61 十年尺度强震危险源判定技术规范

十年尺度强震危险源判定IdentificationofTenYearScaleMajorEarthquakeRiskSources（初稿）TOC\o"1-5"\h\z*r—1—前言范围5规范性引用文件5术语和定义5基本规定64.1研究范围和对象64.2资料收集和整理74.3主要产出成果7技术方案、工作内容与技术要求8技术方案8利用地震地质资料确定强震破裂空段95.3利用大地测量资料确定断层运动闭锁段95.4利用重新定位地震目录确定中小地震动稀疏段95.5利用数值模拟确定断层库仑应力增强段105.6活动块体边界带十年尺度强震危险源综合判定105.7活动块体内部强震源判定105.8十年尺度强震危险源识别115.9强震危险源发震概率预测115.10强震危险源震级估计115.11判定结果修正11技术方法126.1地震地质资料分析126.2大地测量变形分析126.3测震学参数分析136.4应力状态数值模拟146.5强震危险源发震概率预测146.6强震危险源震级估计15活动块体内部强震源判定16-LX.—1—前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国地震局提出。本标准由全国地震标准化技术委员会(SAC/TC225)归口。本标准起草单位:中国地震局地震预测研究所、中国地震局地质研究所、中国地震局地壳应力研究所、中国地震局第一监测中心、中国地震局第二监测中心、四川省地震局、甘肃省地震局、陕西省地震局、中国地震台网中心。本标准主要起草人:邵志刚、王武星、魏文薪、王芃、刘琦、尹晓菲、潘正洋、冯蔚、曹建玲、刘月、邹镇宇、张晶、武艳强、季灵运、石富强、龙锋、张辉。引言《中华人民共和国防震减灾法》第三十条规定，国务院地震工作主管部门根据地震活动趋势和震害预测结果，提出确定地震重点监视防御区的意见，报国务院批准。确定全国地震重点监视防御区是中国地震局法定职责。地震重点监视防御区是指未来10年或稍长时间，存在发生破坏性地震危险或受破坏性地震影响，可能造成严重地震灾害损失的地区和城市。地震重点监视防御区确定包括10年尺度地震重点危险区确定和地震灾害风险预测。我国从1966年起开展地震监测预报工作，在实践中形成了长中短临渐进式地震预报的科学思路和工作机制。为了使地震长期预测结果更好地指导中短期地震分析预报工作，并使地震长期预测结果直接应用于地震灾害预防、工程抗震等工作中，中国地震局分别于1995、2005、2015年研究确定了1996~2005、2006~2020、2016~2025年地震重点危险区。前两版10年尺度危险区判定结果在防震减灾工作中发挥了重要作用，比如1996年1月~2005年12月在有监测能力的地区共发生10次地震（东部Ms5.7以上、西部Ms6.7以上），其中发生在危险区中有7次；2006~2020年中国大陆地震重点危险区预测结果的实际映震效果同样比较好，2006年1月以来在中国大陆有监测能力地区发生在危险区内及边缘的地震包括2008年汶川8.0级、2008年喀什6.8级、2013年芦山7.0级、2015年阿拉善左旗5.8级、2016年阿克陶6.7级和2017年九寨沟7.0级地震，观测资料少的地区发生在危险区内的地震有2008年西藏改则东6.9级、2008年于田7.3级、2010年玉树7.1级和2015年尼泊尔8.1级地震。本规范参考了2021~2030年中国大陆地震重点危险区综合预测研究工作，即在继承上两版技术思路方案的基础上，清理了上一版危险区仍然有效的依据并纳入新一期地震重点危险区研判中，同时梳理并引入国内外大地震预测效果较好的方法，充分利用多学科最新观测资料和最新研究结果，重点针对活动地块边界带，兼顾活动地块内部，在科学策略基础上，综合各方法定量预测结果，给出10年尺度中国大陆地震重点危险区确定结果，并对其发震概率和震级进行定量估计。本规范首次对十年尺度强震危险源判定技术进行系统总结、梳理，规范十年尺度强震危险源判定的技术方法体系、工作流程、工作内容和主要产出成果。是开展中国大陆十年尺度地震重点危险区确定工作的基本遵循。十年尺度强震危险源判定技术范围本标准规定了十年尺度强震危险源判定的技术方法体系、工作流程、工作内容和主要产出成果。本标准适用于中国大陆十年尺度地震重点危险区的确定工作。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件GB/T36072—2018活动断层探测GB17741—2005工程场地地震安全性评价GB18306—2015中国地震动参数区划图GB/T18207.1—2008防震减灾术语第1部分：基本术语GB/T18207.2—2005防震减灾术语第2部分：专业术语GB/T18314—2009全球定位系统（GPS）测量规范DB/T53—20131:50000活动断层填图术语和定义3.1强震复发周期RecurrenceIntervalofStrongEarthquakes断层上强震的平均时间间隔3.2离逝时间Elapsetime断层上次强震的距今时间3.3离逝率ElapseRate断层段强震离逝时间与复发周期的比值3.4高离逝率空段SeismicGapwithHighElapseRate强震离逝时间接近或超过复发周期的断层段3.5历史记录缺震空段RecordedSeismicGap所属断层其它段曾有强震记录而自身缺乏强震记录的断层段3.6强震破裂空段SeismicGap高离逝率空段和历史记录缺震空段统称为强震破裂空段3.7断层分段FaultSegmentation根据断层几何学、运动学特征等对断层进行分段3.8地壳形变速率CrustalDeformationRate基于大地测量资料给出的地壳水平（垂直）位移速率值3.9断层闭锁率FaultLockingRatio断层因闭锁引起的滑动亏损速率与断层长期滑动速率的比值3.10中小地震重新定位RelocationofSmallandModerateEarthquakes为减小震源定位误差，使用精定位技术重新计算中小地震震源位置3.11壳幔流变学参数RheologicalParameters描述壳幔介质力学性质的参数，包括弹性参数和粘滞系数3.12背景地震发生率RateofBackgroundseismicity相对独立的主震在一定时间内的发生频次地震矩亏损Seismicmomentdeficit应变累积与释放之差，以地震矩或矩震级形式表达3.14孕震层深度SeismogenicDepth可能发生地震的最大深度基本规定4.1研究范围和对象研究范围：整个中国大陆地区研究对象：重点关注活动地块边界带，兼顾活动地块内部。4.2资料收集和整理4.2.1应收集中国大陆地区符合DB/T36072-2018、DB/T53-2013标准的1：50000活动断层图、1:50000活动断层填图资料、历史强震资料、相关期刊论文、专著及学位论文等资料，整理出块体边界主要断层分段及各断层段几何参数（走向、倾角）、运动参数（滑动速率和滑动角）、离逝时间和复发周期等结果。4.2.2应收集中国大陆周边区域7.0级以上地震目录、中国大陆地区1900年以来5.0级地震目录、1970年以来3.0级以上地震目录资料、小震精定位和震源机制结果。应收集中国大陆地区自开始观测以来陆态网络、可提供共享服务的其他科研机构和已公开发表的GPS速度场结果、InSAR资料和迄今为止所有的流动水准资料。4.2.4还应收集区域孕震层深度、壳幔流变学参数等其他资料。4.3主要产出成果产出成果应包括数据资料、成果图件、技术研究报告。十年尺度强震危险源判定的数据资料主要包括以下几类：地震地质资料a）断层段名称、地表迹线节点经纬度b）断层段走向、倾角、滑动角c）断层段滑动速率d）断层段强震复发周期e）断层段强震离逝时间f）断层段是否为强震破裂空段g）古地震记录资料4.4.1.2大地测量资料a）GPS速度场资料（不同机构的GPS速度场结果、融合后的GPS速度场结果）b）InSAR资料（不同机构已公开发表的InSAR地壳形变速度场）c）块体边界主要断裂带滑动速率资料d）块体边界主要断层闭锁率资料e）区域应变率场资料4.4.1.3测震学资料a）中国大陆地区b值分布资料b）中小地震稀疏段资料c）震源机制解资料（中国大陆ML>2.5地震震源机制解）十年尺度强震危险源判定的主要图件包括下列几种：a）强震破裂空段分布图b）闭锁率分布图c）小震稀疏段分布图d）库仑应力变化分布图f）十年尺度强震危险源判定结果图g）强震危险源概率预测图h）强震危险源震级估计图十年尺度危险源判定技术研究报告应包括以下内容a）前言b）区域地质概况c）区域地震地质资料分析d）区域大地测量变形分析e）区域地震活动性参数分析f）区域应力累积变化分析g）区域块体边界带强震危险源综合判定h）块体内部强震危险源判定i）十年尺度强震危险源判定j）强震危险源概率预测和震级估计k）主要结论l）参考文献技术方案、工作内容与技术要求5.1技术方案技术方案包括哪些方面：5.1.1.1块体边界带强震危险源判定a）利用地震地质资料确定强震破裂空段b）利用大地测量资料确定断层闭锁率c）利用重新定位地震目录确定中小地震稀疏段d）利用数值模拟确定断层库仑应力变化e）块体边界带强震危险源综合判定块体内部强震危险源判定中国大陆十年尺度强震危险源判定块体边界带强震危险源发震概率和震级预测a）强震危险源发震概率预测强震危险源震级估计技术方案示意图十年尺度强震危险源判定技术方案示意图利用地震地质资料确定强震破裂空段基于过往资料和文献的收集整理以及活动断层探察工作的持续开展，确定高离逝率空段和历史记录缺震空段等两类强震破裂空段。对于所属断层其它段曾有强震记录而自身在历史上尚未记录到地表破裂型地震的活动断层段确定为历史记录缺震空段。利用古地震方法、断层滑动法、地震矩率法等可对活动断层段的强震复发间隔进行估计，进而基于强震复发间隔和末次地震离逝时间计算活动断层段离逝率，并具此判定是否属于高离逝率空段。利用大地测量资料确定断层闭锁率可利用现有大地测量观测资料得到的地壳形变速率为约束，通过断层运动反演方法确定断层闭锁程度。闭锁深度接近该区域孕震层深度，且闭锁率不低于0.8的断层段判定为强闭锁；闭锁深度小于该区域孕震层深度，但大于10km,且闭锁率不低于0.8,或者断层段的闭锁深度接近该区域孕震层深度，闭锁率在0.6至0.8之间的断层段判定为部分闭锁；闭锁深度小于5km的断层段判定为不闭锁；附近区域的大地测量资料不充分，无法得到可靠的反演结果的断层段判定为无资料。利用重新定位地震目录确定中小地震稀疏段5.4.1宜基于中小地震目录，统计目标断层两侧25km范围内3级以上地震的数量，按照各断层段所在边界带进行活动程度归一化处理，若归一化地震活动程度小于0.4，判定该断层段为中小地震稀疏段。可采取中小地震重新定位方法，对区域剖面的定位结果进行分析，进而确定是否为中小地震稀疏段。利用数值模拟确定断层库仑应力变化可基于收集的中国大陆及周边强震震源参数和不同分区壳幔流变学参数，利用数值模拟方法计算历史强震引起的活动地块边界带主要断层的库仑应力变化。5.5.2库仑应力累积变化不小于O.IMPa的断层段判定为库仑应力显著增强；库仑应力累积变化介于O.Ol-O.IMPa的断层段判定为库仑应力增强；库仑应力累积变化不大于O.OIMPa的断层段判定为库仑应力增强不显著。活动块体边界带十年尺度强震危险源综合判定根据震例总结，强震破裂空段、断层运动闭锁段、中小地震稀疏段、断层库仑应力增强段宜赋予3、3、l、3的权重。5.6.2根据各学科方法的权重给出判定结果危险系数：a）强震破裂空段、缺震空段及非空段分别对应3.0、2.0和0.0的危险系数；b）强闭锁、部分闭锁、不闭锁及无资料分别对应3.0、1.5、0.0和0.0的危险系数；c）中小地震稀疏段和非稀疏段分别对应1.0和0.0的危险系数；d）库仑应力显著增强、增强和不显著的断层段分别对应3.0、1.5和0.0的危险系数。根据5.6.2给定的各学科危险系数求和，得到各断层强震危险系数，强震危险系数大于5的断层段宜判定处于强震孕育晚期。根据处于强震孕育晚期断层空间分布情况，综合确定活动块体边界带十年尺度强震危险源。活动块体内部强震危险源判定根据大地测量等观测结果，厘定活动地块内的运动速率，得到活动地块内的应变累积速率；根据历史地震活动的分布，确定活动地块内的b值分布，得到活动块体内部的应变释放速率。结合两者结果，确定上次强震以来至今的应变亏损总量。至少满足以下条件之一的活动块体内部区域鉴定为强震源：a）活动地块内部应变累积与应变释放总量之差等于6.5级或者以上地震b）历史地震目录不全但具有古地震地质证据的活动块体十年尺度强震危险源判定活动块体边界带强震危险源与块体内部强震危险源共同组成中国大陆十年尺度强震危险源。本规范还举例给出十年尺度强震危险源判定过程和技术方法，具体请参考附件1和附件2。强震危险源发震概率预测根据强震危险源内活动块体边界带断层的强震复发周期和离逝时间确定强震离逝率。根据收集的断层强震复发间隔资料确定归一化强震复发周期的概率密度函数的参数。根据强震危险源内活动块体边界带断层的强震离逝率和归一化强震复发周期的概率密度函数，计算断层在目标时间段内的强震概率。根据强震危险源内活动块体边界带断层概率的计算结果，确定危险源概率或概率范围。根据活动块体内部的背景地震发生率计算地震概率，确定危险源概率范围。5.10强震危险源震级估计根据强震危险源内活动块体边界带断层的运动速率和强震离逝时间，计算其位移累积量，根据经验公式得到断层震级。收集中国地震动区划图潜在震源区划分结果，确定强震危险源内活动块体边界带断层所在潜在震源区的震级上限，如果根据经验公式得到断层震级超过震级上限，则断层震级取震级上限。根据强震危险源内活动块体边界带断层震级的计算结果，确定危险源震级范围。根据活动块体内部应变累积速率与释放速率的计算结果，确定危险源震级范围。5.11判定结果修正活动块体边界带强震危险源的修正如果中国大陆及周边地区发生强震，应根据强震影响范围，使用5.2、5.3、5.4、中的方法，重新判定影响范围内活动块体边界带断层的相关状态。如果中国大陆活动块体边界带断层中5.2、5.3、5.4、5.5使用的资料有更新，则应根据更新的资料使用涉及的方法重新判定相关状态。根据重新判定的活动块体边界带断层相关状态，使用5.6的方法给出修正的活动块体边界带十年尺度强震危险源判定结果。使用5.9、5.10的方法给出修正的活动块体边界带十年尺度强震危险源的震级与概率。5.11.2活动块体内部强震危险源的修正5.11.2.1如果活动块体内部发生强震，则应根据强震影响范围使用5.7的方法给出修正的活动块体内部强震源。5.11.2.2如果5.7中使用的资料有更新，则应根据更新资料使用5.7的方法给出修正的活动块体内部强震源。根据5.11.1与5.11.2的更新结果，使用5.7的方法给出十年尺度强震危险源判定结果。技术方法6.1地震地质资料分析研究对象适用于中国大陆块体边界带主要断裂。地震地质数据收集主要收集断层所处构造背景、断层产状性质、断层分段、断层滑动速率、历史地震记录、古地震记录等信息。数据分析及结果基于历史地震记录、古地震记录、强震复发间隔、末次地震离逝时间等可确定活动断层段是否属于强震破裂空段；基于强震复发间隔和末次地震离逝时间可计算给出活动断层段未来发震概率；基于历史地震记录、古地震记录以及强震破裂空段尺度与震级的经验关系可给出活动断层段的发震能力估计；基于末次地震离逝时间并结合现今断层滑动速率可获取各断层段位移累积量，进而可根据累积位移与震级经验公式估算活动断层段未来发震震级。6.2大地测量变形分析研究对象适用于中国大陆活动块体边界带。大地测量数据收集宜采用跨度时间较长的GPS速度场、InSAR资料和基于水准资料给出的垂直形变场资数据分析及结果6.231GPS速度场融合应先对不同的GNSS速度场结果中均匀分布的公共测站速度做差处理，然后利用数值方法构建该差矢量与测点经纬度的函数关系，最后对非公共点进行偏差修正，从而给出融合后的GPS速度场结果。6.2.3.2活动块体边界带断层闭锁率反演a）根据区域GPS点位分布情况，可采用融合后的GPS速度场为输入，结合区域地震地质资料，基于位错模型，利用数值算法反演断层的闭锁率；b）可构建断层段速度场剖面，用走滑断层位移公式拟合得到断层的闭锁率；c）也可以InSAR跨断裂速率剖面资料为约束，建立的一维震间断层运动模型，并根据断层性质进行相应的改进，反演估计断裂闭锁率。活动块体边界带断层运动速率计算a）宜利用球面块体模型和位错模型等，以GPS速度场为输入，反演断层的运动速率。b）基于多期水准观测数据，利用经典动态平差方法对多期观测高差进行自由网动态平差,得到长时间尺度水准速率。在此基础上，利用跨断层剖面分析方法给出断层运动速率。区域应变率场计算基于区域融合后的GPS速度场结果、结合模型解析数据，综合数学方法（仅考虑几何变形因素）和物理方法（既考虑几何变形因素、又考虑介质断层等影响）优点研究给出区域应变率场结果。6.3测震学参数分析研究对象适用于中国大陆活动块体内部数据收集收集1970年以来中国地震台网中心的小震目录。数据分析及结果a）结合不同活动地块的区域震级与矩震级的换算关系，将地震目录的震级统一到矩震级中，并换算地震矩。b）对大于10个地震个数的剖分网格，利用最小二乘方法求解b值与a值，并计算b值的误差，而对于小于10个地震个数以上的网格不予计算。c）给出中国大陆的b值空间扫描结果。6.4应力状态数值模拟研究对象：适用于中国大陆块体边界带主要断裂和活动地块内部数据收集：中国大陆及周边强震震源参数、块体边界断层几何学及运动学参数及不同地区壳幔流变学参数；ML2.5以上地震震源机制解数据分析及结果：接收断层产状信息的确定应给出接收断层走向、倾角及滑动角产状信息明确的主要断裂使用6.4.2收集结果产状信息不明确的断裂，基于ML2.5以上地震震源机制解的应力张量反演，确定接收断层参数。块体内部使用ML2.5以上地震震源机制解反演区域应力场，进而给出块体内部0.1°X0.1。网格的综合节面地震震源机制解，将网格点的两个节面断层参数均作为接收断层参数。库仑应力变化计算根据已收集的孕震层及其下方介质的流变学参数，利用数值模拟方法，计算历史强震引起的活动地块边界带主要断层分段的库仑应力变化。对于块体内部区域，计算网格点分别在两个节面的库仑应力变化，并取较大值作为该网格点的库仑应力变化值。6.5强震危险源发震概率预测研究对象适用于活动块体边界带断层。数据收集活动块体边界带断层的强震复发周期、强震离逝时间、地震地质方法确定的断层运动速率、大地测量方法给出的运动速率。断层强震复发间隔资料，收集的断层至少要有两个强震复发间隔。数据分析与结果活动块体边界带断层强震复发周期的确定宜采取如下方法使用相关研究给出断层的强震复发周期；如果相关研究未给出强震复发周期，但是有地震地质方法确定的断层运动速率，则根据中国大陆活动块体边界带断层的强震复发周期与地震地质方法确定的运动速率建立经验关系式，再根据断层的运动速率推断其强震复发周期；如果相关研究未给出强震复发周期，也没有地震地质方法确定的断层运动速率，则根据大地测量方法给出的运动速率与中国大陆活动块体边界带断层强震复发周期和运动速率的经验关系式推断其强震复发周期；断层强震复发周期以单一数值表示，如果上述方法中能给出复发周期的误差，则以带误差的形式表示。活动块体边界带断层强震离逝时间的确定宜采取如下方法a)使用相关研究给出的断层强震离逝时间；b)如果相关研究未给出强震离逝时间，则根据地震目录完整性研究、探槽研究等结果，选择适当的方法对强震离逝时间进行估计；断层强震离逝时间以单一数值表示，如果上述方法中给出离逝时间具有误差，则记录参考值。归一化强震复发周期概率密度函数参数确定宜采取如下方法a)计算各断层的强震平均复发间隔，将断层强震复发间隔转换为归一化复发间隔。b)选择对数正态、布朗时间过程等概率密度函数拟合