广西北流Ms5.2地震序列与灾害特征研究

郭培兰，黄惠宁，莫佩婵，苏珊

(广西壮族自治区地震局，广西 南宁 530022 )

0 引 言

2019年10月12日22时55分，在广西北流(22.18°N，110.51°E)发生5.2级地震，震源深度10 km，宏观震中位于北流市石窝镇。这是在华南地区近年来地震活动相对较活跃的形势下，在东南沿海发生的又一次中强地震[1]。地震造成广西玉林市北流市六靖镇、石窝镇和清湾镇以及广东化州市平定镇和播扬镇共5个乡镇的房屋建筑不同程度破坏。极震区烈度为Ⅵ度，展布方向为近北西向，且面积较小，与国内同级别地震相比震害相对较轻。本次地震造成直接经济损失505万元，未造成人员伤亡。北流5.2级地震发生在粤桂琼强震区，该地区地震监测能力较好，北流5.2级地震的发震断层为北西向米场—石窝断裂带，错动方式为水平走滑。本文介绍了该次地震的地震序列特征、震后趋势判定和地震现场调查结果，为广西地区强震震后趋势判断、震前预测提供依据，为灾害预评估、减轻地震灾害提供参考依据。

1 概 况

北流5.2级地震发生在粤桂交界强震地区，周围200 km范围内共有测震台站28个，其中100 km范围内有陆川、衡阳、信宜、高州、岑溪、玉林、北海、湛江、水东、廉江和电白11个测震台，100～200 km范围内有17个测震台，包括12个广西区域测震台网台站和16个广东区域测震台网台站。震中周边地区台站布局比较理想，最小震中距约30 km，因此可以保证台网地震定位达到Ⅰ类精度。北流5.2级地震后，在震中附近布设了6个流动测震台(图1)，进一步提高了震中及附近区域地震监测能力，较好地记录了此次地震序列活动。

图1 北流5.2级地震震中附近测震台网及流动台网分布

表1列出了不同来源给出的此次地震的基本参数，北流5.2级地震的基本参数采用中国地震台网中心测定结果，余震目录均采用中国地震台网中心统一编目的结果。

表1 地震基本参数

2 地震序列特征

根据中国地震台网测定，10月12日北流5.2级地震前约2 s发生1次前震，震级为4.2级。截止2019年12月31日，共记录ML0.0级以上余震181次(31次为单台定位)，其中ML0.0～0.9级111次，ML1.0～1.9级58次，ML2.0～2.9级10次，ML3.0～3.9级2次，最大余震为10月12日23时31分发生的ML3.2。表2给出了ML2.0级以上地震序列目录，序列在12月出现ML2.0级左右地震的丛集活动，可能与5.2级地震后应力场调整有关。

表2 北流5.2级地震余震(ML≥2.0)

2.1 地震序列空间分布

北流5.2级地震余震的震源深度基本小于10 km，整体位于米场—石窝断裂带的东南侧[2]。尽管此次序列的ML≥1.5地震数量有限，但ML≥1.5地震空间分布仍呈现出近北西向优势分布的特征。为更好地了解此次地震序列时空分布特征，利用广西地震台网观测报告，采用双差定位方法[3-4]对序列地震进行重新定位。该方法显示的余震分布较台网定位结果丛集性更好，长轴为5.5 km，短轴为3.4 km，地震深度主要集中在7～9 km，序列平面分布总体以北西向分布为主(图2)。精定位前后主震的位置变化比较大，可能与定位方法有关，本次精定位采用方法是双差定位方法，该方法可以有效地减小由于地壳结构引起的误差，消除了震源至地震台站的共同传播路径效应。精定位后地震分布在两断裂带交汇部位更加明显，呈北西走向，推测此次地震序列分布与走向近北西断裂带活动有关。

图2 北流地震序列震中分布

2.2 地震序列衰减情况

序列M-t图显示(图3a)，ML2.0以上余震频次少，强度低，主震后36分发生ML3.2最大余震。由于震中附近测震台站较多，且震后架设了6个流动测震台，记录到了较多的微震活动。10月13日地震频次最高，达到39次(图3b)，随后2天地震活动强度有所减弱，但日频次仍较高，接近20次。19日后，序列活动明减减弱，日频次不超过3次。蠕变曲线显示(图3c)，地震序列的能量释放集中在12日，此后进入调整阶段。综上，北流5.2级地震的余震频度和强度衰减较快，震后3天已基本恢复正常[5]。

图3 地震序列M-t、频次、蠕变曲线

2.3 地震序列参数

最小完整性震级的确定对序列参数计算结果的可信程度有较大影响，因此，序列参数计算前应先确定该地震序列的Mc。计算方法采用基于G-R关系的震级—频度分布方法，以0.1级为震级间隔，统计不同震级档的地震频次N，采用最大似然法拟合得到的Mc为ML1.2(图4)。结合广西地震台网对该地区的监控能力，确定该序列的最小完整性震级为ML1.2级，并以该震级为计算b值、h值等序列参数的起始震级[6]。计算序列参数为b=0.896 5，与广西地区背景b值(约0.80)相比略高，截距法推算最大余震震级为ML2.4。计算序列参数h=0.9(图5)，也表明最大余震较小，实际最大前震ML4.7级，最大余震ML3.2显示，具有主-余型序列特征。计算得到p值为0.409 8，表明序列衰减很快。

图4 地震序列G-R关系

图5 地震序列h值曲线

2.4 地震序列类型分析

前人针对中国大陆地震序列类型开展了大量研究工作，根据历史地震资料统计，提出了划分地震序列的依据，主要根据地震序列的能量、震级差进行划分。北流5.2级地震的前震MS4.2地震释放能量为1.258 9×1011J，MS5.2主震释放能量为3.981 1×1012J，分别占整个地震序列总能量的3.1%和96.8%，前震与主震震级差ΔM=1.0。序列最大余震ML3.2，与主震震级差ΔM=2.4，判断此次地震序列为前—主—余型。结合广西地震台网对该地区的监控能力，确定该序列的最小完整性震级为ML1.2级，并以该震级为后续计算b值的起始震级。结果显示b=0.896 5，与广西地区背景b值(约0.80)相比略较高，表明震区应力水平较低，序列余震强度较低，截距法推算最大余震震级为ML2.4，与实际最大余震震级基本一致。主震应力降为61.5 MPa，主震应力降较高，且主震前约2秒震区发生MS4.2前震，震区地震能量释放较充分，判断北流5.2级地震余震强度不高。

本文基于区域测震台网宽频带地震台站记录资料，采用CAP方法[7-8]反演了北流5.2级地震的震源机制，其余地震采用初动和振幅比[9]联合计算地震震源机制解，反演得到8次地震的震源机制解(图6)，MS4.2级前震和MS5.2级主震震源机制为走滑型，P轴走向均为北西向，倾角近水平，与区域构造应力场的方向一致[10]；其余6次余震震源机制为正断型、逆断型或斜滑型性质，与前两次地震类型不一致，且P轴方向未呈现优势分布，震源机制解主压应力结果表明北流5.2级地震发生较大余震的可能性不大。综合分析认为，此次地震序列类型为前—主—余型。

2016年7月31日广西苍梧发生5.4级地震，距离此次地震约235 km，序列类型为孤立型，苍梧5.4级地震与北流5.2级地震均发生在广西桂东南的粤桂交界地区，震区地形地貌等比较相似，两次地震序列余震强度较低，衰减比较快；苍梧5.4级地震序列最大余震ML2.1，北流5.2级地震序列最大余震ML3.2，两次地震序列余震活动具有一定的相似性，余震活动特征可以为该地区的强震震后趋势判断提供参考。

图6 地震序列余震震源机制解及M-t图

3 地震的影响场及灾害特征

3.1 地震影响场

根据现场工作队对94个居民点房屋震害抽样调查结果显示，此次地震Ⅵ度区涉及广西北流市六靖镇、石窝镇和清湾镇、广东化州市平定镇和播扬镇，长轴为19 km，短轴为10 km，面积约141 km2，涉及人口54 642人(图7)。地震造成广西玉林市北流市六靖镇、石窝镇、清湾镇以及广东化州市平定镇和播扬镇共5个乡镇的房屋建筑不同程度破坏。

图7 北流5.2级地震烈度

3.2 震害情况

地震造成房屋建筑和工程结构不同程度的破坏。

3.2.1 房屋震害

Ⅵ度区：砖混结构房屋出现小裂隙和小裂缝、掉灰等，土木结构房屋出现掉瓦、滑瓦或土墙倒塌等。

灾区住宅房屋建筑按结构类型分为土木结构、砖木结构和砖混结构三大类。将土木结构和砖木结构房屋统称为简易房屋。土木结构为当地主要的传统民房，土坯墙承重，多为一层，墙抬木梁、人字形瓦屋顶，多数建造年代较久，抗震性能极差。砖木结构为砖墙承重，多为一层，墙抬木梁、人字形瓦屋顶，无抗震措施，多数建造年代较久，抗震性能较差。简易房屋面积约占灾区房屋总面积的5%。

砖混结构为砖砌墙体承重，大部分未设置钢筋混凝土圈梁、构造柱，现浇楼板(屋)盖，抗震性能一般。砖混结构房屋面积约占灾区房屋总面积的95%。

建筑物破坏程度划分：(1)简易房屋划分为基本完好(含完好)、破坏和毁坏3个破坏等级；(2)砖混结构划分为基本完好(含完好)、轻微破坏、中等破坏、严重破坏及毁坏5个破坏等级(表3、表4)。

表3 简易房屋破坏比汇总(%)

表4 砖混结构房屋破坏比汇总(%)

3.2.2 次生地质灾害

地震引起的房屋倒塌是造成人员伤亡的主要原因，除此之外，滑坡、泥石流等次生地质灾害也是造成人员伤亡的重要原因。北流地震震中位于我国2019年度地震危险区内，抗震设防工作充分，地震持续时间短、破坏力相对较弱，加上地表覆盖土层较薄、地表振动放大作用较低，未引发大型滑坡、泥石流等次生地质灾害。仅在震中附近北流市的六靖镇、石窝镇及清湾镇等地少量房屋受到一定程度的损坏，主要为砖混结构房屋少数轻微破坏、非承重构件有明显裂缝和掉灰等，土木结构房屋出现掉瓦、滑瓦及土墙倒塌等现象，未造成人员伤亡和严重的房屋破坏。

3.2.3 工程结构震害

(1)电力系统：北流市六靖镇、石窝镇和清湾镇未出现停电情况。

(2)交通系统：未出现道路受损情况。

(3)通信系统：未出现移动通讯基站受损情况。

3.3 震害分析

根据大量现场调查取证、仪器观测及对本地区历次地震震害相关研究的归纳，得出以下三点认识：

(1)震区房屋抗震性较好，无人员伤亡，仅个别老旧土坯墙体倒塌。极震区烈度为Ⅵ度，且面积较小，与国内同级别地震相比震害相对较轻。

(2)震区局部基岩裸露，覆盖土层较薄，地震未引发大面积崩塌、滑坡及泥石流等次生地质灾害。

(3)震区许多房屋已进行危房改造，房屋以砖混结构为主，多数配置了柱和圈梁，少部分房屋为土木结构，具有一定的抗震能力。

3.4 强震动记录

北流5.2级地震后，广西强震台网共记录到19组强震动记录(表5)，强震动记录震中距为29～259 km，其中距离最近的陆川台东西、南北和垂直方向获得的地震动加速度峰值分别为46.4、41.9和45.5 gal[11-12]。经计算震中仪器烈度为Ⅵ度，与现场工作队考察结果基本一致。对获取到的地震动加速度进行频谱分析，卓越频率集中在3～10 Hz范围内，这可能是造成震中震害较轻的原因之一。强震动台站所配置的强震仪以GLP-2A为主，兼备BBAS-4、CMG-5TCDE。

表5 北流5.2级地震强震加速度记录

4 讨论与结论

北流5.2级地震发生在粤桂琼强震区，最大余震为ML3.1级，余震频次少、强度低，衰减快，属前主余型地震序列。北流地震序列空间分布呈北西向，整体位于米场—石窝断裂带的东南侧，精定位后，定位结果丛集性更好，长轴长5.5 km，短轴长3.4 km，地震深度主要集中在7～9 km。最小完整性震级Mc为ML1.2，b值、h值、p值分别为0.896 5、1.1、0.409 8，地震序列显示具有前-主-余型序列特征。前震和主震震源机制为走滑型，P轴走向均为北西向，倾角近水平，6次余震震源机制为正断型、逆断型或斜滑型性质，也表明地震序列为前—主—余型。

北流5.2级地震Ⅵ度区涉及5个镇，长轴为19 km，短轴为10 km，面积约141 km2，与国内同级别地震相比震害相对较轻。震区房屋抗震性较好，覆盖土层较薄，震区许多房屋具有一定的抗震能力。对广西强震台网记录到的19组强震动记录地震动加速度进行频谱分析，频率集中在3～10 Hz范围内。

2016年以来，东南沿海地震带5级地震及5.5级地震长期平静先后被打破，该带地震活动持续增强，北流5.2级地震的发生预示东南沿海地震带已经进入新一轮地震活跃幕，对大陆东部强震活动有何指示意义，需进一步深入研究。北流5.2级地震与全国乃至全球强震活动的关系及其形成的机理有待进一步研究。