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华南地区中强地震发震构造的判别及其工程应用研究

沈得秀  
【摘要】: 发震构造是指曾发生和可能发生破坏性地震的地质构造。发震构造判别研究一直是地震区划与工程地震研究中一项十分重要工作,无论在概率地震危险性分析中划分潜在震源区,还是构造法确定弥散地震区内的潜在发震构造研究都以发震构造鉴定为重要基础。发震构造的研究水平在较大程度上决定着地震安全性评价结果的科学合理性,因此,对发震构造的研究一直是地震区划与工程地震研究工作中的重要内容之一。 由于中强地震的发震构造判别的断层活动性标志不明显,在判定过程中存在较大的难度,如何进行中强地震发震构造的判别一直是工程地震研究领域中的重点及难点。目前对于中强地震的发震构造判别仍处于探索阶段,还没有比较成熟、广泛认可的中强发震构造标志总结出来。 本文在简要介绍了发震构造及与其相关一些概念的基础上,对发震构造在工程地震研究方面的作用及前人对中强地震发震构造的研究现状做了回顾。本文选取了地震活动相对较弱的华南地区作为研究区,首先分析了研究区内的中强地震的时空分布特征,探讨了研究区内中强地震的原地重复特征。对研究区内的1631年6 3/4级湖南常德地震及2005年5.7级江西瑞昌附近地震的发震构造进行了较为详细的分析,然后选取了研究区内前人研究程度较高的7次中强地震,对这些地震的地震构造环境做了统计分析,提出一些中强地震发震构造的判别标志,并对发震构造在工程地震中的应用进行了探讨,主要研究内容及研究成果概述如下: 1华南地区中强地震的时空分布特征 (1)与中国西部和华北相比,华南地区地震活动水平总体较弱,7级以上地震发生不多,且分布在大陆边缘及近海区域,大陆内部地震多为中强震发生。地震的时空分布图像较为复杂,成丛成带分布明显,在时间上自1400年以来有明显的两大活动周期,周期大约300年左右。第一个活动周期为1400-1700年左右;第二活动周期为1700年以来至现在仍处在活动周期内。在大的活动周期内,平静期与活跃期交替出现。此外,华南地区有许多中强地震原地重复发生的特点。 (2)通过对华南地区中强地震的原地重复特征的分析,发现华南地区中强地震的复发在空间上具有分布不均匀的特征,地震原地重复震区主要集中在东南沿海地区及河淮—长江上游地区,并且具有一定的原地重复性,统计认为研究区地震原地重复率为61.0%;通过对研究区每个地震原地重复统计范围内最大震级地震与次级震级地震的比较,发现原地重复统计范围内原地重复地震在震级上有一定规律,大约有76.6%的地震震级差集中在0.6级的范围;通过对研究区内原地重复地震发震时间的统计分析,认为研究区内有90.4%的地震原地重复时间集中在320年以内,其中还存在三个20年以内、70~120年和280~290年的显著重复间隔。 2 1631年6 3/4级湖南常德地震的发震构造分析 通过对1631年湖南常德6 3/4级地震震区,即太阳山地区的地质构造背景,水系与地貌面发育特征调查,震区的主要断层活动性调查与分析,并结合该次地震的宏观烈度分布,认为:太阳山掀斜凸起、凤凰山掀斜凸起和大龙站谷地共同构成了常德地震的发震背景,并初步归纳了1631年常德地震的构造标志。构造标志如下: (1)地震发生于太阳山隆起地区,新构造期以来发育了5级层状地貌面,形成于早更新世晚期Ⅳ地貌面平均上升速率约0.05mm/a; (2)地震发生于北北东向狭长断陷谷地,谷地宽2km,长为20km,谷地与谷地两侧的块体新构造以来表现为枢纽式掀斜; (3)主要断层活动性调查结果表明,本次地震的发震断层断错了Q_2晚期的地层。 3 2005年5.7级江西瑞昌地震的发震构造分析 通过对2005年瑞昌5.7级地震的宏观破坏、等震线分布、震源机制解等地震方面的特征的分析,结合震区地质构造背景,地貌及新生代地层的特点,重点从震区断层活动特征分析了这次地震的发震构造,通过分析认为:2005年九江-瑞昌5.7级地震的孕震构造为北东向瑞昌-武宁断层,发震构造为瑞昌盆地东缘断层,并初步归纳了2005年九江-瑞昌5.7级地震的构造标志,构造标志如下: (1)具有串珠状组合特征的第四纪继承性活动盆地存在,一为瑞昌盆地,盆地长轴约25km,另一个为范镇盆地,盆地长轴约12km; (2)盆地内水系和新生代地层的分布有明显的不对称,盆地内中更新世形成的地貌面存在向东的掀斜特征; (3)根据浅层地震勘探和钻探结果,盆地东缘断层可能有过断错早更新世地层的活动。 4研究区内中强地震发震构造的综合分析 通过对研究区内典型中强地震的发震构造分析,总结了华南地区内部(不包括沿海边缘地带)中强地震发生的主要地震地质标志如下: (1)地震常发生在第四纪断陷盆地的边缘,新构造时期差异活动明显,地形地貌上反差强烈的部位; (2)中小地震的成带分布地区; (3)区内发震构造的类型主要表现为第四纪早期以来有活动的断层、盆地带; (4)发震构造的展布方向以北北东、北东向为主 (5)对于断层物质测年获得的早中更新世断层要结合具体地震活动性标志综合分析,一般可不判定为6级以上的发震构造;而断错早第四纪地层的断层,一般可判别为6级及6级以上发震构造;特别是断错了中更新世晚期地层的断层,一般可判别为6.5或6.5以上的发震构造。 5中强地震发震构造判别在工程地震的应用分析 (1)中强地震发震构造判别在潜在震源区划分中的应用 根据华南地区中强地震发震构造的特点、构造标志及中强地震原地重复特征,对划分潜在震源区的方向、范围和震级上限的确定等方面,探讨了潜在震源区的划分问题。 (2)中强地震原地重复因子在确定地震空间分布函数中的应用 地震空间分布函数即潜在震源区内各震级档地震年平均发生率权系数。采用地震空间分布函数来分配各潜在震源区各震级档次的地震年平均发生率是为了能合理的反映地震强度空间分布的不均匀性。地震原地重复因子作为地震空间分布函数确定中的一项相对独立的因子,其引入反映了华南地区中强地震具有原地重复性的特点,因此可以更合理的分配地震带内各潜在震源区中各震级档的年平均发生率。 (3)中强地震发震构造判别在核工程地震安全性评价中的应用 中强地震发震构造到核工程厂址的距离及发震构造最大潜在地震对核工程场地地震危险性评价结果有着重要影响。中强地震发震构造判别在核工程地震安全性评价中的应用,主要探讨了发震构造到厂址的距离在近源及远源处理方法差异及发震构造最大潜在地震的估计。


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