第3章地震危险区的划分

1、地震危险区的划分及地震动衰减规率地震危险区的划分及地震动衰减规率高玉峰高玉峰土动力学土动力学 第第3 3章章 潜在震源区范围基本上反映了未来地震可能发潜在震源区范围基本上反映了未来地震可能发生的区域，在确定潜在震源区边界时，往往是根据生的区域，在确定潜在震源区边界时，往往是根据发震断层的参数和特征，结和其历史地震活动情况，发震断层的参数和特征，结和其历史地震活动情况，沿发震断层线分别向两侧扩展沿发震断层线分别向两侧扩展515km左右来确定。左右来确定。因此，目前的潜在震源区划分方法主要是定性的，因此，目前的潜在震源区划分方法主要是定性的，存在很大的人为性。本项目基于地震地质、地球物存在很大的人

2、为性。本项目基于地震地质、地球物理场、地震等，进行潜在震源区的定量化划分方法理场、地震等，进行潜在震源区的定量化划分方法研究。研究。一、潜在震源区边界定量化划分方法一、潜在震源区边界定量化划分方法现状：现状： 目前不论是依靠专家的知识和经验，还是采用数理统目前不论是依靠专家的知识和经验，还是采用数理统计的方法来确定潜在震源区边界，多数离不开发震断层这计的方法来确定潜在震源区边界，多数离不开发震断层这个核心内容。个核心内容。一、潜在震源区边界定量化划分方法一、潜在震源区边界定量化划分方法1 简化地震模型简化地震模型马宗晋马宗晋院士等院士等(1983) 发现震源深度的分布状态与陆壳厚度分发现震源深

3、度的分布状态与陆壳厚度分布有关。西部地壳平均厚布有关。西部地壳平均厚55-60km，地震极大部分发生在地震极大部分发生在50km的深度以内；东部地壳平均厚度的深度以内；东部地壳平均厚度35km上下，地震绝大上下，地震绝大部分发生在部分发生在30km深度以内。这种震源优势分布状态在华北、深度以内。这种震源优势分布状态在华北、东北地区尤为清楚。大陆地震基本发生在陆壳内，地下东北地区尤为清楚。大陆地震基本发生在陆壳内，地下15km左右存在着震源优势分布层。左右存在着震源优势分布层。据此提出据此提出“蕴震层蕴震层”概念，并概念，并解释了解释了“蕴震蕴震”的原因。的原因。 基于发震断层的简化地震模型基于

4、发震断层的简化地震模型（地震主要发生在蕴震层内）（地震主要发生在蕴震层内）发震断层 R1 R2 A C 蕴震层 潜在震源区BDH1H2一、潜在震源区边界定量化划分方法一、潜在震源区边界定量化划分方法 假设发震断层的倾角为假设发震断层的倾角为 ，最浅的震源深度为，最浅的震源深度为H1，最深的震源深度为最深的震源深度为H2，则：，则： 一、潜在震源区边界定量化划分方法一、潜在震源区边界定量化划分方法2 定量化确定潜在震源区边界方法定量化确定潜在震源区边界方法发震断层 R1 R2 A C 蕴震层 潜在震源区BDH1H2cot11 HRcot22 HR（1）对一条发震断层，如果有许多仪器测定的大于本底

5、对一条发震断层，如果有许多仪器测定的大于本底 地震的地震震源深度数据，而且这些震源深度数据比地震的地震震源深度数据，而且这些震源深度数据比较集中，可以直接挑出其中最浅的震源深度较集中，可以直接挑出其中最浅的震源深度H1与最深与最深的震源深度的震源深度H2。一、潜在震源区边界定量化划分方法一、潜在震源区边界定量化划分方法3 本方法应用说明本方法应用说明（2）对一条发震断层，如果仪器测定的大于本底地震的地对一条发震断层，如果仪器测定的大于本底地震的地 震震源深度数据足够多，但这些震源深度数据分布范围震震源深度数据足够多，但这些震源深度数据分布范围大，可以采用数理统计的方法，先确定其分布规律，得大，

6、可以采用数理统计的方法，先确定其分布规律，得出其期望值和方差，根据区间估计，确定震源深度出其期望值和方差，根据区间估计，确定震源深度H1、H2，然后按上述过程来最后确定潜在震源区边界。然后按上述过程来最后确定潜在震源区边界。 一、潜在震源区边界定量化划分方法一、潜在震源区边界定量化划分方法3 本方法应用说明本方法应用说明（3）如果震源深度数据十分丰富，特别挑出与潜在震源区如果震源深度数据十分丰富，特别挑出与潜在震源区震级上限比较接近的地震震源深度数据，对这些数据震级上限比较接近的地震震源深度数据，对这些数据采用上述方法确定震源深度采用上述方法确定震源深度H1、H2，可以更好地确，可以更好地确定

7、潜在震源区。定潜在震源区。（4）对一条发震断层，如果仪器测定的大于本底地震的地对一条发震断层，如果仪器测定的大于本底地震的地震震源深度数据没有或很少，可以选取该发震断层所震震源深度数据没有或很少，可以选取该发震断层所在的地震带的地震震源深度数据，采用上述数理统计在的地震带的地震震源深度数据，采用上述数理统计的方法，得到震源深度的方法，得到震源深度H1、H2 ，进而确定潜在震源，进而确定潜在震源区边界。区边界。二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系u 许多工程实例计算中发现：在中强地震区，采用强震区许多工程实例计算中发现：在中强地震区，采用强震区地震烈度或峰值加

8、速度衰减规律进行地震危险性分析计地震烈度或峰值加速度衰减规律进行地震危险性分析计算，所得结果较小，往往低估了未来地震风险水平，给算，所得结果较小，往往低估了未来地震风险水平，给新建工程带来隐患。新建工程带来隐患。现状：现状：u 目前主要开展强震区地震动衰减规律研究，缺乏中强地目前主要开展强震区地震动衰减规律研究，缺乏中强地震区地震动衰减规律。震区地震动衰减规律。u 本项目针对安徽省及邻区这一特殊的中强地震区，开展本项目针对安徽省及邻区这一特殊的中强地震区，开展中国东部中强地震区地震动衰减规律研究。中国东部中强地震区地震动衰减规律研究。 二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区

9、地震动衰减关系（一）地震烈度衰减规律（一）地震烈度衰减规律u 要想统计出某一地区地震动衰减规律，必须考虑到统计要想统计出某一地区地震动衰减规律，必须考虑到统计区域要集中区域要集中(统计区域不能很大，否则失去统计意义统计区域不能很大，否则失去统计意义)、又要有一定的统计地震震例。而且，选择有代表性的中又要有一定的统计地震震例。而且，选择有代表性的中强地震区，是得到合适的中强地震区地震烈度衰减规律强地震区，是得到合适的中强地震区地震烈度衰减规律的关键。的关键。二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系u 考虑到安徽省及其邻区位于华北断块、秦岭大别断块、考虑到安徽省及其

10、邻区位于华北断块、秦岭大别断块、下扬子断块和华南断块四个一级大地构造单元的交接地带下扬子断块和华南断块四个一级大地构造单元的交接地带，新生代以来地壳运动的性质有继承性，也有新生性。新，新生代以来地壳运动的性质有继承性，也有新生性。新构造期各构造单元那些适应新的、统一区域应力场的先存构造期各构造单元那些适应新的、统一区域应力场的先存构造相互渗透，相互配套发展，形成交接地带新的构造格构造相互渗透，相互配套发展，形成交接地带新的构造格局。该地区在地壳深部结构、活动断层以及新构造等方面局。该地区在地壳深部结构、活动断层以及新构造等方面均表现出由华北向华南过渡的特征，均表现出由华北向华南过渡的特征，反应

11、出中国东部特殊反应出中国东部特殊的中强地震发生区的构造背景的中强地震发生区的构造背景。二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系u 从地震活动空间分布特征来看，安徽省自公元从地震活动空间分布特征来看，安徽省自公元294年年以来，发生过以来，发生过4.76.9级地震级地震33次，其中次，其中6级以上地震级以上地震4次，没有次，没有7级及以上地震。与华北级及以上地震。与华北(7级以上地震级以上地震19次次，其中，其中8级以上级以上5次次)以及华南湘、赣、浙以及华南湘、赣、浙(仅有少量中仅有少量中强震强震)相比较，相比较，无疑可视为中国东部地震活动南北向无疑可视为中国东

12、部地震活动南北向变化的过渡区变化的过渡区。 选取选取1904年以后有宏观考察的、安徽省及邻区发生年以后有宏观考察的、安徽省及邻区发生的对安徽省有影响的的对安徽省有影响的4级及以上地震作为统计地震震例。级及以上地震作为统计地震震例。地震震例地震震例二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系地震震级地震震级4.04.95.05.96.06.9发生次数发生次数852备注：这其中，安徽省备注：这其中，安徽省12个、江苏省个、江苏省2个、山东省个、山东省1个。个。表表1 地震震例统计表地震震例统计表序号序号时间时间地点地点震级震级震中烈度震中烈度11917.1.24霍山霍山

13、6.25821917.2.22霍山霍山5.75831954.6.17合肥、六安合肥、六安5.25641962.7.12庐江庐江4.0551965.3.15固镇固镇4.0561966.7.27定远定远4.0571967.7.11马鞍山马鞍山4.6681969.2.28利辛利辛4.2591969.4.2阜阳、阜南阜阳、阜南4.05101973.311霍山霍山4.56111973.9.22濉溪濉溪4.05121979.3.2固镇固镇5.06131974.4.22江苏溧阳江苏溧阳5.57141979.7.9江苏溧阳江苏溧阳6.08151983.11.7山东菏泽山东菏泽5.97地震震例地震震例表表2 具

14、体地震震例具体地震震例二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系 应用最小二乘法，对统计数据进行回归分析，得到回归应用最小二乘法，对统计数据进行回归分析，得到回归系数如下：系数如下：a =1.3692，b =1.1433，c =0.4696，d =0.0075，均方差均方差 =0.69 IabMcLnRdR二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系地震烈度衰减规律地震烈度衰减规律采用下面地震烈度衰减规律形式：采用下面地震烈度衰减规律形式：地震烈度衰减规律的对比地震烈度衰减规律的对比二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地

15、震区地震动衰减关系u 目前，本地区一般使用华北地区地震烈度衰减规律，目前，本地区一般使用华北地区地震烈度衰减规律，基于此，我们选择其作为对比衰减规律。基于此，我们选择其作为对比衰减规律。u 地震震级分别取地震震级分别取4、5、6，中国东部中强地震区地震，中国东部中强地震区地震烈度衰减规律和华北地区地震烈度衰减规律对比曲线烈度衰减规律和华北地区地震烈度衰减规律对比曲线如图所示：如图所示：M=410100Half Long Axis(km)012345Intensity1210100Half Long Axis(km)01234567Intensity1210100Half Long Axis(k

16、m)02468Intensity12地震烈度衰减规律的对比地震烈度衰减规律的对比M=5M=6地震烈度衰减规律对比曲线地震烈度衰减规律对比曲线 二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系可以看出：可以看出：二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系u 无论地震震级大小如何，中国东部中强地震区地震烈无论地震震级大小如何，中国东部中强地震区地震烈度衰减规律较华北地区地震烈度衰减规律随距离增加度衰减规律较华北地区地震烈度衰减规律随距离增加衰减慢。衰减慢。u 小震级时，距离相同，由中国东部中强地震区地震烈小震级时，距离相同，由中国东部中强地震区

17、地震烈度衰减规律所得的地震烈度较由华北地区地震烈度衰度衰减规律所得的地震烈度较由华北地区地震烈度衰减规律所得的地震烈度值为大，而且差异明显。随着减规律所得的地震烈度值为大，而且差异明显。随着震级增大，差值逐渐减小。震级增大，差值逐渐减小。 二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系（二）峰值加速度衰减规律（二）峰值加速度衰减规律 对于缺乏强震观测资料地区地震动参数衰减对于缺乏强震观测资料地区地震动参数衰减规律一般采用规律一般采用“借用法借用法”建立，本次工作也是如此建立，本次工作也是如此。参考地区选作美国西部。参考地区选作美国西部。 采用采用“借用法借用法”得到中

18、国东部中强地震区地震得到中国东部中强地震区地震动峰值加速度衰减关系为：动峰值加速度衰减关系为：二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系峰值加速度衰减关系的确定峰值加速度衰减关系的确定 =0.90 R0025. 0LnR8575. 0M4541. 01382. 2LnY M=4M=5M=6峰值加速度衰减规律的对比峰值加速度衰减规律的对比二、中国东部中强地震区地震动衰减关系二、中国东部中强地震区地震动衰减关系10100Long Axis(km)0.010.11Acceleration(m/s/s)1210100Long Axis(km)0.010.1110Acceleration(m