2011年4月10日四川炉霍Ms 5.3级地震强震记录与震害特点

周荣军，赖 敏，李大虎，梁明剑，龙 锋，黎小刚，龚 宇

（四川省地震局，成都610041）

自1973年四川炉霍Ms 7.6级地震以来，鲜水河断裂炉霍段相对平静，中小地震鲜有发生，跨断层的蛇拉沱地壳形变观测资料表明正处于大地震后的无震蠕滑阶段［1］。2011年4月10日17时02分42.2秒发生的炉霍 Ms 5.3级地震（震中：100.9°E，31.3°N），震后仅数次2.0级以下的余震引起一些研究者的猜疑：这次地震为1973年炉霍大地震的晚期余震？抑或是鲜水河断裂炉霍段下一次强震的前震？本文在综合四川数字强震台网记录和地震宏观调查资料的基础上，总结了本次地震的震害特点，讨论了地震发生的可能机理，并对震区的抗震设防工作提出了一些看法和建议。

1 数字强震记录

1.1 仪器与资料

四川数字强震台网在震区共计布设有9个台站，沿鲜水河断裂带呈NW－SE向分布（图1），均为美国Kinemetrics公司生产的ETNA数字强震仪。仪器的主要性能指标：动态范围≥108db，最大记录范围±2g，采样率200sps，频率范围0～200Hz，内存64MB。这9个台站都为覆盖层场地，根据钻孔揭示的土层结构、物质成分及等效剪切波速资料，判定为Ⅱ类场地类别［17］。炉霍Ms 5.3级地震触发了上述9个台站，经基线校正后的实际记录见表1，典型加速度时程曲线如图2所示。

1.2 资料分析

本次地震的强震记录具有以下特点。

a.该次地震的持续时间在20s以内，除甘孜台和甘孜专业台外，水平峰值加速度值均大于竖向峰值加速度值，最大水平峰值加速度值为仪器测得的震中以西23.7km的炉霍台，EW 向达405.8cm／s2，远大于距震中以西14.2km蛇拉沱台的最大值254.2cm／s2，这表明炉霍县新都镇附近可能是这次地震深部破裂的最大滑动区。至于甘孜台和甘孜专业台竖向峰值加速度值大于水平向2倍左右的事实，可能与这2个台站处于甘孜第四纪盆地，由地震波的盆地汇聚效应所致。

图1 炉霍Ms 5.3级地震构造位置与强震台站位置图Fig.1 The seismic structure of the Luohuo Ms 5.3earthquake and the locations of the strong－motion stations DKL F.东昆仑断裂；LMS F.龙门山断裂带；GZYS F.甘孜－玉树断裂；XAZ F.鲜水河

表1 炉霍Ms 5.3级地震强震仪记录参数一览表Table 1 The parameters of the strong－motion records of the Luhuo Ms 5.3earthquake

b.峰值加速度值向NW方向的衰减明显慢于SE方向，如震中以西37.9km的雅德台最大值达145.6cm／s2，而震中以东40.6km 处的道孚台最大值仅22.32cm／s2，两者相差约6.5倍。P波传播速度也存在明显的差异，向NW方向的传播速度介于6.7～9.0km／s，远大于向SE方向的5.8～6.0km／s（图3），表明本次地震的深部破裂过程有可能是由SE向NW方向扩展。

图2 炉霍Ms 5.3级地震典型加速度时程曲线Fig.2 The typical acceleration duration curves of the Luhuo Ms 5.3earthquake

c.9个台站记录的加速度反应谱高频成分丰富，频谱主要成分集中在0.1～0.3s之间，尤其是距震中较近的虾拉沱台和炉霍台的记录更为显著（图4）。

2 震害

2.1 震区地震构造环境

图3 各强震台站记录的P波速度柱状图Fig.3 The columnar section of the velocities of P waves recorded by the stations

图4 炉霍Ms 5.3级地震典型加速度反应谱Fig.4 The typical acceleration response spectra of the Luhuo Ms 5.3earthquake

炉霍Ms 5.3级地震发生在青藏高原东部地区，震区的主要发震构造为NW走向的鲜水河断裂带炉霍段，晚新生代以来表现为强烈的左旋走滑运动特征，平均水平滑动速率的地质估值及GPS测量结果在10～15mm／a左右［2－5］。在炉霍震区，鲜水河断裂历史上曾发生过1816年的72级、1923年的74级和1973年的7.6级3次大地震，是一条著名的左旋剪切活动断裂带，构成川滇与巴颜喀拉一级活动块体的分界［6］。

2.2 震害宏观调查

震害宏观调查工作由四川省地震局炉霍Ms 5.3级地震现场工作队完成，执行标准为GB／T18208.3－2000《地震现场工作（第三部分）：调查规 范 》［7］和 GB／T17742－2008《中 国 地 震 烈 度表》［8］。震区处于海拔高度3km以上的川西高原，河谷深切，居民点主要沿河谷及山前坡麓地带分布，高山区几无人烟。除炉霍县城所在的新都镇有一些5层以下的砖木结构、砖混结构和少量的框架结构建筑外，广大的农村及乡、镇主要是比较单一的“崩科”式建筑（图5），占各类房屋总建筑面积的80%以上。在藏语中，“崩”是木头架起来的意思，“科”是房屋底层和二层的木柱连体，内部大多穿头木架通柱、双梁双檩双挂条，梁柱接榫。房屋底层墙壁由块条石堆砌，泥沙粘合，多用于圈养家畜。二楼墙壁由圆木对开后堆砌，光面向内，有的还在墙壁外侧衬砌泥沙粘合的块条石用于保温［9］，因此，崩科藏式建筑抗震性能较差，已为多次地震所验证［10－12］。

图5 炉霍震区典型崩科藏式建筑Fig.5 “Bengke”，the style of the Tibetan building in Luohuo County

针对震区的房屋特点，结合多次类似地区地震宏观考察结果，制订了本次地震的烈度评定标准。

Ⅶ度区：少数砖木、崩科结构房屋严重破坏，个别因地基失效倾斜。多数砖混结构房屋的门、窗附近出现贯通性斜裂缝或“X”形裂缝。少数框架结构房屋的填充墙出现裂缝，极个别承重梁出现细小裂缝。少数围墙出现垮塌现象。

Ⅵ度区：多数砖木、崩科结构房屋梁柱出现轻度歪斜，局部墙体垮塌，大多数土墙体或砌石墙体出现开裂。多数砖混结构房屋门、窗出现裂缝。

Ⅴ度区：少数砖木和砖混结构房屋轻微破坏，大多基本完好，抹灰层出现细小裂缝。个别崩科建筑中等破坏，多数轻微破坏或基本完好，极个别出现梭掉瓦及墙体开裂。

根据上述地震烈度评定标准，在60个调查点资料的基础上绘制了本次地震的等烈度线（图6）。本次地震的等震线呈长轴NW－SE向的椭圆形，以鲜水河断裂为中轴两侧基本对称，且具有向NW方向的衰减慢于SE方向的特点。极震区的地震烈度达Ⅶ度，宏观震中与微观震中相距约23km。各烈度区的主要震害特点如下。

Ⅶ度区：面积约206km2，主要包括了炉霍县城新都镇、宜木乡、斯木乡等。区内的崩科建筑破坏较为普通，少数房屋的梁柱出现严重歪斜，个别因地基失效整体倾斜，多数房屋出现梁柱错位，墙体开裂及梭掉瓦，部分墙体垮塌。新都镇的砖木和砖混结构房屋的墙体多数出现贯通性裂缝，尤以门、窗处附近为甚，非贯穿性裂缝普通。框架结构房屋大多基本完好，少数填充墙出现裂缝，极个别承重梁出现细小裂缝。围墙有垮塌现象（图7－A，B）。

Ⅵ度区：面积约1194km2，主要包括了炉霍县的雅德乡、洛秋乡、旦都乡、泥巴乡、仁达乡等。区内大量为崩科建筑，少数砖木结构，极少数砖混结构房屋，普遍出现墙体开裂、梭掉瓦现象，局部墙体垮塌。室内一些梁柱出现轻度歪斜或错位，但主体结构基本完好。砖混结构房屋的墙体出现裂缝，门、窗处附近尤甚（图7－C，D）。

Ⅴ度区：面积约6219km2，主要包括炉霍县的侏倭乡、更知乡、卡娘乡、上罗柯马乡、下罗柯马乡以及道孚县、新龙县和甘孜县的部分乡镇，如孔色乡、麻孜乡、沙堆乡和乐安乡等。区内崩科建筑多数轻微破坏或基本完好，极个别出现墙体开裂或梭掉瓦。砖木或砖混结构房屋个别出现裂缝或抹灰层脱落现象（图7－E，F）。

2.3 发震构造判定

图6 炉霍Ms 5.3级地震等震线图Fig.6 The isoseismic line of the Luhuo Ms 5.3earthquake

图7 炉霍Ms 5.3级地震典型震害照片Fig.7 The typical seismic damages pictures of the Luhuo Ms 5.3earthquake

利用四川台网32个区域测震台记录的P波初动符号，求解了炉霍Ms5.3级地震的P波初动解。同时，利用四川台网震中距250km内7个宽频带波形记录，采用CAP方法进行了全波形反应，发现震源机制解的最佳拟合深度为12km，具体参数见表2。

由表1可见，P波初动法和CAP法求得的震源机制解结果基本一致，几乎为纯水平剪切错动型地震，其中节面1的走向与鲜水河断裂延伸方向一致。综合考虑到区域构造变形的总体样式以及等震线形态判定，炉霍Ms 5.3级地震为NW走向的鲜水河断裂水平走滑错动的结果。

表2 炉霍Ms 5.3级地震震源机制解结果表Table 2 The focal mechanism solution of the Luhuo Ms 5.3earthquake

3 讨论

a.一次大地震尤其是特大地震后的远程触发现象已被注意，通常表现为较大范围内的地震活动水平显著增加。一个典型的震例来自2004年Sumatra Mw 9.3级地震，导致了远距震中数千千米的中国云南省及上万千米的美国西部Parkfield地区中小地震的丛集发生，假定为特大地震的扰动造成断层强度减小所致［13，14］。一些研究者也早已描述过一条活动断裂上发生强震可能触发邻近断裂段的地震活动，从而导致强震复发间隔的增加或减小现象［15，16］。联系到甘孜－玉树断裂与鲜水河断裂同属青藏高原东部地区的走滑断裂系统，共同组成川滇块体东边界的重要成员，2010年4月14日发生在甘孜—玉树断裂上的玉树 Ms 7.1级地震，可能远程触发鲜水河断裂上应力调整从而产生了弹性回跳发生了该次地震；且本次地震的P波传播速度也表现出向NW方向快于SE方向，等震线NW部的面积明显大于SE部的特点。而玉树地震后康定姑咱台的GPS测量结果表明块体运动为NW方向（任金卫，2011），有悖于区域块体长期运动方向的事实，似乎支持了这一推测的可能性。

b.本次地震的最佳拟合震源深度约为12 km，与该区域的优势发震层位一致。但与类似震级的地震相比较，该次地震表现出震害明显偏重的现象，究其原因，首先可能是本次地震的加速度反应谱高频成分丰富，频谱成分主要集中在0.1～0.3s之间，与当地均为5层以下房屋的自振周期极为相近从而产生共振所致；其次可能是与本地的崩科藏式建筑抗震性能较差，整体呈“头重脚轻”且块条石之间的粘合较差有关；最后可能与房屋位置的选择及地基处理有关，致使一些房屋的地基失效出现整体倾斜而不能使用。由此看来，地震主管部门与建设主管部门应会同各级政府，加强对抗震设防要求和标准实施的指导，特别是满足抗震设防要求与标准且符合当地居住习惯的标准施工图的推广与实施，可以很大程度上减轻地震灾害，这已在2008年汶川地震时得到了很好的验证。

4 结论

2011年4月10日四川炉霍Ms 5.3级地震是典型的水平剪切错动型地震，可能是2010年4月14日青海玉树Ms 7.1级地震的远程触发，从而导致鲜水河断裂上应力调整而产生弹性回跳的结果。本次地震的极震区地震烈度达Ⅶ度，与类似震级的地震相比较，灾区面积与震害表现明显偏重，应与本次地震的加速度反应谱高频成分丰富以及崩科藏式建筑抗震性能较差等有关。

感谢在地震现场工作的全体成员以及当地各级政府。

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