新地震區(qū)劃圖潛在震源區(qū)劃分的主要技術(shù)特色1

周本剛1） 陳國星2） 高戰(zhàn)武2） 周 慶1） 李姜一1）

?

新地震區(qū)劃圖潛在震源區(qū)劃分的主要技術(shù)特色

周本剛陳國星高戰(zhàn)武周 慶李姜一

1）中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029 2）中國地震災(zāi)害防御中心，北京100029

簡要介紹了新地震區(qū)劃圖潛在震源區(qū)劃分方案的形成過程，重點分析了潛在震源區(qū)三級劃分、東西部地區(qū)潛在震源區(qū)劃分技術(shù)途徑的差異、不同級別活動塊體邊界帶對高震級潛在震源區(qū)劃分的控制作用、發(fā)震構(gòu)造模型及其在潛在震源區(qū)劃分中的應(yīng)用等主要技術(shù)特色。共劃分出29個地震帶、77個地震構(gòu)造區(qū)和1199個潛在震源區(qū)。與中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）中綜合方案相比，東西部地區(qū)潛在震源區(qū)的個數(shù)都有較大的增加，其中東部地區(qū)體現(xiàn)在震級上限6.0、6.5和7.0級的中強(qiáng)潛在震源區(qū)個數(shù)的明顯增加，與劃分工作中加強(qiáng)了該地區(qū)中強(qiáng)地震發(fā)震構(gòu)造的判識研究相關(guān)；而西部地區(qū)體現(xiàn)在震級上限7.5和8.0級的高震級潛在震源區(qū)個數(shù)的大幅度增加，與劃分工作中注重了活動塊體邊界帶高震級潛在震源區(qū)劃分，以及強(qiáng)調(diào)應(yīng)用發(fā)震構(gòu)造模型指導(dǎo)潛在震源區(qū)劃分的技術(shù)特色相協(xié)調(diào)。

新地震區(qū)劃圖 潛在震源區(qū) 技術(shù)特色 三級劃分

引言

在Cornell（1968）建立考慮多個震源的工程場地概率地震危險性分析方法時，提出了潛在震源區(qū)（Potential Sources of Earthquakes）的概念，并探討了點源、線源和面源（環(huán)形或扇形）的地震危險性計算方法。其后數(shù)10年，該方法經(jīng)不斷改進(jìn)，在工程場地地震安全性評價以及各國采用概率地震危險性分析方法編制地震區(qū)劃圖中得到了廣泛的應(yīng)用（McGuire，1987；Reiter,1991；國家地震局，1996；Gao Mengtan，2000；Valentin，2000；Mark等，2008）。作為概率地震危險性分析結(jié)果最為關(guān)鍵的控制性因素，潛在震源區(qū)劃分及其地震活動性參數(shù)確定成為采用概率地震危險性分析方法編制地震區(qū)劃圖的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）在潛在震源區(qū)劃分時，基于不同斷層性質(zhì)類型的強(qiáng)震構(gòu)造機(jī)制與時空過程提出了不同類型潛在震源區(qū)的識別方法，加強(qiáng)了斷層分段性及其強(qiáng)震復(fù)發(fā)模型的應(yīng)用，考慮了強(qiáng)、弱地震活動區(qū)潛在震源區(qū)劃分規(guī)則的差異，采用潛在震源區(qū)劃分多方案進(jìn)行地震危險性分析，并在其中一個方案中采用中強(qiáng)地震活動區(qū)高、低震級上限潛在震源區(qū)嵌套方式，以反映構(gòu)造活動的層次結(jié)構(gòu)認(rèn)識（高孟潭，2002；2003；Zhou Bengang等，2000）。

新一代地震區(qū)劃圖的潛在震源區(qū)劃分工作始于2007年底，2010年初形成咨詢方案，歷經(jīng)專家咨詢、廣泛征求意見和補(bǔ)充新資料，于2011年完成最終劃分方案。在中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）潛在震源區(qū)劃分成果的基礎(chǔ)上，吸收了新的地震、地質(zhì)和地球物理方面的基礎(chǔ)資料與研究成果，特別是在西部地區(qū)2001年青海昆侖山8.1級地震與2008年四川汶川8.0級地震、東部地區(qū)內(nèi)蒙2003年巴林左旗5.9級地震與2005年江西瑞昌5.7級地震等一系列代表性震例震后調(diào)查、發(fā)震構(gòu)造分析及相應(yīng)潛在震源區(qū)劃分反思的基礎(chǔ)上，借鑒國際上潛在震源區(qū)劃分的技術(shù)進(jìn)展，采取明確技術(shù)思路與要求→分區(qū)負(fù)責(zé)→集中研討→協(xié)調(diào)核定→方案咨詢→征求意見→全面檢視與補(bǔ)充→方案形成的七階段工作機(jī)制，潛在震源區(qū)劃分最終方案的形成具有如下特色。

（1）為更合理地反映潛在地震活動的不均一性和深化構(gòu)造類比，潛在震源區(qū)劃分采取三級劃分的技術(shù)思路：首先劃分出用于地震活動性參數(shù)統(tǒng)計的地震帶（地震統(tǒng)計區(qū)）；再在地震區(qū)帶內(nèi)劃分出不同背景地震活動特征的地震構(gòu)造區(qū)（背景源）；然后在地震構(gòu)造區(qū)內(nèi)劃分潛在震源區(qū)（包括構(gòu)造源和地震聚集源）。潛在震源區(qū)三級劃分方法是本次潛在震源區(qū)劃分中最為突出的特色。

（2）重視基礎(chǔ)資料的完備性及可靠性。在編圖基礎(chǔ)資料工作組提供的地震、地質(zhì)構(gòu)造和地球物理場等基礎(chǔ)資料平臺上，對關(guān)鍵資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核、修訂及補(bǔ)充，對西部資料較缺乏的構(gòu)造活動區(qū)利用衛(wèi)星影像解譯可能存在的發(fā)震構(gòu)造。

（3）中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）采用中震（50年超越概率10%）作為編圖基準(zhǔn)，而本次區(qū)劃圖同時還考慮了以大震（50年超越概率2%）為基準(zhǔn)的控制，因而高震級潛在震源區(qū)劃分及其震級上限確定是其中關(guān)鍵技術(shù)之一（高孟潭等，2006）。從而加強(qiáng)了考慮地震構(gòu)造模型與震級上限不確定性對漏判高震級潛在震源區(qū)情況的控制。

（4）考慮到東西部地區(qū)構(gòu)造活動環(huán)境的差異，對西部強(qiáng)震區(qū)及東部中強(qiáng)地震區(qū)在地震構(gòu)造劃分、潛在震源區(qū)劃分方法與依據(jù)的側(cè)重點有所差異。在西部地區(qū)重視不同級別活動塊體邊界對高震級潛在震源區(qū)劃分的控制作用，建立了不同類型發(fā)震構(gòu)造模型，并在發(fā)震構(gòu)造模型框架下充分運用構(gòu)造類比原則，力求劃分出潛在的新區(qū)和不低估高震級潛在震源區(qū)的發(fā)震能力；在東部地區(qū)加強(qiáng)中強(qiáng)地震構(gòu)造帶的判識，充實中強(qiáng)地震潛在震源區(qū)劃分的依據(jù)。

（5）考慮到與中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）潛在震源區(qū)劃分的銜接，本次潛在震源區(qū)劃分以中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）潛在震源區(qū)劃分綜合方案為基本框架，還吸收了該區(qū)劃圖編圖中其他潛在震源區(qū)劃分方案的合理成份作為形成本次方案的劃分基礎(chǔ)。

下面對其中一些主要技術(shù)特色作簡要分析。

1 潛在震源區(qū)三級劃分

中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）和中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）均采用了潛在震源區(qū)兩級劃分方案，即首先劃分出地震區(qū)帶，然后在地震帶中劃分潛在震源區(qū)，以合理反映地震帶中構(gòu)造活動與地震活動的不均一性。我國潛在震源區(qū)三級劃分的思想最早來源于陳家庚和鄢家全等人關(guān)于“論弱地震活動區(qū)評定最大潛在地震的原則和方法”一文，該文提出以三級構(gòu)造單元來劃分地震構(gòu)造區(qū)，將四川盆地劃分為5個地震構(gòu)造區(qū)，并給出了各地震構(gòu)造區(qū)相應(yīng)的彌散地震震級（陳家庚等，1999）。其后，研究者考慮到在以地震活動性參數(shù)統(tǒng)計為劃分目的的地震帶一般都劃分得比較大，地震統(tǒng)計區(qū)內(nèi)可能包含了不同地震活動性的活動塊體，這些活動塊體包含了不同震級上限的發(fā)震構(gòu)造，塊體內(nèi)與特定發(fā)震構(gòu)造無關(guān)的最大彌散地震震級比地震活動性參數(shù)統(tǒng)計區(qū)的本底地震震級要大，如東北地震統(tǒng)計區(qū)內(nèi)的遼西地區(qū)和長江中游地震統(tǒng)計區(qū)內(nèi)的成都平原，明確提出了存在這些相對活動塊體的地震統(tǒng)計區(qū)考慮三級劃分才能更進(jìn)一步地反映地震活動的不均一性（周本剛，2002；2004）。2008年出版的美國地震區(qū)劃圖在潛在震源區(qū)劃分中，劃分了網(wǎng)格地震活動性源（S1）、背景震源區(qū)（S2）、特殊地震活動性帶（S3）、剪切變形區(qū)（S4）和斷層源與斷層源帶（S5）等5類震源，這5類震源在空間上是層疊的（Mark等，2008；潘華等，2009），體現(xiàn)了對潛在震源區(qū)劃分不確定性的處理及地震活動空間分布不均性的合理考慮。在我國新地震區(qū)劃圖編制過程中，編委會討論決定將三級劃分的方法應(yīng)用于潛在震源區(qū)劃分工作，并由潛在震源區(qū)劃分組負(fù)責(zé)具體實施。

1.1 地震構(gòu)造區(qū)的涵義及其劃分原則

相對于我國前兩代地震區(qū)劃圖中采用的潛在震源區(qū)兩級劃分方法，三級劃分增加了地震構(gòu)造區(qū)劃分的中間環(huán)節(jié)。地震構(gòu)造區(qū)是指在現(xiàn)今地球動力學(xué)環(huán)境下，地震構(gòu)造環(huán)境和發(fā)震構(gòu)造模型一致的地區(qū)。地震構(gòu)造環(huán)境一致是指在統(tǒng)一的現(xiàn)今地球動力學(xué)環(huán)境、新構(gòu)造活動特點、構(gòu)造應(yīng)力場及深部地球物理場等條件下，發(fā)震構(gòu)造模型具有一致性或相似性的特點。發(fā)震構(gòu)造模型一致是指同一地震構(gòu)造區(qū)內(nèi)的發(fā)震構(gòu)造和主要地震事件可以歸納為統(tǒng)一的發(fā)震構(gòu)造模型來解釋，可能包括了統(tǒng)一動力學(xué)與運動學(xué)模式下活動性質(zhì)相同或不同的一組發(fā)震構(gòu)造。地震構(gòu)造區(qū)內(nèi)與發(fā)震構(gòu)造模型不相關(guān)，隨機(jī)發(fā)生的地震則確定為背景性地震。

地震構(gòu)造區(qū)通過邊界、背景地震、背景地震頻度及其大小地震的比例關(guān)系來描述，其中背景地震是指地震構(gòu)造區(qū)內(nèi)與發(fā)震構(gòu)造不相關(guān)的最大地震震級，背景地震既要考慮地震構(gòu)造區(qū)內(nèi)歷史地震大小，又要結(jié)合構(gòu)造活動環(huán)境與地震活動特點，采用構(gòu)造類比的方法綜合評定。地震構(gòu)造區(qū)劃分需考慮以下劃分原則：

（1）區(qū)別出地震帶內(nèi)發(fā)震構(gòu)造模型不同的地區(qū)，以利于構(gòu)造類比判定潛在震源區(qū)，如龍門山地震帶內(nèi)甘東南地震構(gòu)造的發(fā)震構(gòu)造模型與其他地震構(gòu)造區(qū)有明顯的區(qū)別（圖1）。

（2）區(qū)別出地震帶內(nèi)背景地震不同的地區(qū)，如龍門山地震帶內(nèi)隴中盆地、甘東南、龍門山和成都盆地地震構(gòu)造區(qū)的背景地震分別為6級、6.5級、6.5級和6級（圖1）。

（3）同一地震帶內(nèi)背景地震相同的地區(qū)，如果其背景地震年發(fā)生頻度（或年發(fā)生率）有差別，如北天山地震帶內(nèi)巴里坤、依連哈比爾尕地震構(gòu)造區(qū)等，也應(yīng)劃分為不同地震構(gòu)造區(qū)。

（4）劃分地震構(gòu)造區(qū)需要考慮構(gòu)造活動性與研究程度的差異，對于研究程度較低的西部地區(qū)，尤其是資料缺乏地區(qū)，地震構(gòu)造區(qū)的范圍可大一些，相應(yīng)背景地震應(yīng)考慮不確定性評定得偏高一些，如位于板塊邊界且資料較缺乏的喜馬拉雅地震構(gòu)造區(qū)的背景地震確定為7級。

1.2 三級潛在震源區(qū)的劃分步驟及三類源的關(guān)系

在三級潛在震源區(qū)劃分模型中，三個級別的源的空間關(guān)系明確，呈疊置關(guān)系：底層是地震帶；中間層是地震構(gòu)造區(qū)；上層為潛在震源區(qū)（圖2）。

首先，根據(jù)地震活動、地質(zhì)構(gòu)造等環(huán)境的一致性，并考慮地震統(tǒng)計樣本的充分性，劃分出地震帶（圖2中的A）。地震帶是地震活動性參數(shù)的統(tǒng)計單元，又稱地震統(tǒng)計區(qū)，除劃分出邊界與范圍，還需要確定其震級上限、值和4級以上的地震年平均發(fā)生率。

圖2中A為地震帶；A1、A2、A3為地震構(gòu)造區(qū)；A至A為潛在震源區(qū)。

其次，在地震帶內(nèi)劃分地震構(gòu)造區(qū)，各地震構(gòu)造區(qū)邊界相互銜接，并覆蓋整個地震帶的區(qū)域（圖2中的A1、A2、A3），它們主要反映了地震帶內(nèi)背景地震活動特征有差異的區(qū)域，因而又稱背景地震源（或背景源），同時也反映了地震帶內(nèi)地震構(gòu)造模型有差異的區(qū)域。背景源需要確定其背景地震大小，并要分析背景地震及其以下各震級檔地震活動頻度關(guān)系。

最后，在各地震構(gòu)造區(qū)內(nèi)根據(jù)地震活動與構(gòu)造活動特征劃分出不同的潛在震源區(qū)，潛在震源區(qū)無需覆蓋整個地震構(gòu)造區(qū)，在該劃分層次內(nèi)有兩種類型的潛在震源區(qū)：一種為主要依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特性，結(jié)合歷史地震活動劃分出的潛在震源區(qū)，又稱構(gòu)造源，如圖2中的A21至A32；另一種為主要依據(jù)地震活動密集帶（如大興安嶺地區(qū)的二七柴河6.5級潛在震源區(qū)）或中強(qiáng)地震活動條帶（如大興安嶺地區(qū)的雅魯河6級潛在震源區(qū)）劃分出的潛在震源區(qū)，又稱地震群聚源，如圖2中的A11，這類潛在震源區(qū)構(gòu)造標(biāo)志不清晰或缺乏深入研究，數(shù)量也不多，震級上限一般相對低一些。劃分出的潛在震源區(qū)除要給出位置、方向與邊界外，更主要的是評估其震級上限，同時還需要分析高震級檔的地震發(fā)生模型，為確定高震級檔地震活動性參數(shù)提供依據(jù)。

上述地震統(tǒng)計區(qū)的震級上限應(yīng)為其所包括的所有潛在震源區(qū)震級上限的最大值，背景源的背景地震M一般小于其所包括的所有潛在震源區(qū)震級上限的最小值，在一些特殊情況下，M可能等于背景源中所有的最小值。

2 東西部地區(qū)劃分潛在震源區(qū)的技術(shù)途徑有所差異

西部地區(qū)現(xiàn)今地球動力學(xué)背景相對簡單，不同地區(qū)地震構(gòu)造環(huán)境具有鮮明的特點，晚第四紀(jì)以來構(gòu)造活動與地震活動較強(qiáng)烈，強(qiáng)震特別是大地震的構(gòu)造標(biāo)志較為明確，易于建立發(fā)震構(gòu)造模型。而東部地區(qū)現(xiàn)今地球動力學(xué)背景較復(fù)雜，除華北地區(qū)外，其余地區(qū)晚第四紀(jì)以來構(gòu)造活動不明顯，地震活動以中強(qiáng)地震為主，中強(qiáng)地震構(gòu)造標(biāo)志不清晰，大部分地區(qū)建立明確的發(fā)震構(gòu)造模型有難度。東西部地區(qū)的上述差異決定了在劃分潛在震源區(qū)時遵循的技術(shù)途徑側(cè)重點應(yīng)有差別。

在劃分地震構(gòu)造區(qū)時，西部地區(qū)主要通過活動塊體劃分及其地球動力學(xué)環(huán)境分析、現(xiàn)今地殼變形資料反映的變形方式與強(qiáng)度差異、發(fā)震模型建立、晚第四紀(jì)以來斷裂活動性與地震活動性分區(qū)等途徑來進(jìn)行；東部中強(qiáng)地震構(gòu)造區(qū)，則通過新構(gòu)造活動分區(qū)、地震構(gòu)造背景差異分析、地球物理場分區(qū)、第四紀(jì)以來斷裂活動性與地震活動性分區(qū)等途徑來進(jìn)行。

潛在震源區(qū)劃分所采用的總體原則是一致的，即“地震活動重復(fù)原則”和“地震構(gòu)造類比原則”的綜合運用。西部地區(qū)主要通過同一地震構(gòu)造環(huán)境單元內(nèi)所處發(fā)震構(gòu)造模型的位置、高震級發(fā)震構(gòu)造帶的識別、斷層帶活動性分段與級聯(lián)特征判別、基于古地震與歷史地震資料分析發(fā)震構(gòu)造的地震復(fù)發(fā)特征等途徑來劃分潛在震源區(qū)。東部地區(qū)則采用基于新構(gòu)造以來地震構(gòu)造環(huán)境樣式與強(qiáng)弱的總體分析與定位、發(fā)震構(gòu)造條帶識別與分段、不同段落潛在發(fā)震能力的判別、歷史地震與儀器記錄中小地震活動特征分析等途徑來進(jìn)行。

以華南廣西地區(qū)防城-靈山斷裂帶為例，該斷裂帶是斜貫桂東南的1條規(guī)模較大的區(qū)域性北東向斷裂帶，長約350km。斷裂帶第四紀(jì)以來有明顯的活動，其中靈山段推斷晚更新世以來有過斷錯地表的活動，歷史上曾發(fā)生過4次5級以上的地震，最大地震為1936年靈山東北的6/級地震。在劃分潛在震源區(qū)時，首先將該斷裂帶識別為中強(qiáng)地震發(fā)震構(gòu)造帶，并將活動最為明顯的靈山段判別為7級潛源，然后根據(jù)不同段落差異性的對比，再依次劃分出1個6.5級、2個6.0級的潛源（圖3）（周本剛等，2008）。

3 重視不同級別活動塊體邊界對高震級潛源劃分的控制作用

高震級潛在震源區(qū)劃分及其震級上限的判定是本次潛在震源區(qū)劃分工作中十分注重的內(nèi)容。我國西部（經(jīng)度105°以西）地區(qū)2001—2008年間發(fā)生了6.5級以上強(qiáng)震共12組，其中7級以上（≥7.0）地震4次。以2001年以前潛在震源區(qū)劃分方案的震級上限為基準(zhǔn)，將上述地震震級與其所處潛在震源區(qū)的震級上限對比，共有5次突破了原震級上限（占總數(shù)的41%），其中有3次7級以上的地震突破了原震級上限，分別高出原震級上限0.4級、0.6級和1.0級，這3次7級以上的地震均位于西部地區(qū)I、II級活動塊體邊界帶上，說明對于缺乏斷層活動性調(diào)查資料的西部地區(qū)，考慮構(gòu)造背景對潛在震源區(qū)震級上限的控制十分必要。據(jù)統(tǒng)計，在西部地區(qū)57次7.5級以上的地震中，有98.2%發(fā)生在I、II級活動塊體邊界帶上；90次7.0—7.4級地震有81%發(fā)生在I、II級活動塊體邊界帶上。

基于上述原因，在潛在震源區(qū)劃分工作中，十分重視構(gòu)造背景對高震級潛在震源區(qū)劃分的控制，加強(qiáng)了構(gòu)造類比原則的應(yīng)用?？紤]到基礎(chǔ)地質(zhì)資料的不平衡性和歷史地震記載的不完備性，特別注意了利用所處構(gòu)造位置、不同級別活動塊體邊界動力學(xué)與運動學(xué)特征對潛在震源區(qū)震級上限與邊界劃分的控制，甄別出高震級地震構(gòu)造帶，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)地震構(gòu)造帶不同段落的差異，劃分不同震級上限的潛在震源區(qū)。

在西部地區(qū)劃分潛在震源區(qū)實際操作中，對I、II級活動塊體邊界帶一般以震級上限7.5級為基準(zhǔn)，然后依據(jù)邊界帶上構(gòu)造部位、斷層結(jié)構(gòu)、古地震地表破裂長度與位移、深部構(gòu)造等，按照構(gòu)造類比識別出更高震級的潛在震源區(qū)。例如，在形成劃分方案咨詢稿的過程中，發(fā)現(xiàn)甘孜-玉樹斷裂帶玉樹段和金沙江斷裂帶缺乏有說服力的斷裂活動性調(diào)查工作，前者現(xiàn)有資料顯示晚第四紀(jì)以來沒有明顯活動，后者僅有零星的全新世以來活動的資料，但活動規(guī)模不明確，二者歷史上都沒有大地震的記載，以前相應(yīng)潛在震源區(qū)震級上限均為7級。但考慮到前者位于巴彥喀拉活動塊體的南邊界，后者位于川滇活動塊體的西邊界，根據(jù)上述判別原則，將它們均判別為上限為7.5級的潛在震源區(qū)，咨詢會后不久，發(fā)生了玉樹2010年7.1級地震，該地震就位于新劃分出的7.5級潛在震源區(qū)內(nèi)。

4 注重發(fā)震構(gòu)造模型分析及其在潛在震源區(qū)劃分中的應(yīng)用

發(fā)震構(gòu)造模型是指在考慮研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造活動的動力學(xué)與運動學(xué)背景條件下，基于構(gòu)造（或斷裂帶）深淺部展布、變形方式與強(qiáng)度，解析區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形模式，同時結(jié)合古地震與歷史地震分析，給出的反映不同部位潛在發(fā)震能力的構(gòu)造變形模式（體系）。發(fā)震構(gòu)造模型不是指單一的斷層的發(fā)震模型，而是區(qū)內(nèi)多個發(fā)震構(gòu)造組成的發(fā)震構(gòu)造集合體。完善的發(fā)震構(gòu)造模型能更好地控制同一地震構(gòu)造背景單元內(nèi)潛在震源區(qū)的分布，目前發(fā)震構(gòu)造模型研究主要限于地震構(gòu)造背景單元內(nèi)構(gòu)造變形樣式的模式分析（圖4），還沒有達(dá)到建立完善模型的程度，盡管如此，也對潛在震源區(qū)劃分具有明顯的推進(jìn)作用。

在應(yīng)用發(fā)震構(gòu)造模型劃分潛在震源區(qū)時，重點關(guān)注了以下4個方面的問題：

（1）發(fā)震構(gòu)造模型體系中不同構(gòu)造帶潛在發(fā)震能力的差異，如圖4中的海原斷裂帶潛在發(fā)震能力要高于其北面的香山-天景山斷裂帶。在潛在震源區(qū)劃分中需體現(xiàn)這一特點。

（2）同一構(gòu)造帶中的一些特殊構(gòu)造部位潛在發(fā)震能力相對增強(qiáng)，如圖4中的海原斷裂帶和香山-天景山斷裂帶的弧形拐折部位附近，分別發(fā)生過1920年8.5級和1709年7/級地震，該部位距離斷裂帶走滑運動為主的西段向以逆沖運動為主的東段的轉(zhuǎn)換部位較近，也是構(gòu)造變形較強(qiáng)烈的地段。在這類地段劃分潛在震源區(qū)時，應(yīng)在考慮斷裂活動規(guī)模與位移的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高震級上限。如香山—天景山7/級地震地表破裂長度僅68km（陳國星等，2006），但考慮到其位于特殊構(gòu)造部位，相應(yīng)段落潛在震源區(qū)震級上限確定為8級。

（3）相似發(fā)震構(gòu)造模型變形規(guī)模與強(qiáng)度有差異時，對整個模型體系內(nèi)的潛在震源區(qū)潛在發(fā)震能力有控制作用，評定潛在震源區(qū)震級上限時需要考慮這一因素。例如，發(fā)生1906年瑪納斯7.7級地震的北天山活動推覆褶皺系與發(fā)生1902年阿圖什8/級地震的西南天山活動推覆褶皺系，前者的構(gòu)造變形規(guī)模與強(qiáng)度均小于后者，在自根部向前緣褶皺背斜劃分系列潛在震源區(qū)時，前者劃分為8.0級和6.5級2排潛源（周本剛等，1997；楊曉平等，1998），后者劃分為8.5級、7.5級和7.0級3排潛源（楊曉平等，2010）。

（4）大型活動斷裂帶的分段與級聯(lián)破裂是其兩個重要的屬性，在以前的潛在震源區(qū)劃分實踐中，比較注重大型活動斷裂帶的分段問題，但對段落的穩(wěn)定性問題重視不夠，容易導(dǎo)致低估這些斷裂帶上潛在發(fā)震能力。2001年昆侖山8.1級地震和2011年日本東北海域9.0級地震顯示的級聯(lián)破裂特性，揭示了考慮破裂級聯(lián)問題的必要性。在本次潛在震源區(qū)劃分中，加強(qiáng)了對該問題的分析與應(yīng)用。

5 潛在震源區(qū)劃分結(jié)果分析與對比

5.1 地震帶與地震構(gòu)造區(qū)劃分

根據(jù)地震區(qū)帶（或地震統(tǒng)計區(qū)）的劃分原則，在中國及鄰區(qū)共劃分出29個地震帶。

除東海地震統(tǒng)計區(qū)和南海地震統(tǒng)計區(qū)沒有進(jìn)一步劃分出地震構(gòu)造區(qū)外，在其余27個地震帶內(nèi)共劃分出77個地震構(gòu)造區(qū)（背景源），其中東部地區(qū)41個，西部地區(qū)36個（圖5）。東部地區(qū)主要為5.0級、5.5級的地震構(gòu)造區(qū)，6.5級的地震構(gòu)造區(qū)僅1個，即臺灣東部地震構(gòu)造區(qū)；西部地區(qū)主要為6.0級和6.5級的地震構(gòu)造區(qū)，沒有5.0級地震構(gòu)造區(qū)，背景最高的地震構(gòu)造區(qū)有2個，背景地震為7.0，即喜馬拉雅、興都庫什地震構(gòu)造區(qū)。這反映了西部地區(qū)背景地震活動明顯高于東部地區(qū)。

5.2 潛在震源區(qū)劃分

本次共劃分出1199個潛在震源區(qū)，其中東部地區(qū)629個，西部地區(qū)570個，無論東部還是西部地區(qū)潛在震源區(qū)個數(shù)都比中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（2001）（四代圖）中潛在震源區(qū)綜合方案劃分出的潛在震源區(qū)個數(shù)多（表1）。

表1 各級震級上限對應(yīng)的潛在震源區(qū)個數(shù)

圖6直觀顯示了東部地區(qū)各級震級上限的潛在震源區(qū)個數(shù)與四代圖的差異，震級上限6.0、6.5和7.0級的潛在震源區(qū)增加較多，說明東部地區(qū)在加深對中強(qiáng)地震發(fā)震構(gòu)造帶的識別后，增強(qiáng)了對中強(qiáng)地震潛在震源區(qū)的控制。東、西部地區(qū)震級上限7.0級的潛在震源區(qū)個數(shù)大體是平衡的，6.0級和6.5級潛在震源區(qū)個數(shù)有所減少，主要是由于增加了背景源劃分環(huán)節(jié)。西部地區(qū)7.5級潛在震源區(qū)大幅度增加，相比四代圖潛在震源區(qū)增加了63%，這與本次工作中注重活動塊體邊界帶構(gòu)造類比，以及加強(qiáng)了應(yīng)用發(fā)震構(gòu)造模型來識別高震級潛在震源區(qū)的技術(shù)特點有關(guān)。8.0級地震增加了26%，由于原來一些8.5級的潛在震源區(qū)震級上限升到了9.0級，8.5級潛在震源區(qū)的個數(shù)沒有變化（圖7）。此外，在板塊邊界帶部位新劃分出8個9.0級潛在震源區(qū)。總體上看，西部地區(qū)高震級潛在震源區(qū)增加幅度較大，主要為采用構(gòu)造類比判定出的“新區(qū)”。

圖8顯示了無破壞性地震記錄、震級上限與已發(fā)生地震最高震級差值大于或等于0.5級、震級上限與已發(fā)生破壞性地震最高震級三種情況下的潛在震源區(qū)相對比例，后兩種情況之和的比例在震級上限為5.5至7.5級潛在震源區(qū)中所占比例達(dá)80%以上，在震級上限為8.0至9.0級潛在震源區(qū)中所占比例也在60%以上，說明本次潛在震源區(qū)劃分中構(gòu)造條件類比成為了主要控制因素。

6 結(jié)語與討論

新地震區(qū)劃圖中潛在震源區(qū)劃分采用七階段工作機(jī)制，反映了潛在震源區(qū)方案形成是一個有序的過程，既使總體劃分技術(shù)思路得到了有效的貫徹，又充分發(fā)揮了熟悉不同區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境的專家的作用，更保證了各方合理建議的吸納。本次劃分工作在重視基礎(chǔ)資料的完備性及可靠性的基礎(chǔ)上，采用三級劃分的技術(shù)思路，東西部地區(qū)采用了不同的劃分技術(shù)途徑，重視了不同級別活動塊體邊界帶對高震級潛在震源區(qū)劃分的控制作用，加強(qiáng)了發(fā)震構(gòu)造模型研究及其在潛在震源區(qū)劃分中的應(yīng)用等，使得本次潛在震源區(qū)劃分方案既進(jìn)一步反映了地震活動的不均一性特征，又增強(qiáng)了對高震級潛在震源區(qū)的識別，有利于新地震區(qū)劃圖編圖目標(biāo)的實現(xiàn)。

繼2008年5月12日龍門山斷裂帶中段發(fā)生汶川8.0級地震后，2013年5月20日，該斷裂帶南段又發(fā)生了蘆山7.0級地震。盡管地震區(qū)劃圖結(jié)果的客觀檢驗問題尚在討論之中（Seth等，2011；2012；Mark，2012），但作為編制地震區(qū)劃圖中間環(huán)節(jié)的潛在震源區(qū)劃分圖中有潛在震源區(qū)的具體位置，且標(biāo)注的震級上限代表潛在震源區(qū)內(nèi)可能發(fā)生地震的上限值，因此每次大地震的發(fā)生既是對劃分工作的一次實際檢驗，也是反思與改進(jìn)的最好機(jī)遇。幸運的是，根據(jù)此次蘆山7.0級地震的主震和余震重新定位的結(jié)果（房立華等，2013），主震位于新一代地震區(qū)劃圖劃分的相應(yīng)潛在震源區(qū)內(nèi)，震級低于相應(yīng)的震級上限7.5級，余震分布方向也與潛在震源區(qū)方向相協(xié)調(diào)，主體位于潛在震源區(qū)內(nèi)，而該潛在震源區(qū)明確的歷史地震記載尚不超過6.5級（中國地震局震害防御司，1995），說明了采用構(gòu)造類比方法識別潛在震源區(qū)的重要性。不過無論檢驗結(jié)果如何都要清醒地認(rèn)識到，劃分潛在震源區(qū)的合理性既依賴于基礎(chǔ)資料的完備程度，更與發(fā)震構(gòu)造識別和潛在發(fā)震能力的認(rèn)識水平密切相關(guān)，具有一定的不確定性，而深化發(fā)震構(gòu)造研究，盡可能提高認(rèn)識的準(zhǔn)確性，并客觀地反映地震的隨機(jī)不確定性，是有助于提高潛在震源區(qū)劃分水平的有效途徑。

致謝：感謝新地震區(qū)劃圖編委會專家對潛在震源區(qū)劃分工作的指導(dǎo)與貢獻(xiàn)。潛在震源區(qū)劃分方案在形成過程中得到了許多咨詢專家、征求意見單位的領(lǐng)導(dǎo)與專家的大力支持，他們?yōu)橥晟茲撛谡鹪磪^(qū)劃分方案提出了諸多指導(dǎo)性意見和有益的建議。潛在震源區(qū)劃分方案的形成得益于潛在震源區(qū)劃分工作組所有專家的共同努力。審稿人在百忙之中為完善本文提出了寶貴的建議，在此致以衷心的感謝。

陳國星，田勤儉，周本剛，2006. 黃河黑山峽大柳樹壩址若干地震地質(zhì)問題研究. 震災(zāi)防御技術(shù)，1（3）：186—197.

陳家庚，鄢家全，胥廣銀，郝玉芹，1999. 論弱地震活動區(qū)評定最大潛在地震的原則和方法. 中國地震，15（3）：220—228.

房立華，吳建平，龍曉凱等，2013. 四川蘆山7.0級地震及其余震序列重定位研究. 科學(xué)通報，（出版中）.

高孟潭，2002. 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB 18306-2001）主要特色與地震區(qū)劃新動向. 見：中國地震局地球物理所等，新世紀(jì)地震工程與防震減災(zāi). 北京：地震出版社，173—178.

高孟潭，2003. 新的中國地震區(qū)劃圖. 地震學(xué)報，25（6）：630—636.

高孟潭，盧壽德，2006. 關(guān)于下一代地震區(qū)劃圖編制原則與關(guān)鍵技術(shù)的初步探討. 震災(zāi)防御技術(shù)，1（1）：1—6.

國家地震局，1996. 中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）概論. 北京：地震出版社.

潘華，高孟潭，李金臣，2009. 新版美國地震區(qū)劃圖源及其參數(shù)模型的分析與評述. 震災(zāi)防御技術(shù)，4（2）：131—140.

袁道陽，張培震，劉百篪等，2004. 青藏高原東北緣晚第四紀(jì)活動構(gòu)造的幾何圖像與構(gòu)造轉(zhuǎn)換. 地質(zhì)學(xué)報，78（2）：270—278.

楊曉平，鄧起東，張培震等，1998. 北天山地區(qū)逆斷裂—褶皺帶構(gòu)造與潛在震源區(qū)估計. 地震地質(zhì). 20（3）：193—200.

楊曉平，冉洪流，2010. 活動推覆構(gòu)造區(qū)潛在震源的邊界和震級上限——以1902年阿圖什81/4級地震構(gòu)造區(qū)為例. 震災(zāi)防御技術(shù)，5（2）：145—156.

周本剛，張裕明，董瑞樹等，1997. 劃分潛在震源區(qū)的地震地質(zhì)規(guī)則研究. 中國地震，13（3）：241—252.

周本剛，2002. 發(fā)震構(gòu)造特性在潛在震源區(qū)中的應(yīng)用研究（博士學(xué)位論文）. 北京：中國地震局地質(zhì)研究所.

周本剛，2004. 論發(fā)震構(gòu)造特性在潛在震源區(qū)參數(shù)確定中的應(yīng)用. 地震地質(zhì)，26（4）：750—760.

周本剛，楊曉平，杜龍，2008. 廣西防城-靈山斷裂帶活動性分段與潛在震源區(qū)劃分研究. 震災(zāi)防御技術(shù)，3（1）：8—19.

中國地震局震害防御司，1995. 中國歷史地震目錄（公元前23世紀(jì)—公元1911年）. 北京：地震出版社.

Cornell C.A., 1968. Engineering Seismic Risk Analysis. Bulletin of Seismological Society of America, 58 (5): 1583—1606.

Gao Mengtan, 2000. Seismic Zonation in China: Methodology and Application. Journal of Earthquake Predication Research, 8 (1): 1—7.

McGuire R.K., 1987. Effects of uncertainty in seismicity on estimations of seismic hazard for the east of the United States. Bulletin of Seismological Society of America, 67 (3): 1123—1136.

Mark W Stirling, 2012. Earthquake hazard maps and objective testing: The hazard mapper’s point of view. Seismological Research Letters, 83 (2): 2231—2232.

Mark D. Petersen, Arthur D. Frankel, Stephen C. Harmsen et al., 2008. Documentation for the 2008 Update of the United States National Seismic Hazard Maps. U.S. Geological Survey open-file report 2008-1128, http://www.usgs.gov.

Reiter L., 1991. Earthquake Hazard Analysis-Issues and Insights. Columbia University Press, New York.

Seth Stein, Robert J. Geller and Main Liu, 2011. Bad assumptions or bad luck: Why earthquake hazard maps need objective testing. Seismological Research Letter, 82 (5): 623—626.

Seth Stein, Robert J. Geller and Main Liu, 2012. Why earchquake hazard maps often fail and what to do about it. Tectonophysics, 562-563: 1—25.

Valentin I. Ulomov, 2000. Regional Seismicity and Identification of Earthquake Source Zones for Seismic Zoning of Northern Eurasia. Journal of Earthquake Predication Research, 8 (1): 79—91.

Zhou Bengang and Sun Jianbao, 2000. Advances in Delineation of Potential Seismic Sources in China. Journal of Earthquake Predication Research, 8 (1): 92—103.

The Technical Highlights in Identifying the Potential Seismic Sources for the Update of National Seismic Zoning Map of China

Zhou Bengang, Chen Guoxing, Gao Zhanwu, Zhou Qinand Li Jiangyi

1) Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China 2) China Earthquake Disaster Prevention Center, Beijing 100029, China

After a brief introduction to the working process in identifying the potential seismic sources for the update of National Seismic Zoning Map of China, this paper summarizes four technical highlights, i.e. adopting the principle of three-level delineation, developing different technical approaches for higher seismic activity areas (e.g. the western China) and lower seismic activity areas (e.g. eastern China) separately, enhancing the upper limit magnitude of the potential seismic sources along the boarding zone of larger active blocks, and emphasizing establishment of the seismogenic models in each seismotectonic province and its application on delineating potential seismic source. The principle of three-level delineation was adopted in order to illustrate special irregularity of earthquake distribution. The first level of delineation is seismic belt which size is large enough to containing adequate earthquake data for statistical analysis. The second level is seismotectonic province that is delineated in each seismic belt for distinguishing different seismic activity background. The third level is potential seismic source that is identified according to clearer structural and seismic features in corresponding seismotectonic province. There are 29 seismic belts, 77 seismotectonic provinces, and 1199 potential seismic sources identified in China and adjacent region. Compared to the previous national seismic zoning map, the number of the potential seismic sources with higher-rank upper limit magnitude in western region is increased greatly. The number of the potential seismic sources of middle-rank magnitude in eastern region is increased too.

The update of National Seismic Zoning Map of China; Potential seismic source; Technical highlights; Three-level delineation

國家科技支撐計劃項目專題“特大地震震源模型參數(shù)研究”(2012BAK15B0103)資助

2013-05-23

周本剛，男，生于1964年。研究員。主要研究方向：地震區(qū)劃與工程地震。E-mail: zhoubg@ies.ac.cn

2中國地震局地球物理研究所，中國地震局地質(zhì)研究所，中國地震局工程力學(xué)研究所等，2001. 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖編制報告.

3中國地震災(zāi)害防御中心，中國地震局地質(zhì)研究所，中國地震局地質(zhì)預(yù)測研究所，中國地震局地殼應(yīng)力研究所，四川省地震局，甘肅省地震局，陜西省地震局，遼寧省地震局，新疆維吾爾自治區(qū)地震局，2010. 中國及鄰區(qū)地震區(qū)帶和潛在震源區(qū)劃分工作報告. 報告匯總由陳國星、周本剛、高戰(zhàn)武、周慶完成。

4周本剛，王明明等，2009. 強(qiáng)震區(qū)高震級潛在震源區(qū)震級上限綜合判定方法. 科技支撐計劃課題“強(qiáng)震危險區(qū)劃關(guān)鍵技術(shù)研究”的子專題研究報告.