2017, Vol. 32
2. 中国科学院大学, 北京 100049
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
据历史地震记载(吴戈等，1988；李传友等，1999)，1119年2月吉林松原曾发生MS 6.75地震.对松原地区未来震情，诸多学者进行了研究.例如，刘志平等(2007)利用松原市及其附近50 km范围内的地震资料评估该地区地震危险性，认为松原前郭地区是一个震级上限为M 7.0的潜在震源区.邵博等(2016)基于松原市扶余北晚更新世断层探测资料，认为该断层最大潜在震级为MW 6.5.秦四清等(2016b)应用孕震断层多锁固段脆性破裂理论，划分了通辽地震区(图 1)，震情分析时认为1119年松原地震为该区上一轮孕育周期的主震，得出当前孕育周期松原地区将发生MS 6.5地震的结论.目前看来，该震是否为主震尚存疑惑，原因在于：(1) 秦四清等(2016a，b，c)的研究表明，大多数地震区主震震级值均不小于MS 7.5，如丽江地震区(秦四清等，2016b)，其空间范围远小于通辽地震区，但其上一轮孕育周期曾发生1515年永胜MS 7.75主震；(2) 根据地震震级与断层长度经验关系(Wells and Coppersmith, 1994；龙锋等，2006)，该区多条断层具有发生大地震的潜力.因此，若把MS 6.75地震视为通辽地震区上一轮孕育周期的主震，则震级偏小.鉴于此，为可靠地评估松原一带地震危险性，需重新研判通辽地震区未来震情.
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图 1 通辽地震区地震构造图 Figure 1 Seismotectonic map of the Tongliao seismic zone |
根据国家地震科学数据共享中心提供的地震目录(CEDC：http://data.earthquake.cn/data, 数据获取日期为2017月8月15日)，通辽地震区曾发生MS≥6.0地震5次，列于表 1.
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表 1 通辽地震区MS≥6.0地震 Table 1 The MS≥6.0 earthquakes in the Tongliao seismic zone |
本文采用孕震断层多锁固段脆性破裂理论(秦四清等，2010；杨百存等，2017a)，分别考虑1119年松原MS 6.75地震为主震和标志性地震两种情况，综合研判通辽地震区地震趋势.
1.1 1119年松原地震为主震若1119年松原地震为上一轮孕育周期主震，由于该周期历史地震目录缺失严重，难以根据我们的理论分析其孕育过程.
通辽地震区在1940-1942年曾发生4次MS 6.0地震，即1940年1月19日内蒙古库伦旗西地震、1941年5月5日黑龙江绥化地震、1942年7月9日内蒙古通辽地震和1942年9月2日黑龙江绥化地震.根据秦四清等(2016a，b，c)对诸多震例的类比分析，我们认为该地震区当前孕育周期具有如下两种可能的地震孕育模式.
(1) 若1940-1942年4次MS 6.0震群为第1锁固段体积膨胀点对应的标志性地震，则该锁固段峰值强度点对应的标志性地震尚未发生，根据秦四清等(2016c)提出的地震事件量级匹配原则，预计该区未来将发生MS 6.5左右地震.
(2) 若1940-1941年双震和1942年7月9日通辽MS 6.0地震，分别为第1锁固段体积膨胀点和峰值强度点对应的标志性地震，则可根据我们的理论进行预测分析.由于1942年9月2日绥化地震震级参数的不同取值，会直接影响震情分析结果，为此将进行讨论.
谢毓寿和蔡美彪(1986)给出该震为MS 5.7，由于计算通辽地震区CBS值时最小有效性震级Mv取MS 5.75，则该震不参与CBS计算.考虑到该震发生年代较早，震级测定值可能存在误差，若该震为MS 5.75，则参与CBS计算.因此，我们将按两种不同情况进行分析.图 2示出了该地震区当前孕育周期经误差修正后标志性地震之间的力学联系.根据吴晓娲等(2016)提出的主震事件判识原则，判断该区当前孕育周期存在第2锁固段，当其被加载至峰值强度点时，应发生MS 6.0~6.5标志性地震.当1942年绥化地震按MS 5.7考虑时，目前该区CBS监测值约为1.02E+08J1/2，已接近临界值1.08E+08J1/2，预计向临界状态演化过程中，该区有可能发生MS 5.75前震；当该震按MS 5.75考虑时，目前该地震区CBS监测值约为1.10E+08J1/2，已略微超过临界值，表明通辽地震区已处于临界状态.
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图 2 通辽地震区1779-2017.08.15之间CBS值与时间关系 (1942年绥化地震分别按MS 5.7(a)和MS 5.75(b)考虑；数据分析时选取MS ≥5.75地震；误差修正已被考虑) Figure 2 Temporal distribution of CBS in the period from 1779 to 15 August 2017 for the Tongliao seismic zone (The magnitude value of the 1942 Suihua earthquake is regarded as MS 5.7(a) and MS 5.75(b), respectively. The MS≥5.75 earthquakes are selected for data analysis. The error correction is also considered) |
综上所述，若1119年松原地震为主震，对该地震区未来震情预测结果如下：震级为MS 6.0~6.5，震中位置为北纬45.2°/东经124.7°，震源深度为5~20 km，发震时间窗口为中长期.若第2种模式成立，根据通辽地震区强震活动特征，该区有可能发生MS 6.0左右双震.
1.2 1119年松原地震为标志性地震若1119年松原地震为当前孕育周期第1锁固段体积膨胀点对应的标志性地震，则该锁固段峰值强度点对应的标志性地震尚未发生，故不能直接采用我们的理论进行预测分析.然而，杨百存等(2017a)的研究表明，若某地震区存在次级锁固段，则主次锁固段的破裂特征具有自相似性且遵循相同演化规律.因此，可利用这种自相似性模式预测下一次标志性地震.根据通辽地震区的地震活动性特征，该区存在如下两种可能的自相似模式.
(1) 截取1779年至2017年8月15日之间的地震序列数据，图 2示出了经误差修正后标志性预震之间的力学联系，根据其遵循的事件量级匹配原则(杨百存等，2017b)，预测该区未来将发生不超过MS 7.0标志性地震.
(2) 截取该区自2000年3月2日至2017年8月15日之间的地震序列数据，图 3示出了经误差修正后标志性预震之间的力学联系.可看出，根据2005年7月25日黑龙江林甸ML 5.5/2006年3月31日吉林乾安ML 5.3双震前的CBS值，可较准确地连续预测到吉林前郭2013年10月31日MS 5.6地震与2013年11月23日MS 5.8地震的临界CBS值.根据标志性预震事件量级匹配原则(杨百存等，2017b)，预测该区未来将发生不超过MS 6.8标志性地震，在向临界状态演化过程中还将发生不超过MS 5.5地震.
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图 3 通辽地震区2000.03.02 -2017.08.15之间CBS值与时间关系 (数据分析时选取MS≥4.3地震事件；误差修正已被考虑) Figure 3 Temporal distribution of CBS in the period from 2 March 2000 to 15 August 2017 for the Tongliao seismic zone (The MS≥4.3 earthquakes are selected for data analysis. The error correction is also considered) |
综上所述，若1119年松原地震为标志性地震，对该地震区未来震情预测结果如下：震级为MS 6.8~7.0，震中位置为北纬45.2°/东经124.7°，震源深度为7~20 km，发震时间窗口为中长期.基于秦四清等(2016a，b，c)对诸多震例的分析和近期该区地震活动丛集特征，我们判断这种情况发生的可能性较大.
上述分析结果表明，无论1119年松原地震是否为主震，通辽地震区都将发生MS 6.0~7.0地震，预判震中在松原一带，在其发生前还可能发生中强地震.我们将跟踪该区地震活动性动态，期望对地震孕育模式有进一步判断，对震中位置和发震时间窗口有更准确预测.
2 结论基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论，对通辽地震区地震趋势的综合分析表明，该区未来将发生MS 6.0~7.0地震.本文所得结论可供有关部门参考，以采取有效防震减灾措施.
致谢 感谢国家自然科学基金资助项目(编号：41572311，41302233) 对研究工作的资金支持.| [] | Deng Q D, Ran Y K, Yang X P, et al. 2007. Map of active tectonics in China[M]. Beijing: Seismological Press. |
| [] | Li C Y, Wang Y P, Zhang L H, et al. 1999. Causative tectonic conditions of the historic earthquake (M=6) in 1119 in Songyuan area[J]. Earthquake Research in China, 15(3): 237–246. |
| [] | Liu Z P, Chen B, Li Z W. 2007. Preliminary study on scenario earthquake and seismological disaster of Songyuan city, Jilin province[J]. Seismological Research of Northeast China, 23(1): 67–73. DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2007.01.012 |
| [] | Long F, Wen X Z, Xu X W. 2006. Empirical relationships between magnitude and rupture length, and rupture area, for seismogenic active faults in north China[J]. Seismology and Geology, 48(4): 511–535. DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2006.04.001 |
| [] | Qin S Q, Li P, Yang B C, et al. 2016a. The identification of mainshock events for main seismic zones in seismic belts of the Circum-Pacific, ocean ridge and continental rift[J]. Progress in Geophysics, 31(2): 574–588. DOI:10.6038/pg20160209 |
| [] | Qin S Q, Xu X W, Hu P, et al. 2010. Brittle failure mechanism of multiple locked patches in a seismogenic fault system and exploration on a new way for earthquake prediction[J]. Chinese J. Geophys, 53(4): 1001–1014. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2010.04.025 |
| [] | Qin S Q, Yang B C, Wu X W, et al. 2016b. The identification of mainshock events for some seismic zones in mainland China (Ⅱ)[J]. Progress in Geophysics, 31(1): 115–142. DOI:10.6038/pg20160114 |
| [] | Qin S Q, Yang B C, Xue L, et al. 2016c. The identification of mainshock events for main seismic zones in the Eurasian seismic belt[J]. Progress in Geophysics, 31(2): 559–573. DOI:10.6038/pg20160208 |
| [] | Shao B, Shen J, Yu X H, et al. 2016. Seismic potential research along the North Fuyu fault in Songyuan City[J]. China Earthquake Engineering Journal, 31(4): 668–678. DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2016.04.0616 |
| [] | Wells D L, Coppersmith K J. 1994. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement[J]. Bull. Seismol. Soc. Am., 84(4): 974–1002. |
| [] | Wu G, Fang H Y, Li Z T, et al. 1988. The investigation and study of Qianguo earthquake, 1119[J]. Northeastern Seismological Research, 4(1): 69–78. DOI:10.13693/j/cnki.cn21-1573.1988.01.013 |
| [] | Wu X W, Qin S Q, Xue L, et al. 2016. Physical mechanism of major earthquakes by earthquake cases[J]. Chinese J. Geophys, 59(10): 3696–3710. DOI:10.6038/cjg20161016 |
| [] | Xie Y S, Cai M B. 1986. Compilation of China Historical Earthquake Data[M]. Beijing: Science Press. |
| [] | Yang B C, Qin S Q, Xue L, et al. 2017a. A physical self-similarity law describing the accelerated failure behavior of rocks[J]. Chinese J. Geophys, 60(5): 1746–1760. DOI:10.6038/cjg20170512 |
| [] | Yang B C, Qin S Q, Xue L, et al. 2017b. Seismic hazard assessment of the Xiongan New Area[J]. Chinese J. Geophys.(in press). |
| [] | 邓起东, 冉勇康, 杨晓平, 等. 2007. 中国活动构造图[M]. 北京: 地震出版社. |
| [] | 李传友, 汪一鹏, 张良怀, 等. 1999. 吉林省松原地区1119年6级地震的发震构造条件[J]. 中国地震, 15(3): 237–246. |
| [] | 刘志平, 陈波, 李忠伟. 2007. 松原市城市设定地震浅析[J]. 东北地震研究, 23(1): 67–73. DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2007.01.012 |
| [] | 龙锋, 闻学泽, 徐锡伟. 2006. 华北地区地震活断层的震级-破裂长度、破裂面积的经验关系[J]. 地震地质, 28(4): 511–535. DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2006.04.001 |
| [] | 秦四清, 李培, 杨百存, 等. 2016a. 环太平洋、大洋海岭与大陆裂谷地震带主要地震区主震事件判识[J]. 地球物理学进展, 31(2): 574–588. DOI:10.6038/pg20160209 |
| [] | 秦四清, 徐锡伟, 胡平, 等. 2010. 孕震断层的多锁固段脆性破裂机制与地震预测新方法的探索[J]. 地球物理学报, 53(4): 1001–1014. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2010.04.025 |
| [] | 秦四清, 杨百存, 吴晓娲, 等. 2016b. 中国大陆某些地震区主震事件判识(Ⅱ)[J]. 地球物理学进展, 31(1): 115–142. DOI:10.6038/pg20160114 |
| [] | 秦四清, 杨百存, 薛雷, 等. 2016c. 欧亚地震带主要地震区主震事件判识[J]. 地球物理学进展, 31(2): 559–573. DOI:10.6038/pg20160208 |
| [] | 邵博, 沈军, 于晓辉, 等. 2016. 松原市扶余北隐伏活动断裂地震潜势研究[J]. 地震工程学报, 38(4): 616–623. DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2016.04.0616 |
| [] | 吴戈, 房贺岩, 李志田, 等. 1988. 1119年前郭地震考察与研究[J]. 东北地震研究, 4(1): 69–78. DOI:10.13693/j/cnki.cn21-1573.1988.01.013 |
| [] | 吴晓娲, 秦四清, 薛雷, 等. 2016. 基于震例探讨大地震的物理机制[J]. 地球物理学报, 59(10): 3696–3710. DOI:10.6038/cjg20161016 |
| [] | 谢毓寿, 蔡美彪. 1986. 中国地震历史资料汇编[M]. 北京: 科学出版社. |
| [] | 杨百存, 秦四清, 薛雷, 等. 2017a. 岩石加速破裂行为的物理自相似律[J]. 地球物理学报, 60(5): 1746–1760. DOI:10.6038/cjg20170512 |
| [] | 杨百存, 秦四清, 薛雷, 等. 2017b. 雄安新区地震危险性评估[J]. 地球物理学报(待发表). |