王華林 蓋殿廣 王紀強 葛孚剛 鐘普浴

（山東省地震工程研究院，濟南 250021）

淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險性評價1

王華林 蓋殿廣 王紀強 葛孚剛 鐘普浴

（山東省地震工程研究院，濟南 250021）

本文是山東省防震減災“十五”重點項目（SD10503）——淄博市活斷層探測與地震危險性評價項目的一個子課題和山東省自然科學基金青年基金（Q97E1142）——郯廬斷裂帶強震孕育動力學模型及其數(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、探槽開挖、斷層活動性鑒定等技術(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、活動斷裂長期滑動習性的定性和定量資料、歷史與現(xiàn)代地震活動性和地球動力學資料的基礎(chǔ)上，甄別出具有發(fā)生破壞性地震的活斷層段。同時利用定性、定量和綜合判定方法，評價了淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷層的地震危險性。本項研究成果為淄博市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預測和斷層危害性評價提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

活動斷裂 判定方法 最大震級 地震危險性評價 淄博市

引言

本文是山東省防震減災“十五”重點項目（SD10503）——淄博市活斷層探測與地震危險性評價項目的一個子課題和山東省自然科學基金青年基金（Q97E1142）——郯廬斷裂帶強震孕育動力學模型及其數(shù)值模擬研究部分研究成果的總結(jié)。我們進行淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險性評價的主要技術(shù)途徑為：地震構(gòu)造背景與地震活動性分析→構(gòu)造應(yīng)力場特征→斷裂活動性分段劃分→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)震能力綜合評價。

在淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險性評價工作中，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、探槽開挖、斷層活動性鑒定等技術(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、主要活斷層長期滑動習性的定性和定量資料，同時配合歷史與現(xiàn)代地震活動性分析、地殼動力學分析，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，評價了淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷層的地震危險性。本項研究成果為淄博市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預測和斷層危害性評價提供了基礎(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個斷塊，位于魯西和冀東－渤海2個斷塊的結(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斷裂帶，構(gòu)成了本區(qū)的復雜活動構(gòu)造格局（晁洪太等，1997；王華林等，2008）。這些斷裂在第四紀時期有過一定程度的活動，對區(qū)域中、強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淄博市城區(qū)地震危險性有重要影響的 2條活動構(gòu)造帶（王華林，1995）。同時郯廬斷裂帶也是我國東部的1條巨型構(gòu)造帶，具有明顯的分段活動特點，各段的構(gòu)造運動及地震活動存在明顯的差異（鄭朗蓀，1988），它是1條區(qū)域性的重力、航磁、地熱、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6次7級以上強震。益都斷裂帶由1組北西向斷裂組成，沿益都斷裂帶曾發(fā)生過多次5—6級地震。在郯廬斷裂帶與益都斷裂帶的交匯處，曾發(fā)生過公元前70年安丘7級地震。

區(qū)域性地殼、上地幔變異帶、航磁、重力、地熱梯度帶與地震的關(guān)系研究結(jié)果（馬杏垣，1987；1989；李家正等，1983；魏夢華等，1980；王曉青，1988；張碧秀等，1988）表明，強震大多分布在塊狀正磁異常區(qū)的邊緣部位，或2個正磁異常的夾畸部位，長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震發(fā)生的有利部位。不規(guī)則正負重力異常區(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，多有強震震中分布。強震活動帶與上地幔隆起帶和地殼厚度梯度帶相對應(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、地熱梯度帶向北西扭曲畸變的部位（王華林，1995）。

1.2 構(gòu)造應(yīng)力場與震源破裂性質(zhì)

利用華北及鄰區(qū)近10多年GPS測量結(jié)果和歐亞板塊的彈性運動模型，張培震等（2002）和張靜華等（2004）研究了華北地區(qū)的水平形變場和局部水平形變場，發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)水平形變場存在比較一致的南東向運動，且運動方向繞順時針方向逐漸旋轉(zhuǎn)。鄂爾多斯、華北平原和魯東-黃海地塊的運動速率分別為4.8mm/a、5.0mm/a和5.2mm/a，運動方向分別為南東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，而華北局部形變場的形變速率大約為水平形變場的 50%。應(yīng)用地塊的整體旋轉(zhuǎn)與線性應(yīng)變模型計算出了華北主要斷裂帶兩側(cè)的相對運動和各地塊內(nèi)部的主應(yīng)變場。華北東西向和北西西向斷裂基本上為左旋走滑型，滑動速率從東向西逐漸減??；北北東向和北東向斷裂基本上為右旋走滑型，從北向南滑動速率逐漸減小。華北地區(qū)應(yīng)變場的基本格架是：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)水平形變場與應(yīng)變場的基本特征推測，華北地區(qū)構(gòu)造運動與形變的主要驅(qū)動力為：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-南東方向的擴張力（黃培華等，1983）。

利用華北地區(qū)發(fā)生的一系列強震資料，李欽祖（1980）、魏光興等（1993）、許忠淮等（1983）和周翠英等（1992）對該區(qū)的地震斷層面解進行了研究，研究表明華北地區(qū)中強地震斷層面解是一致的，特別是幾個7級左右強震，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°。中國大陸東部的地震，尤其是6.0級以上的強震，其地震斷裂的錯動方式多以走滑型為主，2個節(jié)面的傾角多為60°—70°或更大，P軸以近水平向為主；從應(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?，這種變化是一種逐漸的過渡變化。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)力場之中。

統(tǒng)計分析得到的綜合機制解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個單震震源機制解P、T軸優(yōu)勢方位分別為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)力場主壓應(yīng)力軸方向為北東東向，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)力場總體特征與華北大區(qū)域應(yīng)力場基本一致。

在區(qū)域范圍內(nèi)，綜合機制解A、B節(jié)面平均走向分別為 30.3°和 300.5°（圖 2）；單震震源機制解的優(yōu)勢走向在 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軸走向優(yōu)勢分布方向為北東向和北西向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 個方向破裂或錯動，具有沿原有地震斷裂繼承性破裂或錯動的特點，根據(jù)震源機制解2個節(jié)面錯動性質(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動或近走滑為主，這與地質(zhì)上的構(gòu)造錯動性質(zhì)一致。

圖2 綜合震源機制解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)斷裂和地震活動特征

斷裂和地震活動特征、活動斷裂與地震活動的關(guān)系研究是淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂地震危險性評價的基礎(chǔ)。鑒于淄博市位于北西向益都斷裂帶上，由于沂沭斷裂帶、上五井斷裂和廣饒-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，為了能夠全面認識淄博市及其鄰近區(qū)域斷裂的危險性，我們將研究區(qū)域擴大到 2°×2°的范圍。因此涉及到整個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、上五井斷裂，以及近場區(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)活動斷裂與MS≥4?級地震（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、上五井斷裂、淄河斷裂、昌邑-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)查和探測成果，我們對12條斷裂的基本特征進行了總結(jié)，其結(jié)果如表1所示。

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

綜合分析認為，淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂的活動特征如下：

（1）斷裂的活動時代不同，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-晚更新世晚期活動斷裂；張店-仁河斷裂、益都斷裂、昌邑-大店斷裂和上五井斷裂中段為晚更新世活動斷裂；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、上五井斷裂、淄河斷裂、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂為早中更新世活動斷裂。

（2）斷裂活動的分區(qū)特征

曾發(fā)生過7級以上地震的強震活動區(qū)是全新世活動斷裂集中活動的區(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-晚更新世晚期活動斷裂。中強地震活動構(gòu)造區(qū)多為晚更新世和第四紀活動斷裂集中的區(qū)域，有次級的深大斷裂和殼內(nèi)斷裂交匯，如1829年臨朐6?級地震震中區(qū)附近的雙山-李家莊斷裂為全新世早期-晚更新世晚期活動斷裂，上五井斷裂中段為晚更新世晚期活動斷裂（孫昭民等，1995）。

（3）分段活動特征

受斷裂的切割或阻隔，斷裂活動表現(xiàn)出分段性。這種分段表現(xiàn)在活動時代和活動強度兩個方面。如雙山-李家莊斷裂南段為全新世早期-晚更新世晚期活動，北段為晚更新世活動；張店-仁河斷裂南段4萬年活動、中段8萬年活動到北段十幾萬年活動，沿斷裂走向斷裂活動時代由新到老。

（4）分帶活動特征

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具有分帶性，其中雙山-李家莊斷裂活動強度最強，兩側(cè)益都斷裂和張店-仁河斷裂活動強度次之。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斷裂。

（5）斷裂活動的衰減特征

雙山-李家莊斷裂、益都斷裂和張店-仁河斷裂的活動強度均表現(xiàn)出由沂沭斷裂帶沿斷層向北西方向逐漸衰減的特征。其主要證據(jù)有：斷裂活動時代由南東向北西，由新到老。斷層泥石英表面形貌分析和14C年代測定結(jié)果表明，雙山-李家莊斷裂的活動時代由南東段的全新世活動向北西方向過渡為晚更新世活動，張店-仁河斷裂活動時代由南東段的晚更新世活動向北西方向過渡為中更新世活動；沿益都斷裂帶，由南東向北西曾發(fā)生過安丘 7級、臨朐 6?級、臨淄5?級、濱州南5?級、高青5級和惠民4?級地震（圖4），地震強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 地震活動特征

圖3和圖5給出了淄博市及其鄰近地區(qū)MS≥4?級地震（公元前70年—2006年7月）和現(xiàn)代ML≥2級地震（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?級地震 19次，其中，4?－4.9級地震5次，5－5.9級地震12次，6－6.9級地震1次，7－7.9級地震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級地震253次，其中，2.0—2.9級地震227次，3.0—3.9級地震24次，4.0—4.9級地震2次（圖5）。

表2 區(qū)域范圍內(nèi)MS≥4?級地震目錄（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?級地震（公元前70年—2006年7月）分布圖（圖3）分析，地震活動具有空間分布的不均勻性，中強地震受活動斷裂帶的控制。公元前70年安丘7級地震發(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-晚更新世晚期活動斷裂。1829年臨朐6?級地震發(fā)生在北西向雙山-李家莊斷裂和北東向上五井斷裂的交匯部位，震中區(qū)附近的雙山-李家莊斷裂為全新世早期-晚更新世晚期活動斷裂，上五井斷裂中段為晚更新世晚期活動斷裂。5—5?級地震發(fā)生在晚更新世晚期和早中更新世活動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408年山東高青東南5級地震；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1730年山東長山（舊）5級地震；在淄河斷裂和廣饒-齊河斷裂的拐彎處曾分別發(fā)生過1347年山東博山5?級地震和1620年山東齊東（舊）5?級地震。中強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1829年臨朐6?級、408年山東高青東南5級、1730年山東長山（舊）5級、1347年山東博山5?級、1620年山東齊東（舊）5?級等多次中強地震。中強地震沿北北東向沂沭斷裂帶顯示出一定的帶狀分布，但濰坊和昌樂一帶為中強地震的空白段。

從現(xiàn)代ML≥2級地震分布（公元1970年—2006年7月）（圖5）分析，現(xiàn)代地震活動具有空間分布的不均勻性，現(xiàn)代地震沿活動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

對該區(qū)地震震源深度分布統(tǒng)計表明，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 活動斷裂與地震活動的關(guān)系

淄博市及其鄰近地區(qū)的活動斷裂與地震活動密切相關(guān)。斷裂的活動時代不同決定著斷裂的控震能力不同。全新世早期-晚更新世晚期活動斷裂對6?級地震、7級地震有控制作用；晚更新世晚期活動斷裂對6級左右地震有控制作用；早中更新世活動斷裂對5—5.5級地震有控制作用。斷裂分段活動、分帶活動和沿斷裂活動的衰減特征決定了地震的分段、分帶和沿斷裂活動的衰減特征。益都斷裂帶斷裂活動強度由沂沭斷裂帶沿斷層向北西方向逐漸衰減，自南東向北西曾分別發(fā)生過安丘7級地震、臨朐6?級地震、臨淄5?級地震、高青5?級地震及惠民 5級地震?；顒訑嗔训慕粎R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408年山東高青東南5級地震；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1730年山東長山（舊）5級地震；在淄河斷裂和廣饒-齊河斷裂的拐彎處曾分別發(fā)生過1347年山東博山5?級地震和1620年山東齊東（舊）5?級地震。

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 主要活動斷裂地震危險性評價

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

3.1 主要活動斷裂地震控震能力的定性估計

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

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1730年山東長山（舊）5級地震；雙山-李家莊斷裂南段和上五井斷裂中段曾發(fā)生過1829年臨朐6?級地震；雙山-李家莊斷裂北段及其附近曾發(fā)生過多次5—5?級地震；上五井斷裂其它段落無4?及其以上級別地震的記載；王母山斷裂和益都斷裂上無 4?級及其以上級別地震的記載；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂和淄河斷裂上曾發(fā)生過 5級地震；昌邑-大店斷裂和安丘-莒縣斷裂及其附近曾發(fā)生過安丘7級地震；沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂上曾發(fā)生過5級地震。

根據(jù)華北地區(qū)和山東及其鄰近地區(qū)斷裂活動時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)不同活動時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)全新世晚期活動斷裂主要控制7級以上至8.5級地震的發(fā)生；全新世中早期活動斷裂對6.5—7級地震有明顯的控制作用；晚更新世活動斷裂對5.5—6.5級地震有明顯的控制作用；早、中更新世活動斷層只控制M≤5.5級地震發(fā)生。根據(jù)這一研究成果，我們認為雙山-李家莊斷裂南段和安丘-莒縣斷裂的控震能力為6.5—7級地震；益都斷裂、張店-仁河斷裂、上五井斷裂和昌邑-大店斷裂的控震能力為5.5—6.5級地震；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M≤5.5級地震有控制作用。

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

3.2 主要活動斷裂地震上限的定量估計

前人研究地震斷層長度與地震震級的關(guān)系，大都選取地震斷裂長度與地震震級進行統(tǒng)計分析，通過回歸分析得到二者的統(tǒng)計關(guān)系，然后再用其估計其它地震斷層的震級上限。顯而易見，這些統(tǒng)計關(guān)系只能用于全新世晚期以來發(fā)生過強震的地震活動斷裂震級上限估計。

表3 主要活動斷裂地震危險性（控震能力）評價結(jié)果Table 3 Summary of seismic risk assessment on active faults in Zibo city and its adjacent area

對于全新世中早期、晚更新世、早中更新世活動斷裂如何利用這些統(tǒng)計關(guān)系進行震級上限估計，必需進行必要的技術(shù)處理。鑒于上述不同活動時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度與地震震級統(tǒng)計關(guān)系，用于不同活動時代斷裂的震級上限估計成為可能。具體的處理方法是給出不同活動斷裂控震能力的震級上限和區(qū)間，然后根據(jù)它們之間的比值關(guān)系（折算系數(shù)），進行不同時代活動斷裂的最大震級上限估計。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、6.8級、6.1級和5.3級，全新世晚期折算系數(shù)為1，因為斷裂長度與地震震級統(tǒng)計關(guān)系可直接用于此類斷層的震級上限估計，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)不同活動斷裂控震能力及其折算系數(shù)。利用斷裂長度與地震震級統(tǒng)計關(guān)系和折算系數(shù)確定不同活動時代斷裂的震級上限的具體做法是：首先根據(jù)斷裂長度與地震震級統(tǒng)計關(guān)系計算不同活動時代斷裂段的震級上限，再根據(jù)斷裂活動時代給出折算系數(shù)（比值），用計算獲得的震級上限乘以折算系數(shù)就得到了不同活動時代斷裂的震級上限，以此來估計不同活動時代斷裂（斷裂段）的控震能力（震級上限）。

表4 不同時代活動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所列出的主要活動斷裂（斷裂段）的長度，計算獲得每1條活動斷裂（斷裂段）震級上限的平均值（表3）。再根據(jù)表3所列出的主要活動斷裂（斷裂段）的活動時代和表4給出的不同時代活動斷裂的控震能力折算系數(shù)，用震級上限的平均值乘以折算系數(shù)就得到了不同活動時代斷裂（斷裂段）的震級上限（折算震級）。其結(jié)果見表3。

鄧起東等的計算公式（公式1）：

Wels等的計算公式（公式2）：

式中，L為活動斷層的分段長度；M為估算的最大潛在地震震級。

3.3 主要活動斷裂地震危險性評價的綜合評判

根據(jù)主要活動斷裂地震控震能力的定性估計和定量估計結(jié)果，充分考慮地震構(gòu)造背景、構(gòu)造應(yīng)力場特征和震源破裂性質(zhì)，淄博市及其鄰近地區(qū)斷裂和地震活動特征以及斷裂與地震活動的關(guān)系，綜合評判給出了淄博市及其鄰近地區(qū)主要斷裂的地震危險性評價結(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為7.0—7.5級；雙山-李家莊斷裂南段的最大震級為 6.5—7.0級；昌邑-大店斷裂和益都斷裂南東段的最大震級為 6.5級；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為6.0—6.5級；張店-仁河斷裂、上五井斷裂中段和益都斷裂北西段的最大震級為6.0級；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斷裂北東段和南西段的最大震級為5.5級。淄博市城區(qū)近場區(qū)范圍內(nèi)主要涉及雙山-李家莊斷裂北段，其最大震級為 6.0—6.5級；張店-仁河斷裂和益都斷裂北西段，其最大震級為6.0級；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，其最大震級為5.5級。淄博市城區(qū)近場區(qū)范圍內(nèi)面臨的最大地震危險來自雙山-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為6.0—6.5級；張店-仁河斷裂的最大震級為6.0級。

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

4 主要結(jié)論與認識

（1）北北東向的郯廬斷裂帶和北西向的益都斷裂帶是對淄博市城區(qū)地震危險性有重要影響的2條活動構(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、地熱梯度帶向北西扭曲畸變的部位。本地區(qū)構(gòu)造運動與形變的主要驅(qū)動力為：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，導致北東 30°和北西 300°—310°兩個方向破裂或錯動。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動或近走滑為主。北東 30°和北西300°—310°兩個方向的破裂構(gòu)成了本區(qū)中、強地震的發(fā)震構(gòu)造。

（2）淄博市及其鄰近地區(qū)斷裂的活動時代不同，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-晚更新世晚期活動斷裂；張店-仁河斷裂、益都斷裂、昌邑-大店斷裂和上五井斷裂中段為晚更新世活動斷裂；禹王山斷裂、廣饒-齊河斷裂、王母山斷裂、上五井斷裂、淄河斷裂、沂水-湯頭斷裂和鄌郚-葛溝斷裂為早中更新世活動斷裂。發(fā)生過 7級以上地震的強震活動區(qū)是全新世活動斷裂集中活動的區(qū)域，多表現(xiàn)為區(qū)域性深大斷裂的相互交匯。斷裂活動分段表現(xiàn)在活動時代和活動強度兩個方面：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斷裂；雙山-李家莊斷裂、益都斷裂和張店-仁河斷裂的活動強度均表現(xiàn)出由沂沭斷裂帶沿斷層向北西方向逐漸衰減的特征，具體表現(xiàn)在雙山-李家莊斷裂的活動時代由南東段的全新世活動向北西方向過渡為晚更新世活動，張店-仁河斷裂活動時代由南東段的晚更新世活動向北西方向過渡為中更新世活動。同時沿益都斷裂帶，由南東向北西曾發(fā)生過安丘 7級、臨朐 6?級、廣饒西南5?級、濱州南5?級和惠民東南5級地震，地震強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性綜合評價結(jié)果表明，安丘-莒縣斷裂的最大震級為7.0—7.5級；雙山-李家莊斷裂南段的最大震級為6.5—7.0級；昌邑-大店斷裂和益都斷裂南東段的最大震級為6.5級；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為6.0—6.5級；張店-仁河斷裂、上五井斷裂中段和益都斷裂北西段的最大震級為6.0級；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斷裂北東段和南西段的最大震級為 5.5級。淄博市城區(qū)近場區(qū)范圍內(nèi)主要涉及雙山-李家莊斷裂北段，其最大震級為6.0—6.5級；張店-仁河斷裂和益都斷裂北西段，其最大震級為6.0級；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，其最大震級為5.5級。淄博市城區(qū)近場區(qū)范圍內(nèi)面臨的最大地震危險來自雙山-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為 6.0—6.5級；張店-仁河斷裂的最大震級為6.0級。

（4）本文將斷裂活動時代與斷裂控震能力以及地震斷層長度與地震震級的統(tǒng)計關(guān)系的研究成果相結(jié)合，提出了定性與定量相結(jié)合判定不同活動時代斷裂的最大震級的斷裂危險性評價方法。這一研究思路和方法具有一定的推廣和應(yīng)用價值。本文的研究成果對認識地震孕育和發(fā)生的成因機理、構(gòu)造動力學環(huán)境與強震活動的關(guān)系、斷裂和地震的活動規(guī)律、淄博市及其鄰近地區(qū)的中長期地震預報和潛在震源區(qū)判定，以及淄博市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預測和斷層危害性評價具有重要的理論和實際意義。

鄧起東，于貴華，葉文華，1992. 地震地表破裂參數(shù)與震級關(guān)系的研究. 見：活動斷裂研究（2）. 北京：地震出版社．

方仲景，丁夢林，向宏發(fā)等，1987. 郯廬斷裂帶. 北京：地震出版社.

黃培華，傅容珊等，1983. 中國巖石層底面地幔對流狀態(tài)的討論. 地球物理學報，26（1）：39—47.

李家正，劉敬寬，1983. 華北地區(qū)重磁場特征與地震的關(guān)系. 地震科學研究，6：19—22.

李欽祖，1980. 華北地殼應(yīng)力場的基本特征. 地球物理學報，23（4）：376—387．

劉光夏，張先，賀為民等，1996. 渤海及其鄰區(qū)居里等溫面的研究. 地震地質(zhì)，18（4）：398—402.

馬杏垣主編，1987. 中國巖石圈動力學綱要，1：400萬中國及鄰近海域巖石圏動力學圖說明書. 北京：地質(zhì)出版社.

馬杏垣主編，1989. 中國巖石圈動力學圖集. 北京：地圖出版社.

宋方敏，楊曉平，何宏林等，2005. 山東安丘-莒縣斷裂小店子-茅埠段新活動及其定量研究. 地震地質(zhì)，27（2）：200—211．

孫昭民，王志才，1995. 青州及鄰區(qū)斷裂分段活動及其與臨朐盆地的關(guān)系. 見：山東青州地震研究與地震區(qū)劃. 北京：地震出版社，95－102.

王華林，1990. 公元前70年諸城-昌樂地震發(fā)震構(gòu)造的初步研究. 地震學刊，3：100—103．

王華林主編，1995. 山東青州地震研究與地震區(qū)劃. 北京：地震出版社.

王華林，王紀強，蓋殿廣等，2008. 黃縣弧形斷裂探測、活動性鑒定及其地震地質(zhì)意義. 震災防御技術(shù)，3（4）：436—450.

王曉青，1988. 沂沭斷裂深部構(gòu)造研究. 中國地震，4（3）：23—28.

汪一鵬，1979. 我國板內(nèi)地震和中新生代應(yīng)力場. 地震地質(zhì)，1（3）：1—11．

魏光興，刁守中，周翠英等，1993. 郯廬帶地震活動性研究. 北京：地震出版社．

魏夢華，1980. 根據(jù)重力資料分析華北地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)的基本特征及其與地震的關(guān)系. 地震地質(zhì)，2（2）：55—60.

許忠淮，閻明，趙仲和．1983. 由多個小地震推斷的華北地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場的方向. 地震學報，5（3）：268—279．

解政文，1980. 渤海及其鄰近地區(qū)熱流值初步分析. 地震地質(zhì)，2（3）：57－64.

葉洪，張文郁，1980. 初論華北板內(nèi)地震斷層特征及其與地殼、上地幔動力學過程的關(guān)系. 地震地質(zhì)，2（1）：27—38.

晁洪太，王琦，李家靈等，1997. 山東省地震構(gòu)造圖、山東省新構(gòu)造圖及說明書（1：100萬）. 濟南：山東省地圖出版社.

晁洪太，李家靈，崔昭文等，1998. 不同活動時代斷層的控震能力及其潛在震源區(qū)的震級上限. 見：中國地震區(qū)劃學術(shù)討論會文集. 北京：地震出版社，57—62.

張靜華，李延興，郭良遷等，2004. 用GPS測量結(jié)果研究華北現(xiàn)今構(gòu)造形變場. 大地測量與地球動力學，24（3）：40—46.

張碧秀，湯永安，1988. 沂沭斷裂帶地殼結(jié)構(gòu)特征. 中國地震，4（3）：16—22.

張培震，王琪，馬宗晉，2002. 中國大陸現(xiàn)今構(gòu)造運動的GPS速度場與活動地塊. 地學前緣，9（2）：430—441．

鄭朗蓀，高維明，鄭傳貝，1988．郯廬斷裂帶的分段與沂沭斷裂的活動性．中國地震，4（3）；123—129．

周翠英，周煥鵬等，1992. 山東地區(qū)近期地震應(yīng)力背景分析. 地震，4：54—61．

周玖，黃修武，王學昌，1983. 青藏高原重力構(gòu)造. 地質(zhì)科學，（4）：345—353．

Wels D.L. and Coppersmith K.J., 1994． New empirical relationship among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84（4）：974—1002.

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，王紀強，葛孚剛，鐘普浴，2011. 淄博市及其鄰近地區(qū)活斷層地震危險性評價. 震災防御技術(shù)，6（3）：242—256.

山東省防震減災“十五”重點項目（SD10503）和山東省自然科學基金青年基金項目（Q97E1142）

2011-03-21

王華林，男，生于1958年。1982年畢業(yè)于山東科技大學區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)普查專業(yè)；1984年在中國地震局蘭州地震所獲地震地質(zhì)專業(yè)碩士學位；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價的理論與應(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