基于潛在破裂面源模型的南北地震帶南段地震區(qū)劃研究1

胥廣銀 高孟潭

?

基于潛在破裂面源模型的南北地震帶南段地震區(qū)劃研究1

胥廣銀 高孟潭

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

南北地震帶南段大震活動(dòng)頻繁。已有的研究結(jié)果表明，大震近場(chǎng)范圍場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性與地震破裂面產(chǎn)狀及其尺度密切相關(guān)。因此，在南北地震帶南段需要考慮潛在震源三維特征進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析和地震區(qū)劃研究。本文在充分搜集大震發(fā)震構(gòu)造資料的基礎(chǔ)上，在南北地震帶南段構(gòu)建了考慮震源尺度和產(chǎn)狀的潛在震源模型，改進(jìn)了地震危險(xiǎn)性概率分析方法，進(jìn)而對(duì)該地區(qū)進(jìn)行地震區(qū)劃研究。結(jié)果表明，考慮潛在震源三維特征的地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果可以有效地反映南北地震帶南段發(fā)震構(gòu)造的產(chǎn)狀和尺寸特征，提高地震區(qū)劃結(jié)果的合理性。

南北地震帶南段 潛在地震破裂面源模型 地震危險(xiǎn)性分析 地震區(qū)劃

引言

目前，在地震危險(xiǎn)性概率分析中一般將地震震源簡化成點(diǎn)源模型或者斷層線源模型，采用震中距、震源距或者斷層投影距作為距離參數(shù)描述地震動(dòng)的衰減特征（Cornell，1968；Douglas等，1977；Reiter，1991；中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等，2006）。對(duì)于較大震級(jí)地震的近場(chǎng)范圍內(nèi)的場(chǎng)點(diǎn)，由于地震破裂面可以擴(kuò)展到幾十甚至幾百千米，在這種情況下再將地震破裂源簡化為點(diǎn)源或斷層線源顯然是不合適的。

許多專家學(xué)者認(rèn)為近場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)或觀測(cè)點(diǎn)的速度和加速度值是由最靠近場(chǎng)點(diǎn)或觀測(cè)點(diǎn)的一小段地震破裂貢獻(xiàn)的（Aki，1968；陳培善等，1998）。Schnabel等（1973）在“Accelerations in Rock for Earthquakes in the Western United States”一文中說：“……地震波傳播距離最小時(shí)衰減也就最小，產(chǎn)生的加速度幅值也就最大?！綌鄬悠屏训淖罱嚯x是決定基巖阻尼衰減的主要因素。”Der Kiureghian等（1977）在“A Fault-rupture Model for Seismic Risk Analysis”一文中也假設(shè)場(chǎng)點(diǎn)的地面運(yùn)動(dòng)峰值是由距離場(chǎng)點(diǎn)最近的地震滑動(dòng)決定的。同時(shí)，這一觀點(diǎn)也得到了許多從事地震動(dòng)衰減關(guān)系研究的專家學(xué)者的認(rèn)同（Campbell，1987，1990，1993，1997；Boore等，1997；Joyner等，1993；Campbell等，1994；Sadigh等，1997）。胡聿賢（1999）也認(rèn)為，對(duì)于近場(chǎng)范圍內(nèi)的場(chǎng)點(diǎn)，一般情況下，應(yīng)該只有靠近場(chǎng)點(diǎn)的一小段斷裂才對(duì)場(chǎng)點(diǎn)的高頻地震動(dòng)峰值有影響。

基于以上認(rèn)識(shí)，胥廣銀等（2007）構(gòu)建了能夠反映地震破裂三維空間展布的潛在震源模型（圖1中的空間四邊形ABCD所示），圖1中FP是斷層投影距，即場(chǎng)點(diǎn)到斷層在地表投影的最短距離；F是斷層距，即場(chǎng)點(diǎn)到斷層的最短距離；rup是斷層面距，即場(chǎng)點(diǎn)到斷層破裂面的最短距離。由于場(chǎng)點(diǎn)的地震動(dòng)峰值與距離場(chǎng)點(diǎn)的最近破裂有關(guān)，采用這種潛在震源模型進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析，衰減關(guān)系中的距離項(xiàng)應(yīng)該是斷層面距rup。

圖1 考慮三維空間特征的潛在地震破裂面源模型示意圖

南北地震帶南段是我國強(qiáng)震活動(dòng)頻繁的地區(qū)，從東川到綠春，在4萬多平方千米的區(qū)域內(nèi)歷史上記錄到的破壞性地震共有122次，其中6級(jí)以上地震29次，7級(jí)以上地震8次，還有1次8級(jí)地震。該區(qū)域很多場(chǎng)點(diǎn)都位于大震—強(qiáng)震的近場(chǎng)范圍之內(nèi)。在這種情況下，場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性分析和地震區(qū)劃研究顯然需要考慮潛在震源的三維空間特征。南北地震帶南段及其附近區(qū)域無論是歷史記載的地震資料還是現(xiàn)代儀器記錄的地震資料都很豐富，同時(shí)，地震地質(zhì)和發(fā)震構(gòu)造研究程度也比較高，為基于潛在地震破裂面源模型并考慮潛在震源的三維空間特征的地震危險(xiǎn)性概率分析方法創(chuàng)造了必要條件。

1　方法

基于潛在地震破裂面源模型的地震危險(xiǎn)性概率分析的基本思路和計(jì)算方法概述如下：

（1）首先確定地震統(tǒng)計(jì)區(qū)（地震帶），以此作為考慮地震活動(dòng)時(shí)間非均勻性、確定未來給定年限的地震活動(dòng)水平和地震危險(xiǎn)性空間相對(duì)分布概率的基本單元。地震統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)部地震活動(dòng)在空間和時(shí)間上都是不均勻的。

假設(shè)地震統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)地震時(shí)間過程符合分段的泊松過程，令地震帶的震級(jí)上限為uz，震級(jí)下限為0，年內(nèi)震級(jí)為0—uz的地震年平均發(fā)生率為0，0由未來的地震活動(dòng)趨勢(shì)來確定，則統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)年內(nèi)發(fā)生次震級(jí)為0—uz的地震的概率為：

同時(shí)，地震統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)性遵從修正的震級(jí)-頻度關(guān)系，相應(yīng)的震級(jí)概率密度函數(shù)為：

其中，＝ln10，為震級(jí)-頻度關(guān)系的斜率。

假設(shè)潛在地震破裂面源內(nèi)地震震級(jí)可分為m檔，m表示震級(jí)范圍為（m±?D）的震級(jí)檔，則地震統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)發(fā)生m檔地震的概率為：

（3）假設(shè)第個(gè)潛在地震破裂面源的長為，寬為，其內(nèi)發(fā)生一次震級(jí)為m的地震，引起場(chǎng)點(diǎn)的地震動(dòng)達(dá)到或超過給定地震動(dòng)的概率(≥|)可按以下方法計(jì)算：

①為便于研究，假設(shè)該震級(jí)地震的震源破裂面是一個(gè)長為L，寬為W的矩形面。根據(jù)震級(jí)-破裂長度關(guān)系式以及破裂長度與破裂寬度的關(guān)系式，可以求得破裂面的長度L和寬度W。

②根據(jù)潛在地震破裂面源的走向以及場(chǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)，將地球表面上的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為距離坐標(biāo)并將坐標(biāo)原點(diǎn)平移到場(chǎng)點(diǎn)，進(jìn)一步進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)使得潛在破裂面源的走向平行于新坐標(biāo)系的軸。

③根據(jù)潛在地震破裂面源的傾向和傾角，在三維空間（，，）進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，使得潛在地震破裂面源平行于＝0平面，并且該平面的坐標(biāo)的絕對(duì)值正好是場(chǎng)點(diǎn)到潛在地震破裂面源的垂直距離，假設(shè)潛在地震破裂面源矩形的4個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為（1，1，1）、（2，1，1）、（2，2，1）、（1，2，1）。

將潛在地震破裂面源分割為n個(gè)平行于軸、寬為的細(xì)條，作為該震級(jí)地震的震源破裂面的中心的分布范圍（圖2（a））。假設(shè)地震破裂全部位于潛在地震破裂面源內(nèi)，則：

潛在地震破裂面源內(nèi)發(fā)生1次震級(jí)為m的地震，引起場(chǎng)點(diǎn)的地震動(dòng)達(dá)到或超過給定地震動(dòng)的概率（≥|）為：

圖2 地震破裂面及其對(duì)場(chǎng)點(diǎn)地震危險(xiǎn)性貢獻(xiàn)的計(jì)算示意圖

④根據(jù)分段泊松分布模型和全概率公式，地震統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)部發(fā)生的來自地震破裂面源內(nèi)的地震，影響到場(chǎng)點(diǎn)地震動(dòng)參數(shù)值超越給定值的年超越概率為：

⑤假定共有N個(gè)地震統(tǒng)計(jì)區(qū)對(duì)場(chǎng)點(diǎn)有影響，那么綜合所有地震的影響，則：

2 研究區(qū)主要斷裂及其活動(dòng)性

研究區(qū)內(nèi)主要有以下10條活動(dòng)斷裂（圖3），下面將分別進(jìn)行介紹。

2.1　全新世活動(dòng)斷裂

最新活動(dòng)時(shí)代為全新世的活動(dòng)斷裂主要有曲江斷裂、石屏-建水?dāng)嗔?、紅河斷裂、小江斷裂、則木河斷裂、程海斷裂和麗江斷裂。

（1）曲江斷裂

曲江斷裂展布于研究區(qū)中部，總體走向N50°W，長約110km。斷裂形成于華力西期，沿?cái)嗔褞?gòu)造擠壓強(qiáng)烈，巖層破碎，構(gòu)造巖帶發(fā)育。中—上新世以來，斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚呋\(yùn)動(dòng)。斷裂全新世活動(dòng)仍十分強(qiáng)烈，右旋走滑速率為1.5—3.5mm/a，傾滑速率約為走滑速率的1/5（周瑞琦等，1995），是滇中南一條重要的全新世活動(dòng)斷裂。

（2）石屏-建水?dāng)嗔?/p>

石屏-建水?dāng)嗔芽傮w走向N40—70°W，全長150km以上，破碎帶寬達(dá)200m以上，與紅河斷裂和曲江斷裂平行展布。該斷裂晚更新世以來活動(dòng)較為強(qiáng)烈，其平均水平滑動(dòng)速率為3.19mm/a（韓新民等，1982），沿?cái)嗔训牡卣鸹顒?dòng)也較為強(qiáng)烈。自公元1445年以來，在斷裂及附近記載有17次破壞性地震，最強(qiáng)為1799年8月27日石屏寶秀7級(jí)地震。

（3）紅河斷裂帶

紅河斷裂帶是川滇菱形塊體的南邊界斷裂，大致沿紅河展布，向東南延出境外，境內(nèi)長380km，總體走向北西。根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)和活動(dòng)特性，紅河斷裂可分為北段（洱源—彌渡）、中段（苴力—大斗門）和南段（春元—河口）。北段為全新世中—晚期活動(dòng)斷裂，具右旋正走滑性質(zhì)，晚更新世以來平均右旋走滑速率為2.6—5.0mm/a，平均垂直位移速率為5.2—7.4mm/a。中段以水平走滑運(yùn)動(dòng)為主，最新活動(dòng)時(shí)間為全新世早—中期，晚更新世以來平均水平滑動(dòng)速率為3.1mm/a（虢順民，2001）。

南段由兩條近乎平行的哀牢山山前斷裂和中谷斷裂組成。前者西段第四紀(jì)早期為傾向南西的高角度逆沖斷層，后期為北東傾斜的高角度正斷兼右旋走滑性質(zhì)，最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世早—中期；東段總體傾向南西，傾角較陡，為逆沖右旋性質(zhì)。后者由多條次級(jí)斷層組成，最新活動(dòng)發(fā)生在全新世早—中期，為右旋走滑兼逆沖性質(zhì)。

（4）小江斷裂帶

小江斷裂帶是巨大的鮮水河-安寧河-小江斷裂構(gòu)造帶的南段，總體走向近南北，形成于晉寧期。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)以來，該斷裂帶新構(gòu)造活動(dòng)十分強(qiáng)烈，由數(shù)條次級(jí)走滑斷裂斜列組成。第四紀(jì)以來，斷裂以強(qiáng)烈左旋走滑為特征，最大左旋位移可達(dá)5—7km。晚更新世以來，左旋走滑運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的斷錯(cuò)地貌十分醒目，平均滑動(dòng)速率達(dá)6—9.8mm/a（中段東支）和5.9—9.4mm/a（中段西支）（宋方敏，1998）。

按斷裂帶的結(jié)構(gòu)特征、新活動(dòng)性及地震活動(dòng)差異，可將小江斷裂帶分成3段：北段呈單一結(jié)構(gòu)，由單條斷裂組成；中段（東川—宜良）分為東、西兩支，近平行展布，平均間距約16km；南段呈多條帚狀斜列。歷史上記載了沿?cái)嗔褞Оl(fā)生的多次6級(jí)以上地震和3次7級(jí)以上地震，最大地震為1833年嵩明8級(jí)地震。

（5）則木河斷裂

該斷裂長約140km，由5條次級(jí)斷層羽列組成，為全新世左旋走滑活動(dòng)斷裂。斷裂北西段長約90km，晚第四紀(jì)以來的平均水平滑動(dòng)速率為4.7mm/a左右，歷史上發(fā)生過814年西昌7級(jí)地震和1850年西昌大箐梁子7?級(jí)地震，地震地表破裂帶展布于西寧—松新之間，長約90m，最大同震位錯(cuò)在大箐梁子一帶，可達(dá)5.7m（杜平山等，2000）。斷裂南東段長約40km，其活動(dòng)性遠(yuǎn)遜于北西段，晚更新世以來的平均水平滑動(dòng)速率為2—3mm/a。

（6）程海斷裂

程海斷裂是滇西北地區(qū)東線最為醒目的一條活動(dòng)性大斷裂，走向近南北，傾向西，全長200km（黃小龍等，2016）。斷裂從東到西大約由幾條相互平行的近南北向斷裂組成，由北向南撤開，主斷裂控制著金宮、永勝、程海、期納、賓川等盆地。斷裂北段以傾滑為主，速率達(dá)6mm/a；中段以左旋走滑為主，速率達(dá)3—4mm/a；南段以拉張為主，走滑為次，走滑速率為2—3mm/a（羅睿潔等，2015）。該斷裂帶歷史上發(fā)生過多次強(qiáng)震，包括1515年永勝7?級(jí)地震和2001年永勝6.0級(jí)地震。

（7）麗江斷裂

麗江斷裂是滇西北高原的一條北東向活動(dòng)構(gòu)造帶，總體走向N40°E，全長360km。該斷裂斜切川滇菱形塊體，是龍門山-錦屏山-玉龍雪山中新生代推覆構(gòu)造帶的西南一段（向宏發(fā)等，2002）。該斷裂是一條高角度傾向NW且在第四紀(jì)以來強(qiáng)烈活動(dòng)的逆走滑活動(dòng)斷裂，斷裂以水平運(yùn)動(dòng)為主，兼有傾向運(yùn)動(dòng)分量。第四紀(jì)以來的最大左旋水平位錯(cuò)量為7.14—7.16km，其平均位錯(cuò)速率約2.88—2.89mm/a；對(duì)斷裂兩盤地貌面隆升及相應(yīng)堆積物的分析表明，中更新世以來斷裂的平均垂直位錯(cuò)速率不小于1.10—1.15mm/a，晚更新世以來的平均位錯(cuò)速率為2.16—4.10mm/a，全新世以來的平均位錯(cuò)速率為2.10—5.10mm/a。

2.2　晚更新世活動(dòng)斷裂

最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世的活動(dòng)斷裂主要有普渡河斷裂、湯郎-易門斷裂和元謀斷裂。

（1）普渡河斷裂

普渡河斷裂為川滇菱形塊體內(nèi)部的一條南北向斷裂。自古生代以來，控制著兩側(cè)地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展演化，為二級(jí)構(gòu)造單元（川滇臺(tái)背斜與滇東臺(tái)褶帶）的分界斷裂，總體走向近南北，全長約220km。歷史上沿?cái)嗔褞л^頻繁地發(fā)生5—6級(jí)地震，最大震級(jí)為1761年6?級(jí)，近期小震密集分布。

（2）湯郎-易門斷裂

湯郎-易門斷裂總體走向近南北，全長約200km。該斷裂形成于晉寧運(yùn)動(dòng)，印支期斷裂顯示右旋拉張，燕山期以后變?yōu)樽笮龎号?。新生代以來的新?gòu)造運(yùn)動(dòng)繼承燕山運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)方式。沿?cái)嗔寻l(fā)生過1995年武定法窩6.5級(jí)地震和1755年易門6?級(jí)地震。

（3）元謀-綠汁江斷裂

元謀-綠汁江斷裂為磨盤山-綠汁江深斷裂中南段。磨盤山-綠汁江斷裂總體為南北走向，縱貫“康滇地軸”，全長約400km。元謀-綠汁江斷裂是滇中臺(tái)陷與武定-石屏隆褶束三級(jí)構(gòu)造單元的邊界，形成于晉寧期，多期構(gòu)造變動(dòng)，對(duì)兩側(cè)中生界有明顯的控制。沿?cái)嗔驯臼兰o(jì)曾有過5次中強(qiáng)地震記錄，最大為1955年永仁魚鮓6?級(jí)地震。

3 研究區(qū)潛在地震破裂面源的確定

與活動(dòng)斷裂相對(duì)應(yīng)，研究區(qū)內(nèi)確定了15個(gè)潛在地震破裂面源（圖4和表1）。主要潛在地震破裂面源的劃分依據(jù)如下：

（1）曲江斷裂潛在地震破裂面源（1號(hào)源）

曲江斷裂全新世活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂帶附近曾發(fā)生5級(jí)以上地震17次，7級(jí)以上大震3次，包括1588年曲溪7級(jí)地震、1913年峨山7級(jí)地震和1970年通海7.8級(jí)大震。1970年通海7.8級(jí)大震形成了長約60km的地震地表破裂帶，最大水平錯(cuò)距達(dá)2.7m，據(jù)此劃分為震級(jí)上限為8.0級(jí)的潛在地震破裂面源，走向NW300°，近直立。

（2）石屏-建水?dāng)嗔褲撛诘卣鹌屏衙嬖矗?號(hào)源）

石屏-建水?dāng)嗔淹砀率酪詠砘顒?dòng)較為強(qiáng)烈，第四紀(jì)期間的平均水平滑動(dòng)速率為3.19mm/a，沿?cái)嗔训卣鸹顒?dòng)強(qiáng)烈，在斷裂及附近記載有17次破壞性地震，最強(qiáng)為1799年石屏寶秀7級(jí)地震。據(jù)此劃分為震級(jí)上限為7.5級(jí)的潛在地震破裂面源，走向NW300°，傾向北東，傾角70°。

（3）小江斷裂潛在地震破裂面源（5—7號(hào)源）

小江斷裂全長約400km，以強(qiáng)烈左旋走滑為特征，最大位移量可達(dá)5—7km。沿?cái)嗔褞v史記載多次6級(jí)以上地震和3次7級(jí)以上地震，最大地震為1833年嵩明8級(jí)地震。小江斷裂以東川為界可分為南北兩段，南段分東西兩支，沿?cái)嗔褎澐譃?個(gè)震級(jí)上限為8.0級(jí)的潛在地震破裂面源，走向NE10°，傾向南東，傾角70°。

（4）紅河斷裂潛在地震破裂面源（3—4號(hào)）

紅河斷裂是川滇菱形塊體的南邊界斷裂，斷裂北西段為全新世中—晚期活動(dòng)斷裂，發(fā)生過1925年大理7級(jí)和1652年彌渡南7級(jí)地震，劃分為震級(jí)上限為7.5級(jí)的潛在地震破裂面源；南東段為全新世早—中期活動(dòng)斷裂，劃分為震級(jí)上限為7.0級(jí)的潛在地震破裂面源。走向北西，傾向北東，傾角65°。

圖4 研究區(qū)潛在地震破裂面源劃分圖

（5）普渡河斷裂潛在地震破裂面源（11號(hào)）

普渡河斷裂為川滇菱形塊體內(nèi)部的一條重要的南北向斷裂，是二級(jí)構(gòu)造單元的分界斷裂。斷裂最新活動(dòng)時(shí)代為中更新世晚期。在玉溪盆地段歷史上發(fā)生過6次5級(jí)以上的地震，最大震級(jí)為1761年6?級(jí)。近期小震密集分布。據(jù)此劃分為震級(jí)上限為6.5級(jí)的潛在地震破裂面源區(qū)，總體走向近南北，全長約220km，近直立。

表1 潛在地震破裂面源劃分表

續(xù)表

4 地震危險(xiǎn)性分析及地震區(qū)劃研究

根據(jù)前述確定的潛在地震破裂面源和改進(jìn)的地震危險(xiǎn)性分析方法，我們對(duì)研究區(qū)（102.2—103.5°E，23.0—26.2°N）進(jìn)行了地震危險(xiǎn)性計(jì)算。

（1）地震活動(dòng)性參數(shù)

為了便于分析和對(duì)比，地震帶劃分及其地震活動(dòng)性參數(shù)采用了新一代地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖中的地震帶及其地震活動(dòng)性參數(shù)（表2），潛在地震破裂面源的空間分布函數(shù)采用了各大斷裂對(duì)應(yīng)的潛在震源區(qū)的空間分布函數(shù)。

表2 各地震帶地震活動(dòng)性參數(shù)

（2）地震動(dòng)衰減關(guān)系

本研究采用了考慮地震破裂面三維特征的潛在地震破裂面源模型，因此，地震動(dòng)衰減關(guān)系的選取理論上應(yīng)該是用破裂面距為距離參數(shù)的衰減關(guān)系。為了與研究區(qū)地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果進(jìn)行比較，在地震危險(xiǎn)性概率分析中地震動(dòng)衰減關(guān)系選取了昆明呈貢地震小區(qū)劃（二期）中采用的云南地區(qū)基巖峰值加速度衰減關(guān)系的長短軸平均的衰減系數(shù)2。該衰減關(guān)系形式如下：

式中為距離項(xiàng)，各項(xiàng)系數(shù)列于表3。

表3 基巖加速度峰值衰減關(guān)系各項(xiàng)系數(shù)表

（3）地震震級(jí)、破裂長度和破裂寬度的相互關(guān)系

為了確定未來發(fā)生某一震級(jí)的地震引起的破裂面的大小，還需要兩個(gè)重要參數(shù)：破裂長度和破裂寬度。對(duì)于震級(jí)與破裂長度之間的關(guān)系式，本研究采用了陳培善等（1991）根據(jù)實(shí)際地震觀測(cè)數(shù)據(jù)得到的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，發(fā)生矩震級(jí)為W的地震產(chǎn)生的地震破裂長度的關(guān)系式可以表示為：

地震破裂面寬度與地震震級(jí)大小的相互關(guān)系的研究比較少，根據(jù)Wells等（1994）的研究成果有：

地震斷層面的形狀是五花八門的，有狹長的，有接近圓形的，等等。在地震二維破裂模式的基礎(chǔ)上，Geller（1976）利用Kanamori等（1975）所提出的幾何相似條件，即：

（12）

其中為常數(shù)，對(duì)地震觀測(cè)資料中的破裂長度與寬度的關(guān)系進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)的估計(jì)，平均?。?/p>

出于研究目的，本文選用了Geller（1976）估計(jì)的長寬比2:1作為地震破裂面模擬的長寬關(guān)系。

（4）地震危險(xiǎn)性分析及地震區(qū)劃結(jié)果

根據(jù)新一代地震區(qū)劃圖所確定的地震帶及其地震活動(dòng)性參數(shù)、前述確定的潛在地震破裂面源區(qū)及其空間分布函數(shù)、震源尺度參數(shù)以及地震動(dòng)峰值加速度衰減關(guān)系，利用概率地震危險(xiǎn)性分析方法，進(jìn)行計(jì)算區(qū)域內(nèi)場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性分析計(jì)算。

不同年超越概率對(duì)應(yīng)的基巖加速度峰值計(jì)算結(jié)果如圖5和圖6中數(shù)字所示。參照中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306—2015）峰值加速度區(qū)劃圖的取值原則對(duì)計(jì)算所得的各場(chǎng)點(diǎn)基巖加速度峰值進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)原則如下：

其中，Amin為第個(gè)分區(qū)的分區(qū)下限，A為第個(gè)分區(qū)的分區(qū)值，A－1為第－1個(gè)分區(qū)的分區(qū)值，例如0.40g區(qū)的分區(qū)下限為0.40－(0.40－0.30)×0.2＝0.38g。

為了分析所得地震區(qū)劃結(jié)果的合理性，我們將地震區(qū)劃形態(tài)和地震構(gòu)造進(jìn)行對(duì)比（圖5和圖6）。結(jié)果表明，與胥廣銀等（2007）的研究結(jié)果稍顯不同的是，計(jì)算區(qū)域內(nèi)的地震區(qū)劃結(jié)果的斷層“上盤效應(yīng)”整體上不明顯，主要原因有兩點(diǎn)：一方面與計(jì)算區(qū)域及其周邊的地震構(gòu)造多為高角度的走滑斷裂有關(guān)，另一方面是由于區(qū)劃形態(tài)是多條斷裂共同作用的結(jié)果。但是，地震區(qū)劃形態(tài)較好地反映了主要地震構(gòu)造的空間展布形態(tài)，而且，在計(jì)算區(qū)域南部，地震構(gòu)造產(chǎn)狀相對(duì)一致的紅河斷裂和石屏-建水?dāng)嗔阉诘貐^(qū)，則有一定的“上盤效應(yīng)”現(xiàn)象存在。因此，基于潛在破裂面源模型的南北地震帶南段地震區(qū)劃形態(tài)較好地反映出區(qū)內(nèi)地震構(gòu)造的產(chǎn)狀和尺寸。

同時(shí)，與基于傳統(tǒng)潛在震源區(qū)模型的地震區(qū)劃結(jié)果（圖5（b），50年超越概率10%）對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)采用潛在地震破裂面源模型得到的高值分區(qū)——0.30g和0.40g區(qū)的范圍縮小了，而發(fā)震斷層附近的計(jì)算值卻提高了，表明本文采用的潛在地震破裂面源模型對(duì)于南北地震帶南段發(fā)震構(gòu)造的產(chǎn)狀和尺寸的反映較為顯著，同時(shí)還保證發(fā)震構(gòu)造附近的地震危險(xiǎn)性不被稀釋。

圖5 基巖峰值加速度區(qū)劃與地震構(gòu)造對(duì)比（50年超越概率10%）

5 結(jié)論與討論

近年來，我國在大震、強(qiáng)震的潛在震源模型上進(jìn)行著不斷地改進(jìn)，中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等，2016）在潛在震源區(qū)劃分上強(qiáng)調(diào)了對(duì)高震級(jí)潛在震源區(qū)的控制，采用了地震帶、地震構(gòu)造區(qū)和潛在震源區(qū)三級(jí)劃分的方法（周本剛等，2013），高震級(jí)潛在震源區(qū)的細(xì)化也在一定程度上提高了大震近場(chǎng)范圍內(nèi)場(chǎng)點(diǎn)地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果的合理性。

圖6 基巖峰值加速度區(qū)劃與地震構(gòu)造對(duì)比

本文基于潛在破裂面源模型的地震危險(xiǎn)性分析方法更是針對(duì)“大震近場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)的峰值地震動(dòng)與距離場(chǎng)點(diǎn)最近的地震破裂有關(guān)”的認(rèn)識(shí)而提出來的，從概念上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)潛在震源區(qū)模型的不足。在地震活動(dòng)較強(qiáng)、地震構(gòu)造及地震活動(dòng)性資料相對(duì)豐富的南北地震帶南段，采用這種方法得到的地震區(qū)劃結(jié)果能夠在較大程度上反映出活動(dòng)斷裂展布的輪廓及產(chǎn)狀，同時(shí)還能避免大震、強(qiáng)震近場(chǎng)范圍內(nèi)場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性結(jié)果的稀釋，無疑更為合理。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的潛在震源區(qū)模型，采用能夠反映震源三維特征的潛在地震破裂面源模型無論從概念上還是結(jié)果上都有利于提高地震區(qū)劃和地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果的合理性，尤其是發(fā)震構(gòu)造附近場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性。

致謝：本研究得到了中國地震局地球物理研究所中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（DQJB11C19）和中國地震局中印聯(lián)合科技項(xiàng)目“喜馬拉雅地區(qū)統(tǒng)一地震目錄和地震區(qū)劃圖聯(lián)合編制”的資助。數(shù)據(jù)來源于中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306—2015），特此致謝。同時(shí)，作者感謝審稿專家提出的寶貴意見和建議，使本文得到進(jìn)一步完善和提升。

陳培善，白彤霞，1991．震源參數(shù)之間的定量關(guān)系．地震學(xué)報(bào)，13（4）：401—411．

陳培善，李保昆，白彤霞，1998．根據(jù)構(gòu)造環(huán)境應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)峰值水平加速度．地球物理學(xué)報(bào)，41（4）：502—517．

杜平山，馮元保，2000．則木河活動(dòng)斷裂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)．四川地震，（1-2）：24—48．

虢順民，2001．紅河活動(dòng)斷裂帶．北京：海洋出版社．

韓新民，柴天俊，肖九安等，1982．石屏-建水?dāng)嗔阎卸蔚男禄顒?dòng)與地震．地震研究，5（2）：220—225．

胡聿賢，1999．地震安全性評(píng)價(jià)技術(shù)教程．北京：地震出版社．

黃小龍，吳中海，吳坤罡等，2016．滇西北永勝地區(qū)主要活動(dòng)斷裂與活動(dòng)構(gòu)造體系．地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，22（3）：531—547．

羅睿潔，吳中海，黃小龍等，2015．滇西北賓川地區(qū)主要活動(dòng)斷裂及其活動(dòng)構(gòu)造體系．地質(zhì)通報(bào)，34（1）：155—170．

宋方敏，1998．小江活動(dòng)斷裂帶．北京：地震出版社.

向宏發(fā)，徐錫偉，虢順民等，2002．麗江—小金河斷裂第四紀(jì)以來的左旋逆推運(yùn)動(dòng)及其構(gòu)造地質(zhì)意義——陸內(nèi)活動(dòng)地塊橫向構(gòu)造的屏蔽作用．地震地質(zhì)，24（2）：188—198．

胥廣銀，高孟潭，2007．潛在地震破裂面源模型及在概率地震危險(xiǎn)性分析中的應(yīng)用方法．地震學(xué)報(bào)，29（3）：285—294．

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2006．GB17741—2005 工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2016．GB 18306—2015 中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

周本剛，陳國星，高戰(zhàn)武等，2013．新地震區(qū)劃圖潛在震源區(qū)劃分的主要技術(shù)特色．震災(zāi)防御技術(shù)，8（2）：113—124．

周瑞琦，皇甫崗，韓源，1995．曲江斷裂斷面結(jié)構(gòu)及地震地質(zhì)意義．地震研究，18（1）：68—74．

Aki K., 1968. Seismic displacements near a fault. Journal of Geophysical Research, 73(16): 5359—5376.

Boore D. M., Joyner W. B., Fumal T. E., 1997. Equations for estimating horizontal response spectra and peak acceleration from western North American earthquakes: a summary of recent work. Seismological Research Letters, 68(1): 128—153.

Campbell K. W., 1987. Predicting strong ground motion in Utah. In: Gori P. L., Hays W. W., eds, Assessment of Regional Earthquake Hazard and Risk Along the Wasatch Front. Utah: U.S. Geological Survey Open File Report 87—585 II, L1-L90.

Campbell K. W., 1990. Empirical prediction of near source soil and soft rock ground motion for the Diablo canyon power plant site. Colorado: Report Prepared for Lawrence Livermore National Laboratory, Dames and Moore, Evergreen.

Campbell K. W., 1993. Empirical prediction of near-source ground motion from large earthquakes. In: Gaur V. K., ed., Proceedings of the International Workshop on Earthquake Hazard and large Dams in the Himalaya. New Delhi: The Indian National Trust for Art and Cultural Heritage (INTACH), 93—103.

Campbell K. W., Bozorgnia Y., 1994. Near-source attenuation of peak horizontal acceleration from worldwide accelerograms recorded from 1957 to 1993. In: Proceedings of the Fifth U.S. National Conference on Earthquake Engineering. Okland, California: Chicago, Earthquake Research Institute, 283—292.

Campbell K. W., 1997. Empirical near-source attenuation relationships for horizontal and vertical components of peak ground acceleration, peak ground velocity, and pseudo-absolute acceleration response spectra. Seismological Research Letters, 68(1): 154—179.

Cornell C. A., 1968. Engineering seismic risk analysis. Bulletin of Seismological Society of America, 58(5): 1583—1606.

Der Kiureghian A., Ang A. H. S., 1977. A fault-rupture model for seismic risk analysis. Bulletin of Seismological Society of America, 67(4): 1173—1194.

Douglas B. M., Ryall A., 1977. Seismic risk in linear source regions with application to the San Andreas fault. Bulletin of the Seismological Society of America, 67(1): 233—241.

Geller R. J., 1976. Scaling relations for earthquake source parameter and magnitude. Bulletin of the Seismological Society of America, 66(5): 1051—1523.

Joyner W. B., Boore D. M., 1993. Methods for regression analysis of strong-motion data. Bulletin of the Seismological Society of America, 83(2): 469—487.

Kanamori H, Anderson D. L., 1975. Theoretical basis of some empirical relations in seismology. Bulletin of the Seismological Society of America, 65(6): 1073—1095.

Reiter L., 1991. Earthquake hazard analysis–issues and insights. New York: Columbia University Press.

Sadigh K., Chang C. Y., Egan J. A., et al. 1997. Attenuation relationships for shallow crustal earthquakes based on California strong motion data. Seismological Research Letters, 68(1): 180—189.

Schnabel P. B., Seed H. B., 1973. Accelerations in rock for earthquakes in the western united states. Bulletin of the Seismological Society of America, 63(2): 501—516.

Wells D. L., Coppersmith K. J., 1994. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84(4): 974—1002.

胥廣銀，高孟潭，2017．基于潛在破裂面源模型的南北地震帶南段地震區(qū)劃研究．震災(zāi)防御技術(shù)，12（3）：441—455．

Seismic Zoning in Southern Part of North-South Seismic Belt Based on the Potential Rupture Surface Source Model

Xu Guangyin and Gao Mengtan

(Institate of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China)

There are many large earthquake actives recorded in the southern part of North-South seismic belt. The seismic hazard near the potential large earthquake source is related to size and attitude of potential ruptures according to the recent studies. So, the 3-D characteristics of potential sources should be considered to analyze the seismic hazard near the large faults that have the possibility to generate great earthquakes. In this study, the plenty of data of strong earthquake and seismo-tectonics are collected and the potential rupture surface source model are constructed to consider the size and attitude of large earthquakes, in order to make the seismic hazard analysis results more reasonable in the southern part of North-South seismic belt. From this study, we conclude that the seismic zoning results show the spatial characteristic, such as attitude and size of seismogenic structures, so it makes the results of the seismic hazard analysis and seismic zoning more reasonable in the southern part of North-South seismic belt.

Southern part of North-South seismic belt；Potential rupture surface source model；Seismic hazard analysis；Seismic zoning

10.11899/zzfy20170301

中國地震局地球物理研究所中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（DQJB11C19）和中國地震局中印聯(lián)合科技項(xiàng)目“喜馬拉雅地區(qū)統(tǒng)一地震目錄和地震區(qū)劃圖聯(lián)合編制”共同資助

2017-04-22

胥廣銀，男，生于1971年。博士，副研究員。主要從事地震活動(dòng)性分析、地震危險(xiǎn)性分析及地震區(qū)劃等方面的研究。E-mail：xugy1971@163.com

2中國地震局地球物理研究所，昆明南方巖土工程技術(shù)開發(fā)公司，2008。昆明市呈貢新區(qū)小區(qū)劃（二期）報(bào)告