2016年12月18日清徐縣4.3級地震烈度評估及分析

韓曉飛，張龍飛，呂 睿，史雙雙，史琳娜

（1．山西省地震局，山西 太原 030021；2．太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025）

2016年12月18日清徐縣4.3級地震烈度評估及分析

韓曉飛1,2，張龍飛1,2，呂 睿1,2，史雙雙1,2，史琳娜1,2

（1．山西省地震局，山西 太原 030021；2．太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025）

2016年12月18日11時08分，山西省太原市清徐縣發生4.3級地震，雖然有感范圍涉及6個地市，但由于震源深度較大，房屋建筑質量相對較好，抗震性能較強，因此此次地震未造成房屋破壞和人員傷亡。通過分析這次地震的烈度圖長短軸特征、通過震源機制解研究此次地震的主破裂方向，破裂特征，同時結合震中位置附近的活動斷裂傾向、走向、錯動性質，綜合分析認為發震斷裂是田莊斷裂。

太原清徐縣4.3級地震；震源機制解；烈度圖；發震構造

0 引言

2016年12月18日在山西省太原市清徐縣發生4.3級地震后，山西省地震局、太原市和晉中市地震局、清徐縣地震局立即派出了社會影響和災害調查、烈度評定、科普宣傳等31名現場工作人員，及時有效地開展了地震現場各項工作。在約550km2的范圍內，完成了一縣二區（清徐縣、小店區、榆次區）74個村、鎮的調查，累計行程785余公里，取得了地震烈度評定的第一手資料，為得到科學準確的評估結果提供了保障。

1 地震基本參數和地震烈度

1.1 地震基本參數

發震時刻：2016年12月18日11時08分

微觀震中：37.59oN，112.48oE

最大震級：4.3

震源深度：19km

本次地震的震源機制解顯示的北東東向張應力、北北西向壓應力，結果顯示為正斷層拉張錯動。

圖1 震源機制解圖Fig.1 Focal mechanism solution

1.2 地震烈度

山西省地震局現場工作隊依照《地震現場工作：調查規范》（GB/T 18208.3-2011）、《中國地震烈度表》（GB/T 17742-2008），通過災區震害調查和強震記錄分析等工作，確定了此次地震的烈度分布，如圖2所示。

此次地震震中烈度為Ⅴ度，Ⅴ度區面積約96km2，等震線長軸總體呈近東西走向。Ⅴ度區主要分布在清徐縣王答鄉、西谷鄉、清源鎮、柳社鄉，太原市小店區北格鎮、劉家堡鄉。西至清源鎮東范莊，東至王答鄉趙家堡村，北至劉家堡鄉東里解村，南至王答鄉北尹村，長軸約17km，短軸約7km，包括38個村莊。災區農村房屋主要分為三類，分別為磚混房屋、磚木房屋和土木房屋。其中磚混房屋一般為單層或雙層，墻體均由水泥砂漿砌磚而成，層頂為有現澆和預制板兩種（圖3、4），少數設置有圈梁、構造柱等抗震措施（圖3），這類房屋占到約65%。磚木房屋與磚混的不同主要是頂層為木架結構，上覆泥瓦，這類房屋占到約26%。土木結構的房屋，墻體大部分為土坯與磚柱混合型，屋頂為木架結構，上覆泥瓦，這類房屋主要為老舊房屋，大部分已廢棄，很少有人居住。儀器震中震感強烈，老舊土坯房屋有掉土，與宏觀震中相距約5km。此次地震未造成人員傷亡，也未造成房屋破壞，僅有少量老舊房屋出現抹灰掉落或酥裂墻表皮出現局部掉落的情況。

圖2 太原市清徐縣4.3級地震烈度圖Fig.2 Seismic intensity map about Taiyuan-qingxuM4.3

2 震區概況和自然環境

清徐縣地處省城太原市城郊，依山面川，交通便利，全縣國土總面積609km2，轄四鎮五鄉，常住人口約34萬人。小店區是太原市轄六城區之一，位于市區的東南部，全區轄6個街道辦事處，1鎮2鄉，95個社區居委會和65個行政村。總面積295 km2，常住人口約57萬人。

震中區位于山西省境內中部的太原市清徐縣和小店區，平均海拔在760～780m之間，以平川為主，物產豐富,是山西老陳醋的正宗發源地和全國四大葡萄名產地之一, 是太原市“南移西進、擴容提質”城市發展戰略的主要擴張區域，具有傳統文化底蘊和民營經濟發達的雙重特征。

圖3 震區磚混房屋（新房有圈梁）Fig.3 Brick masonry building（New house with ring beam）

圖4 磚混房屋（屋頂為預制板，墻皮有輕微掉落）Fig.4 Brick building（Roof for precast slab, a slight falling plaster）

3 震區歷史地震和構造

3.1 震區歷史地震

有史料記載以來，震區范圍內共發生8次M≥4.7級地震 ，其中6～6.9級地震1次，5～5.9級地震5次，4.7～4.9級地震2次，最大地震為1102年山西太原一帶 6?級地震（中國歷史強震目錄，1995；中國近代地震目錄，1999）。震區歷史地震分布見表1、圖5。

表1 震區歷史地震目錄(公元前646年－2014年12月，M≥4.7)

圖5 太原市清徐縣4.3級地震所在震區歷史地震分布圖Fig.5 The earthquake distribution of historical earthquakes about Taiyuan-qingxuM4.3

圖6 太原市清徐縣4.3級地震構造圖Fig.6 The tectonic map about Taiyuan qingxuM4.3

3.2 震區地震構造

震區處于區域新構造單元汾渭斷陷帶中段太原斷陷盆地北部，震區構造圖涉及太原西山斷塊隆起區和太原斷陷盆地，地震震中位于太原斷陷盆地張慶強烈凹陷內。

震區構造圖范圍分布有9條斷裂，涉及全新世活動斷裂1條，晚更新世活動斷裂3條，早、中更新世斷裂4條，前第四紀斷裂1條（圖 6）。

3.2.1 震區新構造運動

（1）太原西山斷塊隆起區（Ⅰ）

位于區域構造呂梁山斷塊隆起區的中部，地貌上為基巖侵蝕中山，海拔高度一般為1300～1600m。山地由古生代、中生代地層組成。新生代以來，太原西山斷塊隆起區表現為間歇性抬升，內部差異運動幅度小，發育2級夷平面和多達6級的河流階地。五臺期夷平面海拔高1800～2000m，唐縣期夷平面為1400～1600m，反映該區自新生代以來曾發生過多次間歇性隆起，至今仍處于上升之中，活動斷裂不發育，地震活動也弱，只在與太原斷陷盆地的接壤地帶于1341年發生過1次4?級地震和1102年6?級地震，是近場區新構造活動相對穩定的構造單元。

（2）太原斷陷盆地(Ⅱ)

太原斷陷盆地北起石嶺關，南至介休，走向NE，長約150km，東西寬約40km，盆地的斷陷始于上新世早期，其周緣被斷裂所圍限，盆地內新構造復雜，隱伏斷裂發育，地震活動頻繁，是新構造運動強烈的構造單元。近場區涉及到太原斷陷盆地北部，根據其內部新構造運動的差異性，可進一步劃分為以下7個三級新構造單元。

太原中等凹陷（II1）：位于太原斷陷盆地西北部，東界為新城—親賢斷裂，西界為柴村斷裂和南堰斷裂，南界為田莊斷裂。受南堰斷裂和田莊斷裂的影響，基底由北向南變深。該凹陷內發生過6次M≥4.7級地震，其中5～5 ?級5次，4?級1次。

太原輕微凹陷（II2）：位于太原斷陷盆地中部，主要受棋子山凸起西界斷裂、東山山前斷裂、新城—親賢斷裂、田莊斷裂的控制。凹陷區長約45km，寬約6km，總體走向近SN，基巖埋深北部300m，南部200m。有史料記載以來凹陷內發生過1883年太原5 ? 級地震和2002年郝莊4.7級地震。

清徐輕微凹陷（II3）：位于近場區中西部，西與太原西山斷塊隆起區相鄰。區內基巖埋深淺，基底由南向北傾斜，在棗元頭一帶新生界厚度達400m。該凹陷歷史上無M≥4.7級地震發生，1974、2003年分別發生過ML3.7、ML3.4兩次現代地震。

吳村強烈凹陷（II4）：位于近場區西南部，東界為龍家營斷裂，西界為交城斷裂，北界為田莊斷裂。凹陷內新生界最大厚度達3800m，沉降中心位于清徐縣以南，是太原盆地斷陷最深的部位。凹陷內發育有NE向隱伏斷裂，與盆地邊界的交城斷裂走向一致，組成階梯狀斷裂帶。據歷史地震記載近場區內未發生過4.7級以上地震。

張慶強烈凹陷（II5）：位于近場區南部，北以田莊斷裂為界，西界為龍家營斷裂，東界為北田斷裂，凹陷內發育NE向張慶斷裂。凹陷基底受田莊斷裂和龍家營斷裂控制而傾向NW，新生界厚度為400～3200 m，基巖地層屬三疊系。該凹陷發生過1次1679年5 ? 級地震。工程場地位于該構造單元內。

綜上所述，近場區太原斷陷盆地新構造時期處于沉降狀態，內部差異運動明顯，其中的太原輕微凹陷、清徐輕微凹陷、太原中等凹陷、吳村強烈凹陷和張慶強烈凹陷是新構造最活躍的單元，它們從晚新生代以來持續沉降，幅度分別達300m、400m、1000m、3600m、3200m。各構造單元均由其邊界斷裂控制，是第四紀構造運動活躍的單元。

3.2.2 震區主要斷裂

（1）交城斷裂（F1）

交城斷裂是太原斷陷盆地西界主要控制斷裂，北起中北大學西部山前向南延伸經山根底村、太原市土堂村，呼延村、西張、柴村、晉祠、清徐、交城、文水，南至汾陽一帶，全長150km，總體走向NE10o～30o，傾向SEE，傾角57o～60o，柴村以北斷裂走向為 NW10o～30o，傾向NE，斷面均向東部太原斷陷盆地傾斜，為傾滑兼有右旋走滑的分量正斷層。

根據交城斷裂的活動特征由北至南分為五段，北部為山根底斷裂段、柴村段、北中部為晉祠段，中部為交城段，南段為文水—汾陽段，其柴村段、晉祠段和交城段為交城斷裂活動性最強的地段，為全新世活動斷裂，南段活動性弱于其它三段，為晚更新世活動斷裂段，區內涉及交城斷裂的柴村段、晉祠段和交城段。

（2）田莊斷裂（F5）

田莊斷裂是太原斷陷盆地內一條隱伏斷裂，斷裂西與南堰斷裂交匯，呈NEE—NE方向延伸至田莊以東，全長35km，傾向 SE，正斷層。據水文鉆孔資料介紹，斷裂南側的晉7孔第四系厚度466m，而斷層北側的原1孔第四系厚則為249.5m，斷層兩側相差216.5m。沿斷裂帶曾發生過并有多次小震震群活動，田莊斷裂為現近地震的發震斷裂，也是未來具有發生6.0級地震的發震構造[3-4]。

（3）文水斷裂（F6）

文水斷裂為盆地內一條隱伏斷裂，走向NE，傾向 SE，傾角 30o～43o，斷距 120～260m。據石油地震剖面和鉆孔資料，該斷裂主要活動時期為上新世—晚更新世。南段經多次轉折，由章多、經冀村、杏花村，汾陽城、三泉鎮止于郭家莊，斷裂展布于山前洪積扇前緣，對地貌有明顯的控制作用。根據鉆探資料，斷裂東側基巖埋深2400m，斷裂西側基巖埋深250m，兩盤垂直差異幅度達2000m左右，斷裂錯斷了上更新統地層，未錯斷全新統，表明斷裂的最新活動為晚更新世。

（4）龍家營斷裂（F7）

該斷裂是吳村強烈凹陷東界斷裂，北部止于田莊斷裂，全長45km， 斷裂走向NE30°，傾向SE，傾角47o～75o，正斷層。近場區內，斷裂基巖最大斷距為290m，主要活動期為上新世至早更新世，屬早更新世斷裂。

（5）張慶斷裂（F8）

張慶斷裂分布于近場區南部，走向NE，傾向SE，長16km，屬正斷層。據在張慶東北鉆孔資料及高密度電阻率法測定，斷裂錯斷了第四系上更新統中上部地層，頂部地層未被錯斷，表明斷裂第四紀晚更新世晚期仍有活動。

4 結論

此次地震震感范圍大，太原市全市有明顯震感；呂梁市交城縣、文水縣、孝義市、嵐縣、汾陽市、離石區有感；晉中市榆次區、祁縣、太谷縣、介休市、平遙縣、靈石縣有感；長治沁源縣、沁縣、屯留縣、武鄉縣、城區有感；臨汾市堯都區、浮山縣、吉縣、安澤縣、汾西縣、霍州市、隰縣、翼城縣、古縣、洪洞縣、蒲縣有感；忻州市忻府區部分人有感。

此次地震的震源機制解揭示主破裂方向為81o，評估的Ⅴ度烈度圈長軸方向為44o，田莊斷裂總體走向為NEE—NE，因此無論是主破裂方向還是烈度圈長軸方向都與田莊斷裂走向基本一致，因此認為發震構造是田莊斷裂。田莊斷裂目前認為是晚更新世晚期活動的斷裂，加之震區五度區老舊房屋較少，新磚混房屋所占比例大，且房屋挑高較小，整體農村民居抗震能力較強，而且震源深度較大，因此未造成災害損失和人員傷亡。

[1] 中國地震局震害防御司. 中國歷史強震目錄(公元前23世紀—公元1911年)[M]．北京：地震出版社，1995．

[2] 中國地震局震害防御司. 中國近代地震目錄(公元1912年—1990年，MS≥4.7)[M]．北京：中國科學技術出版社，1999．

[3] 曾金艷，李自紅，陳文，等. 太原盆地田莊斷裂東段探測和活動性初步研究 [J]．地震研究，2016，39（2）：261-269．

[4] 呂睿，董春麗，劉素珍，等. 山西地區ML≥3.0地震震源機制解研究 [J]．山西地震，2014，159（3）：1-4．

Abstract：AM4.3 earthquake occurred at 11:08 on December 18, 2016. A range of feelings the people in 6 cities felt the shaking. The earthquake caused no damage and casualties because of the deeper focal depth and the better housing quality. The main fracture direction of the earthquake is studied by focal mechanism solution. At the same time, the tendency, strike and dislocation of active faults near epicentral location are also analyzed. It is considered that Tian-zhuang fault is the seismogenic fault.

Key words：Qingxu 4.3 earthquake in Taiyuan; focal mechanism solution; intensity map; seismogenic structure

Intensity Assessment and Seismogenic Structure Analysis of Qingxu CountyM4.3 Earthquake on December 18, 2016

HAN Xiao-fei1,2，ZHANG Long-fei1,2，LV Rui1,2， SHI Shuang-shuang1,2，SHI Lin-na1,2
（1. Earthquake Administration of Shanxi Province，Taiyuan Shanxi 030021，China；2. State Key Observatory of Shanxi Rift System ，Taiyuan Shanxi 030025，China）

P315.3；P315.9

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.03.006

1674-8565（2017）03-0033-05

山西省地震局科研項目SBK-1729“田莊斷裂兩盤鉆孔地層對比研究（以西攢村鉆孔為例）”資助

2017-01-15

2017-03-15

韓曉飛（1981-），男，山西省太原市人，工程師，現主要從事地震地質及地球物理方面的研究工作。E-mail：38094048@qq.com