第3章地震危險(xiǎn)區(qū)的劃分

1、地震危險(xiǎn)區(qū)的劃分及地震動(dòng)衰減規(guī)率地震危險(xiǎn)區(qū)的劃分及地震動(dòng)衰減規(guī)率高玉峰高玉峰土動(dòng)力學(xué)土動(dòng)力學(xué) 第第3 3章章 潛在震源區(qū)范圍基本上反映了未來地震可能發(fā)潛在震源區(qū)范圍基本上反映了未來地震可能發(fā)生的區(qū)域，在確定潛在震源區(qū)邊界時(shí)，往往是根據(jù)生的區(qū)域，在確定潛在震源區(qū)邊界時(shí)，往往是根據(jù)發(fā)震斷層的參數(shù)和特征，結(jié)和其歷史地震活動(dòng)情況，發(fā)震斷層的參數(shù)和特征，結(jié)和其歷史地震活動(dòng)情況，沿發(fā)震斷層線分別向兩側(cè)擴(kuò)展沿發(fā)震斷層線分別向兩側(cè)擴(kuò)展515km左右來確定。左右來確定。因此，目前的潛在震源區(qū)劃分方法主要是定性的，因此，目前的潛在震源區(qū)劃分方法主要是定性的，存在很大的人為性。本項(xiàng)目基于地震地質(zhì)、地球物存在很大的人

2、為性。本項(xiàng)目基于地震地質(zhì)、地球物理場(chǎng)、地震等，進(jìn)行潛在震源區(qū)的定量化劃分方法理場(chǎng)、地震等，進(jìn)行潛在震源區(qū)的定量化劃分方法研究。研究。一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法現(xiàn)狀：現(xiàn)狀： 目前不論是依靠專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還是采用數(shù)理統(tǒng)目前不論是依靠專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還是采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來確定潛在震源區(qū)邊界，多數(shù)離不開發(fā)震斷層這計(jì)的方法來確定潛在震源區(qū)邊界，多數(shù)離不開發(fā)震斷層這個(gè)核心內(nèi)容。個(gè)核心內(nèi)容。一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法1 簡(jiǎn)化地震模型簡(jiǎn)化地震模型馬宗晉馬宗晉院士等院士等(1983) 發(fā)現(xiàn)震源深度的分布狀態(tài)與陸殼厚度分發(fā)現(xiàn)震源深

3、度的分布狀態(tài)與陸殼厚度分布有關(guān)。西部地殼平均厚布有關(guān)。西部地殼平均厚55-60km，地震極大部分發(fā)生在，地震極大部分發(fā)生在50km的深度以內(nèi)；東部地殼平均厚度的深度以內(nèi)；東部地殼平均厚度35km上下，地震絕大上下，地震絕大部分發(fā)生在部分發(fā)生在30km深度以內(nèi)。這種震源優(yōu)勢(shì)分布狀態(tài)在華北、深度以內(nèi)。這種震源優(yōu)勢(shì)分布狀態(tài)在華北、東北地區(qū)尤為清楚。大陸地震基本發(fā)生在陸殼內(nèi)，地下東北地區(qū)尤為清楚。大陸地震基本發(fā)生在陸殼內(nèi)，地下15km左右存在著震源優(yōu)勢(shì)分布層。左右存在著震源優(yōu)勢(shì)分布層。據(jù)此提出據(jù)此提出“蘊(yùn)震層蘊(yùn)震層”概念，并概念，并解釋了解釋了“蘊(yùn)震蘊(yùn)震”的原因。的原因。 基于發(fā)震斷層的簡(jiǎn)化地震模型基

4、于發(fā)震斷層的簡(jiǎn)化地震模型（地震主要發(fā)生在蘊(yùn)震層內(nèi)）（地震主要發(fā)生在蘊(yùn)震層內(nèi)）發(fā)震斷層 R1 R2 A C 蘊(yùn)震層 潛在震源區(qū)BDH1H2一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法 假設(shè)發(fā)震斷層的傾角為假設(shè)發(fā)震斷層的傾角為 ，最淺的震源深度為，最淺的震源深度為H1，最深的震源深度為最深的震源深度為H2，則：，則： 一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法2 定量化確定潛在震源區(qū)邊界方法定量化確定潛在震源區(qū)邊界方法發(fā)震斷層 R1 R2 A C 蘊(yùn)震層 潛在震源區(qū)BDH1H2cot11 HRcot22 HR（1）對(duì)一條發(fā)震斷層，如果有許多儀器測(cè)定的大于本

5、底對(duì)一條發(fā)震斷層，如果有許多儀器測(cè)定的大于本底 地震的地震震源深度數(shù)據(jù)，而且這些震源深度數(shù)據(jù)比地震的地震震源深度數(shù)據(jù)，而且這些震源深度數(shù)據(jù)比較集中，可以直接挑出其中最淺的震源深度較集中，可以直接挑出其中最淺的震源深度H1與最深與最深的震源深度的震源深度H2。一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法3 本方法應(yīng)用說明本方法應(yīng)用說明（2）對(duì)一條發(fā)震斷層，如果儀器測(cè)定的大于本底地震的地對(duì)一條發(fā)震斷層，如果儀器測(cè)定的大于本底地震的地 震震源深度數(shù)據(jù)足夠多，但這些震源深度數(shù)據(jù)分布范圍震震源深度數(shù)據(jù)足夠多，但這些震源深度數(shù)據(jù)分布范圍大，可以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，先確定其分布規(guī)律，得大

6、，可以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，先確定其分布規(guī)律，得出其期望值和方差，根據(jù)區(qū)間估計(jì)，確定震源深度出其期望值和方差，根據(jù)區(qū)間估計(jì)，確定震源深度H1、H2，然后按上述過程來最后確定潛在震源區(qū)邊界。，然后按上述過程來最后確定潛在震源區(qū)邊界。 一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法一、潛在震源區(qū)邊界定量化劃分方法3 本方法應(yīng)用說明本方法應(yīng)用說明（3）如果震源深度數(shù)據(jù)十分豐富，特別挑出與潛在震源區(qū)如果震源深度數(shù)據(jù)十分豐富，特別挑出與潛在震源區(qū)震級(jí)上限比較接近的地震震源深度數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)震級(jí)上限比較接近的地震震源深度數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)采用上述方法確定震源深度采用上述方法確定震源深度H1、H2，可以更好地確，可以更好地

7、確定潛在震源區(qū)。定潛在震源區(qū)。（4）對(duì)一條發(fā)震斷層，如果儀器測(cè)定的大于本底地震的地對(duì)一條發(fā)震斷層，如果儀器測(cè)定的大于本底地震的地震震源深度數(shù)據(jù)沒有或很少，可以選取該發(fā)震斷層所震震源深度數(shù)據(jù)沒有或很少，可以選取該發(fā)震斷層所在的地震帶的地震震源深度數(shù)據(jù)，采用上述數(shù)理統(tǒng)計(jì)在的地震帶的地震震源深度數(shù)據(jù)，采用上述數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，得到震源深度的方法，得到震源深度H1、H2 ，進(jìn)而確定潛在震源，進(jìn)而確定潛在震源區(qū)邊界。區(qū)邊界。二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系u 許多工程實(shí)例計(jì)算中發(fā)現(xiàn)：在中強(qiáng)地震區(qū)，采用強(qiáng)震區(qū)許多工程實(shí)例計(jì)算中發(fā)現(xiàn)：在中強(qiáng)地震區(qū)，采用強(qiáng)震區(qū)地震烈度或峰

8、值加速度衰減規(guī)律進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析計(jì)地震烈度或峰值加速度衰減規(guī)律進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析計(jì)算，所得結(jié)果較小，往往低估了未來地震風(fēng)險(xiǎn)水平，給算，所得結(jié)果較小，往往低估了未來地震風(fēng)險(xiǎn)水平，給新建工程帶來隱患。新建工程帶來隱患。現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：u 目前主要開展強(qiáng)震區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律研究，缺乏中強(qiáng)地目前主要開展強(qiáng)震區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律研究，缺乏中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律。震區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律。u 本項(xiàng)目針對(duì)安徽省及鄰區(qū)這一特殊的中強(qiáng)地震區(qū)，開展本項(xiàng)目針對(duì)安徽省及鄰區(qū)這一特殊的中強(qiáng)地震區(qū)，開展中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律研究。中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律研究。 二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地

9、震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系（一）地震烈度衰減規(guī)律（一）地震烈度衰減規(guī)律u 要想統(tǒng)計(jì)出某一地區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律，必須考慮到統(tǒng)計(jì)要想統(tǒng)計(jì)出某一地區(qū)地震動(dòng)衰減規(guī)律，必須考慮到統(tǒng)計(jì)區(qū)域要集中區(qū)域要集中(統(tǒng)計(jì)區(qū)域不能很大，否則失去統(tǒng)計(jì)意義統(tǒng)計(jì)區(qū)域不能很大，否則失去統(tǒng)計(jì)意義)、又要有一定的統(tǒng)計(jì)地震震例。而且，選擇有代表性的中又要有一定的統(tǒng)計(jì)地震震例。而且，選擇有代表性的中強(qiáng)地震區(qū)，是得到合適的中強(qiáng)地震區(qū)地震烈度衰減規(guī)律強(qiáng)地震區(qū)，是得到合適的中強(qiáng)地震區(qū)地震烈度衰減規(guī)律的關(guān)鍵。的關(guān)鍵。二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系u 考慮到安徽省及其鄰區(qū)位于華北斷塊、秦嶺大別斷塊、考慮到安徽省

10、及其鄰區(qū)位于華北斷塊、秦嶺大別斷塊、下?lián)P子斷塊和華南斷塊四個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元的交接地帶下?lián)P子斷塊和華南斷塊四個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元的交接地帶，新生代以來地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)有繼承性，也有新生性。新，新生代以來地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)有繼承性，也有新生性。新構(gòu)造期各構(gòu)造單元那些適應(yīng)新的、統(tǒng)一區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的先存構(gòu)造期各構(gòu)造單元那些適應(yīng)新的、統(tǒng)一區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的先存構(gòu)造相互滲透，相互配套發(fā)展，形成交接地帶新的構(gòu)造格構(gòu)造相互滲透，相互配套發(fā)展，形成交接地帶新的構(gòu)造格局。該地區(qū)在地殼深部結(jié)構(gòu)、活動(dòng)斷層以及新構(gòu)造等方面局。該地區(qū)在地殼深部結(jié)構(gòu)、活動(dòng)斷層以及新構(gòu)造等方面均表現(xiàn)出由華北向華南過渡的特征，均表現(xiàn)出由華北向華南過渡的特征，

11、反應(yīng)出中國(guó)東部特殊反應(yīng)出中國(guó)東部特殊的中強(qiáng)地震發(fā)生區(qū)的構(gòu)造背景的中強(qiáng)地震發(fā)生區(qū)的構(gòu)造背景。二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系u 從地震活動(dòng)空間分布特征來看，安徽省自公元從地震活動(dòng)空間分布特征來看，安徽省自公元294年年以來，發(fā)生過以來，發(fā)生過4.76.9級(jí)地震級(jí)地震33次，其中次，其中6級(jí)以上地震級(jí)以上地震4次，沒有次，沒有7級(jí)及以上地震。與華北級(jí)及以上地震。與華北(7級(jí)以上地震級(jí)以上地震19次次，其中，其中8級(jí)以上級(jí)以上5次次)以及華南湘、贛、浙以及華南湘、贛、浙(僅有少量中僅有少量中強(qiáng)震強(qiáng)震)相比較，相比較，無疑可視為中國(guó)東部地震活動(dòng)南北向無疑可視為中

12、國(guó)東部地震活動(dòng)南北向變化的過渡區(qū)變化的過渡區(qū)。 選取選取1904年以后有宏觀考察的、安徽省及鄰區(qū)發(fā)生年以后有宏觀考察的、安徽省及鄰區(qū)發(fā)生的對(duì)安徽省有影響的的對(duì)安徽省有影響的4級(jí)及以上地震作為統(tǒng)計(jì)地震震例。級(jí)及以上地震作為統(tǒng)計(jì)地震震例。地震震例地震震例二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系地震震級(jí)地震震級(jí)4.04.95.05.96.06.9發(fā)生次數(shù)發(fā)生次數(shù)852備注：這其中，安徽省備注：這其中，安徽省12個(gè)、江蘇省個(gè)、江蘇省2個(gè)、山東省個(gè)、山東省1個(gè)。個(gè)。表表1 地震震例統(tǒng)計(jì)表地震震例統(tǒng)計(jì)表序號(hào)序號(hào)時(shí)間時(shí)間地點(diǎn)地點(diǎn)震級(jí)震級(jí)震中烈度震中烈度11917.1.24霍山

13、霍山6.25821917.2.22霍山霍山5.75831954.6.17合肥、六安合肥、六安5.25641962.7.12廬江廬江4.0551965.3.15固鎮(zhèn)固鎮(zhèn)4.0561966.7.27定遠(yuǎn)定遠(yuǎn)4.0571967.7.11馬鞍山馬鞍山4.6681969.2.28利辛利辛4.2591969.4.2阜陽、阜南阜陽、阜南4.05101973.311霍山霍山4.56111973.9.22濉溪濉溪4.05121979.3.2固鎮(zhèn)固鎮(zhèn)5.06131974.4.22江蘇溧陽江蘇溧陽5.57141979.7.9江蘇溧陽江蘇溧陽6.08151983.11.7山東菏澤山東菏澤5.97地震震例地震震例表表2

14、 具體地震震例具體地震震例二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系 應(yīng)用最小二乘法，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到回歸應(yīng)用最小二乘法，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到回歸系數(shù)如下：系數(shù)如下：a =1.3692，b =1.1433，c =0.4696，d =0.0075，均方差均方差 =0.69 IabMcLnRdR二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系地震烈度衰減規(guī)律地震烈度衰減規(guī)律采用下面地震烈度衰減規(guī)律形式：采用下面地震烈度衰減規(guī)律形式：地震烈度衰減規(guī)律的對(duì)比地震烈度衰減規(guī)律的對(duì)比二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中

15、強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系u 目前，本地區(qū)一般使用華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律，目前，本地區(qū)一般使用華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律，基于此，我們選擇其作為對(duì)比衰減規(guī)律。基于此，我們選擇其作為對(duì)比衰減規(guī)律。u 地震震級(jí)分別取地震震級(jí)分別取4、5、6，中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震，中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震烈度衰減規(guī)律和華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律對(duì)比曲線烈度衰減規(guī)律和華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律對(duì)比曲線如圖所示：如圖所示：M=410100Half Long Axis(km)012345Intensity1210100Half Long Axis(km)01234567Intensity1210100Half Long Axis

16、(km)02468Intensity12地震烈度衰減規(guī)律的對(duì)比地震烈度衰減規(guī)律的對(duì)比M=5M=6地震烈度衰減規(guī)律對(duì)比曲線地震烈度衰減規(guī)律對(duì)比曲線 二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系可以看出：可以看出：二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系u 無論地震震級(jí)大小如何，中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震烈無論地震震級(jí)大小如何，中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震烈度衰減規(guī)律較華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律隨距離增加度衰減規(guī)律較華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律隨距離增加衰減慢。衰減慢。u 小震級(jí)時(shí)，距離相同，由中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震烈小震級(jí)時(shí)，距離相同，由中國(guó)東部中強(qiáng)地

17、震區(qū)地震烈度衰減規(guī)律所得的地震烈度較由華北地區(qū)地震烈度衰度衰減規(guī)律所得的地震烈度較由華北地區(qū)地震烈度衰減規(guī)律所得的地震烈度值為大，而且差異明顯。隨著減規(guī)律所得的地震烈度值為大，而且差異明顯。隨著震級(jí)增大，差值逐漸減小。震級(jí)增大，差值逐漸減小。 二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系（二）峰值加速度衰減規(guī)律（二）峰值加速度衰減規(guī)律 對(duì)于缺乏強(qiáng)震觀測(cè)資料地區(qū)地震動(dòng)參數(shù)衰減對(duì)于缺乏強(qiáng)震觀測(cè)資料地區(qū)地震動(dòng)參數(shù)衰減規(guī)律一般采用規(guī)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。參考地區(qū)選作美國(guó)西部。參考地區(qū)選作美國(guó)西部。 采用采用“借用法借用法”得

18、到中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震得到中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)峰值加速度衰減關(guān)系為：動(dòng)峰值加速度衰減關(guān)系為：二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系峰值加速度衰減關(guān)系的確定峰值加速度衰減關(guān)系的確定 =0.90 R0025. 0LnR8575. 0M4541. 01382. 2LnY M=4M=5M=6峰值加速度衰減規(guī)律的對(duì)比峰值加速度衰減規(guī)律的對(duì)比二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系二、中國(guó)東部中強(qiáng)地震區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系10100Long Axis(km)0.010.11Acceleration(m/s/s)1210100Long Axis(km)0.010.1110Acceleration(m