务断裂位于华北断坳区北部廊固凹陷东坡,是控制廊坊—固安凹陷和武清凹陷的分界断裂,北起河西务西北,向西南经大王务,延伸至永清东码头镇,全长近50 km,走向NE,倾向SE,为上陡下缓的铲形正断层,断层产状与震源机制参数基本一致。依据最新浅层地震剖面,河西务断裂的活动时代为中更新世。
3 震害评估 3.1 评估区划分永清4.3级地震震中位于廊坊市永清县,震中距永清县别古庄镇约6 km(距离最近),距永清县县城约16 km,距廊坊市城区约17 km,距石家庄市约242 km。河北省廊坊市、北京市、天津市、河北省唐山市、沧州市、承德市、衡水市、保定市等地有不同强度震感,其中廊坊市区、固安县、天津市武清区高层建筑有较强震感。
地震发生后,按照“分级负责、相互协同”的抗震救灾新机制,河北省地震局与北京市地震局、天津市地震局、中国地震台网中心、中国地震应急搜救中心、中国地震局地球物理研究所等高效协同联动,及时高效有序地完成地震现场震害调查工作。根据《地震现场工作第三部分:调查规范》(GB/T 18208.3—2011)、《地震现场工作第四部分:灾害直接损失评估》(GB/T 18208.4—2011)《中国地震烈度表》,考虑到灾区实际受灾及等烈度线形态等因素,在永清划分2个评估区(图 2)对民用房屋和公用房屋进行评估(李志强等,2008),其中:第一评估区面积约8 km2,涉及焦庄、辛务、朱村等9个评估点;第二评估区约30 km2,涉及大站、王希、西张务、陈各庄等11个评估点。
永清MS 4.3地震震中周边5 km范围内分布小站村、辛务村、左奕村、焦庄村、北刘庄村、东西溜村、西西溜村、北堼上村、大站村、横亭村等10个村庄,民居房屋以土木结构、木房顶砌体结构、预制板砌体结构、钢结构等房屋为主,其中:①预制板砌体结构房屋占房屋总数的5%左右,多为近几年新建房屋,抗震性能较好;②钢结构简易房屋约占房屋总数的10%,多为厂房、仓库,抗震性能较好;③木房顶砌体结构房屋约占房屋总数的50%,多为生活用房,抗震性能一般;④土木结构房屋,约占房屋总数的40%,大多在20世纪80、90年代建造,主要用作居住用房、仓库和牲口棚,抗震性能较差。
重点调查地震现场房屋破坏情况,并结合调查人的感觉和器物反应进行烈度评估(帅向华等,2014;周军学等,2017)。此次永清MS 4.3地震发生后,调查发现:少数土木结构房屋出现原有裂缝扩大、墙皮开裂、屋顶掉灰等现象(图 3),其他类型房屋未发现新开裂缝,未出现墙皮掉灰和掉瓦现象;天然气管线、学校、医院等生命线工程未出现破坏现象,无人员伤亡(吕国军等,2016;李姜等,2017);震中附近的小站村、大站村、横亭村、朱村、东溜村、北刘庄村等村民普遍反映震感强烈,部分村民出现头晕现象,无抛起感,能听到地声,房屋摇晃但未见明显损坏,超市货架上无货物掉落。
根据震害现象及反应,对应烈度为Ⅴ度(5度)的主要判定标准,初步判定永清MS 4.3地震震中附近调查村的地震烈度为Ⅴ度。经实地调查,得到永清MS 4.3地震烈度图(图 4),可知此次地震烈度Ⅴ度区长轴呈NE向,短轴呈NW向展布,长轴约13 km,短轴约9 km,面积约90 km2。
利用河北、北京和天津强震动数据,计算得到永清MS 4.3地震仪器烈度,具体分布见图 5。据强震动观测报告可知,河西务强震台震中距38.3 km,东西、南北、垂向加速度峰值分别为- 29.6 cm/s2、16.9 cm/s2、7.0 cm/s2,速度峰值分别为- 0.9 cm/s、0.7 cm/s、0.2 cm/s,计算得到仪器地震烈度为2.1度;长虹公园强震台震中距36.4 km,东西、南北、垂向加速度峰值分别为-10.5 cm/s2、6.9 cm/s2、3.4 cm/s2,速度峰值分别为0.6 cm/s、0.4 cm/s、0.2 cm/s,计算得到仪器地震烈度为4.5度。
(1)美国加州Berkeley MW 4.4地震对比检测。选取2018年1月4日美国加州Berkeley附近发生的1次MW 4.4地震(震源深度13 km),利用地震触发的强震动台站记录,采用美国NGA的Boore 2014的衰减关系,v30取200 m/s,绘制MW 4.4地震与永清4.3级地震的PGA和PGV曲线。2次地震触发的台站强震动记录的PGA和PGV曲线见图 6、图 7,美国Berkeley地震触发的强震动台站分布见图 8。
由图 6可见,美国湾区地震的自由地表地震动加速度峰值PGA在近场获得记录较多,2次地震震级略有差异,但地震动峰值衔接性较好。由图 7可见,由于永清地震速度数值仅保留1位小数,在震中距较远处,PGV出现幅值一致现象。
(2)唐山市丰南区4.1级地震对比检测。2010年4月9日18时52分,唐山市丰南区发生4.1级地震,震中位置(39.47°N,118.06°E),震源深度13 km,36个强震动台站获取107条加速度记录。对获取的加速度记录进行波形数据基线校正及数字滤波加速度记录峰值进行分析,结果见图 9。同样可见2次地震的地震动峰值衔接性较好,也就是说,目前较小震级的差别对地震动影响不明显。
通过以上2组地震动数据的分析对比,可知北京、天津、河北等地的场地条件与旧金山湾区具有类比性,较厚的覆盖层对地震动影响较大,可以类推,震级相似、场地相似的地震,地震动差异整体不大。永清地震对震中10 km范围区域影响较大,人的感觉比较强烈,而首都圈地区地震设防烈度为8度,一般不会造成建筑物损坏,因此地震现场工作队在震中附近调查未见建筑物有明显破坏,群众生活未受影响。
5 结论永清MS 4.3地震震级不高,为孤立型地震,可在地震序列上区分主震和余震,且序列震级较小、位置比较集中,震感范围大,河北廊坊市、固安市震感较强,北京市、天津市普遍有感,但仅在震中区域少数土木结构房屋出现原有裂缝扩大、墙皮开裂等现象,经济损失不大。分析认为:永清MS 4.3地震烈度Ⅴ度区长轴呈NE向,短轴呈NW向展布,长轴约13 km,短轴约9 km,面积约90 km2;永清MS 4.3地震发生在河西务断裂带附近,根据震源机制解,震源错动以走滑为主兼少量正断分量,判断地震的发生应与河西务断裂有一定关系,需进一步研究。
震区地方政府和地震工作部门多次组织地震演练和防震减灾科普宣传,有效增强了居民的地震应急避险意识。此次地震发生后,当地居民未产生恐慌情绪,有效避免或减轻了人员伤亡和经济损失。
感谢北京市地震局、天津市地震局、中国地震应急搜救中心、中国地震局地球物理研究所、廊坊市地震局、保定地震中心台、永清县地震局在地震调查中的支持和帮助。
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