华北地区地震活动及其强震危险性研究

<正>1华北地区地质构造及强震活动华北地区是我国政治、经济和文化中心,是一个人口稠密且经济高速发展的区域;历史上曾发生多次破坏性地震,给人民的生命和财产造成了重大损失。同时,华北地区地震资料丰富,自1484年以来,除海域、内蒙古等边缘地区外,该区M≥4?地震基本完整（黄玮琼,1994）,使得华北地区成为研究我国强震活动的一个理想实验场。1998年张北MS 6.2地震后,华北地区6级及以上地震平静已达24年,超过6级以上地震最长平静时间;2020年古冶MS 5.1地震打破了华北地区7年以来5级及以上地震平静,2021年盐城海域MS 5.0地震的发生,表明华北地区未来可能进入5级地震活跃时段,发生强震的背景进一步增强。     

从断层相互作用研究华北地区未来的地震危险性

从应力释放角度研究断层相互作用,采用合应力描述已发震断层对相邻活断层稳定性的影响。研究认为,合应力为正的地区,未来发震的可能性增大;反之,发震的可能性减小。对华北地区１９６６￣１９７７年发生的１４次６级以上地震进行了预测效能检验。结果表明,合应力为正值的地区与后继强震的相关达７５％。将研究结果应用于华北地区给出了该地区２００５年前可能发生强震的危险区,为中长期地震预报提供依据。     

华北地区未来50年地震危险性与强震预测研究

本文对文献[1]、[2]的某些结论和结果作了认真的分析和讨论,提出了不同的观点。应用极值理论和b值方法对华北地震区未来50年的地震危险性和活动水平进行了分析,给出了各震级档次地震发生的概率预测。     

南北地震带地震活动特点及中期强震危险性研究

本文从区域地震活动分期,强震复发周期、未来强震震级计算、相邻区域活跃期的相关性、强震纬向迁移以及6级以上地震的自律关系等入手,研究了南北地震带各段地震总形势。根据历次强震前中强震活动图象研究得出的北段平静—大震,中段、南段平静—活跃—大震特点,寻找目前北段存在的平静区,中段和南段的背景性空区。结合近二年来存在的背景性地震条带,诱发前震分布及 b 值扫描等结果,判定强震危险区。文中还对各段强震可能发生的危险点提出了初步意见。     

华北地区未来强震概率统计分析

应用泊松模型的极值分布对华北地区的地震活动趋势进行估计和分析，结果表明，2008年前华北地区发生6级以上地震的危险性较大；2005年地震活动短期内可能还会持续目前较弱的态势，但未来1～2年内华北地区地震活动很有可能明显增强。     

华北地区强震活动特点研究

华北地区是我国的政治、经济和文化中心,也是我国地震多发地区之一。华北地区历史地震资料记载时间较早且较为连续,是研究我国强震活动的理想试验场。选取第三、第四活动期M≥6.0地震目录作为基础资料研究华北地区强震活动特点。首先探讨华北地区强震活动与活动地块、边界带的关系,然后从时间和空间上分析华北地区强震活动的轮回性阶段及其期幕活动特点,最后计算未来5年华北地区发生下一次M≥6.0地震的累积概率和条件概率。研究结果表明:①华北地区M≥6.0地震活动主要集中在活动地块的边界带,M≥7.0地震则全部发生在活动地块的边界带上,同时华北地区地震应变释放速率与边界带的构造活动速率呈线性相关;②第四活动期各活跃幕的能量释放均低于第三活动期,因此华北地区未来仍可能发生M≥6.0地震;③第三、第四活动期的主体活动区存在显著差异,且第四活动期的强震活动较第三活动期向东迁移;④在2020年年初发生第四活动期闭幕M≥6.0地震的累积概率为80%左右,而在2022年年底前发生M≥6.0地震的条件概率为50%。本研究可为华北地区地震大形势分析和中长期地震危险性预测提供重要参考。     

由多地震活动参数分析晋冀蒙交界地区长期地震危险性

根据晋冀蒙交界近33年的区域台网地震资料,运用最大似然法,分别计算并绘制晋冀蒙交界1980年、1990年、2000年以来 b 值空间扫描图像,结果显示,低 b 值异常区主要分布在大同、张北、代县一带。依据区域地质构造条件、b 值空间分布图像、历史强震和现代地震活动特征,将晋冀蒙交界分成张北段、延庆段、大同段和代县段4个段落,采用最佳效果拟合法＋最大似然法,对各段落进行 b 值时间扫描,并且利用断裂带分段的多地震活动参数值组合分析方法,分析4个段落的现今活动习性,综合判定处于相对高应力和闭锁状态的断裂段。研究结果表明,张北段处于高应力背景下的相对闭锁状态,但会受到1998年、1999年张北 M 6．2、M 5．6强余震影响。综合分析认为,需注意张北段和延庆段发生中强地震的长期地震危险。     

基于华北区域地震活动性分布的地震危险性评价模型

采用了分布式地震活动性模型. 该模型无需潜在震源区划分,同时简化了地震危险性概率分析方法. 根据破坏性地震目录建立了3个地震活动性模型,利用高斯光滑函数获得了华北区域内的a值分布特征,使用3种典型的衰减模型,分别计算了50年内超越概率10%, 5%和2%的地震动峰值加速度分布. 其分析结果显示了峰值加速度分布特征与我国第四代区划图大体一致,特定地震活动区（太原、 石家庄等地区）的峰值加速度略高于第四代区划图的结果,而这种峰值加速度分布特征与该地区较高的地震活动性特征是一致的. 概率危险性曲线结果表明,唐山、太原和北京等地区的潜在地震危险性比华北区域内其它城市高.      

华北地区地震活动间歇性的一些特征

从地震活动间隔时间和等待时间的角度出发,结合1970～2003年华北地区的地震活动,对其5 0级以上地震、5 4级以上地震和6 0级以上地震活动的等待时间特征进行了分析,并给出了地震活动次数百分比随等待时间变化的等值线特征,最后简略地介绍了历史地震活动的一些特征。     

Background Seismicity and Its Application to Seismic Hazard Assessment in the North China Region

The historical earthquake activity is intense in the North China region. However, no middle-sized earthquakes have occurred in the last decades in the region since the MS6.2 earthquake in the Zhangbei region in 1998. The quiescence of moderate and strong earthquakes is quite prominent in North China. In this paper, we use small earthquake records in 1970~2009 to study background seismic activity in the North China region. The spatial distributions of seismic parameters are presented, including b-value, the maximum magnitude and annual occurrence probability of earthquakes of M≥6.0. Our results show regions with low b-value that include the Yuncheng region in the Shanxi rift, the Suqian region located in the Tancheng-Lujiang fault zone and the Shijiazhuang region in the Taihangshan block. Our analysis on the synthetic spatial pattern of seismicity indicate that seismicity in the North China region is mainly affected by the regional dynamic factors of deep structures.     

考虑地震构造背景的地震活动性参数光滑方法在地震危险性概率评价中的应用

In this study, the North China seismic region was selected as the study area, and evaluation of seismic hazard using the spatial smoothing seismicity model was performed. Firstly, the study area is divided into grids, and some parameters (e.g. b-value, M0, Mu, azimuth and M-L relationship) for each seismotectonic model were assigned. Secondly, using elliptical smoothing based on a seismotectonic background model, the statistical earthquake incidence rate in each grid is successively calculated. Lastly, the relevant ground motion attenuation relationship is chosen to assess seismic hazard of general sites. The maps for the distribution of horizontal peak ground acceleration with 10% probability of exceedance in 50 years were obtained by using the seismic hazard analysis method based on grid source. This seismicity model simplifies the methodology of probabilistic seismic hazard analysis, especially appropriate for those places where seismic tectonics is not yet clearly known. This method can provide valuable references for seismic zonation and seismic safety assessment for significant engineering projects.     

Analysis of the b-value and Seismic Deformation in the North of China

The accuracy of b-value is limited by the uncertainty of the magnitude.In order to improvethe accuracy of the b-value,a statistic methodology was used to estimate the number of eventsbased on that there are several magnitude values for one historical event by several methods toestimate the magnitude.The b-value and seismic strain rates were calculated for the threeregions in the North of China.The method proved to be valid for all the regions,especiallyfor the data with large fluctuation.In order to study the stress state,the strain rate tensorand the principal axes of tension and compression were calculated for each of three regions bythe data of the focal mechanism,finally the stress state in each region was discussed.     

考虑地震构造背景的地震活动性参数光滑方法在地震危险性概率评价中的应用

本文选取华北地震区作为研究区域,尝试利用空间光滑活动模型进行地震危险性评估.首先对研究区域进行划分网格,依据地震构造和地震空间分布特征建立地震构造模型,确定构造区特征参数(b值、M0、Mu、断层方位角及M-L关系等).采用考虑了地震构造背景的椭圆光滑过程的地震活动参数模型,计算各网格点的地震发生率.并利用网格源的地震危险性概率评价方法,由不同输入地震目录通过综合加权得到该区域50年超越概率10％的加速度峰值区划结果.该方法充分体现了地震活动的空间非均一性,尤其适用于发震构造不甚清晰的中强地震可能造成的地震危险性,避免了常规潜在震源区的划分.且评价方法简单快捷,为地震区划以及重大工程地震安全性评价工作提供了新的技术方法.     

新版地震区划图地震活动性模型与参数确定

地震活动性模型和地震动预测模型是概率地震危险性分析的两个核心。在新版地震区划图中,依据板内地震活动空间不均匀性分布的特点,在概率地震危险性分析方法(CPSHA)中采用了由地震统计区、背景潜在震源区和构造潜在震源区构成的三级层次性潜在震源区模型,并构建了相应的地震活动性模型。本文在论述CPSHA方法及其地震活动性模型基本概念的基础上,重点介绍了新版地震区划图地震活动性模型的三级潜在震源区模型的构成、地震活动性假定和基本特点,同时,也对新版地震区划图地震活动性模型的重要参数确定思路、方法与结果进行了介绍。本文将为更好地认识与理解我国新版地震动参数区划图提供有益的参考。     

Probabilistic Seismic Hazard Assessment for Japan

A probabilistic seismic hazard assessment was performed for the Japanese islands and surrounding areas. Seismic hazard parameters characteristic of the seismic history of the regions were obtained. The probability of occurrence of a large M ≥ 7 earthquake within a 10- and 50-year period was also calculated. Regions of very high levels of hazard occur where the Pacific, Phillipine and Eurasian Plates meet. High probabilities of occurrence of a large M ≥ 7 earthquake within a 10- and 50-year period occur within the region where the Pacific Plate subducts with the Eurasian Plate.     

地震力标度及其在华北地区的应用

讨论了华北地区中强地震前地震力标度的时空变化特征, 首先介绍了地震力标度的物理意义, 给出了由传统经验公式推导出的地震力标度σ值的计算方法, σ值是一个表征地震时震源处断层平均驱动力的物理量, 基于地震波能量推导得到, 介于地震频度和能量之间, 根据经典通用的经验公式, 地震力标度σ值与震级M_L存在lgσ=1.14M_L+6.22标度关系; 结合华北地区(34°~42°N ; 110°~124°E; )地震活动的特点, 利用1980年以来2500多次3级以上地震, 研究了M_S≥5.0中强震前σ值的变化规律, 结果发现该指标能客观反映地震活动的增强与平静。 中强地震前存在σ值高值异常, σ值有由低转高, 在高值点发震的特征。 空间上σ值的分布与地质构造、 地震带和强震孕育过程有关, 中强震前地震力标度σ值有成片增加的过程, 对中强地震预测有一定的指导意义。     

中国城市直下型地震危险性分析研究

本文根据泊松模型,并采用第四代区划图综合潜源区数据方案,计算了我国(不包含港、澳、台湾地区)大部分城市未来50年发生6级左右和7级以上直下型地震的危险性。并初步探讨如何计算城市和城市群的直下型地震概率。结果表明:我国很多城市都可能发生直下型地震,而且危险性比较高。     

华北地区地震空区的统计分析

对华北地区1970—2017年出现的地震空区采用统一的识别标准进行全时空清理研究, 结果表明, 华北地区M≥5地震前出现空区的比例为36.7%, 且华北地区M_L≥3.0地震空区的持续时间与主震震级存在一定的线性正相关关系, 但长轴尺度、 起始震级与主震震级的线性关系不明显; 报准率为0.76, 虚报率为0.24, 漏报率为0.60, R值为0.32, 高于具有97.5%置信水平的R₀值, 表明地震空区这种预测方法在华北地区具有较好的预报效果。     

福州市活断层探测与地震危险性评价

大量震例研究表明，活动断层产生的直下型地震对城市的破坏非常严重，应用先进有效的地质与地球物理探测技术，准确地探明城市之下及附近活动断层分布，确定直下型地震的震源和危害性是我国城市减灾工作面临的一个非常急迫的实际问题。《福州市活断层探测与地震危险性评价》项目作为中国地震局全国城市活动断层探测的试点与示范项目于2001年初开始实施，2004年8月通过中国地震局的验收。项目围绕解决城市范围内的断裂定位、定年、定性、深部背景、地震危险性和危害性及防震减灾对策等一系列科学问题，通过“初查与目标区主要活断层鉴定”、“深部地震构造环境探测”、“地震活断层鉴定与危险性评价”、“地震活断层的详细探测”、“地震活断层危害性评价”和“活断层地理信息系统建设”等阶段的探测和评价工作，同时在福州市城、郊区全面开展壤中气汞、土壤汞、气氡、地质雷达、多道直流电法、瞬变电磁法、浅层地震折射法、浅层地震反射法、勘探震源效果对比、用于建立福州盆地埋藏第四系(标准)剖面的钻探等多种手段的试验探测，总结各种试验探测的技术指标和实践经验，在活断层的综合试验探测、定位定年、地震危险性和危害性评价等方面取得了下列成果与结论：(1)福州市活断层综合试验探测成果表明，在充分收集、整理与分析相关地质、地球物理、钻孔等资料的基础上，以地球化学探测为先导“侦察机”，确定了活断层的可能位置；以浅层地震勘探为主要探测方法，辅以电磁勘探作为补充，并利用钻探建立的第四系(标准)剖面或地层层序及测井获得的各种地球物理参数进行必要的校正和验证，结合裸露地表断层或埋深较浅断层的槽探及古地震调查或隐伏断层两侧钻孔岩芯岩性、层序、绝对年龄或孢粉等相对年龄的测定与对比等，是进行城市活断层探测(定位)与地震危险性、危害性评价(定年、定性)的最佳组合方法。(2)福州盆地位于具有发生中等强度地震的区域地震构造环境中，“台湾动力触角”对其影响相对较弱。(3)福州盆地主要断裂的活动性较弱，经鉴定的6条目标断裂都不是全新世断裂。其中，八一水库-尚干断裂和闽侯-南屿断裂至少为晚更新世中期以来的不活动断裂，其它为晚更新世以来不活动断裂。(4)福州盆地深部不存在发生直下型强烈破坏性地震的构造环境，其邻近的长乐-诏安断裂带是未来可能会发生对福州市有影响的地震震源区。(5)福州盆地主要断裂存在发生中等-中强地震的危险性，但发震概率较小。(6)福州盆地地震危害性较弱，地面发生地震地表破裂带的可能性不大。(7)开发建立了全国第一个活断层地理信息系统，具备信息查询显示、数据管理、数据的分析处理和咨询服务等功能。