小江斷裂帶強(qiáng)震危險(xiǎn)性分析

毛燕　劉自鳳　葉建慶　李忠華

摘要：利用1985年7月至2015年6月云南測震臺網(wǎng)記錄的地震資料，分段計(jì)算小江斷裂帶的b值、a/b值、單位面積的年頻度和年應(yīng)變能，并結(jié)合歷史地震空區(qū)的識別結(jié)果，綜合分析了小江斷裂帶各段的強(qiáng)震危險(xiǎn)性。研究結(jié)果表明：巧家北至東川南6值較低，處于較高應(yīng)力狀態(tài)，小震頻發(fā)，且強(qiáng)震平靜時(shí)間達(dá)到了極限，具備發(fā)生強(qiáng)震的條件：東川至宜良段應(yīng)力水平高，但小震不活躍，處于積累應(yīng)變階段，不具備發(fā)生強(qiáng)震的條件：宜良至華寧段具有小江斷裂帶最高的b值，應(yīng)力水平低，小震不活躍，不具備發(fā)生強(qiáng)震的條件；華寧以南至小江斷裂南端處于高應(yīng)力狀態(tài)，小震頻發(fā)，且強(qiáng)震平靜時(shí)間間隔達(dá)到了極限，具備發(fā)生強(qiáng)震的可能，但由于該段斷裂交錯(cuò)，較為復(fù)雜，強(qiáng)震可能發(fā)生在小江斷裂與石屏一建水?dāng)嗔训慕徊娌课弧?/p>

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)性；強(qiáng)震；b值；小江斷裂帶

中圖分類號：P315.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0666（2016）02-0213-05

0 引言

強(qiáng)震活動(dòng)通常發(fā)生于活動(dòng)斷裂帶上具有高應(yīng)力積累的凹凸體（Aki，1984）或者閉鎖段（Wyss et al，2000）。小江斷裂帶是川滇菱形塊體的東邊界，北起巧家以北，南至建水東南，全長超過400km。該斷裂帶由多條次級斷層組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。小江斷裂自東川小江村南分成東、西兩支，平行向南延伸，走向近南北。東支長約200km，走向由350°逐漸變化到10°左右，水平年變速率為6.73mm/a；西支斷裂長約180km，走向0°～5°，水平年變速率為5.443mm/a（毛玉平等，2003；宋方敏，1998）。魏文薪等（2012）指出小江斷裂北段應(yīng)變積累程度高，中北段次之，中南段和南段不利于斷層應(yīng)變積累。自1500年以來，小江斷裂發(fā)生M_S≥6.0地震15次（其中M_S≥6.5地震10次），而且大部分地震發(fā)生在小江斷裂帶西支。1966年2月13日東川6.2級地震后至今，小江斷裂帶6級地震平靜了49年，1909年5月11日華寧、彌勒間發(fā)生的6.5級地震距今已有106年，1789年6月7日華寧7.0級地震后至今，小江斷裂帶7級地震平靜了226年。根據(jù)M7專項(xiàng)工作組（2012）研究結(jié)果，小江斷裂帶中段和北段的強(qiáng)震原地復(fù)發(fā)周期為100～200a左右，南段強(qiáng)震原地夏發(fā)周期為400a以上。因此，探討小江斷裂帝發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性具有重要意義。

6值與應(yīng)力水平呈反比，6值越低，應(yīng)力水平越高（urbarleie et al，1992）。運(yùn)用b值的空間分布，結(jié)合斷裂帶的地震活動(dòng)背景，分析斷裂帶的活動(dòng)習(xí)性，進(jìn)而判斷其強(qiáng)震危險(xiǎn)段，b值已被很多研究者用來研究斷裂的中一長期地震危險(xiǎn)性（Wyss et al，2000：易桂喜等，2006，2013）。

本文選取1985年7月至2015年6月云南測震臺網(wǎng)記錄的地震資料，分段計(jì)算小江斷裂帶的b值，結(jié)合歷史地震空段，分析小江斷裂帶現(xiàn)今高應(yīng)力的段落，以期為強(qiáng)震地點(diǎn)的中長期預(yù)測提供參考依據(jù)。

1 資料選取與研究方法

1.1 資料選取

由于1985年4月18日祿勸6.3級地震震中距小江斷裂帶較遠(yuǎn)，不作統(tǒng)計(jì)。為了減弱該地震的影響，本文選取1985年7月至2015年6月的地震資料進(jìn)行b值計(jì)算。根據(jù)M7專項(xiàng)工作組（2012）的研究成果和圖1a中M_L≥2.0的地震分布情況，將小江斷裂帶分為4段（圖1b）：①段為巧家以北至東川以南，②段為東川以南至宜良以南，③段為宜良以南至華寧以南，④段為華寧以南至小江斷裂南端。小江斷裂在②段和③段分為兩支，平行向南展布，④段主要是小江斷裂帶東支分散為幾支，且向南與曲江斷裂、石屏一建水?dāng)嗔严嘟?，并止于紅河斷裂。

1.2 研究方法

古登堡一里克特提出lgN=a+bM，式中，Ⅳ代表震級M以上地震的頻度；a表示統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)的地震活動(dòng)水平：6值反映了不同震級的地震分布。該公式已被廣泛用來研究地震活動(dòng)性（李永莉等，2002；易桂喜等，2006，2013；王輝等，2012）。

筆者將小江斷裂帶研究區(qū)域以0.1。的間隔進(jìn)行網(wǎng)格化，以每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)為圓心，半徑20km的范圍內(nèi)進(jìn)行地震統(tǒng)計(jì)，每個(gè)網(wǎng)格的地震數(shù)量不少于30個(gè)，數(shù)據(jù)不夠的網(wǎng)格圖中用空白顯示，即沒有b值計(jì)算結(jié)果（圖2）。計(jì)算中，根據(jù)不同的段落，參考蘇有錦等（2003）的研究結(jié)果，并分別確定最小完整性震級，小江斷裂①、②、③、④段的最小完整性震級均為2.0級。然后利用M_L≥M_min的資料計(jì)算各統(tǒng)計(jì)單元的6值，根據(jù)每一單元格的6值得到整個(gè)研究區(qū)域的6值。

2 計(jì)算結(jié)果

為了綜合分析小江斷裂帶各段的活動(dòng)習(xí)性，根據(jù)易桂喜等（2004）給出的多參數(shù)綜合分析方法，分別計(jì)算了各斷裂段的b值和a/b值，單位面積的年頻度Ⅳ和單位面積年應(yīng)變能（表1），這4個(gè)參數(shù)的不同組合反映了斷裂不同分段的現(xiàn)今活動(dòng)習(xí)性。如：具有低6值（反映高應(yīng)力）、低N值和總a/b值（反映低頻度地震活動(dòng)及低應(yīng)變能釋放）以及較高a/b值（反映具有偏高的最大期望震級），這樣的參數(shù)值組合的斷裂段，處于較高應(yīng)力背景下的相對閉鎖狀態(tài)；而具有高6值和Ⅳ值，中等或中偏低的E值，以及較低的a/b值組合的斷裂段，具有以頻繁小震滑動(dòng)為主，應(yīng)力積累水平不高的活動(dòng)習(xí)性。圖2給出了小江斷裂帶各段的b值計(jì)算結(jié)果。

3 小江斷裂帶危險(xiǎn)性分析

根據(jù)小江斷裂帶的分段參數(shù)計(jì)算結(jié)果（表1，圖2），綜合分析各段的現(xiàn)今活動(dòng)習(xí)性和強(qiáng)震危險(xiǎn)性，結(jié)果如下：

（1）巧家以北至東川以南（①段）：該段位于小江斷裂帶的最北段，1900～1966年，5級地震頻繁發(fā)生，1911年發(fā)生過5.8級地震，1930年5月15日發(fā)生巧家6.0級地震，1966年2月5日發(fā)生東川6.5級地震，之后處于5級以上地震平靜狀態(tài)，直到2005年8月5日發(fā)生了會(huì)澤5.3級地震，6級地震平靜時(shí)間較長。根據(jù)M7專項(xiàng)工作組（2012）的研究結(jié)果，該段自1733年發(fā)生東川7級地震后，一直處于7級強(qiáng)震空區(qū)，且這一段大地震破裂的原地平均復(fù)發(fā)間隔一般為100～200a左右。目前該段具有中偏低的6值，最高Ⅳ值、a/b值和E值，表明這一段目前處于較高應(yīng)力水平，中小地震頻發(fā)，未來發(fā)生強(qiáng)震可能性大。

（2）東川以南至宜良以南（②段）：該段具有較低6值，低N值、較低a/b值和低E，表明這一段目前處于高應(yīng)力水平，但小地震發(fā)生頻度低，尚處于積累應(yīng)變階段，屬于閉鎖狀態(tài)。該段歷史上發(fā)生過幾次大震：1500年宜良7.0級地震，1833年嵩明8.0級地震，1927年尋甸6.0級地震。該段目前不具備發(fā)生大震的條件，但由于6值較低，且小震活動(dòng)較弱，小江斷裂帶東支發(fā)震間隔時(shí)間長，不排除近期發(fā)生中強(qiáng)震的可能性。

（3）宜良以南至華寧以南（③段）：該段及附近地區(qū)歷史上發(fā)生過1588年曲溪7.0級地震、1789年華寧7.0級地震和1909年華寧6.5級地震。目前該段具有整條斷裂上最高的6值，最低的Ⅳ值和次低的E，圖2中右下角的空白處顯示該區(qū)域網(wǎng)格內(nèi)地震數(shù)據(jù)不足，不進(jìn)行b值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明該段處于相對較低的應(yīng)力狀態(tài)，小震不活躍，該段近期發(fā)生強(qiáng)震的概率相對較低。

（4）華寧以南至小江斷裂南端（④段）：該段具有整條小江斷裂上次低的b值、次高的a/b值、次高的Ⅳ值和次高E。圖2顯示該段的華寧-建水段具有整條斷裂最低的6值，且小震頻發(fā)，該段最近發(fā)生的一次強(qiáng)震為1606年建水6.7級地震，M_S≥6.7地震平靜時(shí)間超過400a，該段大地震破裂的原地平均發(fā)震間隔為400a以上（M7專項(xiàng)工作組，2012），具備發(fā)生強(qiáng)震的條件。但小江斷裂.東支在該段分散為幾支，向南與曲江斷裂、石屏一建水?dāng)嗔呀徊?，且止于紅河斷裂。歷史地震顯示強(qiáng)震多發(fā)生在石屏一建水?dāng)嗔?，而小江斷裂在該段不易積累應(yīng)變（魏文薪等，2012），故該段的強(qiáng)震危險(xiǎn)性主要在斷裂交叉部位。

4 結(jié)論與討論

本文通過近30年的測震資料，系統(tǒng)分析了小江斷裂帶4個(gè)分段的多個(gè)地震活動(dòng)性參數(shù)，獲得如下的主要結(jié)果和認(rèn)識：

（1）根據(jù)小江斷裂帶分段參數(shù)計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)小江斷裂帶目前存在4個(gè)具有不同活動(dòng)習(xí)性的分段。巧家北至東川南b值低，處于高應(yīng)力狀態(tài)，小震頻發(fā)，且強(qiáng)震平靜時(shí)間間隔達(dá)到了極限，具備發(fā)生強(qiáng)震的條件；東川至宜良段應(yīng)力水平高，但小震不活躍，處于積累應(yīng)變階段，強(qiáng)震平靜時(shí)間不足，不具備發(fā)生強(qiáng)震的條件；宜良至華寧段具有小江斷裂帶最高的b值，應(yīng)力水平低，小震不活躍，不具備發(fā)生強(qiáng)震的條件；華寧以南至小江斷裂南端b值低，處于高應(yīng)力狀態(tài)，小震頻發(fā)，且強(qiáng)震平靜時(shí)間間隔達(dá)到了極限，具備發(fā)生強(qiáng)震的可能。但由于該段斷裂交錯(cuò)，較為復(fù)雜，強(qiáng)震可能發(fā)生在小江斷裂與石屏一建水?dāng)嗔训慕徊娌课弧?/p>

（2）東川至宜良段具有較低的b值，雖然該段于1833年發(fā)生過嵩明8級地震，但嵩明地震發(fā)生在小江斷裂帶西支，是否因其破裂尺度較大，使得小江斷裂帶西支也處于強(qiáng)震免疫區(qū)，還是處于強(qiáng)震危險(xiǎn)期呢？這需要在后續(xù)工作中進(jìn)一步分析。

（3）根據(jù)b值判定的小江斷裂帶危險(xiǎn)段，主要是基于近30年的地震活動(dòng)性進(jìn)行判定，在時(shí)間尺度上應(yīng)屬于中長期判斷。危險(xiǎn)的斷裂段在過去30年中處于更高應(yīng)力的積累狀態(tài)。因此，從長期來看，相對于其它斷裂段在未來的強(qiáng)震危險(xiǎn)性更高，但較為明確的危險(xiǎn)時(shí)間段和緊迫性應(yīng)結(jié)合其它資料和方法，如云南地區(qū)強(qiáng)震前地震活動(dòng)特征和前兆異常狀態(tài)等，以進(jìn)行更深入的分析和判斷。

本文在撰寫過程中得到易桂喜研究員的幫助，在此表示衷心感謝。