小震群现象一直受到地震学家的关注。目前较为公认的小震群成因是,由于介质内部的非均质性,在区域应力场发生变化时,微裂隙处应力集中,伴随介质内微流体的膨胀和扩散,发生连续的微破裂,形成震群,称为膨胀性流体扩散模型(Dilatancy-Fluid Diffusion Model)(Mogi,1963;Scholz,1968;Sykes,1970)。Nur和Amos(1974)、Toda等(2002)、Yoshida等(2017)和Ruhl等(2017)分别研究了日本松代、日本伊豆群岛、日本福岛、美国内华达地区的震群活动与当地应力释放的关系。近年来,四川南部一些工业区,如荣县—威远、长宁—珙县等地,出现小震群活动增强并伴随少量中强震和强震的地震活动现象。从小震群活动探讨地震危险性,是个值得研究的问题。
2 研究内容本研究以四川南部为示范区,开展了川南工业区震群活动性分析,建立了考虑震群活动的潜在震源区划分模型和地震活动性参数模型。分析了为川南工业区小震群而建立的地震动预测方程模型Xiao2022Chuan的适用性,并使用该衰减关系开展了概率地震危险性计算和分析研究。绘出了考虑震群活动的川南地区概率地震危险性图,并同使用第五代全国地震区划图(下文简称五代图)衰减关系的计算结果进行了比较。最后,本文从震源深度和地震动衰减关系的选取2个角度,分析考虑了地震危险性结果的不确定性。
研究结果如下:
(1)Xiao2022Chuan衰减关系在6.5级及以下震级档对地震动的计算结果略小于五代图和近海海域衰减关系,但总体接近。在6.5级以上震级档,Xiao2022Chuan衰减关系与五代图和近海海域衰减关系接近。
(2)Xiao2022Chuan衰减关系对近场低震级档地震计算的地震动幅值比五代图和近海海域衰减关系偏小,对近场高震级档和远场地震计算的地震动幅值结果与五代图和近海海域衰减关系的结果接近。
(3)川南工业区考虑了震群活动性影响后,西部背景地震活跃地区的地震危险性变化不大。在东部稳定区,长宁—珙县和荣县—威远2个区域的地震危险性有明显增大,长宁—珙县地区地震危险性增大尤为明显。
(4)震源深度对小震群地震危险性的计算结果影响较为明显。震源深度越浅,计算的地震危险性越高。在长宁—珙县震群地区,震源深度为3 km的震群可产生的50年超越概率10%PGA接近0.3g。若震群震源深度设为10 km,产生的50年超越概率10%PGA不足0.2g。
(5)对应震群选用相同震源深度的地震基于2种衰减关系进行危险性计算,使用Xiao2022Chuan衰减关系所得地震动计算结果较小。但是,即使使用Xiao2022Chuan衰减关系,在工业开采地区,考虑震群活动性的地震危险性计算结果也比不考虑震群活动性的结果明显增大。
(6)综合考虑了震群活动和模型的不确定性后,计算得到长宁—珙县工业区50年超越概率10%PGA可达0.2g左右,而荣县—威远工业区50年超越概率10%PGA可达0.15g左右。
4 结束语本研究考虑了震群活动的震源深度,在计算地震危险性时,将所有地震假设为具有相同的震源深度,而震群震源深度的差异应当如何在地震危险性分析中予以体现,还需开展更多研究。
Mogi K. Some discussions on aftershocks, foreshocks and earthquake swarms: the fracture of a semi-infinite body caused by an inner stress origin and its relation to the earthquake phenomena (third paper)[J]. Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 1963, 41(3): 615-658. |
Scholz C H. The frequency-magnitude relation of microfracturing in rock and its relation to earthquakes[J]. Bulletin of the seismological society of America, 1968, 58(1): 399-415. |
Sykes L R. Earthquake swarms and sea-floor spreading[J]. Journal of Geophysical Research, 1970, 75(32): 6598-6611. |