重慶地區中強地震災害特征及發震原因分析

秦 娟，王贊軍，王宏超

(重慶市地震局，重慶 401147)

重慶地區是一個中強地震相對活躍的地區，歷史上發生的最大地震為黔江小南海53/4級地震(秦娟，2018)。重慶地區自1854年以來，共發生M>4.0地震65次。現代5級以上中強地震活動始于1989年(渝北區統景鎮5.2、5.4級地震)，繼而1997年榮昌縣5.2、1999年5.0級地震，2010年重慶潼南和四川遂寧交界5.0級地震，2017年重慶武隆5.0級地震，共發生5級以上地震6次。除最近發生的武隆5.0級地震損失相對不大外，其它的歷次地震相對于震級來說損失較大，這是因為重慶地區地震強度雖不算太高，但由于震源淺，震感強烈，易引發地震地質災害，造成的經濟損失較重。

地震發生后，政府首先遇到的問題是了解震中位置、災區的范圍，死亡人數等，并據此來做救災決策。所以，搞清楚地震發生后的災情非常必要。本文通過擬合地震震級與震中烈度關系、震級與受災面積關系、震級(震中烈度)與死亡人數關系、震級(震中烈度)與受傷人數關系、震級(震中烈度)與倒塌房屋數量關系、震級(震中烈度)與直接經濟損失關系,對比分析了歷年來地震的災害特征，討論了重慶地區中強地震發震原因。當破壞性地震發生時，為盡快獲取準確震災信息，給政府進行抗震救災決策提供科學依據。

1 重慶地區中強地震災害特征分析

1.1 重慶地區地震災害損失情況統計

選取的資料主要來自于《重慶地震研究》以及地震現場考察報告。將地震災害損失情況整理見表1，包含18次地震。

1.2 重慶地區震害經驗回歸曲線確定

圖1-圖9是根據以往地震現場災害調查獲得的數據(表1)進行的擬合，圖中實線是根據實際數據擬合得到的，虛線是根據擬合得到的關系式(數據)推測得到的。進行地震災害預評估時，設定一個地震震級，根據圖1中的關系式，代入后得到震中烈度、受災面積、死亡人數、受傷人數、房屋倒塌數量和直接經濟損失,也可以設定一個地震烈度，帶入關系式，得到死亡人數、受傷人數、房屋倒塌數量和直接經濟損失,供決策者參考，一旦地震發生，做到心中有數。擬合結果有時誤差較大，一方面是由于數據量有限，一方面說明震級(震中烈度)與受災面積、傷亡人數、倒塌房屋數量、直接經濟損失等并非簡單的多項式、指數、冪的關系，與震源深度、自然環境、社會經濟發展的差異有關，同時還和災區的地質環境、建筑物的結構類型和質量等因素有關，即便同屬一個區(縣)也會存在差異。

表1 重慶地區地震災害損失情況統計表①重慶市地震局地震現場工作隊.地震災害損失評估報告，2010—2017.

(1)震級-震中烈度關系擬合

將表1中重慶地區發生的地震震級與現場實地考察得到的震中烈度進行線性擬合(參見圖1)，得到線性關系式y=1.148 3x+0.923 1,R2=0.524 2。這個關系式可以應用到重慶地區的地震預評估中，也可以應用到地震的震害預測。目前的抗震設計只考慮了單震情況，事實上在大多數情況下，每次地震的發生都伴隨著主震、余震或震群的地震序列。在我國的歷次地震中，強余震作用使建(構)筑物破壞加劇以致倒塌的例子很多，破壞的累積效應十分明顯。可以利用吳波、歐進萍(1993)給出的公式，考慮主余震共同影響下的震害預測方法，對于城市的抗震防災規劃具有更好的指導意義。

(2)震級-受災面積擬合

將表1中重慶地區發生的地震震級與現場實地考察得到的受災面積(Ⅵ度區以上面積)進行擬合，見圖2，得到關系式y=0.003 5e1.8994x,R2=0.363 1。這個關系式可以應用到重慶地區的地震預評估中去，地震發生后，可以立刻估算出災區的受災面積(Ⅵ度區以上面積)。

圖1 震級與震中烈度擬合關系

圖2 震級與受災面積擬合關系

(3) 震級與死亡人數擬合關系

重慶地區有因地震死亡人數記錄的共有4次地震，分別是1989年統景的5.2、5.4級雙震，2010年重慶潼南與四川遂寧交界5.0級地震死1人，2009年4.0級地震死亡2人是受驚嚇而死(不予考慮)，還有一次為1856年黔江小南海地震記錄死亡1 000人左右。考慮到渝東南地區山高坡陡、地質災害嚴重的特點，一旦發生較大地震，死亡人數將劇增的特點，補充選取了云南魯甸和景谷兩次地震的死亡人數，一并進行統計。魯甸地震震級6.5，死亡人數617人，景谷地震6.6級，死亡人數1人。關于地震死亡人數的記載數量少，將上面幾次地震死亡人數進行擬合，結果見圖3，震級小于6級地震時，可參考第二種擬合方式得到的結果，震級大于等于6級地震時，可參考第一種擬合方式得到的結果。圖中◇就是云南的這兩次地震，得到關系式：y=315.54x-1 553.1，R2=0.235 4，和關系式y=9E-11x14.665，R2=0.267 9，離散性相對較大。

圖3 震級與死亡人數擬合關系圖

1.3 震級(震中烈度)與受傷人數擬合關系

重慶地區具有較為準確的受傷人數的調查是從1989年統景5.2、5.4級地震開始的。將具有現場調查的地震震級與受傷人數進行擬合，見圖4，得到關系式：y=1E-06e3.2913x，R2=0.739。重慶地區歷史上曾發生過的最大地震為1856年黔江53/4級地震，其震中烈度為Ⅷ度。1854年以來的地震震中烈度在Ⅴ+～Ⅶ間，將進行現場調查的地震震中烈度與受傷人數進行擬合，見圖5，得到關系式：y=0.000 2e1.6686x，R2=0.385 8。

圖5 震中烈度與受傷人數擬合關系圖

1.4 震級(震中烈度)與倒塌房屋數量擬合關系

重慶地區有倒塌房屋的記載從1856年黔江地震開始有記載，但是較為準確的房屋倒塌數量從1989年統景5.2、5.4級地震記載開始。2010年榮昌的4.2級地震就有17間房屋發生倒塌。將歷次地震考察報告中地震震級與房屋倒塌數量進行擬合，見圖6，得到關系式：y=162.24x2-1 278x+2 501.1，R2=0.449 8。1989年以來的地震震中烈度在Ⅴ+～Ⅶ間。將現場調查的地震震中烈度與倒塌房屋數量進行擬合，見圖7，得到關系式：y=5E-09e3.5325x，R2=0.832 5。

圖6 震級與倒塌房屋數量擬合關系圖

圖7 震中烈度與倒塌房屋數量擬合關系圖

1.5 震級(震中烈度)與直接經濟損失擬合關系

重慶地區有較為準確的直接經濟損失統計數據是從1989年統景5.2、5.4級地震開始的。將歷次地震考察報告中地震震級與直接經濟損失進行擬合，見圖8，得到關系式：y=0.17e2.08x，R2=0.475 9。1989年以來的地震震中烈度在Ⅴ+～Ⅶ間。將具有現場調查地震震中烈度與直接經濟損失進行擬合，見圖9，得到關系式：y=8E-07x12.078，R2=0.656 3。

圖8 震級與直接經濟損失擬合關系圖

圖9 震中烈度與直接經濟損失擬合關系圖

1.6 歷年來幾次中強地震災害對比分析

從表2中歷年來幾次中強地震震害對比，筆者發現評定歷史地震震級和震中烈度要綜合考慮地震引發的地質災害、房屋建筑的破壞情況以及有感范圍等。無論從歷史地震記載還是現代地震的現場考察，重慶地區地震存在地震小、烈度高現象，如遂寧-潼南5.0級地震、墊江4.4級地震等。重慶地區可能產生災害損失的地震震級從4級就開始。重慶地區的中小地震一般不會造成滑坡、地表裂縫等，一旦發生較大地震則會引起嚴重的地質災害。重慶地區中小地震一般不會造成人員死亡，多為人員受傷。中小地震會發生在無構造背景、無人類活動的地方，存在隨機性。重慶榮昌地區是地震多發區，2008年以后地震災害疊加，烈度放大，且人類活動影響地震的發生。

表2 地震震害對比

續表2

序號震例災害特點當地建筑特點崩滑體分布、地裂縫和地表變形倒塌和破損房屋(間)傷亡人口81999年8月17日榮昌5.0級地震局部電力、通信短時中斷土木、磚木結構為主、框架結構三類未發現崩滑體和地表裂縫倒塌399間,損壞24.9萬戶無人死亡,8人受傷92001年6月23日榮昌4.9級地震此次地震六度區的一部分與1999年5.0級地震六度區重疊,五度區部分與1999年5.0級地震七度區和六度區重合,震害疊加土木、磚木結構為主、框架結構三類未發現崩滑體和地表裂縫—無人死亡,33人受傷102010年2月22日榮昌4.2級地震最近四年來的幾次中小地震,儀器測定震中有變化,而破壞較重的都分布在廣順和安富,可能與煤礦形成的采空區形成地震烈度放大有關土木、磚木結構為主、框架結構三類未發現崩滑體和地表裂縫倒塌房屋17間。無人員傷亡112010年1月31日遂寧潼南5.0級地震2008年的汶川8.0級地震造成本次地震區Ⅵ度破壞,形成了一些危房和房屋裂縫,本次地震形成了地震破壞的疊加現象;本次地震震源淺,形成小地震高烈度的異常現象石柱穿斗結構、土木結構房屋(含土墻承重房屋)和磚混結構(含磚木結構房屋)未發現崩滑體和地表裂縫倒塌210間1人死亡,15人受傷122016年8月11日墊江4.4級地震震源深度極淺,在1～2 km以內(黃世源,2017)。4.4級地震震級不高,但極震區烈度達到V度強(V+),震害比同等強度的其它震級地震明顯偏重,其原因可能與本次地震的震源深度非常淺有關多層磚混結構房屋為主,少量單層磚木結構房屋,也有少量年久失修的瓦房和簡易房屋未發現崩滑體和地表裂縫倒塌2間無人員死亡,3人輕傷132016年12月17日榮昌4.8級地震震源淺,4千米磚木結構(含土木結構)、磚混結構、框架結構未發現崩滑體和地表裂縫。倒塌18間無人員死亡,2人輕傷142017年11月23日武隆5.0級地震震害較輕,沒做災害評估以磚混結構房屋結構為主、少量框架、磚木結構,極少數土木結構高谷鎮興隆村一危巖垮塌,造成一房屋受損房屋垮塌1間無人員死亡, 6人輕傷

圖10 重慶地區基底斷裂分布及中強地震震源機制解

2 重慶地區中強地震發震原因探析

2.1 重慶地區中強地震發震原因

前人研究表明(丁仁杰，李克昌，2004)，重慶地區以北東向的斷裂構造為主導，斷裂分為基底斷裂、基底斷裂相關聯的地表斷裂和發育在背斜核部的蓋層斷裂三類。不同類別的地震具有不同級別的發震能力。其中具有較強地震背景的是控制性基底斷裂帶。重慶地區主要基底斷裂為華鎣山基底斷裂、方斗山基底斷裂帶、七曜山—金佛山基底斷裂、彭水基底斷裂和長壽—遵義基底斷裂，見圖10。這些基底斷裂帶對重慶地區的地質構造、沉積建造、地震活動有著重要的控制作用，具有發生6級地震的構造條件。南川51/2級地震就是發生在兩條基底斷裂的相交部位。重慶地區與基底斷裂相關聯的地表斷裂與基底斷裂或平行靠近、或重疊、或斜交，或深部同根，這些斷層的最后活動時代多在中更新世時期，個別在晚更新世時期仍有活動，是基底斷裂在蓋層內伴生次級構造。這類斷裂構成本地區特殊的構造型式，是榮昌一系列地震、彭水43/4級地震的發震原因。發育在背斜核部的蓋層斷裂最后活動多在距今20萬年之前，晚更新世以來活動減弱。地表斷層、“隔擋式”褶皺、及褶皺之下潛伏的底腹斷層構成的構造統一體，即斷層褶皺帶，是一個具有區域代表特征的地震構造組合。如雞冠石發生過幾次4級左右地震，統景發生過5.2級和5.4級地震，統景的5.4級地震是有記載以來發生在這一類斷層褶皺帶上的最大地震。值得重視的是黔江斷裂帶(南段諸佛江斷裂、中斷筲箕灘斷裂、北段龍潭壩斷裂)是否切割基底，沒有相關資料闡述，但在其附近分布有4個5級以上地震，其中兩個有明確的房屋破壞或巨大地震地質災害記載，震級在6級左右，從歷史地震重演原則判斷具有發生6.5級地震的構造背景。除了構造因素外，人類開采活動也會促發地震發生。例如2010年遂寧-潼南5.0級地震就是在汶川地震后，該地區處于應力調整期，加之天然氣開采最終導致了該斷層擴展背斜下方的逆斷層發生錯動發生了此次5.0級地震。隨著重慶地區頁巖氣的開采，人類活動引起的地震問題也值得關注。2016年8月11日墊江4.4級地震附近都沒有斷裂分布，震源極淺，黃世源(2017)認為該地震是區域應力作用下，地表蓋層內局部層間產生滑脫作用而發生的淺地表地震。2017年11月23日武隆5.0級地震發生在武隆的火爐鎮，附近沒有斷裂分布，以往以小震活動叢集分布呈現，這次地震突破了地震預測預報部門的中期預測結果，是重慶地區近20年來震級最高的一次地震，是區域應力作用下，重慶地區的陷褶束、斷褶帶薄弱部位的應力調整。

2.2 重慶地區中強地震震源機制解

表3和圖10給出了1989年以來重慶發生的中強地震的震源機制解，從中我們也可以看出地震與構造的關系。1989年統景5.2、5.4級地震、2010年四川遂寧重慶潼南5.0級地震、2017年武隆5.0級地震，發生在遠離基底斷裂和地表斷層的位置，但震源節面方向與震區背斜構造方向北東向保持一致，說明發震有可能受到背斜與底腹斷層的控制。1997年以來所有發生在榮昌的中強地震，位于華鎣山基底斷裂在榮昌的地表斷層。2016年墊江4.4級地震震區主體構造方向為北北東，但計算得到的震源節面為近東西方向(黃世源，2017)，與主體構造方向有明顯差異，說明此次地震與構造無關。總體來說，本地區地震以逆斷層活動和兼逆走滑斷層活動為主。

表3 重慶地區中強地震震源機制解

①中國地震局地球物理研究所；②秦娟(2014)；③重慶市地震局

3 小結

本文討論了重慶地區中強地震的災害特征，震級與震中烈度關系、震級與受災面積關系、震級(震中烈度)與死亡人數關系、震級(震中烈度)與受傷人數關系、震級(震中烈度)與倒塌房屋數量關系、震級(震中烈度)與直接經濟損失的關系，進行了發震原因的分析。實際發生地震時，可以結合重慶地區震害經驗回歸曲線和社服系統計算得到的預評估結果進行綜合考慮。對重慶地區地震預評估工作和災害損失評估工作將起到積極的作用。下一步，我們應該在地震發生后的應急工作中，及時、細化的收集災情信息，對比分析人員傷亡情況，倒塌房屋結構類型、地質環境等因素，做好災害損失評估報告和科學考察，切實履行服務社會、服務政府的行政職責。