【doc】则木河与小江断裂交汇区地震危险性的概率预测

【doc】则木河与小江断裂交汇区地震危险性的概率预测 则木河与小江断裂交汇区地震危险性的概 率预测 ? 8?四川地震1994 l一则木河与小江断裂交汇区地震 危险性的概率预测 程万正 (四川省地震局) 摘要 P?7 本文针对则术河与小江斯裂变区的强腱趋势『可题-给出了地震危险性的方法?结果及 问鹿讨论. 关键词 孛一本文根据近年部分工程项目成果及日常监测预报工作基础,对位于四川,云南交界地 区的则木河与小江断裂及其周围地区的长期强震趋势背景,力图给出概率地震危险性的分 析结果,以供对这一地区强震趋势预测同题感兴趣的同行参考. 一 ,地震危险性的概率分析 1.发生一次地震的场地地震动超越概率 若未来发生一次地震,震级满足M.??的任意值,落在第i个潜在震源区的小面 元一号如??+专,,专d??+ld)内的概率可以示为 P一{??+1,一1,??+{) 或筒记为p(m)而 式中表示研究地震区(带)年平均发生率;V.为每个潜在震源区的年均发生率;S 个潜在震源区的面积. (1) 为第? 其地震破裂方向,即可能取北西西向或南东东,也可能取北东东或南西西,破裂方向落 在(一???+?d)内的概率可以表示为00 11 P(0--?枷?口?口+?dO)=,(O)dO(2)' f()为取向概率数,或称方向性函数 令在一次可能事件情况下,场地地震动超过指定值的概率,由研究区内所有潜在震源 区单位面积上的地震发生概率P(m),空间分布权函数,,地震破裂取向概率密度,() 和发生一次地震动超过给定值的概率P(Z~ziE)的概率乘的积分对该场地的总贡献来表 第4期程万正坝4木河与d 不. P(z>g)=壹皿州.,l)?P(z>[E)dm-r(3) 式中为潜在震源区总数;z代表地震动随机变量:为给定的地震动值;P(z>)为发生一 次地震地震动超过给定值的概率;E代表一次震级为m士1m, 破裂角为?号枷,发生在 (—i 2 d??+1d,—i 2a??+号)内地震事件.对地震动(加速度或反应谱 值)有 尸(z>lE)n(4) 式中Inz=+上j-~-CIn(R+D),为地震动衰减关系;为相应的方差;可以代表水平加速 度峰值,也可以代表反应谱值S.(,,),不过要取相应的衰减关系的系数.对于地震烈度值,在 上式中可用,代替z,用i代替 2.未来年内地震动超越概率 在地震发生服从泊松过程模型前提下,研究区内发生?次地震的概率为: P(N)={_…(6) 考虑研究区在未来f年内可能发生不止一次地震,经过系列推导,可以得到t年内地震动超 (z>)=1--exp~--vtP(Z~z)](7) 越概率为:尸 代入P(z>),并蒋潜在震级(土??肘)的概率积写为离散求和形式,有 P(z>)=1一exp{一口f?…?1P(m),(),.P(Z>l,)fdxdy}(8)—j,i--1.. 式中尸(m,)一专,(,)sh(音户) 得z>)=1一exp{一警毒?耋(mh(1flAd~1) ? ,(),…P(z>lE)dOdxdy)(9) 上式是某一研究区内地震带上未来年内发生的地震引起场地地震动z超越给定值的超 越概率公式.年内的超越概率与年超越概率P(z>)有如下转换关系 P(z>):1一[1一尸(z>)](10) 式中,z>)一卜exp{_警杰.?耋圭,^f(h(1flzlM)f(6') ? ,尸(z>lE)dOdxdy)(11) 值得说明的是,地震危险性分析中潜在震源区的划分和地震动衰减关系的确定都包含有较 大的不确定性,实际采用的衰减关系都是平均关系,并考虑到基岩地震动参数的统计数据 相对于基岩地震动平均值衰减公式的离散性,需要对地震危险性分析的结果进行不确定性 校正.同时需要计算各种输人参数的变化或误差对结果的影响,即需要进行敏感性 分析.在 上面给出的计算式(地震动衰减离散性符合正态分布或对数正态分布)和实际计算程序中, 已采用了目前国内外普遍使用的校正方法校正. 3震级概率密度分布函数()和有关参数确定 -lO四川地震1994 潜在震源区划分后,需要对每一十潜在震源区建立地震复发模型,即建立震级?. (震级下限)的地震在相应时段内发生的次数和震级在[M.,M.]上的概率分布模型.原则上 对每个潜在震源区都可以求得震级密度分布函数.若地震不足,则可以用包含该潜在 震源区在内的该地震带区(统计区)资料统计得出. 区域内大小地震的比倒关系基于Gutenberg--Richter震级额度关系lg()~a--bm, 其概率分布为:,(一士芒, 相应的概率密度函数为 f?(m)一{1--exp[--g(M1--exp[ .一D )]'J一(m,0)] o?m?M. 0?m?M. 其它情况 式中fl=blnlO,M为该潜在震源区的爰级上限,o为震级下限.b值代表区域内大小地震 的比例关系b值和均为该潜在震源区中大小地震关系的基本参数.潜在震源区内发生 111 一 次地震,其震级落在m士?m中的概率为P(m一寺dm?m?m+?dm)一,()din.?'? 地震在空间上的分布视作是随机事件,但地震危险性分析中考虑了地震作为随机事件 在不同潜在震源区分布的密度差异.由于地质构造等方面的原因,地震空问分布具有非均 匀性于是通过引入地震活动的空间概率分布函数,..m.来分配地震带的年平均发生率,以 反映地震活动在时问和空间上的不均匀性. r1 f2vexp[--(m,一o)sh(?础出)] 一 {—__『而斌玎一,,.?,? l0其他情况' 式中表示地震带中第个潜在震源区发生第,震级档地震的年平均发生率.是地震 带的年平均发生率.?M是震级分档间隔.sh(寺?肘)为以??M为变量的正弦双曲函数. 』II滇交界地区分区地震6值和年发生率参见了廖志和文章的结果.计算中采用了西南 地区地震烈度衰减公式并建立了预测地区地震动衰减公式,确定了各区方向性函数和震级 上限等系列有关参数 4结果- 通过计算,则木河与小江断裂变汇区50年内超越概率10%水平下概率烈度值达8.5 度.综合其它分析资料,勾绘预测烈度线见图1.安宁河和则木河断裂交汇区,则木河和小江 断裂交汇区均为85度以上高烈度区,有可能发生6S/4级以上地震 二,则木河与小江断裂交汇区地震危险性讨论 川滇菱块体东边界上的宁南,巧家新塘湾地段,属历史强震缺震空段之一,其空段尺 度达80千米.这一地区据断裂新活动特在研究,水平活动速率在2.4--3.9mm.空段内历 史地震强度5.56.0级若以Wallace(1970)提出用断层运动速率估计未来错距求地震复 发周期的方法,东支小江断裂6.5级左右地震的复发周期在208::I:19年(朱成男,198'4).这 可作宁南一新塘湾段估计地震复发期的参考. 第4期程万正则术河与小江断裂变汇医地震危险性的概率预测.11. 据闻学泽等及本文前述研究,宁南…巧家位于则木河与小江两左旋走滑断裂带之问的 多重拉分构造区,形成以拉张或张剪性破裂为主的现代活动构造环境该区处于次一级的 北北西近南北向走滑断层之间的左阶羽列不连续部位,因而中小地震发生频度很高. 图l未来50年预测烈度分布图 小江断裂带北端近二十年中小地震活动存在北西向的小震密集区.这是该区现今地震活 动的突出现象,表明与周围其它地区有明显的不均匀性. 19711992年2级以上地震频度和各区最大地震,大致呈北西向密布,形成了普格,于 南,巧家小震密集区.该小震密集区北,西面地震均很少;在其南面与着名小江地震带续接. 在其东面与昭通小震带续接亦形成小震密集区,分布区尺度小一些,历史上未发生过强地 震.这两个小震密集区均位于小江地震带北端,与则木河断裂斜列,形成两主干断裂系延展 相挟部位.历史上持续小地震密集区可能与断裂端部的分叉结构形式有关,故常以 释放大 量小地震为主要特征. 在此构造背景下,常有中等地震或小震群序列发生,造成时空分布图象上的活跃或密 集.如1975年巧家4-7级地震,1979年宁南4.7级地震,1986年巧家4.8级地震或震群序 列的发生就是这种情形再是相邻其他主干断裂上发生强地震后,这一地区表现相对活跃. 如1974年大关7.1级地震,1985年禄劝6.3级地震发生后这一地区分别在1975年和1986 年出现地震密集增多的情况. 根据26.30—27.1O,102.30103.15范用内现今震录,1971年以来精涮到2.0 四川地震1994 2.9级地震662次,3.0—3.9级地震98次;4.O一4.8级地震12次,最大地震为1986年3 月18日巧家东南4.8级地震.而1961年2月26日在巧家,1975年1月22日在巧家蒙姑, 1979年4月25日在宁南西南均发生过4.7级地震. 根据地震活动度的计算公式,计算了北纬26.,28.,东经102.,1o4.内近二十年地震的 活动度s.计算结果,S=3.678,一0.775.同时给出这一地区地震活动6值的空间扫描结 果,计算资料时间从1971--1992年,空间网格区和滑动窗长度的选取同地震活动度s的计 算,每个网格区最低地震数大于或等于30个.结果表明,现今小震活动(?2-0)仍按小江 地震带集中展布,且b值水平较高,b一0.91,一0.1I即表明该区周围常以小地震发生为特 征,也在一定程度上展示了近年地震呈现较稳定趋势变化势态. 若将北西向的宁南一巧家中小地震密集展布带作为孕震段,据已有经验式::M,= 5.50[gR一2.33士1.32估计.该带长2R一79.5kmI贝4未来可能发生地震为6.5 级左右. 根据震级频度关系,对研究区及附近地区地震求出?3?0,a一3?486,=0?573,估计 最大地震为6.1级.以y一10一/T求地震发生率作重复期估计,地区未来100年可 能发生 5.0,5.5,6.o级地震,分别为5.2,2.7,1.4次,相应复发期分别为19年,37年,71年. 本文参阅了高孟潭有关文献内容和巧家金沙江葫芦I:1桥位及清水溪桥位场地稳 定性 和地震安全性评价报告内容. ProbabilityPredictionofEarthquakeRiskInTheRegion WhereZemuheAndXiaojiangFaultsMeet ChengWanzheng (SeismologicalBureauofSichuanProvince) Abstract AccordingtothetrendofstrongearthquakeintheregionwhereZemuheandXiaojiang faultsmeet,somemethodsofearthquakeriskanalysisaregiveninthispaper.Theresultsand someproblemsarediscussed. KeyWords:Seismicriskanalysis;strongearthquake;trendprediction;probability estimation