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1668年郯城8.5级大地震,蒲松龄经历的一次大震

发布时间: 2020-05-11 来源: 地震活动断层数据中心 浏览量: 694

康熙七年,蒲松龄时年二十八岁,在他找表哥李笃之喝酒时遭遇地震。后来他在《聊斋志异》中这样记录:

康熙七年六月十七日戌刻,地大震。余适客稷下,方与表兄李笃之对烛饮。忽闻有声如雷,自东南来,向西北去。众骇异,不解其故。俄而几案摆簸,酒杯倾覆;屋梁椽柱,错折有声。相顾失色。久之,方知地震,各疾趋出。见楼阁房舍,仆而复起;墙倾屋塌之声,与儿啼女号,喧如鼎沸。

人眩晕不能立,坐地上,随地转侧。河水倾泼丈余,鸡鸣犬吠满城中。逾一时许,始稍定。视街上,则男女裸聚,竞相告语,并忘其未衣也。后闻某处井倾仄,不可汲;某家楼台南北易向;栖霞山裂;沂水陷穴,广数亩。此真非常之奇变也。

有邑人妇,夜起溲溺,回则狼衔其子。妇急与狼争。狼一缓颊,妇夺儿出,携抱中。狼蹲不去。妇大号。邻人奔集,狼乃去。妇惊定作喜,指天画地,述狼衔儿状,已夺儿状。良久,忽悟一身未着寸缕,乃奔。此与地震时男妇两忘者,同一情状也。人之惶急无谋,一何可笑!

《地震》一文记录的便是历史上有名的“郯城大地震”,地震发生在公元1668年7月25日晚 8时左右,震级为8.5级,震中在莒县、郯城一带。这次地震发生后,以郯城为中心的附近多个州县县志中保存了数百条关于此次地震的记录,这次地震是中国东部有史以来最强烈的一次地震,也是世界上有记录的8.5级以上地震之一。

一、《地震》一文记载的震害现象

《地震》一文篇幅虽小,但结构完整,叙事单纯,它按记述文的表现形式,以事件发生、发展的时间为线索,把一幅幅精美的画面组装起来,平铺于读者脑海之中,而这一幅幅画面隐藏着无数的地震学原理:

1.烛前对饮:开篇介绍了发震时间,康熙七年六月十七日戌刻(公元1668年6月17日晚19:00到21:00),作者在稷下(今淄博)做客,此时天黑了,蒲松龄和表兄李笃之灯下饮酒。

2.地震前兆:闻有声如雷,众骇异,不解其故。这是前兆地声现象,中强地震到来前地底会有噪声出现。地声是一种临震前兆,往往发生在地震前几秒、几分或几小时、几天内。在震中区或近震中的范围内能普遍听到地声。随着距震中的远近不同,所听到的地声也不一样。比如有的类似闷雷声,有的类似岩石破裂时的"咔嚓"声。值得注意的是,《地震》一文中,专门写道地声“自东南来,向西北去”,而作者所处的稷下(今淄博)正好位于震中西北,根据弹性回跳理论,岩石破裂产生声波,那地声必自震中而来,向四周传播。《康熙郯城县志》中也有此次地震前兆地声记载:“康熙七年六月十七日戌时地震,有声自西北来……”,关于郯城大地震的震中、震级等信息多是基于这些县志资料考证而来。震后流传在郯城县的灾民歌中唱到,“郯城野老沿乡哭,自言地震遭荼毒,忽听空中若响雷,霎时大地皆翻覆”,这表明该次地震时前兆地声给人留下深刻印象。

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图1  郯城地震等震线图

3.大地震动现象:几案摆簸,酒杯倾覆;屋梁椽柱,错折有声,楼阁房舍,仆而复起。这一小段文字,记录了地震波到达的过程,地震波按传播方式分为三种类型:纵波、横波和面波。纵波是推进波,传播速度最快,它使地面发生上下振动,破坏性较弱,于是人们先是感到比较弱的震动:几案摆簸,酒杯倾覆。横波是剪切波,它使地面发生水平方向运动,破坏性较强横波造成的破坏更大,于是屋梁椽柱,错折有声,楼阁房舍,仆而复起。中国科学院院士、地球物理学家陈颙院士是如此描述唐山地震的:当时我住在北京前门附近一个非常破旧的二层木制结构的楼房里,楼房至少有50 年历史,除了外墙是砖砌的,地板和骨架都是木质的,走起路来地板会发出“咯吱咯吱”的呻吟声。那时正好是夏天,天气出奇的闷热,难以让人入睡。我刚躺着一会儿,迷迷糊糊中就觉得床有些大幅度上下跳动,地板甚至整个楼房都发出“嘎吱”的声音。我立刻意识到“有大地震发生了”。长年从事地震工作的我被晃醒后没有立即下床,而是躺在床上开始数数,“1,2,3……”,数着数着床的晃动变小了。当数到第20个数的时候,突然又来了一次晃动,比第1次更厉害,整个楼层都在忍受剧痛似的“哗哗啦”乱响。这短短的20s间隔就是纵波和横波到达的时间差(地震通常会产生纵波和横波,纵波在地球介质中传播得快,最先到达我们脚下,引起地表的上下运动;横波跑得慢,我们感到的第2次强烈震动就是横波造成的,地面表现出水平方向运动。由于横波携带了地震产生的大部分能量,因此它对地表建筑物的破坏更为严重,如图1 所示),反映了观测者和震源的距离:差1s表明约8km 远的地方发生了地震,20s则说明这次地震事件发生在约160 km 处。于是,我初步判断:地震不在北京,而是在距离北京160 km 的地方。从图1可以看出,作者所处的淄博距离震中约200km,纵波、横波从震中到达淄博的时间差也需要20s左右,蒲松龄用“俄而”两字来表现这一时间段,非常贴切实际。

4.楼台转向:某家楼台南北易向,这说的是某户人家房子南北掉了个方向。2008年汶川地震时断层上盘的巨石能够被弹射到空中,抛落十几米远,因此很可能是房屋被弹射到空中,并发生旋转,下落后房屋朝向发生变化。从等震线图(图1)可以看出,此次地震作者所处的稷下为Ⅷ度,震中烈度值达Ⅻ度, 因此有可能会发生楼台转向的现象。

5. 栖霞山裂:这句话是说栖霞山裂开了一个缝,中国东部有三个栖霞山,比较著名的是南京栖霞山,在菏泽市单县城附近也有一个栖霞山,另外山东烟台栖霞附近丘陵众多也可以理解为“栖霞“山。但研究认为郯城大地震同震地表破裂从莒县延伸至郯城,这三个地方均不在在郯庐断裂带上,不会发生同震地表破裂,因此此处所说的栖霞山裂大概说的是栖霞山崩塌。而单县城栖霞山只是一个小的土丘,结合郯庐断裂带地震线图(图1)推断,应为Ⅶ度区内的烟台栖霞山发生山体崩塌。但是郯城大地震确实造成了“山裂”,2003年山东枣庄熊耳山大裂谷被发现,裂谷长数百米,岩体有明显的左旋错动,经专家验证确认熊耳山大裂谷是1668年郯城大地震山体崩裂遗迹,也是我国东部地区唯一完整保存的地震山体崩裂遗迹。熊耳山地震遗址包括地震引起的熊耳山山体开裂、岩体崩塌等,2007年该地震遗址被中国地震局命名为国家级典型地震遗址。这处地震遗迹也不是1668年郯城特大地震的地表破裂,而是地震时山体受地震剪切力与重力共同作用的结果,属于地震次生灾害。由于此次震级较高,多地均有基岩崩塌的记载,如章丘县志记载"龙山山崩"。

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图2  熊耳山大裂谷

6.地面塌陷:沂水陷穴,广数亩。说的是沂水县境陷下去一个深洞,有好几亩之大。据《康熙郯城县志》记载:"康熙七年六月十七日戌时地震……,其时地裂、泉涌,上喷二、三丈高,遍地流水,沟会皆盈,移时即化为乌有……,其地裂处或缝宽不可越,或深不敢视,其陷处皆如阶级,有层次,裂缝两岸皆有淤泥细沙,其所陷深浅阔狭形状难以备述,真为旷古奇灾"。《康熙沂州志》记载,临沂"平地水深丈余,井内涌水高数尺,山岗地裂",可见郯城大地震时,地面塌陷现象非常常见,并会伴随有水灾。据地质调查发现,沂水县附近喀斯特地貌非常发育,现今沂水县龙岗山下的地下大峡谷,全长六千一百米,该洞形成于二十万年前,由巨大的喀斯特裂隙发育而成,是我国的特大型溶洞之一,如此大范围的地下洞穴地震时极易造成地面塌陷现象。此外沂水一带地下水位高,冲积层松软,在强震作用下很容易发生砂基液化现象,同样会产生大面积地面塌陷。2008年汶川8.0级大地震,震后数分钟内龙门山山前的冲积扇开始大面积沙土液化,喷砂冒水严重,地表开裂下沉,使得建筑物成片倒塌。因此沂水塌陷有可能是强地面运动引起的岩溶塌陷现象,也有可能是沙基液化导致的地面塌陷。

短短一则小文叙事方式按照震前、震中、震后;描写对象先室内、后室外、街上;夹叙所见、所闻、所想。井井有条,紧紧相扣,有观察,也有思考,再现了地震现场的惨烈的画面。既是一片精彩的小短文,也是研究郯城大地震的真实史料。

二、郯城大地震发震构造简介

新中国对于郯城大地震的研究始于1956年《中国地震资料年表的编制》,1957年闵子群给出了第一张等震线图,1960年李善邦教授给出了该地震的主要参数,此后高维明陈国星等人围绕该地震的震中位置、发震构造等展开激烈的讨论,发表了多篇文献。

郯庐断裂带地矿部门是偶然发现的,上世纪国家第一个五年计划开始实施,在对全国地下矿藏进行普查时,意外发现了郯庐大断裂。针对该断裂的研究始于1976年方仲景发表《郯庐带中段第四纪断裂活动特征与地震地质条件述评》,此后1985年开展“重新评定鲁南地区地震区划“工作时针对该断裂展开了系统的研究工作,给出了郯城地震震中、发震构造、强震复发间隔结论。20世纪以来宋方敏、王志才、冉勇康等对开展了断裂的空间展布、几何结构以及最新活动特征的研究工作。近年来主要开展的是断裂各段最新活动时代和地震危险性的研究工作。

郯庐断裂带是中国东部规模最大的一条板内断裂带,南起长江北岸的广济地区,向北经安徽、江苏、山东,跨越渤海,经东北三省,进入俄罗斯境内,在我国境内长达 2400 多公里,总体走向NNE。郯庐断裂带是一条性质多变、长期活动的断裂带,历史记录以来除了1668年郯城大地震,该断裂带上还曾经发生过公元前 70 年安丘 7 级地震,另外1969年7月渤海中部7.4级地震、1975年2月辽宁海城7.3级地震也发生在郯庐断裂带上或其附近。

郯庐断裂带活动断层的长度,仅陆地部分就达460km。加上张家口-渤海构造带以南莱州湾海域部分 140km,总长达 600km(图3)。郯庐断裂带活动段可分为五个独立的段落:(1)莱州湾-昌邑段包括陆地上的昌邑-南流段和海域内的莱州湾段,分析认为昌邑-南流段是公元前 70 年安丘 7 级地震的发震构造(2)安丘-莒县段包括安丘-孟疃段和青峰岭段,总长 100km,最新活动时代为晚更新世中晚期-全新世早期。(3)莒县-郯城段,由土岭-陵阳段、石井-大店段、左山段、腾马-中华山段和华侨-窑上段5条长数十公里的次级断层呈右阶斜列组成,长约 130km。(4)新沂段从郯城麦坡至宿迁市,长约 80km,近期的研究认为该段发生过五次古地震事件,时代分别为 3.8ka 以来、6.2-13.4ka、33.9-45.3ka、46.2-50.4ka 和 66.5-83.9ka。(5)泗洪段从宿迁市向南延伸,跨从重岗山西坡穿过,至淮河以北,长约 80km,最新活动时代为全新世早期。


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图3  郯庐断裂带活动段综合分段图

莒县-郯城段是1668 年郯城 8½级地震的地表破裂,目前对于该段有以下认识:1.除郯城大地震,该段全新世还有另外地震事件,分别距今3500a、6000-7000a、10000a。2.1668 年郯城地震的地表破裂为莒县土岭至郯城窑上,约130km。3. 莒县-郯城段上单次最大水平位移达32m。受该活动断裂的影响,鲁南地区两次地震烈度区划都被划为髙烈度区,最高烈度达Ⅹ度以上,长期被视为重大建设项目的禁区,严重制约了鲁南经济建设和社会发展。1988年“重新评定鲁南地震区划”项目结题,这一项目使鲁南地区工程建设、城市建设的抗震设计更加合理,对于山东生产力布局优化和经济发展起到了深远的积极影响。这一项目是地震部门服务于社会经济建设的典型案例,工作成果不仅发挥了地震科学在国民经济建设和推动社会进步的作用,而且使得地震科学研究与国家经济发展、社会进步协调发展。

我国疆域内地震多、分布广、强度大,是世界上地震灾害最为严重的国家。在占全球陆地总面积7%的国土上发生了占全球35%的7级以上地震,且我国50%以上(约330座)的城市和70%(103座)的百万以上人口大中城市都位于有活动断层分布的Ⅶ度或以上地震高烈度区。1976年唐山7.8级地震造成了超过24万人死亡;2008年汶川8.0级地震使美丽的北川县城瞬间变成废墟;1995年日本阪神7.3级大地震造成了超过5400多人死亡,城市建筑受到大范围破坏……,这些地震皆是活动断层瞬间错动的结果,且沿断层线的破坏和人员伤亡最为严重。

为了降低城市地震灾害风险,我国政府提出“地下搞清楚、地上搞结实”是提高城市防灾减灾能力的根本,实现“地下搞清楚”的关键就是探明城市活动断层,揪出隐藏在城市地下地震灾害风险的根源。目前活动断层探测结果已应用于各地的建设当中,例如2017年,银川市人大常委会出台了《关于在活动断层避让带内建设绿色公园带的决定》,对银川市区范围内总长19公里、总面积6450亩的避让带土地进行了建设绿色生态安全屏障规划。2020年初海口江东新区活动断层精细探测项目顺利通过验收,合理的避让意见已经给出。目前已经应用于海口市发展规划、江东新区国土利用规划当中,相关在建工程已依据探测结果实施了避让措施。

迄今为止我国已开展141条活动断层填图和110个城市探测工作,探测结果直接用于指导天津、银川、兰州等大中城市土地规划,同时为新一代地震动区划图编制和青藏铁路、西气东输、南水北调、西电东送等重大工程建设提供了地震安全科学支撑;还为即将实施的“九大工程”中地震灾害风险调查提供了技术标准支撑和应用示范。

我们庆幸生于这样一个时代。



参考文献

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马玉香,钟普裕. 2009. 1668年山东郯城8.5级地震综述. 国际地震动态. 2, 9-18.

林趾祥,于立忠.“重新评定鲁南地震区划”研究项目概述[J].国际地震动态,1989(02):7-9.

朱光,王道轩,刘国生,宋传中,徐嘉炜,牛漫兰. 郯庐断裂带的伸展活动及其动力学背景[J]. 地质科学,2001,(03):269-278.

徐嘉炜,马国锋. 郯庐断裂带研究的十年回顾[J]. 地质论评,1992,(04):316-324.