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加强活动断层探测,做好抗震设防基础工作 ——纪念1999年集集7.6级地震21周年

来源:中国地震局公共服务司(法规司) 日期:2020-9-21 16:47:51 人气:12

     上新世时期开始,菲律宾板块自东南向西北不断碰撞欧亚大陆边缘,隆起了台湾中央山脉。板块运动造就了美丽的宝岛台湾,在台湾岛内形成诸多新生的活动断层,也埋下了地震的祸患。有记录以来,台湾饱受地震侵袭,台湾人民为了减轻地震灾害也做出诸多努力。1999年,一次巨震再次袭击宝岛,引起人们重新思考地震和人类社会的关系。

  1999年9月21日,台湾省南投县集集镇发生7.6级地震,震源深度9千米。板块挤压蓄积的能量快速释放,车笼辅断层将大地撕开了一条长达83千米的裂口,震中南投集集镇几乎所有建筑物都被变为废墟,台中市、台中县、苗栗县、云林县等地受到重创。据统计,地震共造成2千余人死亡,近万人受伤,数万间房屋倒塌,10万人无家可归,经济损失高达上千亿台币。

  断层破裂造成罕见灾害,山川城乡巨变

  车笼埔断层肆虐所产生的场地、地基灾害十分剧烈,为世界地震史上所罕见。集集地震强震持续长达25秒以上,在这段时间内,车笼辅断层上盘由东向西大面积往上猛烈逆冲推挤。断裂带自古坑乡草蛉村起,一路往北83公里行至丰原市迅速伸展破裂,瞬间全线破裂完毕。发震断层所到之处,城市、乡镇场地土层挤压、揉动、地基隆起、塌陷触目皆是,地表挤拱与裂缝处处可见。

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集集地震对城市的破坏(图片摘自台湾中央大学地球物理研究所“921集集地震专题”)


  车笼埔断层经过的南投、台中县,其地面峰值加速度均大于0.5g,断层上盘地壳岩层猛烈发生7—8米的大幅度推挤错动,令山川地势突然变异。云林县古坑乡草岭山区出现严重“走山”现象,山体发生错动,整座堀沓山几乎崩落一半。古坑乡与梅山乡交界的清水溪上游山壁发生严重走山和塌方,崩塌面积达689公顷,阻塞清水溪,形成长约3000米,宽约500米,水深约80米的堰塞湖,即新草岭潭。

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草岭潭大山崩(图片摘自台湾自然科学博物馆)


  台中市石冈混凝土重力坝位于大甲溪下游,施工前地质调查并没有发现断层经过该坝,车笼辅断层远在石冈坝下游3千米处。但集集大地震发生时,车笼辅断层在石冈坝上下游附近又产生了8条新的次级断层,并引起地层破裂,其中一条恰好通过石冈坝的右侧坝轴线,断层左侧的上盘上升约10米,下盘仅上升2.2米,断层两边坝顶高程相差7.8米,将该段坝体完全错断摧毁,三扇弧形闸门完全毁坏,库水大量流失,使得石冈坝成为迄今为止全世界唯一被地震完全摧毁的混凝土坝,由此可见断层破坏性之大。

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地震后的石岗重力坝(图片摘自台湾“中央大学”地球物理研究所“921集集地震专题”)


  积极探测活动断层,有效减轻地震灾害风险

  同自然灾害抗争是人类生存发展的永恒课题。人类必须学会如何减轻灾害风险。地震是活动断层失稳错动的直接结果。在这次集集大地震中,沿车笼埔断层带两侧十几米宽的范围内,几乎所有建筑物均被夷为平地。损失惨重的根源直指活动断层。

  对于地震中的建(构)筑物来说,活动断层在地表的错动几乎是加重损坏的最主要因素之一。7级以上的地震往往会造成地表数米甚至更大长度的错动,且就目前的抗震设防措施来看,虽然可以提高建(构)筑物的抗震能力,却几乎难以阻止地表错动对地面设施的直接毁坏,难以阻止毁灭性灾害带沿活动断层的形成。因此必须要查明活动断层的分布位置,掌握其活动特性,合理确定活动断层的安全避让距离,才能有效地减轻地震及其断层活动引起的灾害风险,防患于未然。

  “十五”规划以来,中国地震局组织实施了《城市活动断层探测与地震危险性评价》项目,在一些城市探测并鉴定出活动断层,给出了它们的准确定位和地震危险性,初步划定了避让带宽度,为城市建设提供了科学依据。目前已完成近百个城市活动断层探测,在活动断层地震成灾机理和避让方法、城市活动断层探测技术方法等方面,取得了一批原创的、填补国际空白的成果。同时,其成果应用在2016年实施的新一代中国地震动区划图的编制中,服务国民经济和社会发展方面效益显著。银川、太原、乌鲁木齐、兰州等多个城市就应用了活断层探测成果,在城市规划等方面发挥了重要作用。例如历史上,银川盆地地震频发。但由于不清楚银川隐伏断层带具体位置,使得城市规划方案摇摆不定,成为银川决策者的一块“心病”。“十五”期间,银川市活动断层探测项目开始实施,经过探测,获得了3条活动断层在银川地区的具体分布和活动情况,为《银川市城市总体规划(2000—2020)》的制定提供了重要数据。据此,银川市政府沿活动断层带设计了一条宽约200米的绿化带,不允许在带内新建用于生活、学习和工作的建筑。同时,在有关地段竖立“地震活动断层避让牌”,用醒目的标志告诉民众,脚下的地震活动断层在哪里,应该怎样避开和减少这类断层潜在的危害。

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(图片摘自《城市与减灾》杂志)


  太原市根据活动断层分布情况将原先西扩的规划改为东扩规划;乌鲁木齐市政府得知探测鉴定出活动断层后,主动要求将活动断层位置数据和误差范围,标示到地图上,供城市建设避让活动断层用。兰州市位于黄河谷地,寸土寸金,通过大量浅层地震勘探、探槽开挖、钻孔探测、年代样品的测试和综合分析,否定了原来认为的两条穿过市区的活动断层,直接为兰州增加城市建设用地16200亩。

  据不完全统计,中国存在已知活动断层约500条,目前已经探明的仅141条。各级政府要提高对活动断层探测工作的重视程度,加大对断层探测工作的投入,查明辖区内活动断层的活动性质及其空间展布位置,充分利用活动断层探测成果,提升防震减灾的基础能力,保障国民经济与社会的可持续发展。除了做好活动断层避让外,有效减轻地震灾害风险还需要更多的工作协同进行。目前,地震工作者已经为三峡工程、西气东输、青藏铁路等重大工程提出了近5万条抗震设防的要求,在大兴国际机场等6000余幢工程建筑以及港珠澳大桥等近350座大型桥梁上应用了减隔震的装置,实施中小学校舍安全工程和农村民居地震安全工程,有效提升了基础设施和重大工程的抗震承灾能力。同时,广泛开展科普宣传活动,有效提升社会公众的防震减灾意识。

  减轻地震灾害风险,是人民对美好生活向往的重要组成部分,也是全社会的共同责任。台湾集集大地震的经验教训告诉我们,全面提升地震灾害风险防治水平,应当继续做好地震活动断层探察,为国土规划、工程建设等规避重大地震风险提供依据;在全国范围开展建设工程抗震能力普查,在地震易发区推进实施房屋设施加固工程,查清地震灾害风险隐患,切实提升民居的抗震能力;继续推进防震减灾科普工作,增强民众防震减灾意识和自救互救技能。愿我们牢记大地震经验教训,为提升全社会抗震能力、有效防范地震灾害风险而共同努力!


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