〔作者简介〕 徐岳仁, 男, 1981年生, 副研究员, 2013年于中国地震局地质研究所获构造地质学博士学位, 现主要从事活动构造、 古地震及历史强震次生灾害研究, 电话: 010-88015659, E-mail: 39021865@qq.com。
1303年9月25日的洪洞地震为依据文献资料确定的中国大陆内部第一个 M8.0地震, 因其宏观震中与1695年临汾地震的宏观震中仅相距40km, 且2者仅间隔392a而受到持续关注。文中对历史文献进行重新梳理并对震中区同震次生灾害进行系统解译研究, 所得结果表明: 1)1303年洪洞地震的极震区包括临汾盆地, 也包括太原盆地南部与灵石凸起, 后者范围内严重破坏的建筑物的记载数量与临汾盆地相当, 说明太原盆地南部与灵石凸起和临汾盆地一样在洪洞地震中遭遇同等或更加严重的破坏, 而1695年临汾地震的极震区仅局限在临汾盆地内, 且极震区位于洪洞以南; 2)位于灵石凸起上的1.1万个黄土地震滑坡由1303年洪洞地震触发, 基于文献震害记录和地震次生灾害的集中分布特征, 建议将1303年洪洞地震的宏观震中从之前的洪洞附近(36.3°N, 111.7°E)向北移动约60km, 这样可以较合理地解释密集黄土地震滑坡与宏观震中的空间对应关系, 新的宏观震中(36.8°N, 111.7°E)位于霍州与灵石之间, 同震滑坡加剧了极震区灾情的严重程度; 3)文中为重新认识山西地堑系中部2次重要历史强震的关系提供了新的证据和研究思路。
The Hongtong earthquake occurring on 25 September 1303 in both Linfen Basin(LFB)and Taiyuan Basin(TYB)in Shanxi Graben is the first M8.0 earthquake based on the Chinese literature in China mainland, 392 years later, the Linfen M7.5 earthquake occurred on 18 May 1695 in Linfen Basin with its macro-epicenter distance of only 40km south of the Hongtong earthquake. Due to their close macro-epicenter distance and shortly interval of 392a, it attracted continuous attention to the geoscientists around Southern Shanxi Graben, southeastern Orods Plate. This paper combines the historical documents and interpreting the coseismic triggered disasters in study area. The results show that: 1)the number of building damaged in the southern TYB and Lingshi Uplift(LSU)during 1303 Hongtong earthquake is similar to that of the LFB, indicating that the TYB and LSU maybe suffered the same or even worse earthquake disaster losses during the 1303 Hongtong earthquake. While the 1695 Linfen earthquake is confined within the LFB and south of Hongtong County; 2)More than 11000 loess landslides were triggered by the 1303 Hongtong earthquake event between LFB and TYB, which is consistent with the literature records. We suggested the macro-epicenter of the 1303 Hongtong earthquake should move about 60km northward from the present location(36.3°N, 111.7°E)near Hongtong County to the new location(36.8°N, 111.7°E) between Huozhou City and Lingshi County, the new macro-epicenter location can reasonably explain the large-scale centralized earthquake-triggered landslides during the event. The landslides had aggravated the severity of the loss; 3)Our result helps to understand the spatial distribution of the two strong earthquakes and the relationship between them, especially the distribution map of earthquake-induced loess landslides by 1303 Hongtong earthquake extracted using the Google Earth images, which supports the amendment of the macro-epicenter.
山西地堑系的中南部位于鄂尔多斯块体的SE侧, 南部与渭河盆地东部相接, 是鄂尔多斯周缘断裂系的重要组成部分, 地形上以盆岭地貌为典型特征, 近代以来在这一区域曾发生过多次强烈地震, 从而成为地球科学家一直以来关注的区域之一(邓起东等, 1973; 国家地震局 “ 鄂尔多斯周缘活动断裂系” 课题组, 1988; 陕西师范大学地理系等, 1990; Xu et al., 1992, 1993; 王乃樑等, 1996; 原廷宏等, 2010)。其中, 1303年9月25日(即元成宗大德七年八月初六日戌时)晚20:00左右, 在山西地堑系的太原盆地、 临汾盆地、 2个盆地之间及周边的广大区域发生了1次强烈地震, 并引发了震后持续多年的强余震(顾功叙, 1983; 齐书勤, 1983, 2005; 姚国干等, 1984)。导致平阳(临汾)、 太原2个地名因余震持续而分别改为 “ 晋宁” 、 “ 冀宁” (图1)(山西省地震局, 1991)。此次强震波及晋、 冀、 鲁、 豫、 陕、 甘、 宁、 蒙等华北及西北广大区域, 死亡超过20万人(武烈等, 1988; 苏宗正等, 2003; 齐书勤, 2005)。《中国历史强震目录》(国家地震局震害防御司, 1995)将其定名为 “ 洪洞8级地震” , 其宏观震中位于临汾盆地东北角(图1), 是依据文献震害资料确定的中国第1个历史8级地震(山西省地震局, 1991)。
令人遗憾的是, 1303年洪洞地震之后392a, 即1695年5月18日(清康熙三十四年四月初六日)戌时末发生临汾地震, 共造成5万余人死亡(山西省地震局, 1991)。20世纪80年代后期, 科学界、 当地政府和民众担心下一个 “ 300a” (即1995年前后)当地是否还会有类似的强震发生, 为此专门开展了针对临汾盆地地震和系统减灾综合研究(马宗晋, 1993), 研究结果解答了关于临汾盆地强震复发间隔较短的部分科学问题。
但是, 针对临汾盆地内过去1i500a以来(自唐代公元649年)发生的4次明显的历史强震(表1), 目前仍有大量基本科学问题需要解决。例如: 1)1303年洪洞地震死亡人数多为概括数字, 包括临汾和太原多个县市的死亡人数总和, 各县市的伤亡数字不详, 之前将宏观震中确定为洪洞、 赵城之间的重要依据之一是那里发生了 “ 郇堡地滑” (中国科学院地球物理研究所等, 2003; 赵晋泉等, 2003), 这样一来, 此次地震被认为是临汾盆地内的1次强震活动。这种观点难以合理解释位于宏观震中100km之外的平遥死亡超过3i000余人(山西省地震局, 1991)(表1), 也难以解释位于宏观震中以北60km的霍州官民建筑一律倒毁, 州府不得不在震后重建州署衙(山西省地震局, 1991; 齐书勤, 2005), 现有的宏观震中的确定依据是否充分?除了文献记载的地震灾害遗迹外(图1), 是否还有其他的同震次生地质灾害遗迹有待发现? 如果存在的话, 能否作为震中及等烈度线修订的重要证据?2)有关1303年洪洞地震与1695年临汾地震2者的关系分析, 之前认为2者的宏观震中仅相距40km, 发生时间仅相距392a, 且都位于临汾盆地内(苏宗正等, 1995), 这2次地震造成的影响范围前者大后者小, 前者的发震构造清晰, 而后者的发震构造还有待达成共识, 要厘清2个地震的空间关系仍然需要重新评估已给出的1303年地震宏观震中位置是否可靠。本文在研究区内的活动断裂带已完成 1︰5万条带状填图工作的基础上, 通过对2次地震文献资料的重新梳理, 特别是将地震碑刻与地方史志资料进行有机结合, 并结合高分辨率卫星影像的系统解译, 查找与历史强震有关的同震次生灾害的空间分布及属性特征, 进而讨论1303年洪洞地震宏观震中位置是否存在修订的必要及依据, 同时分析2次历史强震在时空上的关系。
对于本文使用的有关历史文献资料, 包括散布在各种地方史志、 碑刻及个人文集等, 前人已经进行了系统的收集整理, 主要集中在《山西省地震历史资料汇编》(山西省地震局, 1991)、 《山西地震碑文集》(王汝雕, 2003a, 2003b)等, 本文对地震史料的重新梳理的方法包括: 1)基于历史古建筑的存废时间和地理位置与历史强震的时空关系, 分析它们在不同地震下破坏的情况; 2)整理文献中有关同震次生地质灾害的相关记载, 如 “ 地滑” 、 “ 崩塌” 、 “ 山岳崩摧” 、 “ 地裂成渠” 、 “ 岩崩” 等信息, 分析这些信息所在的位置, 为遥感解译提供依据; 3)根据已有的灾情描述, 对部分地震遗迹进行野外踏勘验证, 对历史文献记载中部分震害现象夸大或忽略及文献传抄过程中的信息偏差进行仔细甄别。
本文研究区是黄土高原东部的重要组成部分, 地貌上除了部分山脉为基岩出露外, 在山麓广泛分布着的黄土丘陵, 沿着这些黄土丘陵的谷坡在强烈地震发生时可能发生滑坡, 尽管1303年地震距今已经超过710a, 但是黄土高原处于干旱、 半干旱地区, 年降雨量稀少, 研究区内近710a未见有极端暴雨所致滑坡的记载(水利部黄河水利委员会, 1989; 山西省地图集编纂委员会, 2012), 因此, 历史强震触发的同震次生灾害仍然会保留在 “ 原地” , 尽管规模较小的滑坡体在震后较短时间内因人类生活或地表作用很快消失, 规模较大滑坡体的部分区域也因人为改造或者地表侵蚀作用变得 “ 支离破碎” , 但较大规模滑坡体的整体轮廓信息仍然可以被识别和确认。地质学基本原理之一是 “ 将今论古” , 即历史强震与现今地震一样, 由它们触发的同震滑坡仍然可能会被识别。例如, 1920年海原地震引发了位于海原、 西吉等县周边的大量滑坡及地震滑坡堰塞湖, 尽管地震已过去近100a, 重访极震区仍能观察到清晰的海原地震触发的大量地震滑坡体(国家地震局 “ 鄂尔多斯周缘活动断裂系” 课题组, 1988), 因此, 历史时期的强震触发的较大规模的滑坡体仍然能够被识别。
本文结合文献资料有关地震次生灾害的描述, 使用的遥感资料包括部分航空照片和Google Earth历史影像资料(2000— 2017年), 这些影像数据的空间分辨率约1m, 能够满足本文的解译需求。解译方法包括: 1)对临汾盆地和太原盆地周边的区域采取全覆盖的系统解译, 采用目视解译的方法利用Google Earth软件, 将高分辨卫星影像叠加在DEM上立体显示, 获得三维仿真解译环境, 同一区域可能有多期高清影像, 通过不同期次的影像对同一滑坡体的展示差异, 获取完整的地震次生灾害信息, 保存为* .kml文件; 2)将获取的* .kml 文件转入ArcGIS软件中进行进一步分析, 根据地形数据叠加, 获取每个灾害体的属性信息, 包括单个滑坡体的长度、 宽度、 顶点高程、 前缘高程、 所在斜坡的信息等。
关于非地震滑坡灾害体的剔除方法, 我们所解译的历史地震强震滑坡体只是整个次生灾害体的一部分, 其中, 规模较小的同震滑坡体因容易被改造而无法被识别, 规模较大的滑坡体具有明显的滑坡体后缘陡壁, 且侧壁及滑坡体物质沿谷坡底部堆积, 这些显著的特征成为识别它们的有效解译标志(图2), 而对当今的降雨滑坡或因人工切坡、 道路边坡、 矿山开采等导致的边坡失稳等非地震成因的滑坡体则通过多期影像的对比将其剔除。关于解译的地震灾害体与历史强震的对应关系, 一般密集灾害体的空间展布与该区域内及周边的历史强震密切相关, 而非该区域以外较远的其他强震所致, 即历史强震触发密集灾害体具有 “ 属地化” 特点。从中国最近10多a来所发生的历次强震引发的同震次生地质灾害的空间分布规律可知, 解译灾害体多集中在宏观震中附近, 或者沿发震构造呈线性展布, 如2008年汶川地震(Xu et al., 2014), 而一般中强地震引发的同震灾害体的数量和规模相对较小(许冲等, 2014)。
1303年洪洞地震的震害的文献记载整理见表2。尽管部分文献仅列出平阳(即临汾市)一路的受灾情况, 但是综合分析, 1303年洪洞地震导致的死亡人数超过27万人, 包括了太原盆地南部和临汾盆地大部的广大区域, 重灾区还包括位于灵石凸起上的各县市(图1)。其中, 位于太原盆地南部的平遥县志明确记载该县死亡3i636人(齐书勤, 2005); 灵石凸起的霍州市 “ 民居官舍, 震撼摧压, 荡然无遗” 、 汾西县 “ 坤维震荡, 山岳崩摧” (表2)等记载, 说明该次地震的重灾区往北可延伸至太原盆地南部的广大区域, 而非局限于临汾盆地(山西省地震局, 1991)。位于临汾盆地的碑记多记录整体受灾情况, 如远离极震区的永和吾儿岭摩崖石刻仅记载此次地震的总伤亡情况, 出土于大宁的河伯将军墨书也综述 “ 平阳路倒塌房舍七分, 塌死人肆拾柒万五千八佰” (王汝雕, 2003a)而并无本地灾情描述, 位于浮山的石刻描述了 “ 大德七年八月初六日地动, 人打死三分” (图3a)等整体灾情; 临汾盆地内受灾主要集中在洪洞县境内(元代赵城、 洪洞为2县, 1949年后合并), 共有12处之多(王汝雕, 2003a)(表2), 临汾市内有4处, 浮山有3处, 襄汾有2处, 曲沃有4处(表3)。碑刻于1303年的浮山南王村地震碑(王汝雕, 2003a)上记述了649年地震和1209年地震, 2次地震(表1)分别导致 “ 人死大半” 和 “ 浮山尤剧” 的惨烈场面, 而对立碑当年的损失仅记有 “ 元大德七年八月, 地震” 这样简单的描述, 这可能与碑刻位置的受灾情况并不严重有关, 尽管浮山县的学宫、 罗汉寺、 玉兔寺等在1303年洪洞地震中发生损毁(王汝雕, 2003a)(表3)。
研究区内的古建筑在1303年地震中遭受损毁情况, 其中, 太原盆地南部共有18处建筑物损毁的记载(表3), 记述较多的汾阳有5处, 太谷、 孝义、 平遥、 介休各有3处, 文水仅1处; 灵石凸起共有5处, 其中, 灵石3处, 汾西、 霍州各1处(霍州州署全部损毁); 临汾盆地及周边共有25处, 其中洪洞(包含原洪洞、 赵城2县)有12处, 为最多。此外, 临汾、 曲沃各4处, 浮山3处, 襄汾2处。太原盆地与灵石凸起2者之和共23处, 与临汾盆地的25处相当。
霍州、 孝义、 汾西、 平遥等地的一般建筑的地震损毁记载表明, 这些区域所遭遇的破坏程度不亚于临汾盆地内, 位于太原盆地南部区域内的最老的历史古建筑多是在1303年洪洞地震后不久重建, 保留至今(图1)。在太原盆地以北的晋祠则为宋代建筑, 未见在洪洞地震中的损毁记载, 在平遥东北也出现了震前修建的保留至今的古建筑。位于灵石凸起的霍州州署是洪洞地震震后的1305年建成的; 位于灵石葫芦头村的牛王庙在地震时倒塌, 1303年洪洞地震震后于1324年重建并保存至今, 现已残破不堪(图3b)。临汾盆地内历史古建筑因震损毁的记录多仅记述建筑物本身的破坏。例如, 建于宋代的曲沃感应寺砖塔震前共有12层(图3c), 其中上部的4层在地震中塌落, 下部的8层裂为两半(实为沿结构软弱部位的砌砖整体剥落)(孟繁兴等, 1972; 王汝雕, 2003a); 坡子村地震碑记载了1303年洪洞地震灾情与1695年临汾地震相当(图3d); 襄汾以北至洪洞无洪洞地震之前的古建筑, 现今能够保留的元代建筑多是震后不久恢复重建, 有的在1695年再遭强震破坏。位于新绛县城内的绛州大堂是保存至今的1303年洪洞地震震前所建的古建筑, 位于峨嵋台地上的万荣稷王庙则是宋代建筑遗构(图1), 未见其在洪洞地震中的损毁记录。临汾盆地周边大宁县的河伯将军墨书提笔(王建, 1962)记述该次地震的死亡人数475i800人, 是所有记载中记录洪洞地震死亡人数最多的(图4a), 但这可能是由于在传抄过程中出现差错(王汝雕, 2003a)。介休市城区后土庙重修碑(聿堇, 1981)(图4b)中提到后土庙在洪洞地震中全部倒塌, 震后重建。襄汾小邓村的墨书(图4c)记录洪洞地震造成平阳一路的总死亡人数为17万有余(孟繁兴等, 1972), 结合平遥二郎庙记录的洪洞地震的总死亡人数为20万余(表1), 王汝雕(2003b)倾向认为平阳(临汾市)的死亡人口为17万余, 而太原的死亡人口约10万余, 2者均约占各自当时总人口的30%。图4d为地震当年政府派员在现今洪洞县兴唐寺的中镇庙进行因地震祭祀霍山的碑记, 震后第2年(1304年)因强烈余震而第2次祭祀霍山(表3)。
1695年临汾地震的震害可以仅局限在临汾盆地的中北部及周边区域(图1)。表3中列出的该次地震受到损毁的记录共48处, 相较1303年的54处略少, 但记述相对详细。其中, 现临汾市区的建筑损毁记录有16处(江在雄, 1995)为最多, 襄汾县(襄陵和汾城清代为2县, 后合并)共11处次之, 洪洞县有8处, 浮山县2处, 除上述受灾严重的4县外, 盆地南部的曲沃县2处, 新绛1处, 乡宁1处, 大宁1处, 蒲县2处, 翼城1处, 位于中条山南麓的芮城有1处, 位于灵石凸起的则有2处。其中, 灵石凸起的2处记载主要记录临汾盆地内的4县整体受灾损失严重, 对当地的建筑破坏情况记述较为简略, 如霍州白龙镇寺庄村戏台碑于震后1696年立, 记述该次地震将 “ 戏台摇塌” ; 灵石东南的梁家墕寿圣寺在地震时遭轻微破坏(表3)。相似的情况也出现在芮城的灾异碑, 该碑转述了临汾城及周边在1695年地震中严重受灾的整体情况。
1695年临汾地震因灾死亡人数的记载(表4)均指出平阳(临汾)府城受灾最为严重, “ 房屋、 人口俱损伤十分之七” , 其中, 临汾市死亡人数超过2万人, 襄汾县死亡超过7i000人。根据当时的死亡人口的赈灾标准 “ 大口二两、 小口七钱五分” 以及赈济银 “ 十二万六千九百二零” (山西省地震局, 1991)估计, 1695年临汾地震中因灾死亡超过5万人。
1695年的地震损毁的建筑分布集中在洪洞县以南(表1), 其中位于广胜寺上寺、 建于明代的飞虹塔整体保存完整, 仅是塔顶部的4个金顶中的2个遭到破坏, 于1703年重修后恢复(孟繁兴等, 1972)。与之形成鲜明对比的是, 在1303年的洪洞地震中, 广胜寺全部建筑包括元代之前的古塔全部倒塌。针对该次地震, 《赵城县志》中仅有 “ 康熙三十四年, 地震” (山西省地震局, 1991)的记载, 并无对县境内1695年临汾地震的灾情描述, 这与其他4个重灾县的受灾记录详细程度差异较大。这些资料表明, 1695年临汾地震的震中区的北界止于赵城(现洪洞县)以南。
综合分析1303年洪洞地震和1695年临汾地震的历史文献及碑刻资料, 可以有2个主要认识: 1)1303年洪洞地震的极震区包含了太原盆地南部、 灵石凸起、 临汾盆地的大部分地区, 而1695年临汾地震的极震区仅位于临汾盆地内, 并未影响灵石凸起的南部, 也就是极震区位于洪洞以南(图5); 2)之前的研究因同震 “ 郇堡地滑” 位于洪洞、 赵城之间以及大量的地震灾情综述涉及临汾市, 因此将宏观震中确定为洪洞附近, 忽视了位于太原盆地南部和灵石凸起上大量严重的震害史料的使用, 这也导致不同学者在烈度等震线勾画上出现分歧(图5)。
1303年洪洞地震触发的著名的 “ 郇堡地滑” (图6), 是之前确定洪洞、 赵城间为宏观震中的最重要依据之一。该处滑坡体地貌上位于临汾盆地东北缘与山前洪积扇结合部位, 是低缓地表坡度发生的多个滑坡体会聚在一起的1个组合滑坡群(李有利等, 1999), 滑坡发生的主要原因是该地的地下水位较低, 且存在中更新统的湖相黏土层作为隔水层, 近地表地层含水量较高, 且位于滑坡体后缘的灌溉引水渠年久失修, 存在漏水情况, 在强烈地震动作用下发生大范围多滑坡体的组合运动, 从而造成附近多个村庄的重大人员伤亡(图6)。滑坡体的后缘陡坎高约30m, 平均厚约10m, 估计滑坡体的总体积约0.6× 108m3(赵晋泉等, 2003)。
图2给出位于灵石东北的滑坡较为集中的区域内的滑坡体在航片和卫星影像上的边界, 图7a给出霍州东北京昆高速旁的另一处滑坡体集中发育区的展布情况。这些滑坡体均沿有黄土覆盖的沟谷斜坡上发育, 滑坡体的后缘陡壁清晰, 前缘堆积多抵达河谷, 有的滑坡体沿沟谷两侧均有发育, 从而造成沟谷内地形起伏较大, 有的部位会形成短暂的堰塞湖沉积(图2c)。 图7b给出的是位于郇堡地滑附近的另外4处滑坡体, 其中左下角的 “ 1号滑坡” 造成溪流河床改变, 地震710a后, 滑坡体的形迹依然清晰可辨。
以往的地震灾害记载多强调城市和重要建筑的损毁, 对地质灾害多缺乏详细的描述, 但是在汾西的震后重建碑记(1312年)中发现 “ 坤维震荡, 山岳崩摧” (表1)的记载, 其中 “ 山岳崩摧” 对应的就是同震次生灾害。
从1303年洪洞地震次生黄土滑坡的空间分布(图8)可以看出, 研究区内解译的滑坡体多分布在地表有黄土覆盖的区域, 且集中分布在灵石凸起上。根据滑坡体集中分布特点, 将其划分为A— E 5个区域。其中区域A包括整个灵石凸起, 滑坡体11i950处, 区域B位于平遥以南介休以东的黄土覆盖区域, 数量为701处, 区域C位于洪洞以东, 古县以北, 数量为504处, 区域D位于浮山一带, 解译的总数量为2i139处, 区域E位于临汾以西, 主要位于地表有黄土覆盖的罗云山山脉部分有黄土覆盖的区域。
本次解译未发现基岩出露的山地区有密集滑坡体或崩塌体分布, 这可能与这些区域的岩性为灰岩和片麻岩(徐岳仁等, 2011), 岩性较为坚硬, 难以在地震发生时发生如2008汶川地震那样在风化破碎岩体中发育巨型崩塌滑坡体(Xu et al., 2014)有关; 在霍山山前断裂带的山麓地带也未发现密集的滑坡体, 与位于山麓的冲洪积扇扇体坡面较缓、 缺乏黄土丘陵区的斜坡临空面、 地形起伏度不够有关。
前已述及, 1303年洪洞地震的极震区覆盖了2个盆地和它们之间的灵石凸起(图5), 而1695年临汾地震仅分布在洪洞以南的有限区域。根据地震滑坡发生的 “ 属地化” 特征, 区域A— C内的滑坡可能是受1303年洪洞地震强烈震动而沿沟谷坡面触发(图9); 而区域D内的密集滑坡体则可能受649年临汾地震、 1209年浮山地震和1303年洪洞地震的共同作用的影响; 区域E内的滑坡体可能受649年临汾地震(王汝雕, 1991; 丁国瑜, 1998)、 1303年洪洞地震和1695年临汾地震共同作用(图8)。下面仅对最为显著的与1303年洪洞地震有关的滑坡密集区域A作进一步说明。
区域A内滑坡体的空间分布及各区域内滑坡分布数量的统计表明(图9), 灵石凸起上发育的超过1万处的滑坡体, 集中分在汾西、 霍州以北, 交口东南和灵石以南的区域。其中区域A内的汾河右岸滑坡体要多于左岸。而位于霍州以南的滑坡体的数量呈锐减趋势, 其中, 霍州以南的汾河左岸的滑坡体的数量更少, 位于汾河干流河谷的两侧区域的滑坡体数量也较少。
研究区内自649年以来造成较大伤亡的地震事件共有4次(表1), 分别是649年临汾地震、 1209年浮山地震、 1303年洪洞地震和1695年临汾地震, 除1303年洪洞地震影响范围包括太原盆地和临汾盆地外, 其余3次地震影响范围都局限于临汾盆地内, 其北界止于赵城以南(图1, 表2— 4)。位于灵石凸起上的区域A内发育超过1.1万处的地震滑坡与灵石凸起大量的震害记录相对应, 这与汾西古建筑震后重建碑中对滑坡灾害的描述相一致。
位于太原盆地以南和灵石凸起上有关历史古建破坏的记载数量与临汾盆地相当, 前者区域内受灾严重的县市均有当地地震灾情较为严重的概述, 如平遥、 汾阳、 霍州等。 对比临汾盆地内的灾情记录, 除了洪洞(包含赵城)灾情记录较多外, 其他地点仅记述整体灾情, 两者相比较, 前人在 “ 郇堡地滑” 滑动距离为5km的 “ 严重震害” 面前, “ 忽视” 霍州、 平遥的严重且具体的地震灾情, 因而仅根据临汾盆地内赵城、 洪洞灾情作为推测宏观震中的依据不免存在 “ 偏狭” 。尽管有学者之前也曾提出以霍州-孝义为宏观震中(齐书勤, 1983, 2005)(图5d), 但是最近的观点仍坚持洪洞是1303年洪洞地震的宏观震中(图5e)(山西省地震工程勘察研究院, 2009)。前已述及, “ 郇堡滑坡” 5km的范围只是滑坡影响面积, 而非单个滑坡的滑动距离, 该滑坡是在地势平缓的盆地边缘地下水位较低的条件下发生的。与本次解译的大量密集地震滑坡体比较, “ 郇堡地滑” 本身并无特殊性。
结合文献资料梳理和地震滑坡体密集分布区域A— C与1303洪洞地震的关系, 合理的宏观震中的位置应该位于霍州、 灵石之间(36.8° N, 111.7° E), 相较之前的宏观震中位置(36.3° N, 111.7° E), 宏观震中往北移动约60km(0.5° )(图10)。这样可以很好地解释2个盆地和灵石凸起多个县市受灾极为严重, 且同震次生灾害集中在灵石凸起的现象。
孟宪梁等(1985)沿霍山山前断裂带南段发现了多处地震遗迹可能与1303年洪洞地震有关, 随后, 徐锡伟等(1990)在断裂带南段确认了45km的同震破裂带, 开挖的探槽进一步确认霍山山前断裂的全新世以来的活动性(徐锡伟等, 1993a, 1993b; Deng et al., 1994; 毕丽思等, 2011; 徐岳仁, 2013; 徐岳仁等, 2013; 何宏林等, 2015; 卫蕾华等, 2015)。之前有学者认为太谷断裂参与1303年洪洞地震的同震破裂, 认为洪洞地震的破裂带长度可以达到160km, 包含太谷断裂的SW段(江娃利等, 2004; 谢新生等, 2004), 但是, 最新的 1︰5万条带状填图结果显示霍山山前断裂带的破裂带长度约98km, 北端到介休附近, 南端止于洪洞东, 而太谷断裂并未参与其中(徐岳仁等, 2011; 荆振杰等, 2016; Xu et al., 2018)。由此, 霍山山前断裂作为1303年洪洞地震的发震断层, 在最新1次事件中发生完全破裂, 造成断裂上盘(下降盘)上的同震滑坡体和严重的居民点损毁。发生在2个盆地内的严重灾害可能与盆地厚层松散沉积层引起的震害放大效应有关(Wang et al., 2017; Chen et al., 2017), 加剧了盆地内的灾害损失。位于灵石凸起上的同震滑坡体导致部分临近滑坡体的村庄或被掩埋、 或因滑动导致破坏加剧, 部分沿坡面开挖的窑洞因滑坡而加重损毁。区域B所在的区域是平遥县南部山区, 同震黄土滑坡是导致平遥县人员伤亡过大的1个重要因素(图1, 表2), 区域C所在的古县附近的人员伤亡部分应与同震滑坡体的发生有关。因此, 1303年洪洞地震触发的黄土丘陵沟谷内的同震滑坡体加剧了地震人员伤亡的严重程度, 而2个盆地内部特殊的松散沉积层(图10)导致盆地灾害损失较为严重。
1303年洪洞地震宏观震中向北调整60km后, 与1695年临汾地震的宏观震中相差约100km, 两者分属不同的发震断层。其中, 1303年洪洞地震的发震断层— — 霍山山前断裂构成灵石凸起与霍山山脉的边界(徐锡伟等, 1990; 徐岳仁, 2013; 徐岳仁等, 2013; Xu et al., 2018), 而1695年临汾地震的发震断层虽然还存有争议(马宗晋, 1993; 许建红等, 2011), 但是其震害范围集中在临汾盆地内, 可能的发震构造与罗云山山前断裂的局部段活动有关。而滑坡密集区E分布于罗云山一侧, 且有部分村庄受1695年临汾地震滑坡破坏的记载(王汝雕, 2003a), 因此, 至少说明位于罗云山山脉黄土覆盖区的黄土滑坡可能与1695年临汾地震有关。
通过对发生在山西地堑系中南部的2次历史强震— — 1303年洪洞地震和1695年临汾地震的文献资料进行重新整理并对震中区地质灾害体进行系统遥感解译, 得到如下结论:
(1)历史文献及地震碑刻资料表明, 1303年洪洞地震极震区内的太原盆地南部与灵石凸起的重要建筑损毁数量与临汾盆地相当, 说明前者与临汾盆地一样在1303年洪洞地震中遭遇同等或更加严重的灾害损失, 而1695年临汾地震的极震区仅局限在临汾盆地内, 其北部边界位于洪洞县赵城镇以南。
(2)除了因强烈震动引发滑坡外, 较厚的黄土覆盖层和沟谷坡面是发生滑坡的重要地貌条件, 解译的地震滑坡体集中分布在5个较集中的区域, 其中, 位于灵石凸起上1.1万余处地震滑坡体主要受1303年洪洞地震触发, 建议将1303年洪洞地震的宏观震中从之前的洪洞附近(36.3° N, 111.7° E)向北移动60km, 新的宏观震中(36.8° N, 111.7° E)位于霍州与灵石之间, 大量地震滑坡体的触发加剧了极震区内地震灾情的严重程度, 太原盆地南部及临汾盆地北部的震害(包括 “ 郇堡地滑” )则是盆地内厚层松散沉积物引发的地震放大效应所致。
(3)本文的结果为重新认识山西地堑系内2次极为重要的历史强震的震害空间特征及两者关系提供重要证据, 特别是应用Google Earth高分辨率卫星影像回溯历史强震的同震次生地质灾害信息, 对完整了解地震灾情具有重要意义。对1303年洪洞地震宏观震中向北移动60km的修改建议为后续的科学研究和地震安全性评价提供参考。
The authors have declared that no competing interests exist.
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
|
[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
|
[47] |
|
[48] |
|
[49] |
|
[50] |
|
[51] |
|