2016年12月8日新疆呼圖壁MS 6.2地震烈度分布初探

羅 炬 陳建波 常想德 李 帥 孫 靜 姚 遠

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2016年12月8日新疆呼圖壁S6.2地震烈度分布初探

羅 炬 陳建波 常想德 李 帥 孫 靜 姚 遠

（新疆維吾爾自治區地震局，烏魯木齊 830011）

根據182個烈度調查點的結果，結合余震序列分布、震源機制解和地震構造分析，編制呼圖壁S6.2地震烈度圖。極震區烈度為Ⅷ度，等震線長軸走向為EW向，發震構造為清水河子斷裂。

新疆呼圖壁 損失比 震害指數 地震烈度

引言

北京時間2016年12月8日13時15分，新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州呼圖壁縣發生6.2級地震1，微觀震中位于43.83°N，86.35°E，震源深度6km。震中海拔1500m，距離呼圖壁縣城約60km，距離瑪納斯縣城54km，距離石河子市57km，昌吉回族自治州、石河子市、烏魯木齊市、克拉瑪依市等多地震感強烈。地震發生后，地震系統18個聯動單位共計40名專業隊員以及新疆地震局派出的51人組成地震現場工作隊趕赴災區，并開展震情監視、余震趨勢判定、災害損失調查、烈度評定等工作。在指揮部的統一安排下，工作隊人員分批分組，歷時6天，累計行程20000km以上，對災區7個縣（市）35個鄉（鎮、場、街道）展開調查，共設置了182個烈度調查點，為編制烈度圖提供基礎資料。

1 地震活動性

1.1 地震序列

據新疆地震臺網測定，截至2016年12月12日0時，共記錄到呼圖壁6.2級地震的余震1329次。其中，4.0—4.9級3次，3.0—3.9級10次，最大余震為4.0級（圖1）。地震序列呈近EW向展布，與近EW走向的清水河子斷裂走向一致，主震位于清水河子斷裂附近。

1.2 震源機制解

根據USGS給定的該地震的震源機制解（表1）可知，該地震主壓應力P軸方位為北北西向（357°），傾角26°，T軸傾角64°，震源斷錯類型為逆斷層，斷層面走向與清水河子斷裂總體走向基本一致（圖2），結合清水河子斷裂帶的構造可判斷出此次地震的斷層面為節面Ⅱ（表1）。

表1 2016年12月8日呼圖壁6.2級地震震源機制解參數

2 發震構造

震區位于北天山斷裂褶皺帶，是橫跨中國新疆-中亞地區的天山造山帶的北部分支。天山造山帶主要是海西期（古生代）板塊構造運動的產物，隨著古近紀以來印度板塊持續向歐亞板塊發生陸-陸俯沖碰撞，天山造山帶繼承性地全面活動，表現為天山山體的整體隆升和山前沉積了巨厚層磨拉石建造，尤其是在新近紀—第四紀，天山造山帶活動尤為強烈。此次地震震區主要位于北天山高山與中低山交界地帶，在構造上屬于烏魯木齊山前坳陷南緣，坳陷區內發育著3排近EW走向的褶皺斷裂帶，由南向北分別為齊古晚更新世褶皺斷裂帶、瑪納斯-吐古魯全新世褶皺斷裂帶和獨山子-安集海全新世褶皺斷裂帶。這些褶皺斷裂帶在上地殼由斷坡、斷坪、斷裂擴展褶皺等構成復雜的推覆構造，并最終歸并于南側的清水河子斷裂帶上。清水河子斷裂帶是北天山斷裂褶皺帶古生界與新生界之間的分界斷裂，全長280km，總體走向280°，斷面南傾，傾角45°—75°，屬全新世逆沖活動斷裂。該斷裂帶雖然在圖中表示為1條斷層（圖3），但實際上是寬度為4—6km的多條平行展布的、向南陡傾的疊瓦狀逆斷層組成的斷裂帶，微觀震中和調查的宏觀震中都位于該斷裂帶的中部。其西段發生過1906年瑪納斯7.7級地震，而本次地震發生于斷裂帶的東段，與西段1906年地震造成的滑坡、堰塞湖等地震地質災害集中發育地帶相距大于40km，表明了該地震帶在沉寂了110年后發生了又一次強烈地震活動。本次地震震中區雖然沒有發現地表破裂帶，但是根據現場工作，在震中北部發現有擴展斷裂，比如在吐魯谷斷裂附近就有明顯的放大作用（張培震等，1994）。

3 地震烈度分布

根據地震破壞程度、災民分布特點以及災區房屋的結構類型統計（谷國梁等，2016），將災區初步劃分為3個烈度區（圖4）。極震區烈度為Ⅷ度，烈度圖等震線長軸呈北西西向分布。Ⅷ度區面積140km2，長軸17km，短軸10km，涉及呼圖壁縣雀兒溝鎮和瑪納斯縣塔西河哈薩克族鄉；Ⅶ度區面積1570km2，長軸58km，短軸38km，涉及呼圖壁縣雀爾溝鎮、石梯子哈薩克族鄉、瑪納斯縣塔西河哈薩克族鄉和清水河哈薩克族鄉；Ⅵ度區面積10740km2，長軸134km，短軸116km，Ⅵ度區及以上總面積為12450km2。災區合計90余萬人，26萬余戶2。

地震發生后，如何科學、迅速、合理地確定地震烈度的強度、烈度區的長短軸及其走向，以及烈度區的面積，對震后災害損失評估以及災后恢復重建工作具有重要的指導意義（董曼等，2015）。1970年云南通海S7.7級地震發生后，為了在地震現場調查中進一步提高地震烈度的精度，現場工作隊首先提出了震害指數的概念，并在《中國地震烈度表》中首次得到了應用（胡聿賢，1988）。

本次地震災區房屋結構類型主要為土木、土石木舊式簡易結構房屋以及人口密度較大區域內的磚木、磚混和框架結構類房屋。根據《地震現場工作（第4部分）：災害直接損失評估》（中華人民共和國國家標準，2012），將災區房屋破壞等級劃分為：毀壞、嚴重破壞、中等破壞、輕微破壞及基本完好5類，參考《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）以及現場專家組意見，將用于評定地震烈度的簡易結構房屋以及磚木結構的房屋歸為A類，綜合考慮災區房屋抗震能性能與場地條件。本次探討工作中該類房屋各破壞等級的震害指數取值見表2。

表2 A類房屋破壞的震害指數

《中國地震烈度表》（GB/T17742—2008）將平均震害指數定義為：一個建筑群或者一定區域范圍內所有建筑的震害指數的平均值，即受各級震害的建筑物所占的比例與其相應震害指數的乘積的和，可用公式（1）來計算：

式中，d為第類房屋破壞等級為級的震害指數；n為第類房屋破壞等級為級的房屋棟數（或面積）。

該式也可以理解為加權平均震害指數（施偉華等，2007），因為權系數的統計學意義比較明顯，A類房屋結構的各種破壞程度占的比例越高，統計的平均結果就更加穩定可靠。

根據震害情況抽樣點統計數據以及公式（1）計算各調查點的平均震害指數（每一個調查點通常包含多個抽樣點）。本次計算選用具有代表性的抽樣點數據，在挑選計算數據時，同一調查點內同時包含不同破壞類型的房屋，剔除只含有破壞或完好房屋的調查點。按此條件，磚混結構、框架結構以及安居富民房基本完好，因此不在計算之列。表3為挑選過的具有代表性的調查點數據以及計算結果。

表3 災區調查點破壞面積（m2）、平均震害指數及對應烈度

※三個煤礦（紅三溝煤礦、天富煤業、106煤礦），表格里的一個調查點包括多個抽樣點。

計算烈度區內共166個抽樣點的各級震害的房屋所占比率（即破壞比）和震害指數，結果見表4（石河子市區、瑪納斯鎮、呼圖壁鎮房屋建筑基本完好，沒有參與震害指數計算，災區安居富民房覆蓋率達80%）。

表4 各烈度區破壞比（%）與震害指數

根據《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）的規定，利用房屋震害判定地震烈度時，某一調查點的同類房屋在不同地震烈度下平均震害指數范圍分別為：Ⅷ度0.29—0.51，Ⅶ度0.09—0.31，Ⅵ度0.00—0.11。由表3可以看出，在Ⅷ度區內的調查點平均震害指數范圍為0.37—0.44，表4中Ⅷ度區的震害指數為0.38，處于《中國地震烈度表》Ⅷ度取值范圍內；表3中Ⅶ度內調查點平均震害指數范圍為0.28—0.29，但表4中Ⅶ度區的震害指數為0.20，略低于《中國地震烈度表》Ⅶ度取值范圍，因為在塔西河鄉和雀兒溝中偏北的調查點場地條件較差；表3中Ⅵ度區調查點平均震害指數為0.03—0.11，表4中Ⅵ度區震害指數結果為0.07，包含在烈度表規定的范圍內?？紤]所有抽樣點的房屋建筑質量、場地條件以及修建年代，總體上在低烈度區與極震區內調查點的平均震害指數與規定值范圍地震烈度相對較為吻合，經過專家組討論，得到了圖4的結果。

根據《中國地震烈度表》（GB/T 17742—2008）中第4.3條的規定，當采用建筑質量特別差的房屋的震害程度和平均震害指數評定地震烈度時，可以適當降低評定值；反之，當采用建筑質量較好的房屋的震害程度和平均震害指數評定烈度時，可以適當提高評定值。此次實地調查過程中發現，人口高密度區的建筑質量相對較好；有的建筑場地條件較好，而有的則比較差；震中區比較偏僻，可抽樣調查的點有限，房屋質量較差。根據表3和表4的結果，將雀兒溝以南和塔西河哈薩克鄉以南劃分為Ⅷ度區，雀兒溝中偏北和塔西河哈薩克鄉中偏北的區域劃分為Ⅶ度區（圖4）；長半軸29—67km范圍內，短半軸19—58km范圍內劃為Ⅵ度；

4 初步認識

（1）提出震害指數前，通過地震現場震害調查得到的烈度結果精度不夠高（施偉華等，2007）；提出震害指數，并將其定量化，從而使得評定的烈度比較穩定，精度更高，結果更為科學。

（2）由圖1和圖4對照分析，余震序列的展布方向與清水河子斷裂的走向以及烈度圈的長軸方向一致。

（3）由震源機制解圖2與圖4可見，逆斷層的斷層面走向與清水河子斷裂總體走向基本一致，節面Ⅱ為斷層面，清水河子斷裂走向和烈度圈長軸方向可互相印證。

（4）本次地震的發震構造為清水河子斷裂帶，由多條平行分布的逆斷層構成，震中位于斷裂帶的中部，該斷裂帶的西段曾發生過1906年瑪納斯7.7級地震，而此次呼圖壁6.2級地震發生在該斷裂帶的東段，與西段1906年瑪納斯地震造成的滑坡、堰塞湖等地震地質災害集中發育地帶相距大于40km。綜合余震序列的分布、震源機制解的斷層面以及這次主震發震的構造模式可以初步劃定烈度圈長、短軸走向。

（5）呼圖壁6.2級地震烈度圖長軸方向為NWW走向，Ⅷ度區與Ⅶ度區主體位于清水河子斷裂帶，與震區余震序列分布、震源機制解、發震構造等具有較好的一致性，為各烈度圈的繪制提供了有利支撐。

董曼，程佳，魏文薪等，2015．川滇分區地震烈度衰減特征研究．震災防御技術，10（z1）：760—769．

谷國梁，邱虎，王曉蕾等，2016．天津市及鄰區地震烈度衰減關系研究．震災防御技術，11（1）：35—43．

胡聿賢，1988．地震工程學．北京：地震出版社．

施偉華，陳坤華，李珊等，2007．2007年寧洱6.4級地震震害指數與烈度．地震研究，30（4）：379—383．

張培震，鄧起東，徐錫偉等，1994．盲斷裂，褶皺地震與新疆1906年瑪納斯地震．地震地質，16（3）：193—204.

中華人民共和國國家標準，2012．地震現場工作（第4部分）：災害直接損失評估（GB/T 18208.4—2011）．北京：中國標準出版社．

Discussion on the Seismic Intensity of the HutubiS6.2 Earthquake on December 8, 2016

Luo Ju, Chen Jianbo, Chang Xiangde, Li Shuai, Sun Jing and Yao Yuan

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

Based on the field investigation of 182 seismic hazard survey sites, combining with analysis of aftershock sequence, focal mechanism, and seismo-tectonic background, we produced the seismic intensity map of HutubiS6.2 earthquake. The seismic intensity of the magistoseismic area is Ⅷ degree, with the orientation of long axis of isoseismic contour lines in east-west. The Qingshuihezi fault is considered as the seismogenic fault of HutubiS6.2 earthquake

HutubiS6.2 earthquake；Damage ratio；Earthquake hazard index；Seismic intensity

2016-01-25

羅炬，男，生于1981年。工程師，碩士。主要從事工程地震研究。E-mail：luoju82@sina.com

1 http://news.ceic.ac.cn/CC20161208131503.html

2 http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20161214105543174263031/index.html

羅炬，陳建波，常想德，李帥，孫靜，姚遠，2017．2016年12月8日新疆呼圖壁S6.2地震烈度分布初探．震災防御技術，12（1）：24—30．doi：10.11899/zzfy20170103