淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)1

王華林 蓋殿廣 王紀(jì)強(qiáng) 葛孚剛 鐘普浴

（山東省地震工程研究院，濟(jì)南 250021）

淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)1

王華林 蓋殿廣 王紀(jì)強(qiáng) 葛孚剛 鐘普浴

（山東省地震工程研究院，濟(jì)南 250021）

本文是山東省防震減災(zāi)“十五”重點(diǎn)項(xiàng)目（SD10503）——淄博市活斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目的一個(gè)子課題和山東省自然科學(xué)基金青年基金（Q97E1142）——郯廬斷裂帶強(qiáng)震孕育動(dòng)力學(xué)模型及其數(shù)值模擬研究部分研究成果的總結(jié)。在分析研究地震地質(zhì)、地球物理、斷層綜合地球物理探測(cè)、探槽開挖、斷層活動(dòng)性鑒定等技術(shù)手段獲得的反映區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境、深部構(gòu)造背景、活動(dòng)斷裂長(zhǎng)期滑動(dòng)習(xí)性的定性和定量資料、歷史與現(xiàn)代地震活動(dòng)性和地球動(dòng)力學(xué)資料的基礎(chǔ)上，甄別出具有發(fā)生破壞性地震的活斷層段。同時(shí)利用定性、定量和綜合判定方法，評(píng)價(jià)了淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷層的地震危險(xiǎn)性。本項(xiàng)研究成果為淄博市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預(yù)測(cè)和斷層危害性評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

活動(dòng)斷裂 判定方法 最大震級(jí) 地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià) 淄博市

引言

本文是山東省防震減災(zāi)“十五”重點(diǎn)項(xiàng)目（SD10503）——淄博市活斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目的一個(gè)子課題和山東省自然科學(xué)基金青年基金（Q97E1142）——郯廬斷裂帶強(qiáng)震孕育動(dòng)力學(xué)模型及其數(shù)值模擬研究部分研究成果的總結(jié)。我們進(jìn)行淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的主要技術(shù)途徑為：地震構(gòu)造背景與地震活動(dòng)性分析→構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征→斷裂活動(dòng)性分段劃分→分段發(fā)震能力定性與定量判定→淄博市城區(qū)及其鄰近地區(qū)主要斷裂最大發(fā)震能力綜合評(píng)價(jià)。

在淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作中，我們綜合利用了地震地質(zhì)、地球物理、斷層綜合地球物理探測(cè)、探槽開挖、斷層活動(dòng)性鑒定等技術(shù)手段，獲得了反映區(qū)域地震構(gòu)造環(huán)境、深部構(gòu)造背景、主要活斷層長(zhǎng)期滑動(dòng)習(xí)性的定性和定量資料，同時(shí)配合歷史與現(xiàn)代地震活動(dòng)性分析、地殼動(dòng)力學(xué)分析，甄別出了具有發(fā)生破壞性地震的活斷層段，并利用定性、定量和綜合方法，評(píng)價(jià)了淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷層的地震危險(xiǎn)性。本項(xiàng)研究成果為淄博市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預(yù)測(cè)和斷層危害性評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

1 區(qū)域地震構(gòu)造背景、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和震源破裂性質(zhì)

1.1 區(qū)域地震構(gòu)造背景和地震活動(dòng)特征

淄博市城區(qū)及其鄰近地區(qū)在大地構(gòu)造分區(qū)上涉及魯西、冀東—渤海和膠遼3個(gè)斷塊，位于魯西和冀東－渤海2個(gè)斷塊的結(jié)合部位，魯西斷塊的北部。郯廬斷裂帶、燕山-渤海斷裂帶、渤海強(qiáng)震構(gòu)造區(qū)（郯廬斷裂帶與燕山-渤海斷裂帶的交匯區(qū)）、聊考斷裂帶、滄東斷裂帶、魯西隆起和冀東-渤海坳陷內(nèi)的北西向和北東向活動(dòng)斷裂帶，構(gòu)成了本區(qū)的復(fù)雜活動(dòng)構(gòu)造格局（晁洪太等，1997；王華林等，2008）。這些斷裂在第四紀(jì)時(shí)期有過(guò)一定程度的活動(dòng)，對(duì)區(qū)域中、強(qiáng)地震具有明顯的控制作用。

北北東向的郯廬斷裂帶和北西向的益都斷裂帶是對(duì)淄博市城區(qū)地震危險(xiǎn)性有重要影響的 2條活動(dòng)構(gòu)造帶（王華林，1995）。同時(shí)郯廬斷裂帶也是我國(guó)東部的1條巨型構(gòu)造帶，具有明顯的分段活動(dòng)特點(diǎn)，各段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震活動(dòng)存在明顯的差異（鄭朗蓀，1988），它是1條區(qū)域性的重力、航磁、地?zé)?、形變和殼幔結(jié)構(gòu)的綜合地球物理異常帶（方仲景等，1987）。歷史上沿郯廬斷裂帶及其附近曾發(fā)生過(guò)6次7級(jí)以上強(qiáng)震。益都斷裂帶由1組北西向斷裂組成，沿益都斷裂帶曾發(fā)生過(guò)多次5—6級(jí)地震。在郯廬斷裂帶與益都斷裂帶的交匯處，曾發(fā)生過(guò)公元前70年安丘7級(jí)地震。

區(qū)域性地殼、上地幔變異帶、航磁、重力、地?zé)崽荻葞c地震的關(guān)系研究結(jié)果（馬杏垣，1987；1989；李家正等，1983；魏夢(mèng)華等，1980；王曉青，1988；張碧秀等，1988）表明，強(qiáng)震大多分布在塊狀正磁異常區(qū)的邊緣部位，或2個(gè)正磁異常的夾畸部位，長(zhǎng)條形大面積正磁異常區(qū)的端部、交叉部位和扭曲畸變部位是強(qiáng)震發(fā)生的有利部位。不規(guī)則正負(fù)重力異常區(qū)、帶交替變化幅度較大的部位、異常帶交匯和分叉部位以及重力異常線彎曲部位的端點(diǎn)，多有強(qiáng)震震中分布。強(qiáng)震活動(dòng)帶與上地幔隆起帶和地殼厚度梯度帶相對(duì)應(yīng)，大地震往往發(fā)生在上地幔隆起的翼部和轉(zhuǎn)折部位（葉洪等，1980）。地震的發(fā)生與地幔熱力場(chǎng)的深度變化、居里面隆起及梯度帶關(guān)系密切（解政文，1980；劉光夏等，1996）。淄博市城區(qū)及其鄰近地區(qū)位于區(qū)域性北北東向地殼、上地幔變異帶和航磁、重力、地?zé)崽荻葞虮蔽髋で兊牟课唬ㄍ跞A林，1995）。

1.2 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與震源破裂性質(zhì)

利用華北及鄰區(qū)近10多年GPS測(cè)量結(jié)果和歐亞板塊的彈性運(yùn)動(dòng)模型，張培震等（2002）和張靜華等（2004）研究了華北地區(qū)的水平形變場(chǎng)和局部水平形變場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)水平形變場(chǎng)存在比較一致的南東向運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向繞順時(shí)針?lè)较蛑饾u旋轉(zhuǎn)。鄂爾多斯、華北平原和魯東-黃海地塊的運(yùn)動(dòng)速率分別為4.8mm/a、5.0mm/a和5.2mm/a，運(yùn)動(dòng)方向分別為南東50°、40°和35°。鄂爾多斯、華北平原和魯東-黃海地塊的局部形變方向分別為南東方向、南南東方向和南南西方向，而華北局部形變場(chǎng)的形變速率大約為水平形變場(chǎng)的 50%。應(yīng)用地塊的整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型計(jì)算出了華北主要斷裂帶兩側(cè)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和各地塊內(nèi)部的主應(yīng)變場(chǎng)。華北東西向和北西西向斷裂基本上為左旋走滑型，滑動(dòng)速率從東向西逐漸減小；北北東向和北東向斷裂基本上為右旋走滑型，從北向南滑動(dòng)速率逐漸減小。華北地區(qū)應(yīng)變場(chǎng)的基本格架是：北東東-南西西方向壓縮與北北西-南南東方向擴(kuò)張，主壓應(yīng)變率從西向東逐漸增大，而主張應(yīng)變率從西向東逐漸減小。根據(jù)全區(qū)水平形變場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)的基本特征推測(cè)，華北地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與形變的主要驅(qū)動(dòng)力為：青藏高原北東方向的推擠力（周玖等，1983）、太平洋板塊向歐亞板塊俯沖對(duì)華北地殼產(chǎn)生的西向推擠力（汪一鵬，1979）和地殼上隆所產(chǎn)生的北西-南東方向的擴(kuò)張力（黃培華等，1983）。

利用華北地區(qū)發(fā)生的一系列強(qiáng)震資料，李欽祖（1980）、魏光興等（1993）、許忠淮等（1983）和周翠英等（1992）對(duì)該區(qū)的地震斷層面解進(jìn)行了研究，研究表明華北地區(qū)中強(qiáng)地震斷層面解是一致的，特別是幾個(gè)7級(jí)左右強(qiáng)震，不但主壓應(yīng)力軸走向非常一致，均為北東東向（北東70°左右），而且同水平面的夾角均小于20°，主張應(yīng)力軸走向均為北北西-南南東向，與水平面的夾角也都小于20°。中國(guó)大陸東部的地震，尤其是6.0級(jí)以上的強(qiáng)震，其地震斷裂的錯(cuò)動(dòng)方式多以走滑型為主，2個(gè)節(jié)面的傾角多為60°—70°或更大，P軸以近水平向?yàn)橹?；從?yīng)力方向講，大陸淺源地震的P軸方位主要為北東東-東西向，且自北向南有由北東-北東東向變?yōu)楸蔽飨虻内厔?shì)，這種變化是一種逐漸的過(guò)渡變化。華北地區(qū)現(xiàn)在正處在北東東-南西西向擠壓的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)之中。

統(tǒng)計(jì)分析得到的綜合機(jī)制解P軸平均方位為75.5°，T軸的平均方位為345.3°（圖1）。P、T軸平均傾角均小于10°；77個(gè)單震震源機(jī)制解P、T軸優(yōu)勢(shì)方位分別為80°和340°左右；P、T軸的傾角主要在 30°以內(nèi)，占總數(shù)的三分之二多。綜合分析可知，由地震資料獲得的研究區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主壓應(yīng)力軸方向?yàn)楸睎|東向，在70°—80°左右；主張應(yīng)力軸方位為北北西向，在 340°—350°左右。力的作用方式為水平或近于水平，作用力的傾角低于 30°。而本文研究的地區(qū)應(yīng)力場(chǎng)總體特征與華北大區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)基本一致。

在區(qū)域范圍內(nèi)，綜合機(jī)制解A、B節(jié)面平均走向分別為 30.3°和 300.5°（圖 2）；單震震源機(jī)制解的優(yōu)勢(shì)走向在 30°和 300°左右。以上2部分資料反映的地震破裂方向具有很好的一致性。而在區(qū)域范圍內(nèi)現(xiàn)代地震構(gòu)造優(yōu)勢(shì)走向也為北東向和北西向2組，現(xiàn)代有感地震有感范圍長(zhǎng)軸走向優(yōu)勢(shì)分布方向?yàn)楸睎|向和北西向2組，大致為30°—40°和310°左右。本文研究區(qū)的現(xiàn)代地震主要沿北東（30°）和北西（300°—310°）2 個(gè)方向破裂或錯(cuò)動(dòng)，具有沿原有地震斷裂繼承性破裂或錯(cuò)動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)震源機(jī)制解2個(gè)節(jié)面錯(cuò)動(dòng)性質(zhì)的分析，北東向斷裂以右旋走滑或近走滑為主，而北西向斷裂則以左旋錯(cuò)動(dòng)或近走滑為主，這與地質(zhì)上的構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)性質(zhì)一致。

圖2 綜合震源機(jī)制解A、B節(jié)面走向Fig. 2 Strike of A and B plane from synthetic focal mechanism solution

2 淄博市及其鄰近地區(qū)斷裂和地震活動(dòng)特征

斷裂和地震活動(dòng)特征、活動(dòng)斷裂與地震活動(dòng)的關(guān)系研究是淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。鑒于淄博市位于北西向益都斷裂帶上，由于沂沭斷裂帶、上五井?dāng)嗔押蛷V饒-齊河斷裂的切割，使組成北西向益都斷裂帶的張店-仁河斷裂、雙山-李家莊斷裂和益都斷裂具有明顯的分段性，為了能夠全面認(rèn)識(shí)淄博市及其鄰近區(qū)域斷裂的危險(xiǎn)性，我們將研究區(qū)域擴(kuò)大到 2°×2°的范圍。因此涉及到整個(gè)益都斷裂帶的北西向斷裂、沂沭斷裂帶北段的4條北北東向斷裂、上五井?dāng)嗔?，以及近?chǎng)區(qū)的廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、禹王山斷裂等12條斷裂（斷裂位置見圖3）。

圖3 淄博市及其鄰近地區(qū)活動(dòng)斷裂與MS≥4?級(jí)地震（公元前70年—2006年7月）分布圖Fig. 3 Distribution of active faults and earthquakes with MS≥4? in Zibo city and its adjacent area from A.D.70 to 2006

2.1 斷裂活動(dòng)特征

如圖 3所示，淄博市及其鄰近地區(qū)的主要斷裂有張店-仁河斷裂、雙山-李家莊斷裂、益都斷裂、禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、上五井?dāng)嗔选⒆秃訑嗔?、昌?大店斷裂、安丘-莒縣斷裂、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂等12條斷裂。根據(jù)淄博市和濰坊市活斷層調(diào)查和探測(cè)成果，我們對(duì)12條斷裂的基本特征進(jìn)行了總結(jié)，其結(jié)果如表1所示。

表1 淄博市及其鄰近地區(qū)主要活動(dòng)斷裂特征Table 1 Characteristics of active faults in Zibo city and its adjacent area

綜合分析認(rèn)為，淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂的活動(dòng)特征如下：

（1）斷裂的活動(dòng)時(shí)代不同，存在明顯差異

安丘-莒縣斷裂（宋方敏等，2005）和雙山-李家莊斷裂南段（王華林，1990）為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂；張店-仁河斷裂、益都斷裂、昌邑-大店斷裂和上五井?dāng)嗔阎卸螢橥砀率阑顒?dòng)斷裂；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、上五井?dāng)嗔选⒆秃訑嗔?、沂?湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂為早中更新世活動(dòng)斷裂。

（2）斷裂活動(dòng)的分區(qū)特征

曾發(fā)生過(guò)7級(jí)以上地震的強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)是全新世活動(dòng)斷裂集中活動(dòng)的區(qū)域，多表現(xiàn)為區(qū)域性深大斷裂的相互交匯，如安丘 7級(jí)地震震中區(qū)附近的安丘-莒縣斷裂和雙山-李家莊斷裂南段為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂。中強(qiáng)地震活動(dòng)構(gòu)造區(qū)多為晚更新世和第四紀(jì)活動(dòng)斷裂集中的區(qū)域，有次級(jí)的深大斷裂和殼內(nèi)斷裂交匯，如1829年臨朐6?級(jí)地震震中區(qū)附近的雙山-李家莊斷裂為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂，上五井?dāng)嗔阎卸螢橥砀率劳砥诨顒?dòng)斷裂（孫昭民等，1995）。

（3）分段活動(dòng)特征

受斷裂的切割或阻隔，斷裂活動(dòng)表現(xiàn)出分段性。這種分段表現(xiàn)在活動(dòng)時(shí)代和活動(dòng)強(qiáng)度兩個(gè)方面。如雙山-李家莊斷裂南段為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)，北段為晚更新世活動(dòng)；張店-仁河斷裂南段4萬(wàn)年活動(dòng)、中段8萬(wàn)年活動(dòng)到北段十幾萬(wàn)年活動(dòng)，沿?cái)嗔炎呦驍嗔鸦顒?dòng)時(shí)代由新到老。

（4）分帶活動(dòng)特征

構(gòu)成益都斷裂帶的主體張店-仁河斷裂、雙山-李家莊斷裂和益都斷裂活動(dòng)具有分帶性，其中雙山-李家莊斷裂活動(dòng)強(qiáng)度最強(qiáng)，兩側(cè)益都斷裂和張店-仁河斷裂活動(dòng)強(qiáng)度次之。組成沂沭斷裂帶的4條斷裂，東地塹的安丘-莒縣斷裂和昌邑-大店斷裂為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂；西地塹的沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂為早中更新世活動(dòng)斷裂。

（5）斷裂活動(dòng)的衰減特征

雙山-李家莊斷裂、益都斷裂和張店-仁河斷裂的活動(dòng)強(qiáng)度均表現(xiàn)出由沂沭斷裂帶沿?cái)鄬酉虮蔽鞣较蛑饾u衰減的特征。其主要證據(jù)有：斷裂活動(dòng)時(shí)代由南東向北西，由新到老。斷層泥石英表面形貌分析和14C年代測(cè)定結(jié)果表明，雙山-李家莊斷裂的活動(dòng)時(shí)代由南東段的全新世活動(dòng)向北西方向過(guò)渡為晚更新世活動(dòng)，張店-仁河斷裂活動(dòng)時(shí)代由南東段的晚更新世活動(dòng)向北西方向過(guò)渡為中更新世活動(dòng)；沿益都斷裂帶，由南東向北西曾發(fā)生過(guò)安丘 7級(jí)、臨朐 6?級(jí)、臨淄5?級(jí)、濱州南5?級(jí)、高青5級(jí)和惠民4?級(jí)地震（圖4），地震強(qiáng)度由沂沭斷裂帶向北西方向逐漸衰減。

圖4 益都斷裂帶地震強(qiáng)度由南東向北西逐漸衰減Fig. 4 Attenuation of seismic intensity along Yidu fault zone from SE to NW direction

2.2 地震活動(dòng)特征

圖3和圖5給出了淄博市及其鄰近地區(qū)MS≥4?級(jí)地震（公元前70年—2006年7月）和現(xiàn)代ML≥2級(jí)地震（公元1970年—2006年7月）的震中分布。

從有文字記載地震資料的年代至今，該范圍內(nèi)共發(fā)生MS≥4?級(jí)地震 19次，其中，4?－4.9級(jí)地震5次，5－5.9級(jí)地震12次，6－6.9級(jí)地震1次，7－7.9級(jí)地震1次（表2、圖3）。從1970年到2006年7月，該范圍內(nèi)共發(fā)生ML≥2.0級(jí)地震253次，其中，2.0—2.9級(jí)地震227次，3.0—3.9級(jí)地震24次，4.0—4.9級(jí)地震2次（圖5）。

表2 區(qū)域范圍內(nèi)MS≥4?級(jí)地震目錄（公元前70年－2006年7月）Table 2 Catalogue of earthquakes with MS≥4? in Zibo city and its adjacent area from A.D. 70 to 2006

從MS≥4?級(jí)地震（公元前70年—2006年7月）分布圖（圖3）分析，地震活動(dòng)具有空間分布的不均勻性，中強(qiáng)地震受活動(dòng)斷裂帶的控制。公元前70年安丘7級(jí)地震發(fā)生在北西向益都斷裂帶與北北東向沂沭斷裂帶的交匯部位，震中區(qū)附近的安丘-莒縣斷裂和雙山-李家莊斷裂南段為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂。1829年臨朐6?級(jí)地震發(fā)生在北西向雙山-李家莊斷裂和北東向上五井?dāng)嗔训慕粎R部位，震中區(qū)附近的雙山-李家莊斷裂為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂，上五井?dāng)嗔阎卸螢橥砀率劳砥诨顒?dòng)斷裂。5—5?級(jí)地震發(fā)生在晚更新世晚期和早中更新世活動(dòng)斷裂的交匯或拐彎處，在雙山-李家莊斷裂與淄河斷裂交匯部位曾發(fā)生過(guò)408年山東高青東南5級(jí)地震；在禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂和張店-仁河斷裂交匯部位曾發(fā)生過(guò)1730年山東長(zhǎng)山（舊）5級(jí)地震；在淄河斷裂和廣饒-齊河斷裂的拐彎處曾分別發(fā)生過(guò)1347年山東博山5?級(jí)地震和1620年山東齊東（舊）5?級(jí)地震。中強(qiáng)地震沿北西向益都斷裂帶，尤其是雙山-李家莊斷裂呈帶狀分布，沿益都斷裂帶曾發(fā)生過(guò)1829年臨朐6?級(jí)、408年山東高青東南5級(jí)、1730年山東長(zhǎng)山（舊）5級(jí)、1347年山東博山5?級(jí)、1620年山東齊東（舊）5?級(jí)等多次中強(qiáng)地震。中強(qiáng)地震沿北北東向沂沭斷裂帶顯示出一定的帶狀分布，但濰坊和昌樂(lè)一帶為中強(qiáng)地震的空白段。

從現(xiàn)代ML≥2級(jí)地震分布（公元1970年—2006年7月）（圖5）分析，現(xiàn)代地震活動(dòng)具有空間分布的不均勻性，現(xiàn)代地震沿活動(dòng)斷裂呈帶狀分布和叢集分布在斷裂的交匯部位?，F(xiàn)代地震沿雙山-李家莊斷裂、禹王山斷裂、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂呈帶狀分布，叢集分布在益都斷裂帶與沂沭斷裂帶、禹王山斷裂、王母山斷裂與淄河斷裂的交匯部位。

圖5 淄博市及其鄰近地區(qū)現(xiàn)代ML≥2級(jí)地震（公元1970年—2006年7月）震中分布Fig. 5 Distribution of earthquakes with ML≥2 in Zibo city and its adjacent area from 1970 to 2006

對(duì)該區(qū)地震震源深度分布統(tǒng)計(jì)表明，該區(qū)震源深度在 2—43km范圍內(nèi)，主要分布在10—20km范圍內(nèi)（圖6），與華北地區(qū)震源深度分布特征基本一致。

2.3 活動(dòng)斷裂與地震活動(dòng)的關(guān)系

淄博市及其鄰近地區(qū)的活動(dòng)斷裂與地震活動(dòng)密切相關(guān)。斷裂的活動(dòng)時(shí)代不同決定著斷裂的控震能力不同。全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂對(duì)6?級(jí)地震、7級(jí)地震有控制作用；晚更新世晚期活動(dòng)斷裂對(duì)6級(jí)左右地震有控制作用；早中更新世活動(dòng)斷裂對(duì)5—5.5級(jí)地震有控制作用。斷裂分段活動(dòng)、分帶活動(dòng)和沿?cái)嗔鸦顒?dòng)的衰減特征決定了地震的分段、分帶和沿?cái)嗔鸦顒?dòng)的衰減特征。益都斷裂帶斷裂活動(dòng)強(qiáng)度由沂沭斷裂帶沿?cái)鄬酉虮蔽鞣较蛑饾u衰減，自南東向北西曾分別發(fā)生過(guò)安丘7級(jí)地震、臨朐6?級(jí)地震、臨淄5?級(jí)地震、高青5?級(jí)地震及惠民 5級(jí)地震?；顒?dòng)斷裂的交匯或拐彎處是應(yīng)力集中和地震發(fā)生的有利部位，如：在雙山-李家莊斷裂與淄河斷裂交匯部位曾發(fā)生過(guò)408年山東高青東南5級(jí)地震；在禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂和張店－仁河斷裂交匯部位曾發(fā)生過(guò)1730年山東長(zhǎng)山（舊）5級(jí)地震；在淄河斷裂和廣饒-齊河斷裂的拐彎處曾分別發(fā)生過(guò)1347年山東博山5?級(jí)地震和1620年山東齊東（舊）5?級(jí)地震。

圖6 淄博市及其鄰近地區(qū)現(xiàn)代小震震源深度分布Fig. 6 Depth distribution of earthquakes in Zibo city and its adjacent area from 1970 to 2006

3 主要活動(dòng)斷裂地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

根據(jù)地震構(gòu)造背景、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和震源破裂性質(zhì)，淄博市及其鄰近地區(qū)斷裂和地震活動(dòng)特征以及活動(dòng)斷裂與地震活動(dòng)的關(guān)系等研究成果，利用定性、定量和綜合判定，本文對(duì)淄博市及其鄰近地區(qū)主要活斷裂的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行了以下綜合評(píng)價(jià)。

3.1 主要活動(dòng)斷裂地震控震能力的定性估計(jì)

活動(dòng)斷裂地震控震能力的定性估計(jì)主要考慮活動(dòng)斷裂歷史地震活動(dòng)情況和不同時(shí)代斷層及其控震能力的研究結(jié)果兩個(gè)方面。

根據(jù)表2和圖3給出的結(jié)果，張店-仁河斷裂及其附近曾發(fā)生過(guò)1730年山東長(zhǎng)山（舊）5級(jí)地震；雙山-李家莊斷裂南段和上五井?dāng)嗔阎卸卧l(fā)生過(guò)1829年臨朐6?級(jí)地震；雙山-李家莊斷裂北段及其附近曾發(fā)生過(guò)多次5—5?級(jí)地震；上五井?dāng)嗔哑渌温錈o(wú)4?及其以上級(jí)別地震的記載；王母山斷裂和益都斷裂上無(wú) 4?級(jí)及其以上級(jí)別地震的記載；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂和淄河斷裂上曾發(fā)生過(guò) 5級(jí)地震；昌邑-大店斷裂和安丘-莒縣斷裂及其附近曾發(fā)生過(guò)安丘7級(jí)地震；沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂上曾發(fā)生過(guò)5級(jí)地震。

根據(jù)華北地區(qū)和山東及其鄰近地區(qū)斷裂活動(dòng)時(shí)代與斷層控震能力的關(guān)系研究結(jié)果（晁洪太等，1998），發(fā)現(xiàn)不同活動(dòng)時(shí)代斷層具有明顯的不同控震能力。華北和山東及其鄰近地區(qū)全新世晚期活動(dòng)斷裂主要控制7級(jí)以上至8.5級(jí)地震的發(fā)生；全新世中早期活動(dòng)斷裂對(duì)6.5—7級(jí)地震有明顯的控制作用；晚更新世活動(dòng)斷裂對(duì)5.5—6.5級(jí)地震有明顯的控制作用；早、中更新世活動(dòng)斷層只控制M≤5.5級(jí)地震發(fā)生。根據(jù)這一研究成果，我們認(rèn)為雙山-李家莊斷裂南段和安丘-莒縣斷裂的控震能力為6.5—7級(jí)地震；益都斷裂、張店-仁河斷裂、上五井?dāng)嗔押筒?大店斷裂的控震能力為5.5—6.5級(jí)地震；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、淄河斷裂、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂只對(duì)M≤5.5級(jí)地震有控制作用。

根據(jù)斷裂的歷史地震活動(dòng)情況和不同時(shí)代斷層及其控震能力的研究結(jié)果，我們將估計(jì)的淄博市及其鄰近地區(qū)活動(dòng)斷裂的控震能力列入表3中。

3.2 主要活動(dòng)斷裂地震上限的定量估計(jì)

前人研究地震斷層長(zhǎng)度與地震震級(jí)的關(guān)系，大都選取地震斷裂長(zhǎng)度與地震震級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)回歸分析得到二者的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，然后再用其估計(jì)其它地震斷層的震級(jí)上限。顯而易見，這些統(tǒng)計(jì)關(guān)系只能用于全新世晚期以來(lái)發(fā)生過(guò)強(qiáng)震的地震活動(dòng)斷裂震級(jí)上限估計(jì)。

表3 主要活動(dòng)斷裂地震危險(xiǎn)性（控震能力）評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Summary of seismic risk assessment on active faults in Zibo city and its adjacent area

對(duì)于全新世中早期、晚更新世、早中更新世活動(dòng)斷裂如何利用這些統(tǒng)計(jì)關(guān)系進(jìn)行震級(jí)上限估計(jì)，必需進(jìn)行必要的技術(shù)處理。鑒于上述不同活動(dòng)時(shí)代斷裂與控震能力的研究結(jié)果，使我們有可能將前人得到的斷裂長(zhǎng)度與地震震級(jí)統(tǒng)計(jì)關(guān)系，用于不同活動(dòng)時(shí)代斷裂的震級(jí)上限估計(jì)成為可能。具體的處理方法是給出不同活動(dòng)斷裂控震能力的震級(jí)上限和區(qū)間，然后根據(jù)它們之間的比值關(guān)系（折算系數(shù)），進(jìn)行不同時(shí)代活動(dòng)斷裂的最大震級(jí)上限估計(jì)。全新世晚期、全新世早期、晚更新世和早中更新世斷裂的控震能力均值分別為7.8級(jí)、6.8級(jí)、6.1級(jí)和5.3級(jí)，全新世晚期折算系數(shù)為1，因?yàn)閿嗔验L(zhǎng)度與地震震級(jí)統(tǒng)計(jì)關(guān)系可直接用于此類斷層的震級(jí)上限估計(jì)，全新世早期、晚更新世和早中更新世斷裂的折算系數(shù)，由6.8、6.1和5.3除以7.8獲得，分別為0.87、0.78、0.68。表4給出了山東及其鄰近地區(qū)不同活動(dòng)斷裂控震能力及其折算系數(shù)。利用斷裂長(zhǎng)度與地震震級(jí)統(tǒng)計(jì)關(guān)系和折算系數(shù)確定不同活動(dòng)時(shí)代斷裂的震級(jí)上限的具體做法是：首先根據(jù)斷裂長(zhǎng)度與地震震級(jí)統(tǒng)計(jì)關(guān)系計(jì)算不同活動(dòng)時(shí)代斷裂段的震級(jí)上限，再根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)代給出折算系數(shù)（比值），用計(jì)算獲得的震級(jí)上限乘以折算系數(shù)就得到了不同活動(dòng)時(shí)代斷裂的震級(jí)上限，以此來(lái)估計(jì)不同活動(dòng)時(shí)代斷裂（斷裂段）的控震能力（震級(jí)上限）。

表4 不同時(shí)代活動(dòng)斷裂的控震能力折算系數(shù)Table 4 Conversion rate of controlling seismic intensity along active faults with different active times

根據(jù)以上思路，選取鄧起東等（1992）得出的華北地區(qū)的統(tǒng)計(jì)公式（公式1）和Wels等（1994）的關(guān)系式（公式2），利用表3所列出的主要活動(dòng)斷裂（斷裂段）的長(zhǎng)度，計(jì)算獲得每1條活動(dòng)斷裂（斷裂段）震級(jí)上限的平均值（表3）。再根據(jù)表3所列出的主要活動(dòng)斷裂（斷裂段）的活動(dòng)時(shí)代和表4給出的不同時(shí)代活動(dòng)斷裂的控震能力折算系數(shù)，用震級(jí)上限的平均值乘以折算系數(shù)就得到了不同活動(dòng)時(shí)代斷裂（斷裂段）的震級(jí)上限（折算震級(jí)）。其結(jié)果見表3。

鄧起東等的計(jì)算公式（公式1）：

Wels等的計(jì)算公式（公式2）：

式中，L為活動(dòng)斷層的分段長(zhǎng)度；M為估算的最大潛在地震震級(jí)。

3.3 主要活動(dòng)斷裂地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的綜合評(píng)判

根據(jù)主要活動(dòng)斷裂地震控震能力的定性估計(jì)和定量估計(jì)結(jié)果，充分考慮地震構(gòu)造背景、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征和震源破裂性質(zhì)，淄博市及其鄰近地區(qū)斷裂和地震活動(dòng)特征以及斷裂與地震活動(dòng)的關(guān)系，綜合評(píng)判給出了淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果（見表 3和圖7）。由表3和圖7可見，安丘-莒縣斷裂的最大震級(jí)為7.0—7.5級(jí)；雙山-李家莊斷裂南段的最大震級(jí)為 6.5—7.0級(jí)；昌邑-大店斷裂和益都斷裂南東段的最大震級(jí)為 6.5級(jí)；雙山-李家莊斷裂北段、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂的最大震級(jí)為6.0—6.5級(jí)；張店-仁河斷裂、上五井?dāng)嗔阎卸魏鸵娑紨嗔驯蔽鞫蔚淖畲笳鸺?jí)為6.0級(jí)；禹王山斷裂、王母山斷裂、淄河斷裂、廣饒-齊河斷裂東段和西段以及上五井?dāng)嗔驯睎|段和南西段的最大震級(jí)為5.5級(jí)。淄博市城區(qū)近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)主要涉及雙山-李家莊斷裂北段，其最大震級(jí)為 6.0—6.5級(jí)；張店-仁河斷裂和益都斷裂北西段，其最大震級(jí)為6.0級(jí)；禹王山斷裂、王母山斷裂、淄河斷裂、廣饒-齊河斷裂東段和西段，其最大震級(jí)為5.5級(jí)。淄博市城區(qū)近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)面臨的最大地震危險(xiǎn)來(lái)自雙山-李家莊斷裂北段和張店-仁河斷裂。雙山-李家莊斷裂北段的最大震級(jí)為6.0—6.5級(jí)；張店-仁河斷裂的最大震級(jí)為6.0級(jí)。

圖7 淄博市及其鄰近地區(qū)活動(dòng)斷裂地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)圖Fig. 7 Results of the seismic risk assessment on active faults in Zibo city and its adjacent area

4 主要結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）北北東向的郯廬斷裂帶和北西向的益都斷裂帶是對(duì)淄博市城區(qū)地震危險(xiǎn)性有重要影響的2條活動(dòng)構(gòu)造帶。淄博市城區(qū)及其鄰近地區(qū)位于區(qū)域性北北東向地殼、上地幔變異帶和航磁、重力、地?zé)崽荻葞虮蔽髋で兊牟课弧１镜貐^(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與形變的主要驅(qū)動(dòng)力為：青藏高原北東方向的推擠力，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖對(duì)華北地殼產(chǎn)生的西向推擠力，以及地殼上隆所產(chǎn)生的北西-南東方向的擴(kuò)張力。在這 3種應(yīng)力的聯(lián)合作用下，形成北東東-南西西向擠壓的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，導(dǎo)致北東 30°和北西 300°—310°兩個(gè)方向破裂或錯(cuò)動(dòng)。北東向斷裂以右旋走滑或近走滑為主；而北西向斷裂則以左旋錯(cuò)動(dòng)或近走滑為主。北東 30°和北西300°—310°兩個(gè)方向的破裂構(gòu)成了本區(qū)中、強(qiáng)地震的發(fā)震構(gòu)造。

（2）淄博市及其鄰近地區(qū)斷裂的活動(dòng)時(shí)代不同，存在明顯差異性，具有分區(qū)、分段、分帶和衰減特征。安丘-莒縣斷裂和雙山-李家莊斷裂南段為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂；張店-仁河斷裂、益都斷裂、昌邑-大店斷裂和上五井?dāng)嗔阎卸螢橥砀率阑顒?dòng)斷裂；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、上五井?dāng)嗔选⒆秃訑嗔?、沂?湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂為早中更新世活動(dòng)斷裂。發(fā)生過(guò) 7級(jí)以上地震的強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)是全新世活動(dòng)斷裂集中活動(dòng)的區(qū)域，多表現(xiàn)為區(qū)域性深大斷裂的相互交匯。斷裂活動(dòng)分段表現(xiàn)在活動(dòng)時(shí)代和活動(dòng)強(qiáng)度兩個(gè)方面：構(gòu)成益都斷裂帶的主體張店-仁河斷裂、雙山-李家莊斷裂和益都斷裂活動(dòng)具有分帶性，組成沂沭斷裂帶的 4條斷裂，東地塹的安丘-莒縣斷裂和昌邑-大店斷裂為全新世早期-晚更新世晚期活動(dòng)斷裂，西地塹的沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂為早中更新世活動(dòng)斷裂；雙山-李家莊斷裂、益都斷裂和張店-仁河斷裂的活動(dòng)強(qiáng)度均表現(xiàn)出由沂沭斷裂帶沿?cái)鄬酉虮蔽鞣较蛑饾u衰減的特征，具體表現(xiàn)在雙山-李家莊斷裂的活動(dòng)時(shí)代由南東段的全新世活動(dòng)向北西方向過(guò)渡為晚更新世活動(dòng)，張店-仁河斷裂活動(dòng)時(shí)代由南東段的晚更新世活動(dòng)向北西方向過(guò)渡為中更新世活動(dòng)。同時(shí)沿益都斷裂帶，由南東向北西曾發(fā)生過(guò)安丘 7級(jí)、臨朐 6?級(jí)、廣饒西南5?級(jí)、濱州南5?級(jí)和惠民東南5級(jí)地震，地震強(qiáng)度由沂沭斷裂帶向北西方向逐漸衰減。

（3）淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂的地震危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，安丘-莒縣斷裂的最大震級(jí)為7.0—7.5級(jí)；雙山-李家莊斷裂南段的最大震級(jí)為6.5—7.0級(jí)；昌邑-大店斷裂和益都斷裂南東段的最大震級(jí)為6.5級(jí)；雙山-李家莊斷裂北段、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂的最大震級(jí)為6.0—6.5級(jí)；張店-仁河斷裂、上五井?dāng)嗔阎卸魏鸵娑紨嗔驯蔽鞫蔚淖畲笳鸺?jí)為6.0級(jí)；禹王山斷裂、王母山斷裂、淄河斷裂、廣饒-齊河斷裂東段和西段以及上五井?dāng)嗔驯睎|段和南西段的最大震級(jí)為 5.5級(jí)。淄博市城區(qū)近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)主要涉及雙山-李家莊斷裂北段，其最大震級(jí)為6.0—6.5級(jí)；張店-仁河斷裂和益都斷裂北西段，其最大震級(jí)為6.0級(jí)；禹王山斷裂、王母山斷裂、淄河斷裂、廣饒-齊河斷裂東段和西段，其最大震級(jí)為5.5級(jí)。淄博市城區(qū)近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)面臨的最大地震危險(xiǎn)來(lái)自雙山-李家莊斷裂北段和張店-仁河斷裂，而雙山-李家莊斷裂北段的最大震級(jí)為 6.0—6.5級(jí)；張店-仁河斷裂的最大震級(jí)為6.0級(jí)。

（4）本文將斷裂活動(dòng)時(shí)代與斷裂控震能力以及地震斷層長(zhǎng)度與地震震級(jí)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系的研究成果相結(jié)合，提出了定性與定量相結(jié)合判定不同活動(dòng)時(shí)代斷裂的最大震級(jí)的斷裂危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法。這一研究思路和方法具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。本文的研究成果對(duì)認(rèn)識(shí)地震孕育和發(fā)生的成因機(jī)理、構(gòu)造動(dòng)力學(xué)環(huán)境與強(qiáng)震活動(dòng)的關(guān)系、斷裂和地震的活動(dòng)規(guī)律、淄博市及其鄰近地區(qū)的中長(zhǎng)期地震預(yù)報(bào)和潛在震源區(qū)判定，以及淄博市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預(yù)測(cè)和斷層危害性評(píng)價(jià)具有重要的理論和實(shí)際意義。

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Seismic Risk Assessment of Active Faults in Zibo City and Its Adjacent Area

Wang Hualin, Gai Dianguang, Wang Jiqiang, Ge Fugang and Zhong Puyu
(Shandong Institute of Seismic Engineering, Jinan 250021, China)

Based on the analysis and research of the qualitative and quantitative data of seismic structure environment, depth structure background and active faults that were detected from seismic-geology, geophysical survey, trenching exploration and activity analysis, we have identified the active fault segments which have great potential disastrous earthquake risk in Zibo city and its adjacent area. By using qualitative, quantitative and synthetic methods, we presented the scientific basis for seismic micro-division, seismic disaster forecasting and fault hazard assessment of Zibo city in this paper.

王華林，蓋殿廣，王紀(jì)強(qiáng)，葛孚剛，鐘普浴，2011. 淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià). 震災(zāi)防御技術(shù)，6（3）：242—256.

山東省防震減災(zāi)“十五”重點(diǎn)項(xiàng)目（SD10503）和山東省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（Q97E1142）

2011-03-21

王華林，男，生于1958年。1982年畢業(yè)于山東科技大學(xué)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)普查專業(yè)；1984年在中國(guó)地震局蘭州地震所獲地震地質(zhì)專業(yè)碩士學(xué)位；現(xiàn)任研究員。主要從事活斷層探查、地震區(qū)劃、工程地震和斷層危害性評(píng)價(jià)的理論與應(yīng)用研究工作。E-mail：whl580126@163.com

Κey words: Active fault; Determination methods; Maximum seismic intensity; Seismic risk assessment;Zibo city