第一节 课题研究

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内容出处: 《福建省志·地震志》 图书
唯一号: 130020020230002165
颗粒名称: 第一节 课题研究
分类号: P315
页数: 16
页码: 210-225
摘要: 本文记述了福建省地震课题研究广泛而深入,涵盖历史地震、地震地质、深部探测、地震学、地壳形变、水库诱发地震、地震前兆、台湾地震及工程地震等领域,为全方位理解地震及减灾防灾提供重要依据。
关键词: 福建省 地震 课题研究

内容

一、历史地震研究
  1972年,省地震综合队开始对福建省及邻近地区破坏性历史地震进行宏观调查,确定宏观地震参数、震害分布和影响范围,编绘出相应的等震线,为研究福建地震影响场特征积累和提供基本资料。
  1978年,省地震局会同省科委、省文化局、省图书馆、福建师范大学、厦门大学、泉州文物管理委员会等单位,开展福建地震历史资料的全面收集和整理工作。1979年,省地震局整理出版《福建省地震历史资料汇编》,收集自晋太康八年(287年)至1949年福建地震史料470余条。这是福建第一本系统的历史地震资料集,获1981~1982年度国家地震局科技进步三等奖。
  1987年,省地震局组织人员调查考证证实史料所载明正德十一年(1516年)安溪午山、正德十四年(1519年)诏安渐山、民国11年(1922年)尤溪六都南山以及永定峰市等“地震”是由于降雨和重力原因产生的山崩滑坡现象,并非构造地震;福鼎县清嘉庆二十年(1815年)和民国11年(1922年)两次地震破坏是由台湾地震造成;1971出版《中国地震目录》所记民国11年平潭海外6级地震、民国15年泉州海外33次5~53/4级地震群则是台湾东北海域中地震之错记。
  1988年,闽赣地震地质勘察院完成《中国地震简目》福建、江西部分,收入福建省宋建隆四年(963年)至1986年间4.7级以上地震30次。
  二、地震地质研究
  为较准确地划分强震活动带和强震危险区,查明地震活动的构造条件,1970年,福建省地震办公室开始进行地震地质调查研究。在这基础上,1973年后进一步对省内各主要断裂带进行考察研究,一方面结合断裂构造野外考察,对历史强震进行宏观调查;另一方面,从地质构造角度对地震的发生和发展过程等有关问题开展专题研究。
  1973~1976年,省地震综合队参加《中国地震烈度区划图》(1:300万)(1976年版)的编图工作。对闽赣两省各断裂带进行考察研究,完成福建、江西两省构造体系、新构造、地震危险区和地震烈度分布等7种图件(1:100万)的编制及工作报告和说明书的编写,系统阐述闽赣强震发生的地震构造背景、发震构造条件及其标志,圈定了地震危险区段。
  1976年,省地震综合队对长乐—诏安断裂带,开展了以活动断裂为中心的地震地质考察,并在一些断裂形迹较为明显的地段,布设跨断层的短水准和小三角定期测量。
  1980年,省地震综合队引进卫星照片解释新技术,编制了福建省卫星照片断裂构造解释图(1:100万);同时开展福建沿海四大断陷盆地及断陷海湾的第四纪地质对比研究,认为沿海这些断陷盆地及断陷海湾与其紧邻断块的差异活动是导致该区发生中强地震的力学因素。
  1981年,国家地震局组织编制《中国岩石圈地球动力学图集》,省地震研究所参加该图集中的地球物理和地球化学图集组工作,编制了该图集的第15幅图《热震状态图》,首次运用热动力学理论,阐述孕育、发生地热构造区(带)形成的热状态背景,揭示中国板内地震分布规律与热震能态的内在相关性。在这基础上,还编写了“地热场”专著;地震综合队完成了该图集的第39幅图“福建幅”和第40幅图“台湾幅”的编图工作,对两省活动断裂的活动阶段划分和活动速率,以及活动断裂与地震的关系,均做了较深入的研究;同时与广东省地震局、国家地震局地震研究所合作,完成第65幅图“东南地区”和第66幅图“南海海域”编制工作。在编图的基础上写成专题研究报告,编入《中国岩石圈动力学概论》,公开出版,该总项目成果获国家自然科学三等奖和国家优秀图书一等奖。
  1987年,闽赣地震地质工程勘察院根据台湾海峡作为衔接欧亚板块与菲律宾海板块碰撞带过度区的地震、地热现象,编写《板块碰撞与台湾海峡两岸“热一震”能态结构研究》,论述闽台地区热场特点、断块活动与热一震能态结构的内在关系。
  1989年,省地震综合队为中国新的地震烈度图编制闽、台、赣3省新构造图(1:175万),并在研究了地貌、第四纪地质和活动断裂的基础上,对闽东南沿海地区做三、四级新构造区的划分,编制闽东南沿海地区新构造分区图(1:50万),首次对海水覆盖的近岸海域地区进行新构造划分。
  1991年,闽赣地震地质工程勘察院与国家地震局地质研究所联合编写《活动构造研究》,介绍了活动构造研究方法及其应用价值。
  1987~1991年,省地震综合队集中主要力量完成国家地震局下达的“长乐—诏安断裂带”活动断裂地质填图(1:10万,重点地段1:5万)任务,对该断裂的部分断层碎屑物、断层泥做了热释光年代测定,对断裂展布地区的第四纪地层与邻近地区进行对比,做了部分泥炭层和贝壳等样品C14的绝对年龄测定,从而使沿海第四纪地层的成因类型、沉积相对时代的划分有更充分依据,改变了过去仅停留在定性分析阶段的局面,逐渐走向定量化,并根据活动断裂的活动标志阐明长乐—诏安断裂带的几何学特征,对带内各断裂的活动年代、交切关系、分段特征及运动学特征、第四纪以来断裂活动性的迁移问题及与现代地震活动的关系等重要问题,提供了丰富的地质证据,得出了较科学的结论。该项目于1994年经国家地震局组织验收通过,并由专家组推荐以专著形式出版,现已由省科技出版社出版。
  1996年,福州地震地质工程勘察院通过对中国东南陆缘区近30年地质一地球物理、地球化学、地震等资料的综合研究,讨论中国东南陆缘活动构造及深层构造性状演化的有序性,提出了中国东南沿海边缘活动构造及深层的演化,是古、今陆、海板块之间消减一碰撞作用的产物。
  三、深部探测研究
  (一)重、磁、电探测
  1972年,省地震综合队开展以重力、地磁、地电方法为主的地壳深部探测研究,配合区域地质对地震危险区进行解剖。其成果《闽赣深部构造特征的研究》获1978年福建省科学大会科技成果奖。
  1984~1985年,省地震局配合成都地质学院在龙岩、漳州、惠安、闽侯等地进行大地电磁测深(MT法)工作,发现闽侯、漳州地壳内存在相对高导层,龙岩、惠安存在上地幔高导层。提出福建地区深部电性分布明显受政和—海丰和长乐—诏安断裂带控制的论点,推测两断裂可能是超壳深断裂,长乐—诏安断裂带可能是一古俯冲带。
  1986年,省地震综合队对福建全省1972年后的重力资料进行全面的整理和研究,研究结果表明长乐—诏安断裂带重力值相对政和—海丰断裂带的东侧表现为下降,由于受永安—晋江北西向断裂的阻止,将长乐—诏安断裂带下降区分南北两段,北面兴化湾地区下降值达-100μgal,南面东山、诏南下降值为-70μgal。而政和—海丰断裂带西侧则为上升区,漳州、华安、龙岩地区由于受北东向和东西向两组构造带的控制,在整体上升区域中切成两个异变带,九龙江以东为下降区,以西为上升区。从整体上看,福建存在着3个重力梯度带密集区,即兴化湾地区、漳华龙地区及漳浦和东山地区。
  对1981~1991年的重力观测资料分析结果表明,长乐—诏安断裂带自福州至诏安分成上升、下降、再上升、再下降的4个不同变化区域,上升的最大速率为+3.6μgal/年,下降的最大速率为-5.0μgal/年,这一现象与该地区受北西向断裂控制、由北而南活动分段的特征相吻合。
  对1991~1996年重力资料分析表明,这一时期重力场的变化继承了过去的变化特点,并从多局的变化向较单一的区域变化发展,形成了厦门至泉州方向以北地区为上升区,以南为下降区的格局,上升和下降的量值平均为5.5μgal/年左右。重力场变化较大的地区自北而南为:福州地区+10/μgal/年,泉州地区+6μgal/年,厦门至漳州地区为-6.0μgal/年。
  (二)人工地震探测
  1982~1988年,省地震局在福建及其与江西、广东交界地区连续组织4次较大规模地壳上地幔结构爆炸地震探测试验,取得总长3000多公里的8条剖面,记录到39组地壳上地幔地震波。省地震研究所利用人工地震资料结合工业爆破、航磁、重力资料,反演出福建及邻近地区三层地壳结构模型、莫霍面分布起伏状、地壳深断裂展布;发现福建沿海地带中地壳存在速度为5.60~5.90公里/秒,厚度约3~5公里的低速层和以泉州为界南北地壳结构的差异性;揭示华南大陆边缘地区地壳上地幔演化及地球动力学过程。研究表明,从江西到福建沿海以及台湾海峡,地壳厚度逐渐从34公里减薄到26~27公里,福建沿海至台湾海峡是地壳厚度的突变带,台湾海峡可能存在中、新生代以来的裂谷构造;研究证实了福建沿海几条重要的北西断裂:闽江断裂、湄洲湾断裂、晋江断裂、九龙江断裂及广东韩江断裂,有些断裂甚至切割到M界面以下3~5公里,地震震源均分布在中地壳低速层界面以上及其过渡区,发震地点与北东向断裂、北西向断裂的交汇区密切相关;研究认为,福建沿海存在3个地热资源的远景区:福州—永泰区、德化—永春—安溪区、漳州—漳浦—华安区。研究成果已初步应用到中长期地震预报、城市烈度区划及重大工程抗震设计和石油气藏、地热学等矿产资源远景设计等方面。
  (三)天然地震探测
  1989年,福建省地震局利用福建、江西以及台湾等44个地震台站的1557个地震观测记录,输入23000多条波形数据,采用地震层析成像技术,投影重建福建、台湾海峡、台湾及其邻近地区不同深度、不同方位的水平和垂直剖面彩色速度图像,揭示了闽台地区地壳构造变化、莫霍面起伏、岩石圈和软流圈的变化、强震震源深部构造特征等深部构造信息。速度图像分析表明:闽台地区深部速度图像呈现横向不均匀性,这种横向不均匀性一直延展到上地幔。18公里深度以上速度图像特征同地表的地质构造特征一致。福建沿海中生代火山断隆区对应高速区,台湾海峡东侧巨厚的新生代沉积出现低速异常,这是台湾主要油气资源分布区。台东火山岛弧带对应高速异常。30公里深部速度图像给出了研究区内莫霍面起伏情况。福建武夷山脉以南地区为莫霍面凹陷区,福建大部和台湾海峡为莫霍面隆起区,台湾地区为莫霍面凹陷区。地壳厚度由西向东并非逐渐减薄。70~220公里深部速度图像给出了岩石圈和软流圈厚度情况。闽台地区岩石圈厚度至少110公里,属于大陆型岩石圈。台湾纵谷以东海域岩石圈厚度小于70公里,属于海洋型岩石圈,其软流圈厚度至少150公里左右。台湾海峡出现局部的软流圈物质涌入,厚度小于50公里。速度图像表明闽台地区8级强震震源区深部构造的特征是:上地壳是高速区;莫霍面起伏变化急剧;上地幔盖层出现低速块体。研究区内中强地震大部分都位于上地壳高速区和低速区的边缘地带。速度图像还表明菲律宾海板块同欧亚板块碰撞运动不仅发生在台湾纵谷附近,而且穿过菲律宾和台湾之间的海域,延伸到台湾海峡南端的中部。俯冲运动过程有3种不同形态,在台湾南端海域,欧亚大陆板块先向北后转向南插入菲律宾海板块;在台东纵谷附近,两大板块近乎垂直碰撞;在台湾境内北纬24°以北,板块大致以30℃左右倾角平缓向北俯冲至160公里深处。
  四、地震学研究
  (一)历史强震
  对8级大地震的研究不仅是因为大地震的危害最大,是预测的首要对象,而且还因为大地震必须取源于巨大的地质体,极可能反映更深的地质构造情况。
  1973年,科研人员开始对福建省和邻近地区的历史强震进行研究,多次深入闽南调查明万历三十二年(1604年)泉州海外8级(后改定为71/2级)地震的破坏遗址,广泛深入查找有关地震的史料。同年还与广州地震大队合作共同调查民国7年(1918年)南澳—诏安7.3级地震。
  1982年11月,国家地震局在宁夏银川召开中国8级大震学术讨论会,会议决定由福建省地震局负责明万历三十二年(1604年)泉州海外8级大震和民国9年(1920年)、1972年台湾东部海中两次8级地震的震例研究。对明万历三十二年(1604年)泉州大地震研究结果表明:地震等震线长轴方向、前震与余震集中活动区的优势方向,都与北东—北北东的断裂接近平行,说明北东向活动断裂带是控制此次大震的主要构造;近岸海域断裂(又称滨海断裂)是长乐—诏安断裂带中深、大、活的巨型断裂,对这次地震的发育和发展有很大影响,南日岛断裂是沿海北西断裂中延伸较长,切割地壳较深,全新世以来活动较强的断裂,上述两大断裂是这次地震的震源断裂;地震的主压应力为近东西向,源于太平洋板块向西运动、菲律宾海板块向欧亚板块的挤压;地震属主震余震型,最突出的特征是前震活跃、晚期前震逐渐密集后发生大震、余震持续时间长。研究结果进一步揭示了福建及其邻近地区乃至东南沿海大地震的发生条件和孕震过程。成果论文《1604年福建泉州8级地震》、《1920年和1972年台湾8级地震》收入国家地震局组织编写的《中国特大地震研究》一书中。
  80年代末,再次对历史地震进行清理研究,重新审核历史地震的震中和震级,增加清光绪三十二年三月初四(1906年3月28日)厦门海外6.1级地震等新的历史地震目录。
  (二)现今地震
  70年代和80年代初期的台湾强震及福建地区一系列小震群活动,促进了测震学在现代地震预报应用中的研究。科研人员开始研究闽台地区的地震活动规律,闽台之间地震的相关性,应用以震报震的方法研究震群序列特征,前震活动图像——空区与条带、b值、能量、应变能时空扫描以及地震波速比等方面的问题,科研人员坚持边观测、边研究、边预报的方法,进行测震学科的应用性研究,相继发表了一系列学术论文。特别是对福建及其邻近区小震群的研究,从震群发生的构造背景、小震群的活动特征及其性质都进行过深入系统的研究。研究表明这些小震群有着比较近似的特征:震源区往往是构造比较复杂的多组断裂交汇处、构造扭曲、地块比较破碎地区;小震P波初动方向一致性好,且多为正号,震源错动方式基本稳定;根据震群能量释放均匀度、归一化熵值、地震频度衰减系数等指标判识多数震群属正常震群,震群发生后不会对应大的中强以上的地震。进一步研究认为震群的发震机理有两种可能性:在大区域应力场的作用下,某些构造薄弱的环节,如上述的地块破碎带、多组断裂交切处等局部区域形成应力集中区,但是,由于地块破碎不能形成大范围的应力集中闭锁区而孕育大震,只能以小震的形式释放应变能,即形成小震群;受地幔内岩浆上涌活动的影响,使地壳受到一种向上的冲击力,引起地壳上层原有的断裂重新活动,或者引起新的破裂,这些小破裂引起的地震就类似爆破机制,初动总是表现向上,闽西南地热分布普遍,地下温泉点多,与这种机理形成的小震群可能有其内在联系。
  对震群的研究应用于1988年长汀震群、1992年厦门—龙海震群、1997年永安震群等震后预测,均有较高的对应率。
  1983年,根据国家地震局的统一部署,对福建台网建立后在闽台地区发生的中强以上的震例和震群,进一步开展地震学前兆、地震空区和条带、波谱分析、波速比、P波S波振幅比以及震源机制等方面的研究,客观地评价以震报震的各种方法的应用效能。先后完成了《福建省地震综合预报清理研究汇编》、《福建省地震综合预报清理工作总结》等报告文章。
  90年代,围绕中、强地震的震例研究,又开展了地震频度衰减系数h值、地震活动度S值、地震空间韦伯分布p值、地震分维等震前地震学前兆指标的研究,这次研究密切结合国家地震局系统开展的“八五”地震预报攻关方向,寻找本地区预报效能较高、而且物理意义较明确的方法进行震例检验。科研人员还直接参与国家地震局“八五”课题“2005年前华南地区强震危险性预测研究”,并利用国家地震局系统的“八五”攻关研究成果,开展对地震孕育过程的长、中、短、临阶段,前兆信息的远场和近场的动态演化过程的研究,特别是对1994年9月16日台湾海峡7.3级地震的震源机制、发震的动力背景、地震的归属以及地震前的地震学前兆图像、地震学参数的时序特征进行深入的研究,发表了诸多论文。认为:此次主震位于澎湖岛西南台湾浅滩,其发震构造为北西向巴士系断裂,主压应力轴方向与菲律宾海板块向西北运动的方向基本一致,震区区域应力场力源主要来自该板块向欧亚板块推挤的作用;根据此次地震的震源位于大陆架内,其发震构造与闽南、粤东同一构造体系,震前所反映的地震活动异常区与东南沿海地区成一体性的认识,判断此次地震应归属于中国东南沿海地震带,此次地震也是该地震带进入20世纪以来的第五活跃幕的最醒目的地震;地震属主震余震型,震前无直接前震活动,主震震级大,但强余震少,余震衰减慢,余震分布优势方位略呈北西向;此次地震后将使东南沿海乃至整个华南地区地震活动有所增强,并有可能向陆地内迁的趋势。
  90年代后期围绕国家地震局“九五”期间研究项目,重点研究地震孕育过程的各个阶段的前兆动态演化过程,提取从中期向短临阶段发展的前兆标志,开展对地震预报的最大难题——短临预报的攻关研究。福建省地震科研人员直接参与了“重点地区中短期预报方法和区域特征的研究”课题,寻找本地区中、强震地震前地震学前兆指标,继续研究地震的孕育、发展和发生的规律。
  (三)基础研究
  1973年,福州地震大队组织测震研究人员参加广东云浮和江西永平爆破,80年代,省地震局又在泉州、汕头地区进行了4次规模较大的爆破,利用人工地震的资料,开展华南沿海地壳和上地幔结构的研究以及华南地震波速度变化特征的研究(研究成果见本章《深部探测研究》)。
  70年代后期,还利用天然地震和人工地震资料,参与广东省地震局牵头的“华南地区近震走时表”的研究,1988年正式启用《华南地区近震走时表》,结束了华南地区一直使用全球JB走时表的历史,为测震学研究提供了更准确的资料依据。同时还开展闽台地区地震量规函数R(Δ)、震级偏差问题的研究以及闽台地震震相特征分析,汇总成《闽台地区地震震相集》。
  五、现代地壳形变研究
  地壳形变研究提供了地壳运动直接的证据和定量的特征,对地震活动背景的研究和大地震、中强地震的预测、预报具有重要的意义。
  (一)垂直形变场
  1.定性研究
  大面积垂直形变场变化特征的研究是探索中长期地震预报的一种有效方法。1972~1980年,省地震综合队对垂直形变场的研究工作基本处于经验探索阶段,以监测积累震例资料为主。1972~1976年,对闽赣两省的垂直形变场变化进行探索,作了2种垂直形变图,一种是垂直形变等值线图,进行面上分析研究工作;另一种是各条测线垂直形变剖面图,较精确地显示出沿测线的垂直形变情况。地震综合队分析室提交的《闽赣两省部分地区地壳垂直形变特征和确定地震危险区的初步意见》,提出闽赣两省地壳垂直形变场变化特征,闽东南滨海丘陵和武夷山区、戴云山区、鹫峰山区为相对的上升区,其他的平原、盆地、河谷地区为相对下降区。闽东南沿海地带(半岛、岛练地区)纵向以南高北低为总的形变趋势,横向以东高西低为总的形变趋势,总体形变趋势是由东南向西北倾斜;武夷山以东的邵武、建阳、顺昌、将乐、沙县、明溪、永安等闽西北地区,属于大面积缓慢的上升区;闽西南的明溪—永安小陶—连城朋口—永定—线以西地区,都属于下沉区;近期下降的幅度都在5~20毫米之间。
  2.定量研究
  1985年以后,随着观测资料的积累,省地震综合队转向数据处理技术的研究,开始了垂直形变场变化特征的定量研究。对1954~1977年、中心时刻T1=71.58年,1973~1983年、中心时刻T2=80.13年两周期的水准复测资料研究结果表明:福建省的形变升降区基本上以鹫峰山山脉——戴云山山脉为分界,东至东海沿岸,除东山岛地区小范围向海外倾斜沉降外,形成由西而东的地壳垂直形变逐渐增大的上升区,年变速率由1毫米增进5毫米,在大田处契入北西向相对稳定的长条地带。西部的负值区分成南北两部分,年变速率闽西北为-1毫米至-2毫米,闽西南为-1毫米至-6毫米。形变特点由沿海向内陆倾斜。而东南沿海的地壳形变有自兴化湾向南逐渐增强的趋势,形变差异运动的过渡带基本上是断块之间的相互交接地带。
  1978年至1989年莆田至诏安水准观测资料处理结果表明:长乐—诏安断裂带的地壳升降区以北西向九龙江断裂为分界,以北为上升区,以南为下降区,形变特征是由内陆向沿海倾斜,并由南(东山)向北(兴化湾)逐渐增强。
  3.排除千扰理论研究
  漳州—漳浦68公里测线自1965年后复测的11期资料显示,形变量非常突出,不同季节变化量超出6倍中误差范围,这种现象不能用误差理论解释,也不是地壳下面应力作用过程在地表面的反映。省地震综合队组成试验小组对测区地质、气象、水文、观测季节、地热等资料进行全面分析。发现形变幅度与降雨量成正比,与大气压差成反比。研究结果表明该区的形变量突出是属于雨量、气压的外界干扰,今后的水准测量,整条测线每年观测时间应安排在同样月份。
  (二)水平形变场
  1.东山测区
  东山测区是福建省地震活动主要地区之一,经分析资料得出结论:1972~1976年,长乐—诏安断裂两侧三角点位移呈左旋方向,位移值超出极限误差较多,位移场呈挤压左旋趋势;1976~1980年,长乐—诏安带断裂由挤压左旋变为受压过程,位移值和位移速度相应减小,地壳活动相应减弱;1980~1984年,长乐—诏安带断裂两侧地壳呈张性活动,位移值大都超出极限误差范围,说明东山测区此阶段正处在活动期。
  2.跨断层小三角场地
  省地震综合队自1973年6月至1985年6月,在闽赣两省长乐—诏安断裂带和邵武—河源断裂带布设了6处跨断层小三角水平形变测量场地。从1973~1995年间小三角场地的位移矢量图可以看出:北东向断层均作压扭性活动,反映这些北东向断裂活动是受北西主压应力所控制。
  3.福建东南沿海水平形变场研究
  福建东南沿海是地震活动主要地区之一,长乐—诏安—南澳断裂带的主干断裂通过本区。1979~1997年,省地震综合队在长乐—南澳断裂带的敏感部位建成9个精密激光测距网,其中除厦门测距网未复测外,其他8个测距网于1981~1991年均已复测,8个测距网总的有效控制面积约1287平方公里,参加数据处理的测距边共有116条。从近十年来两期激光测距资料所计算的大区域水平应变参数来看,福建东南沿海张应变占主导地位。从分区资料计算的应变参数来看,应变形态差异较为强烈,长乐—南澳断裂带自北向南各地段特征分别为:压扭(福州、平潭)、张扭(南日、湄洲、晋江)、压扭(漳州)、扩张(东山)、压扭(南澳),形成压张相间的构造格局。面应变也自北向南呈压缩、膨胀、压缩、膨胀、压缩的缩胀相交替的应变状态。差异最明显的地点是平潭、南日、晋江、漳州、东山、南澳。尤其南日、晋江地区不但水平位移矢量接近和超过极限误差椭圆分别为100%和70%,其地应力集中也相当明显,剪应变也增大到8.43×10﹣6,为长乐—南澳断裂带内最大量级,具有明显的发震构造背景。
  (三)GPS技术应用
  GPS空间技术应用研究最终目标是跨越海峡与台湾方面进行协作,建立高精度的大地形变网,监测福建及海峡各断层之间的现今地壳运动、主要活动断裂带的形变速率和变化特征,结合重力、水准、定点形变测量及地震活动等资料进行综合研究,建立地壳运动学和动力学模型,为防御地震和水文等自然灾害提供可靠的科学依据。
  1995年,对福建GPS网进行优化设计,建立沿海GPS网,当年12月,开展第一期GPS联测,1997年,进行第二次联测。根据协议,台湾和日本也进行了同步联测。成果报告《福建东南沿海GPS地壳运动监测网》经国家地震局验收,列入国家地震局第2号GPS成果公报,公布实现成果共享。
  1997年,对福建境内2期观测资料进行数据预处理并进行大地坐标和测点之间的边长及位移矢量计算,取得福建及台湾海峡位移、剪应变、面应变分布图像。同年以GPS为主,建立地形变数据库,包括福建、台湾省底图,GPS布网图,主要断裂带与地震分布图,测点坐标值图,斜边长度及其在高斯投影面和过泉州测点的切平面上坐标值,各测点之间的边长,主要断裂带的性质等。以GPS为主,配合水准、重力资料、海平面资料,对福建省垂直形变、应变以及重力场、海平面变化特征进行深入研究,撰写了16篇论文和报告。研究成果列入全国“GPS在地壳形变测量与地震中长期预报中的应用研究”项目,获1997年度国家地震局科技进步一等奖。
  六、水库诱发地震研究
  中华人民共和国成立后,福建省建设了为数甚多的中、小型水库,均未发现有诱发地震。但是,坝高101米、库容26亿立方米的水口水库,诱发了一系列地震。1993年3月31日水库下闸蓄水后,水位由17米迅速上升至50米左右,5月23日,闽清白云山遥测子台首次记录到0.6级水口水库地震,震中在湾口附近,距离大坝15公里。此后,小震不断,频度和强度不断增加。
  水口水库诱发地震后,省地震局组织以局长林思诚为课题负责人的“水口水库诱发地震的发展趋势及防震减灾对策”研究。1995~1996年,完成野外地震地质考察、库区地质背景和遥测地震记录资料等综合分析以及库区人口分布、房屋建筑结构、生命线工程等社会调查,提出库区震害预测及防御对策。1996年底,开始编写研究报告。1997年向省科委提交研究报告。论证和回答了4个问题。
  地震机制根据水口库区地质构造环境、较大地震的震源机制解、发震与水位关系等综合分析研究,认为水口水库地震属构造型水库诱发地震,诱发机制为断层水压效应,发震断层为通过库区北东走向的湾口断层。
  前兆指标水口水库诱发地震的有关前兆指标:水口水库15次大于3级地震,震前与库水位急剧升降有关,高水位下水位变化率达0.75~1.08米/日、连续变化幅度在6.5~10.5米的范围内,即诱发较大的地震;地震活动度以及地震容量维、信息维和关联维的下降过程也对应地震;库水位变化激发地震仅在水库蓄水的初期明显,随着蓄水时间的推移愈来愈不明显。
  发震预测根据库区历史地震上限,发震断层(湾口断层)的规模,小震分布范围以及水库基本参数的综合影响系数,两级模糊综合评判等方法预测水口水库最大地震震级4.5~5.0级,1997~1998年的发震概率相对较大,为21.7%,发震地点仍可能在小震集中区湾口-前洋一带。同时指出诱发地震的预测与天然地震一样,仍处于探索预报阶段。
  震害预测及对策根据古田、闽清、尤溪和南平4市(县)的库区(包括8个乡镇、134个自然村)约750平方公里面积内的经济、人口、民房结构及主要工业设施和生命线工程的调查统计,以可能发生的最大地震上限5.0级(震中烈度七度)预测震害,认为如果发生5级地震,虽不会危及大坝安全,但会造成建筑物倒塌,经济损失约5300万元,加上次生灾害、地质灾害等总经济损失约6000万元;预测区内共有人口67115人,其中三分之二集中于黄田、水口、雄江、桔林4个乡镇,可能造成1~2人左右的死亡,20人左右的震伤,有1万人无家可归,地震如果发生在夜间可能伤亡会更大。因此提出6项防震减灾对策:加强新建工程的抗震设计及施工质量管理;推进已有建筑的抗震鉴定和加固工作;重视次生灾害防御措施;加大防震减灾宣传和教育力度;制定库区破坏性地震应急预案,提高地震综合防御能力;在库区推进地震灾害保险。
  七、地震前兆研究
  1973年以后,福建地震科技人员通过震例总结、现场实验、地震年度趋势研究、专题研究等多种渠道,开展地震前兆研究。
  1978年,福建省地震办公室分析组提交了《福建、台湾及其邻近地区地震综合报告(1972~1977)》。
  1979年,省地震局分析预报室利用视振幅比方差判别地震序列类型,指出不同类型的地震序列之间,其视振幅比方差存在显著差异。1980年,开展强震的地下水位阶及其成因研究,提出强震的地下水位阶的出现与面波关系密切,单纯用裂隙发育与演化的观点来解释水位变化的机制是不够的。
  1982年,水化学中心实验站提交的《江西永平爆破水文地球化学效应的研究》,从现场试验资料中提取出地应力变化与水文地球化学各测项变化的规律性,并对震后效应的特征与机制提出新的见解。同年,省地震局分析预报室研究三层倾斜层直流电测深正、反演问题,用冻胶有限电阻模拟法验证其数学模型的正确性,编制了正演计算程序,提出新的α曲线的定量反演解释法。成果论文应邀参加1987年9月在加拿大召开的“第三届国际地球物理地球化学勘探学术讨论会”。
  1983年至1986年,国家地震局组织地震预报清理攻关研究。省地震局参加的全国重点攻关项目《地震综合预报探索二十年》获国家地震局科技进步专项一等奖;水化学中心实验站参加的《水文地球化学方法预报地震的可能性与可行性》研究,获国家地震局清理攻关专项二等奖。省地震研究所提交的〈福建省地震综合预报清理总结报告》,指出福建地震台网中强地震前兆异常台站占总台数的10%~30%,地震监测能力表现为“多项目、少台站”的震前异常状况,该报告获国家地震局清理攻关专项三等奖。省地籐研究所综合预报室完成的《福建地震综合预报清理研究汇编》,总结出本地区中强震及台湾强震发震的一些前兆现象和规律,获国家地震局清理攻关专项三等奖。
  1985年,水化学中心实验站总结国内多次地面爆破和井下爆破的水文地球化学效应规律,进一步研究外力授予地层后引起的地下水各组分变化的机理。成果论文应邀参加1985年8月在日本召开的第二十三届国际地震和地球内部物理学会年会。1988年获福建省自然科学优秀论文二等奖。1985年11月25日至12月23日,水化学中心实验站同国家地震局分析预报中心、地质研究所、兰州地震研究所等单位联合在南靖县汤坑村地热异常区进行水压致裂水文地球化学效应实验。资料分析证明,在持续压力的作用下水文地球化学效应存在。
  1987年至1989年,国家地震局组织科研人员开展地震预报方法实用化攻关研究。省地震研究所提交《多项前兆因子最佳组合在地震预报方面的应用》研究报告,认为最佳异常组合是实用化综合预报的一条可行途径。水化学中心实验站提交《水化、水位综合观测的可能性》研究报告,提出综合观测是今后地下水前兆手段的发展方向,一井多用可以最有效地提取地震信息。
  1988年,福建省地震局在对过去19年的预报经验作了较系统的总结后,提出分别适合本省沿海地区和闽南赣南地区的地震学和前兆手段的短临预报指标和异常判据,制定了短临预报决策方案。
  1991年7月,省地震研究所提交的《利用水化学前兆探讨近一二年的地震趋势》研究报告,通过福建和粤东地区水化学前兆监测网对一些4级左右地震前兆异常的震例总结,指出,当时出现的一批水化学异常可能是近1~2年将在政和—海丰带中段及其以东地区(包括沿海)发生中强地震或在台湾南部地区发生强震的反映。研究结果为1992年地震活动实况所证实。
  1995年1月,省地震局分析预报中心开展“台湾海峡南部7.3级地震地下流体异常特征”研究,指出震前在福建和粤东地区地下流体监测网内,观测到一批具有层次结构、阶段分明特征的震前异常现象,它们在时间进程、空间展布、强度表现方面都有一定特点。最早出现异常的测点主要分布在烈度Ⅵ度区内,显示多项中期异常的测点与具有突出短临异常的测点有沿北西向断裂分布。
  1995年10月,省地震局分析预报中心提交《福建地磁场趋势变化特征及与地震的相关性》研究报告,通过分析1985年后地震活动的地磁场时空变化特征,指出:地磁场趋势异常往往在震前一年左右出现,其幅度与各台的震中距成正比;由于磁场的空间相关性,正常时各台有较好的同步性,如出现某台不一致,则可能是该台局部异常或异常在该监视区内;地磁手段有较明显的反应。
  1996年,省地震局开展“闽台地区震前电磁辐射和自然电位特征”的研究(国家地震局“八五”攻关项目),对台湾7级大震,福建M>4.0级地震和水口水库地震的震前电磁辐射和自然电位特征进行分析,提出:台湾强震的前兆特征主要表现在超低频频段;震中在海里的地震与陆区地震震前电磁辖射波形特征有明显区别,震中距相近,强度相当的海中地震比陆区地震的信号弱得多;测点收到震前电磁辐射信号之强弱,同测点是否与震源处同一构造带有关,同一构造带上的信号强;具有孕震背景的大型水库是研究伴随岩石微破裂发生的电磁辐射现象的天然试验场,其前兆波形特征与构造地震明显不同。
  1997年,省地震局根据福建沿海几个有较长历史的验潮站的验潮记录研究“福建沿海的海平面变化及其影响”(省重点科技项目950107专题),经研究认为:海平面上升可能引发或加剧一系列的次生灾害,海平面上升的另一种主要影响是洪涝灾害增加,海平面上升一般会引起海水沿河口入侵,如再加大抽用地下水量,易造成咸水侵入地下含水层,使地下水质恶化和土壤盐渍化,影响工农业生产;福建沿海海面上升速率不高,相对来说受海平面上升的影响南部要比北部严重一些,需予以一定注意。
  1998年2月,省地震局提交《福建厦门、漳州、泉州倾斜固体潮特征及其动力学解释》研究报告(国家自然科学基金和福建省计委资助课题),根据厦门、漳州、泉州倾斜固体潮观测资料,对海潮影响进行分析,指出:潮港类型是决定固体潮特征的主要因素,并对其特征进行了地球动力学解释。
  八、台湾地震研究
  台湾是中国地震频度最高、强度最大的地区,其强震活动对福建有直接影响。1974年,福建地震部门开始对台湾与福建地震活动的相关性开展研究。
  1982年,省地震研究所建立台湾地震研究室,当年,台湾地震研究室完成“闽台震源机制和区域应力场”研究,第一次较为系统地给出该区的应力分布图案和震源机制的群体特征。
  1984年,台湾地震研究室在《1920年和1972年台湾8级地震特征研究》中首次指出可用主压应力轴的转向预测地震序列的发展趋势。成果论文收入国家地震局主编的《中国特大地震研究(一)》。
  1984年,省地震研究所开展台湾历史地震专题研究。1987年编成《台湾地震历史资料汇编》,收编1985年以前台湾地震史料3555条,把台湾地震的最早记载推前几十年,增补民国以前地震资料20余条。
  1985年,台湾地震研究室开展台湾海峡及其邻近地区现代断裂构造的地震学研究,指出可用地震学的某些标志,来推断现代断裂构造的展布。同时承担“闽、赣、台三省潜在震源区划分”的研究任务,于1988年提交《闽、赣、台三省潜在震源区划分(地震活动性)图》(1:250万)。
  1986年,以台湾地震研究室为主进行1986年11月台湾花莲7.6级地震对福建沿海破坏的现场考察。写出综合性考察报告《1986年11月15日花莲7.6级地震灾情调查及我们的对策》。
  1988年,省地震局完成有关台湾地震的强震构造背景、地球物理场、地震活动性、震源机制和区域应力场、震源的某些地震学前兆、震害研究及其与大陆沿海地区地震关系等7个专题研究。
  1988年以后,为开展本地区的地震预测预报研究工作,省地震研究所把闽、台地震相关性分析作为专题进行研究。1989年发表了《地震活动周期的谱分析》,探讨了台湾地震东带、西带和泉州—汕头地震带地震活动的周期性,认为3条带隐含2~3种周期,其卓越周期分别为17、30和335年,深入研究这3条地震带的地震活动规律,有可能揭示板缘与板内地震之间的内在关系,1990年撰写的《台湾花莲7.6级大震序列及其活动特征》在国家地震局地震专业核心刊物发表。文章指出:按大陆地震类型划分,花莲7.6级地震介于主余震型和震群型之间,该震某些参数虽接近中国西南地区的强震,但更多的是显示出其板缘地震的特征。
  1992年,开始陆续建立地震数据库,共收集清顺治十二年(1655年)以后台湾地区地震3000多条目。
  1994年,台湾海峡南部发生7.3级地震,省地震局分析预报中心为研究此次地震的归属问题,又开展台湾地震与东南沿海地震的差异性研究,并研究菲律宾、台湾、华南地区强震的关系,认为三者之间存在依序滞后发生的规律,这一结论有助福建地区今后地震大形势的预测研究。
  九、工程地震研究
  (一)近场强地面运动
  1985年,省地震局引进4套美国DCS-302型数字地震仪,首次在东南地区开展近场强地面运动和震源破裂过程的分析研究。主要进行闽赣地区中小地震和人工地震的近场强地面运动的观测分析,以及重大工程的近场地面脉动加速度观测和频谱、卓越周期分析。
  1986年至1988年,省地震研究所首次利用近场地震记录资料开展频谱特征参量fmax特性研究,提出fmax同离源角有关的观点,初步推导出利用小震记录对未来大地震的强地面运动做出预测的经验公式。成果论文的观测分析和理论解释》获国家地震局首届青年地震优秀科技论文一等奖。
  1987年8月,省地震研究所在寻乌地震现场布设近场强地面运动观测网,获得100多条近场地震加速度曲线和频谱资料,测定了较大地震的地震矩、应力降、震源尺度、频谱能量,结合地震断层进行地震破裂过程研究,为这个地区地震预报和工程抗震提供实测资料和分析成果,填补了华南地区近场地震研究的空白。
  该项目的完成对于数字地震波的分析、处理与研究,近场强地面运动记录在工程地震上的应用,震源辐射地震波特征研究,利用数字地震波记录开展福建及台湾海峡地区“三维地壳结构及地震震源反演”等研究打下了在震源破裂理论、数字地震观测技术、数字地震资料分析处理技术等方面的基础。
  (二)层析成像(CT)技术应用
  1993年后,福建地震工程勘察院在福州金鸡山隧道、马尾青洲特大斜拉大桥、长乐国际机场跑道、福州城门取水口场地塌陷病害、厦门邮电大厦超高层建筑场地等大、中型工程场地勘探中开展层析成像(CT)技术应用研究,取得丰硕成果和经济效益,并于1997年10月完成课题总报告。CT技术应用研究成功,为工程项目场地地震安全性评价增添了新的重要手段,推进工程场地勘探技术的发展。
  (三)台湾海峡裂谷区热红外异常
  1994年,福建地震地质工程勘察院分别与国家地震局地质研究所、国家气象局卫星遥感中心及其他同行合作,全省首次应用现代空间技术的卫星热红外遥感方法,研究台湾海峡裂谷构造区油气富集远景区及该区强震预报问题。1996年2月,提交《台湾海峡裂谷区热红外异常与油气田远景研究总报吿》,较系统论述了台湾海峡裂谷区油气田生油层空间分布特征、储油(气)构造、生油(气)条件,以及卫星热红外异常分布与油(气)富集区的内在联系,提出了远景预测区若干个。这是福建首次应用现代空间技术探测海洋油气田远景的尝试。研究报告认为,台湾海峡油气资源的总储量在台湾海峡东部盆地占78.13%,在海峡西部盆地占21.87%。台湾海峡地区油气总储量将介于珠江口盆地与东海陆架盆地之间。
  (四)数值模拟方法应用
  长乐—诏安断裂带是福建省最主要的中、强地震活动的控震构造带。为了探索该断裂带在现代区域应力场作用下破裂机制与地震活动关系,1984年,福建省地震研究所应用有限元数值模拟方法研究破裂带变形与地震活动关系。研究表明福建沿海地震活动主要受区域性长乐—诏安断裂带与近东西向、北西向多组断裂交汇部位所控制,这些构造结点是高应力集中的场所。原因导源于太平洋板块向西北欧亚板块俯冲—碰撞应力作用,当近东西向主压应力场作用在大陆边缘地带时,易引起北东向和北西向两组剪切节面发生破裂,而产生地震活动。计算结果清晰反映剪切应力集中部位与历史和现代地震活动基本吻合。

知识出处

福建省志·地震志

《福建省志·地震志》

出版者:中国社会科学出版社

本书内容由总概述、大事记、地图集、专业分志、人物志和附录等部分组成。其中包括地震构造背景、地震活动、中强地震、地展监测、震害防御、地震应急、地震科研、机构与队伍、地震工作管理。

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