重庆地区中强地震灾害特征及发震原因分析

秦 娟，王赞军，王宏超

(重庆市地震局，重庆 401147)

重庆地区是一个中强地震相对活跃的地区，历史上发生的最大地震为黔江小南海53/4级地震(秦娟，2018)。重庆地区自1854年以来，共发生M>4.0地震65次。现代5级以上中强地震活动始于1989年(渝北区统景镇5.2、5.4级地震)，继而1997年荣昌县5.2、1999年5.0级地震，2010年重庆潼南和四川遂宁交界5.0级地震，2017年重庆武隆5.0级地震，共发生5级以上地震6次。除最近发生的武隆5.0级地震损失相对不大外，其它的历次地震相对于震级来说损失较大，这是因为重庆地区地震强度虽不算太高，但由于震源浅，震感强烈，易引发地震地质灾害，造成的经济损失较重。

地震发生后，政府首先遇到的问题是了解震中位置、灾区的范围，死亡人数等，并据此来做救灾决策。所以，搞清楚地震发生后的灾情非常必要。本文通过拟合地震震级与震中烈度关系、震级与受灾面积关系、震级(震中烈度)与死亡人数关系、震级(震中烈度)与受伤人数关系、震级(震中烈度)与倒塌房屋数量关系、震级(震中烈度)与直接经济损失关系,对比分析了历年来地震的灾害特征，讨论了重庆地区中强地震发震原因。当破坏性地震发生时，为尽快获取准确震灾信息，给政府进行抗震救灾决策提供科学依据。

1 重庆地区中强地震灾害特征分析

1.1 重庆地区地震灾害损失情况统计

选取的资料主要来自于《重庆地震研究》以及地震现场考察报告。将地震灾害损失情况整理见表1，包含18次地震。

1.2 重庆地区震害经验回归曲线确定

图1-图9是根据以往地震现场灾害调查获得的数据(表1)进行的拟合，图中实线是根据实际数据拟合得到的，虚线是根据拟合得到的关系式(数据)推测得到的。进行地震灾害预评估时，设定一个地震震级，根据图1中的关系式，代入后得到震中烈度、受灾面积、死亡人数、受伤人数、房屋倒塌数量和直接经济损失,也可以设定一个地震烈度，带入关系式，得到死亡人数、受伤人数、房屋倒塌数量和直接经济损失,供决策者参考，一旦地震发生，做到心中有数。拟合结果有时误差较大，一方面是由于数据量有限，一方面说明震级(震中烈度)与受灾面积、伤亡人数、倒塌房屋数量、直接经济损失等并非简单的多项式、指数、幂的关系，与震源深度、自然环境、社会经济发展的差异有关，同时还和灾区的地质环境、建筑物的结构类型和质量等因素有关，即便同属一个区(县)也会存在差异。

表1 重庆地区地震灾害损失情况统计表①重庆市地震局地震现场工作队.地震灾害损失评估报告，2010—2017.

(1)震级-震中烈度关系拟合

将表1中重庆地区发生的地震震级与现场实地考察得到的震中烈度进行线性拟合(参见图1)，得到线性关系式y=1.148 3x+0.923 1,R2=0.524 2。这个关系式可以应用到重庆地区的地震预评估中，也可以应用到地震的震害预测。目前的抗震设计只考虑了单震情况，事实上在大多数情况下，每次地震的发生都伴随着主震、余震或震群的地震序列。在我国的历次地震中，强余震作用使建(构)筑物破坏加剧以致倒塌的例子很多，破坏的累积效应十分明显。可以利用吴波、欧进萍(1993)给出的公式，考虑主余震共同影响下的震害预测方法，对于城市的抗震防灾规划具有更好的指导意义。

(2)震级-受灾面积拟合

将表1中重庆地区发生的地震震级与现场实地考察得到的受灾面积(Ⅵ度区以上面积)进行拟合，见图2，得到关系式y=0.003 5e1.8994x,R2=0.363 1。这个关系式可以应用到重庆地区的地震预评估中去，地震发生后，可以立刻估算出灾区的受灾面积(Ⅵ度区以上面积)。

图1 震级与震中烈度拟合关系

图2 震级与受灾面积拟合关系

(3) 震级与死亡人数拟合关系

重庆地区有因地震死亡人数记录的共有4次地震，分别是1989年统景的5.2、5.4级双震，2010年重庆潼南与四川遂宁交界5.0级地震死1人，2009年4.0级地震死亡2人是受惊吓而死(不予考虑)，还有一次为1856年黔江小南海地震记录死亡1 000人左右。考虑到渝东南地区山高坡陡、地质灾害严重的特点，一旦发生较大地震，死亡人数将剧增的特点，补充选取了云南鲁甸和景谷两次地震的死亡人数，一并进行统计。鲁甸地震震级6.5，死亡人数617人，景谷地震6.6级，死亡人数1人。关于地震死亡人数的记载数量少，将上面几次地震死亡人数进行拟合，结果见图3，震级小于6级地震时，可参考第二种拟合方式得到的结果，震级大于等于6级地震时，可参考第一种拟合方式得到的结果。图中◇就是云南的这两次地震，得到关系式：y=315.54x-1 553.1，R2=0.235 4，和关系式y=9E-11x14.665，R2=0.267 9，离散性相对较大。

图3 震级与死亡人数拟合关系图

1.3 震级(震中烈度)与受伤人数拟合关系

重庆地区具有较为准确的受伤人数的调查是从1989年统景5.2、5.4级地震开始的。将具有现场调查的地震震级与受伤人数进行拟合，见图4，得到关系式：y=1E-06e3.2913x，R2=0.739。重庆地区历史上曾发生过的最大地震为1856年黔江53/4级地震，其震中烈度为Ⅷ度。1854年以来的地震震中烈度在Ⅴ+～Ⅶ间，将进行现场调查的地震震中烈度与受伤人数进行拟合，见图5，得到关系式：y=0.000 2e1.6686x，R2=0.385 8。

图5 震中烈度与受伤人数拟合关系图

1.4 震级(震中烈度)与倒塌房屋数量拟合关系

重庆地区有倒塌房屋的记载从1856年黔江地震开始有记载，但是较为准确的房屋倒塌数量从1989年统景5.2、5.4级地震记载开始。2010年荣昌的4.2级地震就有17间房屋发生倒塌。将历次地震考察报告中地震震级与房屋倒塌数量进行拟合，见图6，得到关系式：y=162.24x2-1 278x+2 501.1，R2=0.449 8。1989年以来的地震震中烈度在Ⅴ+～Ⅶ间。将现场调查的地震震中烈度与倒塌房屋数量进行拟合，见图7，得到关系式：y=5E-09e3.5325x，R2=0.832 5。

图6 震级与倒塌房屋数量拟合关系图

图7 震中烈度与倒塌房屋数量拟合关系图

1.5 震级(震中烈度)与直接经济损失拟合关系

重庆地区有较为准确的直接经济损失统计数据是从1989年统景5.2、5.4级地震开始的。将历次地震考察报告中地震震级与直接经济损失进行拟合，见图8，得到关系式：y=0.17e2.08x，R2=0.475 9。1989年以来的地震震中烈度在Ⅴ+～Ⅶ间。将具有现场调查地震震中烈度与直接经济损失进行拟合，见图9，得到关系式：y=8E-07x12.078，R2=0.656 3。

图8 震级与直接经济损失拟合关系图

图9 震中烈度与直接经济损失拟合关系图

1.6 历年来几次中强地震灾害对比分析

从表2中历年来几次中强地震震害对比，笔者发现评定历史地震震级和震中烈度要综合考虑地震引发的地质灾害、房屋建筑的破坏情况以及有感范围等。无论从历史地震记载还是现代地震的现场考察，重庆地区地震存在地震小、烈度高现象，如遂宁-潼南5.0级地震、垫江4.4级地震等。重庆地区可能产生灾害损失的地震震级从4级就开始。重庆地区的中小地震一般不会造成滑坡、地表裂缝等，一旦发生较大地震则会引起严重的地质灾害。重庆地区中小地震一般不会造成人员死亡，多为人员受伤。中小地震会发生在无构造背景、无人类活动的地方，存在随机性。重庆荣昌地区是地震多发区，2008年以后地震灾害叠加，烈度放大，且人类活动影响地震的发生。

表2 地震震害对比

续表2

序号震例灾害特点当地建筑特点崩滑体分布、地裂缝和地表变形倒塌和破损房屋(间)伤亡人口81999年8月17日荣昌5.0级地震局部电力、通信短时中断土木、砖木结构为主、框架结构三类未发现崩滑体和地表裂缝倒塌399间,损坏24.9万户无人死亡,8人受伤92001年6月23日荣昌4.9级地震此次地震六度区的一部分与1999年5.0级地震六度区重叠,五度区部分与1999年5.0级地震七度区和六度区重合,震害叠加土木、砖木结构为主、框架结构三类未发现崩滑体和地表裂缝—无人死亡,33人受伤102010年2月22日荣昌4.2级地震最近四年来的几次中小地震,仪器测定震中有变化,而破坏较重的都分布在广顺和安富,可能与煤矿形成的采空区形成地震烈度放大有关土木、砖木结构为主、框架结构三类未发现崩滑体和地表裂缝倒塌房屋17间。无人员伤亡112010年1月31日遂宁潼南5.0级地震2008年的汶川8.0级地震造成本次地震区Ⅵ度破坏,形成了一些危房和房屋裂缝,本次地震形成了地震破坏的叠加现象;本次地震震源浅,形成小地震高烈度的异常现象石柱穿斗结构、土木结构房屋(含土墙承重房屋)和砖混结构(含砖木结构房屋)未发现崩滑体和地表裂缝倒塌210间1人死亡,15人受伤122016年8月11日垫江4.4级地震震源深度极浅,在1～2 km以内(黄世源,2017)。4.4级地震震级不高,但极震区烈度达到V度强(V+),震害比同等强度的其它震级地震明显偏重,其原因可能与本次地震的震源深度非常浅有关多层砖混结构房屋为主,少量单层砖木结构房屋,也有少量年久失修的瓦房和简易房屋未发现崩滑体和地表裂缝倒塌2间无人员死亡,3人轻伤132016年12月17日荣昌4.8级地震震源浅,4千米砖木结构(含土木结构)、砖混结构、框架结构未发现崩滑体和地表裂缝。倒塌18间无人员死亡,2人轻伤142017年11月23日武隆5.0级地震震害较轻,没做灾害评估以砖混结构房屋结构为主、少量框架、砖木结构,极少数土木结构高谷镇兴隆村一危岩垮塌,造成一房屋受损房屋垮塌1间无人员死亡, 6人轻伤

图10 重庆地区基底断裂分布及中强地震震源机制解

2 重庆地区中强地震发震原因探析

2.1 重庆地区中强地震发震原因

前人研究表明(丁仁杰，李克昌，2004)，重庆地区以北东向的断裂构造为主导，断裂分为基底断裂、基底断裂相关联的地表断裂和发育在背斜核部的盖层断裂三类。不同类别的地震具有不同级别的发震能力。其中具有较强地震背景的是控制性基底断裂带。重庆地区主要基底断裂为华蓥山基底断裂、方斗山基底断裂带、七曜山—金佛山基底断裂、彭水基底断裂和长寿—遵义基底断裂，见图10。这些基底断裂带对重庆地区的地质构造、沉积建造、地震活动有着重要的控制作用，具有发生6级地震的构造条件。南川51/2级地震就是发生在两条基底断裂的相交部位。重庆地区与基底断裂相关联的地表断裂与基底断裂或平行靠近、或重叠、或斜交，或深部同根，这些断层的最后活动时代多在中更新世时期，个别在晚更新世时期仍有活动，是基底断裂在盖层内伴生次级构造。这类断裂构成本地区特殊的构造型式，是荣昌一系列地震、彭水43/4级地震的发震原因。发育在背斜核部的盖层断裂最后活动多在距今20万年之前，晚更新世以来活动减弱。地表断层、“隔挡式”褶皱、及褶皱之下潜伏的底腹断层构成的构造统一体，即断层褶皱带，是一个具有区域代表特征的地震构造组合。如鸡冠石发生过几次4级左右地震，统景发生过5.2级和5.4级地震，统景的5.4级地震是有记载以来发生在这一类断层褶皱带上的最大地震。值得重视的是黔江断裂带(南段诸佛江断裂、中断筲箕滩断裂、北段龙潭坝断裂)是否切割基底，没有相关资料阐述，但在其附近分布有4个5级以上地震，其中两个有明确的房屋破坏或巨大地震地质灾害记载，震级在6级左右，从历史地震重演原则判断具有发生6.5级地震的构造背景。除了构造因素外，人类开采活动也会促发地震发生。例如2010年遂宁-潼南5.0级地震就是在汶川地震后，该地区处于应力调整期，加之天然气开采最终导致了该断层扩展背斜下方的逆断层发生错动发生了此次5.0级地震。随着重庆地区页岩气的开采，人类活动引起的地震问题也值得关注。2016年8月11日垫江4.4级地震附近都没有断裂分布，震源极浅，黄世源(2017)认为该地震是区域应力作用下，地表盖层内局部层间产生滑脱作用而发生的浅地表地震。2017年11月23日武隆5.0级地震发生在武隆的火炉镇，附近没有断裂分布，以往以小震活动丛集分布呈现，这次地震突破了地震预测预报部门的中期预测结果，是重庆地区近20年来震级最高的一次地震，是区域应力作用下，重庆地区的陷褶束、断褶带薄弱部位的应力调整。

2.2 重庆地区中强地震震源机制解

表3和图10给出了1989年以来重庆发生的中强地震的震源机制解，从中我们也可以看出地震与构造的关系。1989年统景5.2、5.4级地震、2010年四川遂宁重庆潼南5.0级地震、2017年武隆5.0级地震，发生在远离基底断裂和地表断层的位置，但震源节面方向与震区背斜构造方向北东向保持一致，说明发震有可能受到背斜与底腹断层的控制。1997年以来所有发生在荣昌的中强地震，位于华蓥山基底断裂在荣昌的地表断层。2016年垫江4.4级地震震区主体构造方向为北北东，但计算得到的震源节面为近东西方向(黄世源，2017)，与主体构造方向有明显差异，说明此次地震与构造无关。总体来说，本地区地震以逆断层活动和兼逆走滑断层活动为主。

表3 重庆地区中强地震震源机制解

①中国地震局地球物理研究所；②秦娟(2014)；③重庆市地震局

3 小结

本文讨论了重庆地区中强地震的灾害特征，震级与震中烈度关系、震级与受灾面积关系、震级(震中烈度)与死亡人数关系、震级(震中烈度)与受伤人数关系、震级(震中烈度)与倒塌房屋数量关系、震级(震中烈度)与直接经济损失的关系，进行了发震原因的分析。实际发生地震时，可以结合重庆地区震害经验回归曲线和社服系统计算得到的预评估结果进行综合考虑。对重庆地区地震预评估工作和灾害损失评估工作将起到积极的作用。下一步，我们应该在地震发生后的应急工作中，及时、细化的收集灾情信息，对比分析人员伤亡情况，倒塌房屋结构类型、地质环境等因素，做好灾害损失评估报告和科学考察，切实履行服务社会、服务政府的行政职责。