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1、郯城-庐江断裂带北段现今活动习性及地震危险性分析陈德兴 张恩立 陈锡晶（滁州市地震局,安徽 滁州 239000）摘要 根据最近38年的地震资料，应用b值空间分布及多地震活动参数值组合的分析方法，分析了郯城庐江断裂带北段各次级段落的现今活动习性，判别出潜在的强震、中强震危险段落。结果表明：郯城庐江断裂带北段存在着4个具有不同现今活动习性的次级段落，其中，渤海中南段断层面现今活动习性处于中等应力背景下的相对闭锁状态，以小地震活动为特征，应属于有一定应变积累的潜在强震危险段落；沈阳-昌图段断层面现今活动习性处于偏高应力背景下的相对闭锁状态，以稀疏小地震滑动为特征，有长期的应变积累，是未来最有可能发生
2、中强震的段落；营口-海城段于1975年发生了7.3级强震后余震活跃，现处于震后震源断层面应力调整阶段，出现低值,高应力状态，以频繁中小地震滑动为特征，因此，短期内不可能再复发强震；辽东湾段落，其现今活动习性均具有偏低应力水平，以稀疏小震滑动为特征，未来不太久的时期内复发中强以上地震的可能性较小。关键词：郯城庐江断裂带 地震活动参数 断裂活动习性 强震、中强震危险段落0.引言郯城庐江断裂带在我国境内延伸2400多公里并分为三段：渤海至下辽河为北段；山东至淮河为中段；淮河以南至长江以北为南段1。它的活动强度、活动方式及活动规律对我国东部地震活动特征起到重要的杠杆作用。因此,探讨该断裂带现今活动习性
3、与地震危险性有其重要意义。本文主要研究郯城庐江断裂带北段,即渤海至下辽河段（图1），该段长约 820公里，以主干断裂为中轴线，向两侧各取1.0度的范围作为研究区域。该区域位于大华北地块区2，是中国东部地震活动较为活跃的地区，历史与现代地震活动较频繁，令人关注。其主要地震有1888年6月13日渤海7.5级地震，1969年7月18日渤海7.4级地震，1975年2月4日海城7.3级地震。近年来，国内外有一些地震预报专家，将地震活动性参数用于判定断裂带现今活动习性、进而评估地震危险性。在国内的这一研究领域，易桂喜等(2004)率先将b值的空间分布，多地震活动性参数值组合,用于判定断裂带不同段落的现今活
4、动习性与强震危险性3。本文根据最近38年的地震资料，利用b值空间分布及多地震活动参数值组合的分析方法，结合历史地震震背景，分析郯城庐江断裂带北段各次级段落的现今活动习性，进而判别出最有可能发生强震、中强震危险段落。1. 地震资料来源历史及近代地震资料来源于中国历史强震目录4、中国近代地震目录5以及中国地震局月报地震目录。自公元前780年1月至2008年1月，共记载研究区域MS 5.0级地震33次，其中7.0-7.9级地震5次；6.06.9级地震3次;5.05.9级地震25次，最大地震为1888年6月13日渤海7.5级地震。图1绘出郯城庐江断裂带北段历史震源区及中-强震中分布状况，震源区长轴沿断
5、裂带走向展布。最近38年，自1970年1月至2008年1月，研究区内共记录ML 2.0级地震6461次，其中2.02.9级地震4890次; 3.03.9级地震1338次; 4.04.9 级地震210次; 5.05.9级地震21次; 6.06.9级地震1次; 7.07.9级地震1次，最大地震为1975年海城7.3级地震，见图2。作者简介: 陈德兴，男, 1975年生，助理工程师,地质专业，主要从事地震监测预报工作。E-mail:ZEL.图1 郯城庐江断裂带北段震源区及中-强震中分布图（-780-12008-1，Ms 5.0）1.活动断裂 2. 震源区 3.海岸线 4. Ms 5.05.9 5.
6、Ms 6.06.9 6. Ms 7.07.9图2 郯城庐江断裂带北段现代地震分布与平面分段图（1970-12008-1，ML 2.0） 1. ML 2.02.9 2.ML 3.03.9 3.ML 4.04.9 4.ML 5.05.9 5.ML 6.06.9 6.ML 7.07.9 7. 渤海中南段 8.辽东湾段 9.营口-海城段 10. 沈阳-昌图段 11. 分段落边界 12.活动断裂2 方法与思路2.1 基本思路古登堡和里希特（1954）在研究全球地震活动性时得到经验公式：lgN=abM,它表明大小地震频度的对数与震级之间存在线形关系。b值即为直线的斜率，直接反映了大小地震之间的比例关系。从
7、岩石破裂的自相似性分析，断裂结构具有分维性，其分维数D=2b。所以b值的几何意义表明它是地震断裂结构方式的度量。许多震例使人们认识到b值具有一定的前兆信息，b值空间扫描应用于强震的中期预报是有意义的6。强震与大地震往往发生在活动断裂带上的相对高应力积累区或闭锁段落上，应力的高低与震级频度关系中的b值成反比，我们可利用b值的空间分布来揭示和推断活动断裂带不同段落现今应力积累的相对水平，并使其成为应用基于b值空间分布的、多地震活动参数值组合的综合分析方法，来研究不同断裂段现今活动习性与强震危险性7。2.2 b值空间分布计算沿断裂带的研究区域，以0.10.1网格化，挑选出以每个网格节点为圆心、半经为
8、20Km的统计单元内的地震资料。对每一个统计单元，分别确定出完整记录的震级下限Mmin为 2.0，并利用震级MLMmin的资料，由最小二乘法计算出震级ML一累积频度N关系lgN=abML (1)中的b值，作为该统计单元中心点(即网格节点)的计算b值。式中a、b为回归系数。最后，由计算得到的各节点的b值绘制出沿断裂带的b值空间分布等值线图。由上述方法计算获得郯城庐江断裂带北段b值空间分布等值线彩图 (图3)。该图反映出沿断裂带b值大小的空间分布是很不均匀的，也说明不同断裂部位的现今应力水平存在着显著差异。图3 郯城庐江断裂带北段b值空间分布等值线图（1970-12008-1，ML2.0）图中主要
9、断裂构造等标示及图例说明参见图1、22.3 断裂带次级段落划分依据 为了对断裂带不同段落进行多地震活动性参数值的计算及组合分析，应按照以下4个原则进行划分次级段落：断裂带构造及几何形态 ；历史强震震源区的时、空分布；现代地震活动的空间分布状况 ； b值图像空间分布差异特征等。历史与现今地震活动背景是进行断裂带分段和判定现今活动习性的重要信息（文献3）。按上述原则将郯城庐江断裂带北段划分为A、B、C、D 4个分段落。图1展示了断裂带北段历史震源区及中-强震中分布，震源区的长轴长度相当于地震破裂的长度，具明显段落性；图2、图3和图4展示了断裂带北段现代地震空间分布与平面、立体分段，和b值空间分布特
10、征，地震丛集区、松散区、震源深度及b值分布差异十分清楚。图4. 郯城庐江断裂带北段现代地震震源深度分布与分段图（1970-12008-1，ML 2.0） 2.2 参数值的计算、检验与应用 (1) 参数值的计算计算出以下4个参数值，来共同描述特定断裂段的现今活动习性（文献3）： 参数 断裂段在研究时段的总体b值； 参数/断裂段在研究时段的总体ab值； 参数断裂段单位面积的应变能年释放率； 参数n 断裂段单位面积的地震年频度。参数值和/值采用最小二乘法对公式 (1) 进行计算获得。参数值计算公式为 (2)即对研究时段 t 年内全部(N次)MLMmin地震的应变能求和，再按断裂段的平面积 A(km2
11、 )和研究时段长度t(年)进行归一化。式(2)中的应变 由公式：LgEi = 4.8+1.5M (3)计算 ，Ei 的单位为 J。参数n值为断裂段单位面积的地震年频度，计算公式为 n =N(tA) (4) (2)参数值的检验为了保证参数的可靠性，必须对以上断裂段在研究时段的总体参数b值，进行误差分析和统计检验，拟采用t检验方法，其检验步骤如下：计算b值的t值，由数理统计原理可知，统计量t值计算公式为： (5)式中Sb 为b值的标准差8。选取t检验用的显著水平（通常=0.05）和自由度df=n-2 , 查t分布表相应的临界值t0.05 ,然后进行比较，如果|tb| t0.05 ,则说明b值等于零
12、的可能性小于5%，大小地震频度的对数与震级之间线形关系显著。如果|tb|t0.05,则说明b值等于零的可能性大于5%，大小地震频度的对数与震级之间线形关系不显著。据表1中的资料，对郯城庐江断裂带的A、B、C、D4个分段落的b值进行检验。根据计算4个分段落b值的t值分别为10.99、8.07、15.01、7.30，自由度分别为9、7、17、9，查t分布表相应的临界值t0.05 ，由于A段tb =10.99t0.05 =2.26、B段tb =8.07t0.05 =2.37、C段tb =15.01t0.05 =2.11、D段tb =7.30t0.05 =2.26，所以可认为参数b值是可靠的，大小地震
13、频度的对数与震级之间线形关系显著。(3) 参数值的应用应用表1中值、/值、值、n值4个参数值来共同描述特定断裂段，能更好地反映断裂带各段落的相对应力水平与活动习性，例如，具有低值(反映高应力)、低n值和值(反映低频度地震活动及低应变能释放率)以及较高/值(反映具有偏高的最大期望震级)，这样一种参数值组合的断裂段落，其现今活动习性应是处于高应力背景下的相对闭锁状态；又如具有高值和n值、中等或中偏低值和较低/值组合的断裂段落，应具有以频繁小震活动为主,无高应力积累的现今活动习性（文献7）。表1 郯庐断裂带各分段落地震活动性参数值与现今活动习性的判定段落编号及名称A 渤海中南段B 辽东湾段C 营口-
14、海城段D 沈阳-昌图段面积（km2）58020400304205032340地震次数1499次288次4445次229次值(平均)0.82871中等1.00957最高0.70817最低0.7766偏低值标准差0.075370.125140.047180.10635拟合相关性R-0.96474-0.95021-0.9703-0.94109n(次/年.km2)1499/58020/38=0.00068中等288/40030/38=0.00019最低4445/42050/38=0.00278最高229/32340/38=0.00019最低 (J1/2/年.km2)22380000/58020/38=10.1508中等2280000/40030/38=1.4989最低84220000/42050/38=52.7067最高2550000/3234
