1975年2月4日辽宁省海城7．3级地震

辽宁省地震局 全蓥道

前言 | 地震基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布 | 地震序列 | 震源机制解和主破裂面 地震台网及前兆异常 | 前兆异常特征分析 | 讨论与结束语 | 参考文献和参考资料

前  言 

1975年2月4日，在辽宁省海城市岔沟乡发生了7．3级强烈地震。这次地震发生在人口稠密、现代工业较集中的地区，因此，国民经济蒙受很大损失。地震破坏城镇房屋508万平方米、农村民房86．7万间；各类输送管道和线路169万m；破坏各类桥梁2000余座；水利设施700多处；喷砂埋盖180多万平方公里农田。总经济损失约8．1亿元，其中城镇损失4．93亿元，占总损失的61％，农村损失3．17亿元，占39％。地震直接造成人口伤亡18308人，其中死亡1328人，占受灾区总人口的0．016％。

    在这次地震之前，辽宁省地震台网已初具规模，全省有13个专业台。震前，专业台网和业余测报网观测到地震活动（频度、小震群、前震等）、地壳形变（短水准、地倾斜等）、水氡、宏观（地下水、动物等）等方面的丰富的异常，为预报这次地震提供了可靠的依据。

    海城7．3级地震，是一次做出了预报并取得预防效果的强烈地震。自1970年组建队伍起，根据邢台地震以来的地震活动迁移、辽东半岛的形变背景等资料，及时注意了辽东半岛地区。1973年9月以来的金县短水准异常以及地震活动、水氡、宏观等异常的相继出现和发展，使我们逐步“缩小”地震发生的危险时间和可能地点，前震的发生为最后预测发震时间和地点起了关键的作用。值得提出的是，1974年6月国务院69号文件，转发了国家地震局“华北及渤海地区地震形势会商会”的意见，提出渤海北部地区在一至二年之内可能发生5―6级地震的中期预报；1975年1月国家地震局年度趋势会商会提出：1975年上半年在辽东半岛及其邻近海域发生5．5―6级地震的短期预报意见。这些对预报海城地震起了极其重要的作用。海城7．3级地震的预报成功，它的意义远远超过预报本身。不过，从地震预报科学的角度来认识这件事，它仅仅是一次探索性的实践，带很大的经验性。

    震后，由国家地震局和辽宁省地震办公室联合组成的宏观考察队，对震区地震烈度、地面现象和主要震害等进行了详细的考察和研究。与此同时，也有一些相邻学科的研究部门也做了有关问题的考察和研究。这些考察和研究的综合结果，请参阅文献［1、2］。

地震基本参数 

海城7．3级地震的基本参数见表1 

表1  地震基本参数表

Table 1  Basic parameters of earthquake

编号

发震日期

发震时刻

震 中 位 置

震级

(MS)

震源深度(km)

震中地名

结果

来源

年 月 日

时 分 秒

北  纬

东  经

1

1975 2 4

19 36 06

40°39′

122°48′

7．3

12

海城市岔沟乡

[1]

地震地质背景

    辽南地区，在地貌上大致以沈阳至盖县为界，东部是辽东隆起，西部是下辽河断陷盆地，其大地构造位于中朝地台东北偏东部位。

    无论是海城－营口地区，还是整个辽南地区，自挽近时期以来，新华夏系是最活动的构造体系，活动地点主要集中在下辽河坳陷与辽东隆起的过渡带。由于新华夏系的强烈活动，形成了一系列活断层和新褶曲，活动时间一直延至史文时期仍有显示。震区还存在北西向拱曲，它对第四纪地层、地貌的控制，反映了北西向构造的活动性［1］。

    区内存在多条北东向活动断裂，自西向东有牛居－油燕沟断裂、金山岭断裂和双台子河－赵家堡子断裂以及与海城地震有直接关系的北西向有大洋河断裂。 根据地壳测深资料［3］，在主震震中区东部还存在北东向析木河深断裂。海城7．3级地震震中位于北东与北西向断裂汇而不交的地区［1］（见图1）。                      

    根据水准网动态平差法计算的海城7．3级地震前地壳形变资料［4］，1970－1958年庄河相对营口一带上升约70－80 mm，平均速率约6 mm／a，比1958－1937年（约3 mm／a）有增加，方向相同，即从1937年后辽东半岛向西北继承性倾斜，结合海平面资料，1970－1958年辽东半岛上升的绝对值约为6－10 mm／a。

    根据测震、工程爆破、地震测深、重力资料反演等对地壳深部结构的研究，辽河平原东测存在沿北东方向延伸的上地幔隆起，隆起两侧的陡坡东急西缓，海城地震发生在隆起东侧局部凸起带的斜坡上［3］。据大地电磁测深资料，在地壳中部存在明显的高导层，其顶板埋藏深度为15－20 km，西深东浅，且在震中区拱起，海城7．3级地震发生在该高导层之上［5］。

图1  海城附近地区地质构造图

Fig．1  Geological structure in the Haicheng surrounding area

        1．活动断层；2．隐伏断层；3．新生代盆地；4．5．0≤ＭＳ≤6．0

        ①牛居－油燕沟断裂；②金山岭断裂；③双台子河－赵家堡子断裂；

        ④金州大断裂；⑤大洋河大断裂；⑥析木河断裂；⑦庄河大断裂；

        ⑧鸭绿江大断裂

    海城7．3级地震，为辽宁省有历史记载以来的最大地震。海城市无破坏性地震的记载。距海城较近的营口，于1859年和1885年分别发生过5级地震。1940年在熊岳发生过5 级地震，造成一些破坏。辽宁省的其他地区和海城虽然发生过一些破坏性地震，但离这次地震震中较远。历史地震震中分布情况见图1。

烈度分布

    海城7．3级地震的有感范围北起黑龙江省的绥化、牡丹江、嫩江等地，南到苏北淮阴、宿迁地区，西至内蒙五原、乌达和陕西省西安一带，东部超越国境线，朝鲜北半部普遍有感。

    宏观震中位于北纬40°42′、东经122°41′的海城市英落乡赵家堡子附近［1］。

    海城7．3级地震的最高烈度达Ⅸ度强［1］。Ⅸ度区形状不规则，在北西、东南和南西方向上向外凸出，而在正南、正西方向上向内凹进。长轴方向为北65°西，长51 km，短轴长22 km，面积约760 km2。在Ⅸ度区内地裂缝很普遍，除了在河谷地带有大量地裂缝外，基岩上也有裂缝。喷砂冒水、山石滚落、陷坑等现象很普遍。

    Ⅷ度区基本延续了Ⅸ度区的方向和形状，等震线向两个方向突出呈十字形。长轴长70km，短轴为60 km，面积约1685 km2。区内地裂缝也较发育，但无基岩裂缝，喷砂冒水现象也很普遍。

    Ⅶ度区往东衰减较快，往南，特别是往西衰减较慢，等震线呈十字形的特点更加明显。长轴方向为北西西，长度达165 km，等震线还向北东方向发展，长157 km，面积约9000 km2。在平原区地表裂缝和喷砂冒水现象仍普遍，而在山区不多见。

    等震线的上述形状与震区地质、地基和海陆分布等因素有关。由于区内存在北北东、北西和近东西向断裂，等震线的延长方向受区内主要构造线方向的控制，因此，形成了十字形。此外，烈度分布还存在“高中有低，低中有高”等烈度异常现象。烈度分布见图2。

图2  海城7．3级地震等震线图

Fig．2  Isoseismal map of the Ｍ 7．3 Haicheng earthquake

地震序列 

海城7．3级地震所释放的能量为6．3×1015J，它占全序列所释放能量的98％以上，整个序列属前―主―余震型或主余震型。

    海城7．3级地震之前，离震中200 km范围内有6个测震台，可控制ＭS≥1．5级地震。震后设置8个流动台，增建4个台，可监测ＭS≥1．0级地震。整个地震序列的Ｍ-t图见图3。1975－1980年目录取自文献［1］，1981年目录取自辽宁省地震目录1）。海城7．3级地震的前震很丰富，共发生527次前震，其中ＭS≥1．5级地震35次，最大震级为ＭS=4．7。88％的地震发生在2月3日18时至2月4日13时，震前6小时开始进入相对平静阶段。前震的Ｍ-t图所取地震的震级为ＭS≥1．5，余震的Ｍ-t图所取地震的震级为ＭS≥4．0级。海城震区自1982年起无4级以上地震，故余震Ｍ-t图只绘到1981年。考虑到序列时间较长，图3（ｂ）横坐标取对数。

图3  海城7．3级地震序列Ｍ－t图

Fig．3  Ｍ－t diagram of the Ｍ 7．3 Haicheng earthquake sequence

         （ａ）前震Ｍ-t图； （ｂ）主余震Ｍ-t图

海城7．3级地震的能量衰减情况见图4。计算能量采用公式lgＥ＝4．8＋1．5ＭS（单位焦耳）。考虑到现存的目录状况，计算能量时最低震级取ＭS＝2．0级，时间单位取一个月，即每月计算当月释放能量总和

，

其中Ｅｊｉ表示第ｊ月第ｉ个地震能量。由于初期几个月和后期释放的能量差几个数量级，难以绘于一张图上，因此，纵座标取lgＥｊ。从图中可以看出，能量有起伏地衰减，其中，1978年5月18日5．9级强余震和1981年8月12日4．7级强余震比较突出。值得提出的是，5．9级地震发生在主震后三年零三个月，4．7级地震又发生在5．9级地震后三年零三个月。余震起伏的这种现象，对余震的监视有一定的意义。

图4  海城7．3级地震序列能量衰减曲线

Fig．4  Curve for energy attenuation of the Ｍ 7．3 Haicheng

        earthquake sequence

为了更确切地了解余震衰减情况，根据公式

Ｎ＝Ｎ0ｔ-ｐ，

计算了频度衰减系数ｐ值。考虑到1978年5月18日5．9级强余震后每月2级以上地震只有几次，ｐ值计算到1978年5月。ｐ值的大小和时间间隔的取法有关。自1975年2月至1978年4月，时间间隔取1个月、震级仍取2．0级时ｐ值为1．18，相关系数为0．92（ｎ＝39），而时间间隔不变，震级改为2．5级时ｐ值为1．16，相关系数为0．85（ｎ＝39），这就是说最低震级取2．0级还是2．5级，结果均较稳定。

    余震震中分布见图5。5级以上地震的余震目录见表2。

海城7．3级地震序列ｂ值，前震为0．44，余震为0．82。序列ｂ值图见图6。

图5  海城7．3级地震余震震中分布图

     （1975．2．4―1983．12．31；ＭS≥3．5）

Fig．5  Epicentral distribution of the aftershocks in the

        Ｍ 7．3 Haicheng earthquake

表2  海城7．3级地震余震目录

Table 2  The catalogue aftershocks of Haichang M=7．3 earthquake

编号

地震日期

发震时刻

震 中 位 置

震级

(MS)

震源深度(km)

震中地名

结果来源

年 月 日

时 分 秒

北  纬

东  经

1

1975 2  4

21 32 35

40°44′

122°43′

5．5

海城市英落乡

[1]

2

1975 2  6

05 43 43

40°37′

122°54′

5．2

海城市岔沟乡

3

1975 2  6

12 24 57

40°48′

122°30′

5．4

海城市感王乡

4

1975 2 15

21 08 04

40°39′

122°47′

5．4

12

海城市牌楼乡

5

1975 2 16

22 01 20

40°41′

122°48′

5．3

11

海城市折木乡

6

1975 8 28

22 05 02

40°44′

122°33′

5．0

4

营口县虎庄乡

7

1978 5 18

20 33 31

40°43′

122°36′

5．9

13

营口县官屯乡

8

1978 5 20

14 01 44

40°43′

122°29′

5．2

15

营口县虎庄乡

图6  海城7．3级地震序列ｂ值曲线

Fig．6  b-value curve of the Ｍ 7．3 Haicheng earthquake sequence

        （ａ）前震ｂ值； （ｂ）余震ｂ值

震源机制解和地震主破裂面 

     海城7．3级地震的断层面解初动方向分布见图7。断层面解结果见表3。 

图7  海城7．3级地震震源机制解

Fig．7  Focal mechanism solution for the Ｍ 7．3 Haicheng earthquake

表3  海城7．3级地震震源机制解

Table 3  Focal mechanism solution of Haichang M=7．3 earthquake

编号

节面Ⅰ

节面Ⅱ

P轴

T轴

B轴

X轴

Y轴

结果来源

走向

倾向

倾角

走向

倾向

倾角

方位

仰

角

方位

仰角

方位

仰

角

方位

仰角

方位

仰角

1

NW

70

NE

81

NE

30

SE

75

66

17．5

157

4

100

72．5

112

15

20

9

[6]

    确定震源机制解主要靠国内资料，并参考了国外资料。用国内外资料共162个点，其中国内73个，国外89个。矛盾的资料点共23个， 其中国内5个，国外18个，总矛盾比为14．2％。

    根据等震线形状、余震分布、震后水平形变测量等结果，认为节面Ⅰ（北西西向）为地震主破裂面，错动方式为左旋剪切错动。

地震台网及前兆异常

    海城地震前，辽宁省及其周围地区有地震观测台站（点）58个。其中，测震台23个，其他前兆观测69台项，台站分布情况见图8。

    前兆异常情况见图9―23和表4。由于海城7．3级地震己有专著，凡是在书中提到并为本文选用的异常，其图号不占本文的图件序号，而只列该书中的图号，以便查找，异常特征也不一一列举。

    在表4中为了反映异常的全貌，当一种原始数据经多种方法处理后得到不同的结果时，一并列出，但不占序号。考虑到短临异常在预报中的地位和作用，某观测手段的异常既表现为中长期又表现为短临时，把两者分开，各占一个序号。

    异常分布见图9。图中对长水准、宏观、小震频度、围空区等观测区较大者均未标出。

图8  海城7．3级地震前地震台站分布图

Fig．8  Distribution of the seismic stations before the Ｍ 7．3

        Haicheng earthquake

图9  海城7．3级地震前异常分布图

Fig．9  Distribution of the anomalies before the Ｍ 7．3 Haicheng

        earthquake

图10  营口台P波走时（平均值）变化曲线（据段星北等）

Fig．10  Curve of time-travel (average value) variation of P-wave

         in Yingkou station

图11  辽宁省陆地地震年频度图（ＭS≥1．0）

Fig．11  Curve for yearly frequency of earthquakes in the mainland

         of Liaoning Province

图12  海城及其附近地震活动图象（据傅征祥）

Fig．12  Distribution of seismicity partterns in Haicheng and its

         adjacency

图13  海城7．3级地震前波速比趋势异常变化（据冯锐等）

Fig．13  Trend anomalous variation of velocity ratio before the

         Ｍ 7．3 Haicheng earthquake

图14  海城7．3级地震前波速比临震异常变化（据冯锐等）

Fig．14  Anomalous variation of velocity ratio immediately before

         the Ｍ 7．3 Haicheng earthquake

图15  海城7．3级地震前ＭS≥4．0级地震震中分布图（据陆远忠等）

Fig．15  Epicentral distribution of the events (ＭS≥4．0) before

         the Ｍ 7．3 Haicheng earthquake

         (a)孕震空区； (b)背景空间

图16  营口台地倾斜拟合余差曲线（据关兴国）

Fig．16  Fitting residual curve of ground tilt in Yingkou station

图17  营口台地倾斜形变积累差曲线（据关兴国）

Fig．17  Comulative curve of ground tilt deformation in Yingkou

         station

图18  沈阳电感拟合余差曲线

Fig．18  Fitting residual curve of electric induction in Shenyang

         station

图19  沈阳台地倾斜拟合余差曲线（据关兴国）

Fig．19  Fitting residual curve of ground tilt in Shenyang station

图20  锦州电感拟合余差曲线

Fig．20  Fitting residual curve of electric induction in Jinzhou

         station

图21  大连水文队氯离子曲线

Fig．21  Curve of C1- contents in water by hydrologic team in

         Dalian

图22  开原地应力（钢弦）拟合余差曲线

Fig．22  Fitting residual curve of steel string in Kaiyuan station

图23  辽东半岛垂直形变图（据卢良玉）

Fig．23  Map showing vertical deforemation of the Liaodong

         Peninsula

         （a）1970―1958，起算点：秦皇岛（山津4），单位：mm；

         （b）1973―1970，起算点：盘山（47甲），单位：mm

   表4  异常情况登计表

   Table 4  Abnormal situations

前兆异常特征分析 

    纵观表4中列出的异常资料，有如下几个特点：

    1．异常数量多，质量高。从表4中可以看出，震前观测到40台项异常，其中Ⅰ类异常居半。

    2．异常幅度大。以测震、地壳形变、水化学、宏观等部分异常为例，其幅度达正常值的几倍甚至几十倍（表5）。

表5  部分异常幅度

Table 5  The partial abnormal amplitude

观测项目

内容

正    常

异    常

异常／正常

备    注

测  震

频度

1970：20次  1971：16次

1974：272次

15倍

只统计陆地地震

前震

0

527

金县短水准

EW向

0．11mm

4．5mm

41倍

沈阳地倾斜

EW向

28．76σ

σ表示标准误差

NS向

18．71σ

营口地倾斜

EW向

22．71σ

σ表示标准误差

水化学（大连水文队井）

氯离子

25mg／L

375mg／L

15倍

总硬度

5°（德国度）

25°

5倍

宏  观

地下水

933次

动物

831次

其他

96次

    3．异常时间长，存在准同步性。文献［8］、［9］以及资料2）、3）均讨论了海城7．3级地震异常的时间进程，指出海城地震异常时间长，又具有准同步性特点（图24）。从图24可以看出，小震群、金县短水准、水化学、地震频度、地倾斜等有同步性，即都在1973年7－8月陆续出现异常，大体在1974年下半年又出现一次加速过程。甚至相距200 km的金县短水准和营口地倾斜也出现同步呼应现象［10］。这些情况表明异常受控于统一应力场。

     4．异常在空间上相对集中。从异常分布图可以看出，异常主要集中在离震中250 km以内。仅就目前所掌握的资料和认识，250 km以外只有3项异常。从图中还可以看出，异常沿大连－鞍山一线现出现最多，这与金州大断裂有关，表明异常受构造控制。

    震后11年来，广大地震工作者做了大量的工作，这对进一步了解海城地震的前兆特征起了一定的作用，但同时也发现了不少有待研究的问题，主要有：

    1．各种场态（应力场、形变场、地电场、地磁场等）的演变和它们之间的关系不清楚，因此，对反映场态的各种前兆特征和它们之间的联系尚无实质性的了解，难以做统一解释。

    2．对震源的形成和演变了解甚少，因此，目前还不能把前兆和震源有机地联系起来。

    3．前兆和构造之间的关系只停留在对一些现象的了解上，而缺乏深入的理解和解释。

图24  海城7．3级地震异常综合示意图

Fig．24  Synthetic sketch for anomalies before the Ｍ 7．3

         Haicheng earthquake

讨论和结束语 

    海城地震预报成功是有其有利条件的。首先，异常是在各种场相对稳定，干扰少的情况下出现的，因此易于辨认；其次，异常数量多、幅度大，时空演变图象较清晰；第三，国内几次大震，尤其是邢台、渤海等强烈地震提供了可借鉴的异常判据；第四，由于在华北地区接连发生了强烈地震，造成很大伤亡和财产损失，使广大地震工作者的警惕性很高，不放过各种异常现象。

    由于存在上述有利条件，震前做出了预报，但是它也不过是一次探索性的实践。它是在特定的环境下，前兆特征较清楚的情况下实现的。

    纵观海城地震的预报过程，在工作中不但注意各方面的异常，更重要的是要把注意力放在那些重大前兆事件上。在海城地震之前，重大前兆事件主要有［8］：

    1．1973年9月金县短水准异常的出现和发展变化；

    2．1974年地震活动的增强，尤其是参窝水库地震的发生；

    3．宏观异常；

    4．前震活动。

    当然，问题也不少，尤其是到了短临阶段，由于经验不足，对震级的估计偏差较大，只估计到6级，这主要是受当地历史上最大地震的框框所限造成的；由于工作开展较晚，研究工作又未跟上等原因，台网布局不够合理，未能取得更多的资料，对以后的深入研究造成很大的困难；由于分析工作不够深入，很多异常是在震后发现的；对一些异常的认识很肤浅，如对宏观异常只知它和大震有关，而未从时间、空间上深入分析，因此，1974年12月曾认为地震可能在宏观异常大量出现的丹东地区发生。

    通过海城地震的监视预报，认识到要想把地震预报水平往高里提，必须从基础抓起，加强科学研究，找出实质性的规律。而那种急于求成，奢望通过一二件惊人之举来实现地震预报的任何想法都是不切实际的。

参  考  文  献 

［1］  朱风鸣等，一九七五年海城地震，地震出版社，1982。

［2］  中国科学院工程力学研究所，海城地震灾害，地震出版社，1979。

［3］  卢造勋，海城震区的深部地球物理探测，中国地震，Vol．1，No．1，1985。

［4］  卢良玉，海城7．3级地震的地形变过程和特征，地震研究，Vol．6，增刊，1983。

［5］  刘国栋等，京津唐渤和周围地区地壳上地幔电性结构及其地震活动性的关系，地球

       物理学报，Vol．26，No．2，1983。

［6］  顾浩鼎等，1975年2月4日辽宁省海城地震的震源机制，地球物理学报，Vol．19，

        No．4，1976。

［7］  段星北等，海城大震前远震ｐ波走时残差的变化，地球物理学报，Vol．19，

       No．4，1976。

［8］  朱风鸣等，1975年海城地震前兆异常现象的再研究，大陆地震活动与预报国际学术

       讨论会论文集，1984。

［9］  全蓥道，综合预报中的几个关系，东北地震研究，Vol．2，No．2，1986。

［10］ 马秉圭、徐心同，金县短水准异常的再研究，地震科学研究，No．4，1983。

参  考  资  料 

1）  辽宁省地震局分析预报中心一室，辽宁省地震目录(铅印件)，1984。

2）  全蓥道，地震综合分析预报清理研究报告，辽宁省地震局资料室(打印件)，1985。

3）  全蓥道，海城7．3级地震震例报告，辽宁省地震局资料室(打印件)，1985。