地球物理学进展  2014, Vol. 29 Issue (3): 1033-1045   PDF    
华东、华南与西南地区某些地震区地震趋势分析
秦四清, 李培, 薛雷, 李国梁, 王苗苗    
中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室, 北京 100029
摘要:运用孕震断层多锁固段脆性破裂理论及相关预测方法,分析了华东、华南与西南地区某些地震区未来地震趋势,给出了这些地震区未来中强震、强震或大震的四要素预测结果.分析表明:南通东部黄海地震区未来有大震发生,威海地震区是一个MS 6.0级地震危险区,宜昌地震区未来有中强震发生.鉴于我们近期对特定地震区的强震孕育周期界定及主震事件判识有了新的认识,故重新研判了万州地震区、普洱地震区、宜宾-长宁地震区与丽江地震区的未来震情.本文所得结论可供有关部门参考,以制定相应的防震减灾措施.
关键词华东地区     华南地区     西南地区     地震区     锁固段     孕育周期    
Analysis of the future earthquake situation for some seismic zones in the east China, south China and southwest China
QIN Si-qing, LI Pei, XUE Lei, LI Guo-liang, WANG Miao-miao    
Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
Abstract: According to the brittle failure theory of multiple locked patches in a seismogenic fault system developed by us, the earthquake situation for some seismic zones in east China, south China and southwest China is analyzed in the paper. Meanwhile, the prediction results, including the magnitude, place, critical strain, and hypocentral depth of the moderate-strong, strong earthquake or major earthquake, are also presented. The results suggest that a strong or major earthquake will occur in the Huanghai seismic zone in east Nantong, Weihai seismic zone is a MS 6.0 earthquake risk region and a moderate-strong earthquake will occur in Yichang seismic zone. Furthermore, because we have recently made enhanced insights into the definition of seismogenic period of strong earthquakes and recognition of the main shock events for the specific seismic zone, the future earthquake situation in Wanzhou,Pu'er, Yibin-Changning and Lijiang seismic zones is re-discussed in this paper. The department concerned should consider the conclusions obtained in this paper for taking precautions against earthquakes.
Key words: east China     south China     southwest China     seismic zone     locked patch     seismogenic period    
0 引 言

作者2010-2011年曾撰写文章对华东、华南与西南地区某些地震区地震趋势进行分析(秦四清等, 2010d2011a).基于重新厘定后的地震区边界,我们于2013年又对上述地区某些地震区未来震情进行了研判(秦四清等, 2013c2013d).鉴于近期我们对强震孕育周期界定及主震事件判识有了新的认识,为更准确地把握上述地区某些地震区地震趋势,很有必要从孕震周期角度对其未来震情进行“将古论今”式研判.在华东和华南地区分别新增了威海地震区和宜昌地震区,本文也将分析其未来震情.相关研究成果可供有关部门参考.

通过近4年对强震预测研究和前瞻性预测实践(秦四清等, 2010abcde2011abc20122013abcd2014abc)的总结,我们深深体会到:对特定地震区震情的正确判断,必须牢牢把握住孕育周期界定和主震事件判识这个“灵魂”.若对此问题认识不清,很容易误判未来震情.一个完整的孕育周期包括孕育阶段(多锁固段逐次累进性破裂)、主震发生(最后一个锁固段发生宏观破裂)与余震活动三个阶段.我们对主震事件的定义为:特定地震区某一孕育周期发生的最大地震事件.

如何判识特定地震区某一孕育周期发生的地震为主震事件呢?本质上,这取决于该孕育周期是否还有未发生宏观破裂的锁固段存在.若能将地质调查和地球物理探测相结合,从地震构造上作出判断,无疑是最可靠的判断某次地震是否为主震事件的方法,但目前还未有这样的直接判识方法.根据我们对历史地震震例的研究(秦四清等, 2010cde2011ac20122013abcd2014abc),可给出以下间接判识原则:

(1)若某次较大地震事件发生前某地震区积累的能量远大于该震释放的能量,则该地震不是主震事件.

(2)根据特定地震区的地震危险性等级进行判识.例如,丽江地震区是一个MS 7.0级左右地震危险区,若今天发生了一次MS 6.25级地震,则可判断该震不是主震事件.

(3)在应用前两条原则仍不能判明的情况下,可参考某次强震后的地震活动性特点,综合分析后作出判断. 1 孕震断层的多锁固段脆性破裂理论简介

针对强震预测的科学难题,作者(秦四清等, 2010a2010b2011b)提出了孕震断层多锁固段脆性破裂理论及相关预测方法.简言之,作者将重正化群理论与岩石损伤本构模型结合,导出了孕震断层中多锁固段破裂的临界应变表达式,即

式中,Sc为锁固段变形膨胀起点对应的累积Benioff应变(简称为CBS)值,Sf (k)为第k个锁固段峰值强度点(即将发生的中等强度预震、大级别预震或主震)对应的CBS值.锁固段变形破坏到膨胀点时,震群事件开始发生,震群事件是监测技术手段可识别的唯一地震活动性前兆.

式(1)首次给出了岩石加载过程中体积膨胀起点与峰值强度点之间的量化应变关系.基于此,可根据锁固段膨胀起点所对应的CBS值,提前给出相应的临界值,结合实时监测信息可进行预测分析.

需注意的是,Benioff应变取决于一个地震周期内完整且准确的地震目录以及对孕震区域的准确识别.由于历史地震目录不完整或误差较大,故计算误差不可避免,会影响预测临界CBS值的精度.为此我们提出一种修正Benioff应变误差的方法:

式中Δ表示应变误差,S*c和S*f分别为第一个锁固段膨胀点和发生宏观破裂对应的应变值.

2 华东、华南与西南地区某些地震区未来震情研判

2014年5月,依据上述孕震断层多锁固段脆性破裂理论及孕震区域划分原则(秦四清等,2010c),我们调整了第三版《中国及其周边地震区划分图》中哈密-阿勒泰-厄斯克门地震区边界,并更名为哈密-阿勒泰-斋桑地震区,新增了威海和宜昌地震区,地震区总数已达78个(3.1版,见图 1).本文首先对威海地震区和宜昌地震区未来震情进行分析,之后对南通东部黄海地震区进行分析.由于我们对万州、普洱、宜宾-长宁与丽江地震区的强震孕育周期界定及主震事 件判识有了新的认识,本文也将对其未来震情进行重新研判.

图 1 中国及其周边地震区划分图 Fig. 1 Divisions of seismic zones in China and its border areas

地震目录引自中国地震信息网站,数据为研究时段内的所有地震事件.计算Benioff应变时,先把不同的震级单位统一换算为地方震级ML,然后依次计算地震矩、地震能量与Benioff应变值.为减小发震前CBS监测值与预测临界值的误差,根据文献(秦四清等,2014c)提出的最小完整性震级选取方法,在计算某些地震区CBS值时,考虑了最小完整性震级.

2.1 威海地震区

该区是我们新增的一个地震区,其地震构造图示于图 2.自有文献记载以来,该区曾发生MS≥5.0级地震8次(表 1),历史最大地震为1948年5月23日威海西北海域MS 6.0级地震,故初判该区为MS 6.0级地震危险区.

图 2 威海地震区地震构造图 Fig. 2 Seismotectonic map of Weihai seismic zone

表 1 威海地震区MS ≥5.0级地震事件 Table 1 The earthquake events with MS≥5.0 in the Weihai seismic zone

计算表明,1948年MS 6.0级地震发生前,该区积累的能量约为1.34E+14J,而MS 6.0级地震释放的能量约为1.40E+14J,二者基本相当,但释放能量略大于积累能量,这是由于历史地震目录不完整所致.因此,可认为1948年MS 6.0级地震为该孕育周期发生的主震事件.图 3示出了经误差修正后该区中强震与强震事件之间的力学联系,可看出1621年蓬莱东海域MS 5.25级地震与1948年威海西北海域MS 6.0级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点处发生的标志性事件.需要说明的是,1939年1月8日山东乳山东北MS 5.5级地震,是1948年强震发生前的一次显著性preshock事件.根据我们对历史强震震例的分析(秦四清等, 2010e2011c20122013b2014ab),推断MS 6.0级地震对应的第二锁固段亦应发生宏观破裂.由于1948年5月23日至1979年5月31日之间地震目录缺失,已很难根据我们的理论进行数据检验.

图 3 威海地震区495.4.1-1948.5.23 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份. 误差修正已被考虑.
Fig. 3 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 1 April 495 to 23 May 1948 for the Weihai seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

以上分析给出了该区第一种可能的孕震模式,还有第二种孕震模式也可能成立.这种模式是,根据1621年MS 5.25级地震起点对应的CBS值,可连续预测到1939年MS 5.5级地震和1948年MS 6.0级地震发震前的临界值.由于该区历史地震目录不完整,已很难判断第一种模式或第二种模式是唯一正解.

无论哪种模式成立,在MS 6.0级地震发生前,该区都会先发生MS 5.5级地震.

1948年MS 6.0级强震发生后,由于之后长期的地震目录缺失,故难以判定余震活动结束的准确时间.由于直到1979年5月31日,该区才重新有地震目录记录,故只能认为新一轮孕育周期约从该日开始,实际日期应更早.预计在新一轮孕育周期MS 6.0级地震发生前,该地震区将会发生MS 5.5级左右的震群事件.预期中的震群事件发生后,才能根据我们的理论预测未来强震.近些年该区(主要是乳山地区)中小地震频发,这些地震应为当前孕育周期第一锁固段在稳定破裂阶段发生的事件.

2.2 宜昌地震区

该区是我们新增的一个地震区,其地震构造图示于图 4,该区曾发生多次如表 2所示MS≥5.0级地震.图 5示出了该区当前孕育周期CBS值与时间关系.根据我们对历史地震震例的分析,推测1979年秭归MS 5.1级地震对应的锁固段应发生宏观破裂.计算表明,2013年巴东MS 5.1级地震发生前,该区积累的能量约为2.01E+13J,约相当于一个MS 5.4级地震对应的能量.根据我们的研究(秦四清等,2010c),若某次地震为主震事件,则主震发生前某地震区积累的能量与主震释放的能量应大致平衡.因此,判断2013年巴东MS 5.1级地震不是主震事件,应是第二锁固段在膨胀点处发生的标志性事件,当演化至峰值强度点时,应有更大地震发生.从图 4可见,该区发育有“Y”字型构造,此种构造易发生强震.需要说明的是,2014年3月湖北秭归MS 4.3与MS 4.7级地震是第二锁固段在非稳定破裂阶段发生的事件,都属于巴东MS 5.1级震群事件.预测震级MS 5.5级,截止到2014年3月30日,该区CBS监测值约为2.88 E+07 J1/2,距临界值3.30E+07 J1/2尚远,故预测发震时间窗口为中长期.初判未来MS 5.5级地震的震中位置在北纬30.71°、东经110.88°附近.预计在向临界状态演化过程中,该区还将发生不超过MS 5.0级的preshock事件.

表 2 宜昌地震区MS≥5.0级地震事件 Table 2 The earthquake events with MS≥5.0 in the Yichang seismic zone

图 4 宜昌地震区地震构造图 Fig. 4 Seismotectonic map of Yichang seismic zone

图 5 宜昌地震区1961.3.8-2014.3.30之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.误差修正已被考虑.
Fig. 5 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 8 March 1961 to 30 March 2014 for the Yichang seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.3 南通东部黄海地震区

该区是我们分析过的一个地震区(秦四清等,2011a),2013年8月对其边界进行了重新厘定.由于之前对该区震情判断有误,须重新分析该区未来地震趋势.该区地震构造图示于图 6,曾发生多次M≥6.0级地震,历史最大地震为1846年8月4日黄海MS 7.0级地震(表 3).

图 6 南通东部黄海与南京地震区地震构造图 Fig. 6 Seismotectonic map of the seismic zone in Nanjing and the Huanghai seismic zone in east Nantong

表 3 南通东部黄海地震区M≥6.0级地震事件 Table 3 The earthquake events with M≥6.0 in the Huanghai seismic zone in east Nantong

图 7看出,1846年黄海MS 7.0级地震是第一锁固段在膨胀点处发生的标志性事件,当演化至峰值强度点时,本应发生一次MS 7.2级地震,但受到第二锁固段约束,发生了1910年黄海MS 6.75级地震,这是第二锁固段在膨胀点的标志性事件,当演化至峰值强度点时,应有更大地震发生.对该区未来大震的四要素预测结果如下:震级:MS 7.2~7.6级;震源深度:10~20 km;震中位置:东经122.51°,北纬35.43°.更准确的震中位置定位,须依据地震活动性动态跟踪确定.截止到2014年4月1日,该区CBS监测值约为5.90E+08J1/2,距临界值6.46E+08J1/2尚有一段距离,故预测发震时间窗口为中长期.预计大震发生前,该区还将发生MS 6.5级左右的preshock事件.

图 7 南通东部黄海地震区499.8.5-2014.4.2之间CBS值与时间关系
数据分析时选取ML≥5.0级地震事件.为使图件清晰, 1505年10月19日之前的应变值作为初值.横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份.误差修正已被考虑.
Fig. 7 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 5 August 499 to 2 April 2014 for the Huanghai seismic zone in east Nantong
The earthquake events with ML≥5.0 are selected for data analysis. The strain value prior to 19 October 1505 is regarded as a initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

若大震在黄海中发生,是否会诱发海啸?建议有关部门做进一步研究.

2.4 万州地震区

该区地震构造图示于图 8.自有文献记载以来,该区曾发生MS≥5.0级地震2次,列于表 4.以下分析表明,该区已经历1个完整的孕育周期,目前处于第2孕育周期中强震孕育阶段.

图 8 万州地震区地震构造图 Fig. 8 Seismotectonic map of Wanzhou seismic zone

表 4 万州地震区MS≥5.0级地震事件 Table 4 The earthquake events with MS≥5.0 in the Wanzhou seismic zone
2.4.1 第一孕育周期主震事件

在第一周期,发生了1856年6月10日湖北咸丰西MS 6.25级地震.由于之后该区长期没有MS 6.0级左右地震发 生,故可认为MS 6.25级地震是一次主震事件.由于此周期地震目录缺失严重,难以根据我们的理论分析其孕育过程. 2.4.2 第二孕育周期未来震情分析

1856年咸丰西MS 6.25级地震发生后,直到1931年7月 1日,该区才重新有文献记载的地震目录,故只能认为新一轮孕育周期约从该日开始,实际日期应更早.图 9示出了该区CBS值与时间关系.若2013年石柱MS 4.3级震群是第一锁固段在膨胀点处发生的标志性事件,则可预测该区未来将发生MS 4.8~5.0级地震,震中位置在北纬30.18°、东经108.18°附近,震源深度约7~17 km(更准确的震中位置需进行震情动态跟踪确定).截止到2014年4月15日,该区CBS监测值约为1.20E+07J1/2,距临界值1.59E+07J1/2尚有一段距离,故预测发震时间窗口为中长期.

图 9 万州地震区1931.7.1-2014.4.15间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1979年8月6日之前的应变值作为初值.横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 9 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 1 July 1931 to 15 April 2014 for the Wanzhou seismic zone
The strain value prior to 6 August 1979 is regarded as a initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.

2013年石柱MS 4.3级震群也可能为第一锁固段在稳定破裂阶段发生的事件,是否确实为在膨胀点处发生的标志性事件,须进行一段时间的地震活动性跟踪才能最终确定. 2.5 普洱地震区

该区是我们分析过的一个地震区(秦四清等,2010e),边界调整后的地震构造图示于图 10.鉴于我们近期对强震孕育周期概念有了更深的理解,为准确把握该区地震趋势,故有必要重新分析该区未来震情.

图 10 万普洱地震区地震构造图 Fig. 10 Seismotectonic map of Pu’er seismic zone

该区曾发生多次如表 5所示MS≥6.0级地震.根据以下分析,自有文献记载以来,该区已经历2个完整的孕育周期,目前处于第三孕育周期的后期临震阶段.

表 5 普洱地震区MS≥6.0级地震事件 Table 5 The earthquake events with MS≥6.0 in the Pu’er seismic zone
2.5.1 第一孕育周期:1942年思茅MS 6.75级地震孕育过程分析

图 11示出了该区第一孕育周期强震事件之间的力学联系.可看出1923年普洱MS 6.5级地震和1942年思茅MS 6.75级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.根据我们对历史强震震例的分析,推测1942年6.75级地震对应的锁固段亦应发生宏观破裂,由于1942年2月1日MS 6.75级地震发生后,直到1964年1月31日,该区才重新有文献记载的地震目录,期间的地震目录缺失,已很难根据我们的理论进行检验.1942年思茅MS 6.75级地震释放的能量约为1.39E+15J,与震前该地震区积累的能量(约为1.37E+15J)基本相当,但释放能量略大于积累能量,这是由于历史地震目录不完整所致.因此,可认为1942年MS 6.75级地震是一次主震事件.

图 11 普洱地震区1520.8.28-1942.2.1 间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1884.11.14前的应变值作为初值.横坐标 对应的时间减去3000年为实际年份.误差修正已被考虑.
Fig. 11 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 28 August 1520 to 1 Febrary 1942 for the Pu’er seismic zone
The strain value prior to 14 November 1884 is regarded as a initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.5.2 第二孕育周期:1979年普洱MS 6.8地震孕育过程分析

1942年MS 6.75级地震发生后,直到1964年1月31日,该区才重新有文献记载的地震目录,故只能认为新一轮孕育周期约从该日开始,实际日期应更早.图 12示出了第二孕育周期1979年普洱MS 6.8级地震的孕育过程,可看出1973年普洱MS 6.3级地震与1979年普洱MS 6.8级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.同样,根据理论分析及地震区主震事件能量积累与释放平衡原则,我们判断1979年普洱MS 6.8级地震是一次主震事件.

图 12 普洱地震区1964.1.31-1982.12.18 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份. 误差修正已被考虑.
Fig. 12 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 31 January 1964 to 18 December 1982 for the Pu’er seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.5.3 第三孕育周期震情分析

该区第三孕育周期约从1983年5月21日开始,图 13示出了该孕育周期中强震与强震事件之间的力学联系.截止到2014年3月31日,该区CBS监测值约为1.13E+08 J1/2,已略超越临界值1.08E+08J1/2,说明该区已处于临界状态,强震可随时发生.对该区未来强震四要素预测结果如下:震级:MS 6.4~6.8级;震中位置:北纬23.4°,东经101.1°;震源深度:5~15 km;发震时间:1年内.

图 13 普洱地震区1983.5.21-2014.3.31 之间CBS值与时间关系
数据分析时选取ML≥3.0级地震事件.横坐标对应的 时间减去3000年为实际年份.误差修正已被考虑.
Fig. 13 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 21 May 1983 to 31 March 2014 for the Pu’er seismic zone
The earthquake events with ML≥3.0 are selected for data analysis. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.6 宜宾-长宁地震区

该区是我们分析过的一个地震区(秦四清等,2013a),边界调整后的地震构造图示于图 14.自有文献记载以来,该区曾发生多次如表 6所示MS≥5.0级地震,其最大地震震级不超过MS 5.5级,可定义该区为MS 5.5级地震危险区.

图 14 宜宾-长宁地震区地震构造图 Fig. 14 Seismotectonic map of Yibin-Changning seismic zone

表 6 宜宾-长宁地震区MS≥5.0级地震事件 Table 6 The earthquake events with MS≥5.0 in the YiBin-ChangNing seismic zone

以下分析表明,该区已经历3个完整的孕育周期,目前处于第4孕育周期的中期发展阶段.

2.6.1 第一、第二和第三孕育周期主震事件孕育过程分析

第一和第二孕育周期: 在第一和第二周期,分别发生了1610年2月3日四川高县和1854年12月24日重庆南川MS 5.5级主震事件.由于这两个周期地震目录缺失严重,难以根据我们的理论分析其孕育过程.

第三孕育周期:1854年南川MS 5.5级地震发生后,直到1892年2月10日,该区才重新有文献记载的地震目录,故只能认为新一轮孕育周期约从该日开始,实际日期应更早.图 15示出了第三孕育周期1930年金沙MS 5.5级地震的孕育过程,可看出1892年南溪MS 5.0级地震与1930年金沙MS 5.5级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.根据我们对历史地震震例的分析,推测1930年MS 5.5级地震对应的锁固段亦应发生宏观破裂.由于1930年9月23日MS 5.5级地震发生后,直到1936年9月25日,该区才重新有文献记载的地震目录,期间的地震目录缺失,已很难根据我们的理论进行检验.需要说明的是,1936年9月25日四川江安MS 5.0级地震,应是主震发生后一次中强余震事件.

图 15 宜宾-长宁地震区1892.2.10- 1936.9.25间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份. 误差修正已被考虑.
Fig. 15 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 10 Febrary 1892 to 25 September 1936 for the Yibin-changning seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.
2.6.2 第四孕育周期未来震情分析

1936年江安MS 5.0级地震发生后,直到1959年11月13日,该区才重新有文献记载的地震目录,故只能认为第四孕育周期约从该日开始,实际日期应更早.图 16示出了该孕育周期CBS值与时间关系,可看出1989年长寿ML 5.4级震群事件标志着第一锁固段已发生宏观破裂,2013年2月19日珙县MS 4.5级地震是第二锁固段在稳定破裂阶段发生的显著性事件,推测2013年4月25日珙县MS 4.8级地震是第二锁固段进入非稳定破裂阶段的标志性事件.需要指出的是,对2013年4月25日珙县地震,中国地震台网测定的震级为MS 4.8级,美国地震台网测定的震级为mb 5.3级.根据我们对已有震例的分析,将其定为MS 5.0级较为合理,建议中国地震台网予以修订.预测该区未来将发生MS 5.5级左右地震,震中位置在北纬28.5°、东经104.8°附近,震源深度约8~18 km(更准确的震中位置定位需进行震情动态跟踪确定).截止到2014年4月18日,该区CBS监测值约为6.35E+07J1/2,距临界值8.11E+07J1/2较远,故预测发震时间窗口为中长期.预计在向临界状态演化过程中,该区还将发生不超过MS 5.0级的preshock事件.

图 16 宜宾-长宁地震区1959.11.13- 2014.4.18间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1986年之前的应变值作为初值. 横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 16 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 13 November 1959 to 18 April 2014 for the Yibin-changning seismic zone
The strain value prior to 1986 is regarded as a initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.
2.7 丽江地震区

该区是我们分析过的一个地震区(秦四清等, 2010e2013d),其地震构造图示于图 17.由以下分析知,该区已经 历4个完整的孕育周期,目前处于第5孕育周期的初期阶段.

图 17 丽江地震区地震构造图 Fig. 17 Seismotectonic map of Lijiang seismic zone

自有文献记载以来,该区曾发生M≥6.0级地震19次,列于表 7.

表 7 丽江地震区M≥6.0级地震事件 Table 7 The earthquake events with M≥6.0 in the LiJiang seismic zone

需要提出的是,关于1515年6月27日云南永胜西北地震震级,不同学者给出了不同的研究结果(表 8).1515年永胜地震震级定为多大合理呢?我们认为1415年永胜地震定为MS 7.0级合理.主要基于如下考虑:(1)从各周期主震震级类比角度看,该地震区是一个MS 7.0级左右地震危险区.(2)根据我们关于震级确定方法的最新研究(秦四清等,2014a),锁固段在膨胀点的MS 6.25级地震所能导致的最大地震震级不会超过MS 7.25级,一般为MS 6.75级.

表 8 不同学者给出的 1515年永胜地震震级 Table 8 The different description of the magnitude of the Yongsheng earthquake in 1515
2.7.1 第一、第二、第三与第四孕育周期主震事件孕育过程分析

第一孕育周期:图 18示出了该区第一孕育周期主震事件,即1515年永胜MS 7.0级地震的孕育过程.可看出1481年剑川MS 6.25级地震和1515年永胜MS 7.0级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件,且MS 7.0级地震对应的第二锁固段已发生宏观破裂.1515年10月大理MS 6.0级地震,应是主震发生后的一次强余震事件.容易确定,膨胀点标志性事件与主震事件的时间间隔约为34年.

图 18 丽江地震区885.11.30-1521.11.30 之间CBS值与时间关系
为使图件清晰,1474年11月5日以前的应变值作为初值. 横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.误差修正已被考虑.
Fig. 18 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 30 November 885 to 30 November 1521 for the Lijiang seismic zone
The strain value prior to 5 November 1474 is regarded as a initial one for seeing a more clear figure. The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

第二孕育周期:1515年永胜MS 7.0级地震发生后,由于1521年11月30日至1602年10月23日地震目录缺失,故只能认为第二孕育周期约从1602年10月23日开始,实际日期应更早.由图 19知,1688年剑川MS 6.25级地震和1751年剑川MS 6.75级地震,分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件,且MS 6.75级地震对应的第二锁固段已发生宏观破裂.容易确定,膨胀点标志性事件与主震事件的时间间隔约为63年.

图 19 丽江地震区1602.10.23-1751.5.25 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份. 误差修正已被考虑.
Fig. 19 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 23 October 1602 to 25 May 1751 for the Lijiang seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

第三孕育周期:第二孕育周期结束后,由于1751年5月25日至1803年2月2日地震目录缺失,故只能认为第三孕育周期约从1803年2月2日开始,实际日期应更早.图 20示出了该区第三孕育周期多锁固段逐次累进性破裂过程中,强(大)震事件之间的力学联系,可看出1839年洱源MS 6.25级双震事件标志着对应的锁固段发生宏观破裂.根据1901年邓川东MS 6.5级地震起点对应的CBS值,可准确地预测到1925年大理MS 7.0级地震前的应变值.根据主震发生前后能量积累与释放平衡原则,判断MS 7.0级地震是一次主震事件.余震活动约持续至1933年后,1933年6月7日云南中甸MS 6.25级地震,应是主震发生后一次强余震事件,之后进入第四孕育周期.容易确定,膨胀点标志性事件与主震事件的时间间隔约为24年.

图 20 丽江地震区1803.2.2-1933.6.7 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig. 20 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 2 Febrary 1803 to 7 June 1933 for the Lijiang seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.

第四孕育周期:图 21示出了该区第四孕育周期多锁固段逐次累进破裂过程中,强(大)震事件之间的力学联系.可看出1951年剑川MS 6.25级地震是第一锁固段在膨胀点处发生的标志性事件,当演化至峰值强度点时,同时触发了第二锁固段在膨胀点处的标志性事件,即1966年中甸东MS 6.4级地震.当第二锁固段演化至峰值强度点时发生了1996年丽江ML 7.1级地震.容易确定,膨胀点标志性事件与主震事件的时间间隔约为30年.

图 21 江地震区1943.3.31-2014.2.26 之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份. 误差修正已被考虑.
Fig. 21 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 31 March 1943 to 26 Febrary 2014 for the Lijiang seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years. The error correction is also considered.

根据以上分析,可定义该区为MS 7.0级左右地震危险区.

2.7.2 第五孕育周期震情分析

从该区的地震活动性判断,1996年丽江ML 7.1级地震后,丽江地震的余震活动约持续至2005年1月28日,之后进入第五孕育周期.从该区主震历史复发周期看,各周期主震时间间隔分别为236年、174年与71年,呈急剧减小的趋势.因此,未来10年间有关部门应注意该区发生MS 6.25级左右地震的可能.近期,该区中小地震事件频发,推测这些地震可能是第一锁固段进入稳定破裂阶段发生的事件.

3 结 论

根据上述分析,本文得出如下结论:

(1)威海地震区是一个MS 6.0级地震危险区.

(2)宜昌地震区未来有中强震发生,目前距临界状态较远.

(3)南通东部黄海地震区未来有大震发生,目前距临界状态较远.建议有关部门研究黄海中大震发生后,诱发海啸的可能性.

(4)万州地震区已经历1个完整孕育周期,目前处于第二孕育周期中强震孕育阶段.

(5)普洱地震区已经历2个完整孕育周期,目前处于第三孕育周期的后期临震阶段,即将发生MS 6.4~6.8级地震.

(6)宜宾-长宁地震区已经历3个完整孕育周期,目前处于第四孕育周期的中期发展阶段,未来将发生MS 5.5级左右地震.

(7)丽江地震区已经历4个完整孕育周期,目前处于第5孕育周期的初期阶段.该地震区主震复发时间间隔呈剧减趋势,未来10年间有关部门应注意该地震区发生MS 6.25级左右地震的可能.

建议有关部门根据本文震情分析结果,加强各地震区地震活动性监测与其它前兆异常监测,及时做出判断.

致 谢 感谢国家自然科学基金委重点项目(41030750)对研究工作的资金支持.
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