雷煥珍，張仁鵬，王希燕，孟憲瑩（.長春市地震速測速報(bào)中心，吉林長春 300；.吉林省地震局，吉林長春 300）

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對長春市區(qū)貢獻(xiàn)量最大潛在震源區(qū)的確定

雷煥珍1，張仁鵬2，王希燕1，孟憲瑩1
（1.長春市地震速測速報(bào)中心，吉林長春 130012；2.吉林省地震局，吉林長春 130022）

摘 要：采用地震危險(xiǎn)性分析軟件SHA，對長春市區(qū)一個(gè)場址進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析，分別計(jì)算得到周期為0s、1. 0s和6s時(shí)，長春市區(qū)附近存在的各潛在震源區(qū)對場址地震危險(xiǎn)性的貢獻(xiàn)量。計(jì)算結(jié)果表明：長春潛在震源區(qū)在短周期時(shí)對場址貢獻(xiàn)量最大，舒蘭和松原潛在震源區(qū)在長周期時(shí)對場址貢獻(xiàn)量最大。研究不同周期時(shí)對場址貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)，符合工程的實(shí)際情況，能夠使最終確定的地震動(dòng)參數(shù)更為合理可靠。

關(guān)鍵詞：地震危險(xiǎn)性分析；潛在震源區(qū)；最大貢獻(xiàn)量；設(shè)定地震；長春市區(qū)

0 引言

長春市城市發(fā)展建設(shè)日新月異，“兩橫三縱”快速路工程、地鐵、橋梁及隧道建設(shè)，各種生命線工程縱橫交錯(cuò)，導(dǎo)致城市人口密集，高樓林立。一旦遭遇較大地震，將對城市及重要建、構(gòu)筑物設(shè)施造成嚴(yán)重或?yàn)?zāi)難性的后果［1］。因此，對工程場地進(jìn)行地震安全性評價(jià)就顯得尤為重要。而確定對場點(diǎn)地震動(dòng)貢獻(xiàn)最大的潛在震源區(qū)是地震安全性評價(jià)工作中的重要環(huán)節(jié)［2］，因?yàn)樨暙I(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)是設(shè)定地震的初選區(qū)域，對某場址的設(shè)定地震一般都是在該區(qū)域中選取使場點(diǎn)產(chǎn)生一定水平地震動(dòng)的概率最大的震級和距離作為設(shè)定地震的震級和震中距。

對場址貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)往往并不只是一個(gè)潛在震源區(qū)。因?yàn)樨暙I(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)在長周期和短周期時(shí)有時(shí)并不相同［3］。一般而言，地震動(dòng)在短周期時(shí)衰減較快，近源對場址的影響相對突出，相反的在長周期時(shí)地震動(dòng)衰減較慢，近源對場址的影響就相對的減弱［4］。遠(yuǎn)源對場址影響的變化特點(diǎn)與近源的正好是相反的。此時(shí)，若只采用對峰值地震動(dòng)或基本烈度貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)，來估計(jì)場地的地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間等參數(shù)，則有可能給出不合理的結(jié)果，需要對貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)進(jìn)行專門討論［5］。因此本文在長春市區(qū)選取一個(gè)場址進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析，通過研究不同周期時(shí)長春市及附近的潛在震源區(qū)對研究場址貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)，為提供合理可靠的工程地震動(dòng)參數(shù)提供依據(jù)。

1 長春及附近地區(qū)潛在震源區(qū)的劃分

以長春市區(qū)向外延伸150km左右的范圍作為研究的區(qū)域，研究區(qū)域發(fā)育有不同方向的幾組斷裂，主要有北東向、東西向及北西向斷裂。其中以北東向斷裂規(guī)模最大，為區(qū)域上的主要斷裂構(gòu)造，區(qū)內(nèi)主要斷裂的特征列于表1?；趨^(qū)域、近場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)性的研究結(jié)果，參考《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》［6］，在研究區(qū)域內(nèi)的有效潛在震源區(qū)共有16個(gè)，其中震級上限7. 0級潛在震源區(qū)2個(gè)，震級上限6. 5級潛在震源區(qū)4個(gè)，震級上限6. 0級潛在震源區(qū)5個(gè)，震級上限5. 5級潛在震源區(qū)5個(gè)，潛在震源區(qū)的劃分具體方案如圖1所示。下面分別對幾個(gè)主要的潛在震源區(qū)的地震構(gòu)造環(huán)境做以描述［7］。

1. 1 震級上限7. 0級的潛在震源區(qū)

研究區(qū)內(nèi)震級上限7. 0的潛在震源區(qū)有2個(gè)，分別是松原潛在震源區(qū)（1）和舒蘭潛在震源區(qū)（6）。

松原潛在震源區(qū)（1）沿松原—肇東斷裂呈北東向展布，該斷裂自東北向西南分為三段，其中該斷裂中段的松原北斷裂、南段的孤店斷裂位于該潛在震源區(qū)內(nèi)?！八稍谢顒?dòng)斷層探測與地震危險(xiǎn)性評價(jià)”項(xiàng)目（2014年）對該斷裂進(jìn)行了專門研究，認(rèn)為該段斷裂為晚更新世活動(dòng)斷裂。松原北斷裂走向近東西，斷裂北部小震活動(dòng)頻繁。孤店斷裂呈隱伏性質(zhì)，在石油物探上是由兩個(gè)連續(xù)性較好的弧組成，在楊樹嶺至深井子一線呈北西方向延伸，經(jīng)前郭再向北呈現(xiàn)北東45°方向延伸。另外北東向松原—肇東斷裂與北西向查干花—道字井?dāng)嗔言诒緟^(qū)西南部交匯，在兩斷裂交匯部位附近，分別于2006年發(fā)生了1次5. 0級破壞性地震，2013年10月—11月發(fā)生了5. 8級震群（先后發(fā)生5次5. 0級以上破壞性地震）。根據(jù)震后現(xiàn)場調(diào)查，前郭5. 8級震群的最大烈度為Ⅶ度，等震線長軸方向?yàn)楸睎|向，與潛源方向一致。該區(qū)發(fā)生的最大地震是1119年前郭63/4級地震，位于潛源東部［8-9］。根據(jù)上述潛源內(nèi)斷裂位置、走向及活動(dòng)年代，綜合確定了該潛源邊界及方向，并根據(jù)區(qū)內(nèi)破壞性地震活動(dòng)，對該潛源的范圍及震級上限進(jìn)行了調(diào)整，綜合判定該區(qū)震級上限Mu =7. 0。

表1　研究區(qū)域內(nèi)主要斷裂特征Tab. 1 Characteristics of main fractures in the research area

舒蘭潛在震源區(qū)（6）走向北東，劃分的依據(jù)為依蘭—伊通斷裂。該斷裂在吉林舒蘭附近有長約40km斷續(xù)分布的線性影像，其中在大口欽—缸窯鎮(zhèn)段連續(xù)性很好，表現(xiàn)為一坡面傾向北西的地貌陡坎。中國地震局地質(zhì)研究所研究人員在缸窯鎮(zhèn)及大口欽鎮(zhèn)兩個(gè)地點(diǎn)對該地貌陡坎進(jìn)行了地貌測量和探槽開挖，揭露出斷層斷錯(cuò)晚更新世-全新世地層，地質(zhì)地貌調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大口欽附近斷裂斷錯(cuò)了全新世沖洪積礫石層，表明伊舒斷裂最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世至全新世。斷裂帶沿線1937年缸窯發(fā)生5. 0級地震，1960年榆樹發(fā)生5. 8級地震。根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)代和地震，綜合判定該區(qū)震級上限Mu =7. 0。

1. 2 震級上限6. 5級的潛在震源區(qū)

研究區(qū)內(nèi)震級上限6. 5級的潛在震源區(qū)包括伊通潛在震源區(qū)（11）、葉赫潛在震源區(qū)（12）以及昌圖潛在震源區(qū)（16）。

（11）和（12）兩潛在震源區(qū)走向北東，劃分的依據(jù)為依蘭—伊通斷裂。該斷裂中部在兩潛源區(qū)內(nèi)通過，由東西兩支近于平行的斷裂組成的斷陷帶，西支為主干斷裂。其中，西支斷裂在奢嶺出露于下更新統(tǒng)砂礫石層中，說明斷裂在中更新世有活動(dòng)。東支斷裂被一系列NW向的次級活動(dòng)斷裂切割成類似藕節(jié)狀的構(gòu)造，最新活動(dòng)時(shí)期為早更新世—中更新世早期。確定（11）潛在震源區(qū)震級上限為6. 5級是根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)代和地震，潛在震源區(qū)內(nèi)小震密集，但沒發(fā)生中強(qiáng)地震。（12）潛源毗鄰（11）潛在震源區(qū)，內(nèi)有小震分布，在石嶺子附近小震密集，綜合分析確定（12）潛在震源區(qū)的震級上限是6. 5級。

（16）潛在震源區(qū)位于華北地震區(qū)郯廬地震帶，主要沿依蘭—伊通斷裂帶沈陽—四平段劃分，該斷裂在鐵嶺、開原和四平一帶活動(dòng)較新，測年為6. 9萬年～10. 5萬年，屬晚更新世，在沈陽—開原間，歷史上發(fā)生過4. 5～5. 5級地震5次，是一條有中強(qiáng)地震活動(dòng)的構(gòu)造。依據(jù)地震構(gòu)造類比原則，該潛源的震級上限是6. 5級。

1. 3 震級上限6. 0級潛在震源區(qū)

該類潛在震源區(qū)在研究范圍內(nèi)包括有長春潛在震源區(qū)（8）和四平潛在震源區(qū)（9）。

兩潛源區(qū)內(nèi)有四平—德惠，景臺—孫家臺2條斷裂通過。四平—德惠斷裂為早更新世斷裂；景臺—孫家臺斷裂在飲馬河?xùn)|岸山前發(fā)育有山前陡坎地貌，但未見任何第四紀(jì)地層被斷錯(cuò)，該斷裂為前第四紀(jì)斷裂。長春潛在震源區(qū)和四平潛在震源區(qū)內(nèi)均有小震分布，沿四平—德惠斷裂帶的范家屯于1966年發(fā)生5. 2級地震，四平梨樹于1963年發(fā)生了4. 8級地震，因此由構(gòu)造和地震分布綜合判定這兩個(gè)潛在震源區(qū)的震級上限是6. 0級。

2 潛在震源區(qū)貢獻(xiàn)量計(jì)算

參考胡聿賢［6］介紹的中國概率地震危險(xiǎn)性分析方法，采用地震危險(xiǎn)性分析軟件（SHA），對長春市區(qū)的一個(gè)工程場址進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析，計(jì)算得到不同周期時(shí)長春市區(qū)附近各潛在震源區(qū)對該場址的地震危險(xiǎn)性貢獻(xiàn)量［10］。由于地震動(dòng)衰減關(guān)系會隨著周期發(fā)生變化，而最大貢獻(xiàn)潛源的確定會隨著設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及衰減關(guān)系式的不同而發(fā)生變化［11］，因此在不同周期下，潛在震源區(qū)對場址影響的地位也將發(fā)生變化。

長春市內(nèi)主要有兩類典型建筑物：20～25層和1～6層的建筑物（包括平房），在1. 0s周期下的地震動(dòng)對20層以上的高層建筑物影響明顯，在0. 1s周期下的地震動(dòng)則對1～5層建筑物的破壞嚴(yán)重［12］。因此，選取周期為0s、1. 0s和6. 0s進(jìn)行分析，得到在長春市開展工程場地地震安全性評價(jià)所應(yīng)注意的潛在震源區(qū)的影響［13］。

2. 1 周期0s

在周期為0s時(shí)，計(jì)算所得各主要潛在震源區(qū)在50年超越概率為2%、10%和63%水準(zhǔn)下的貢獻(xiàn)量列于表2中。從表2可以看出，在50年超越概率為63%時(shí)，松原、靠山北、舒蘭潛、德惠、長春、四平、伊通和葉赫潛在震源區(qū)對研究場址有貢獻(xiàn)。其中場址所在的長春潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量最大，約占所有潛在震源區(qū)貢獻(xiàn)量的33%；其次是德惠和伊通潛在震源區(qū)，分別占所有潛在震源區(qū)貢獻(xiàn)量的21. 4%和20. 6%，這三個(gè)潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量明顯大于其他的潛在震源區(qū)。在50年超越概率為10%時(shí)，對場址有貢獻(xiàn)的只有長春和伊通潛在震源區(qū)。其中長春潛在震源區(qū)（8）的貢獻(xiàn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于伊通潛在震源區(qū)。在50年超越概率為2%時(shí)，對場地有貢獻(xiàn)的只有長春潛在震源區(qū)。

表2 周期0s時(shí)各主要潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量Tab. 2 The contributions of each major potential seismic source zone at 0s

從計(jì)算結(jié)果可知，在周期0s時(shí)，場址所在的長春潛在震源區(qū)對場址的貢獻(xiàn)量最大，這說明在短周期時(shí)，距離場址較近的潛在震源區(qū)對場址的地震危險(xiǎn)性作用比較明顯。

2. 2 周期1. 0s

在周期1. 0s時(shí)，計(jì)算各主要潛在震源區(qū)在50年超越概率為2%、10%和63%時(shí)的貢獻(xiàn)量列于表3。

從表3中可以看出，在50年超越概率為63%和10%時(shí)，對場址地震危險(xiǎn)性有貢獻(xiàn)的潛在震源區(qū)的數(shù)量都有所增加，分別增至10個(gè)和4個(gè)，并且場地所在的長春潛在震源區(qū)對場地的貢獻(xiàn)量還是最大，其他的潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量也都有了增長。在50年2%概率時(shí)，在周期為1. 0s時(shí)沒有潛在震源區(qū)對場地有貢獻(xiàn)。

與周期0s時(shí)相比，周期1. 0s時(shí)對場址地震危險(xiǎn)性有貢獻(xiàn)的潛在震源區(qū)的數(shù)量有所增加，這說明隨著周期的增長，近源對場址的地震危險(xiǎn)性減弱，而距離遠(yuǎn)的高震級上限潛在震源區(qū)對場址危險(xiǎn)性的貢獻(xiàn)有所增長。

2. 3 周期6. 0s

在周期6. 0s時(shí)，計(jì)算各主要潛在震源區(qū)在50年超越概率為2%、10%和63%時(shí)的貢獻(xiàn)量列于表4。

表3 周期1. 0s時(shí)各主要潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量Tab. 3 The contributions of each major potential seismic source zone at 1. 0s

表4 周期6. 0s時(shí)各主要潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量Tab. 4 The contributions of each major potential seismic source zone at 6. 0s

從表4可以看出，在50年超越概率63%時(shí)，對場址危險(xiǎn)性有貢獻(xiàn)的潛在震源區(qū)有10個(gè)。舒蘭、伊通和長春潛在震源區(qū)的貢獻(xiàn)量較大，分別占整個(gè)潛在震源區(qū)貢獻(xiàn)的20. 53%、19. 46%和16. 27%；在50年超越概率10%時(shí)，對場址危險(xiǎn)性有所貢獻(xiàn)的潛在震源區(qū)有4個(gè)，分別是松原、舒蘭、長春和伊通，其中對場址貢獻(xiàn)最大的是舒蘭，貢獻(xiàn)率約為47. 93%；在50年超越概率2%時(shí)，對場址有貢獻(xiàn)的是舒蘭和松原潛在震源區(qū)。

在周期6. 0s時(shí)，對場址貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)是距離場址較遠(yuǎn)處的舒蘭和松原潛在震源區(qū)，這也是研究區(qū)域內(nèi)震級上限最高的潛在震源區(qū)。這說明高震級上限的遠(yuǎn)源對場址長周期部分的危險(xiǎn)性貢獻(xiàn)大。

3　分析與討論

通過以上計(jì)算，可以看出對場地貢獻(xiàn)量最大的潛在震源區(qū)會隨著周期和概率水準(zhǔn)不同而發(fā)生變化。在短周期，對場地地震危險(xiǎn)性貢獻(xiàn)最大的是長春潛在震源區(qū)，而在長周期時(shí)對場地影響較大的則是舒蘭潛在震源區(qū)和松原潛在震源區(qū)。

根據(jù)歷史文獻(xiàn)的記載，場地附近最大地震是1966年懷德5. 2級地震，場地位于Ⅴ度區(qū)范圍內(nèi)［14］。而周圍強(qiáng)震對場地影響最大的是1119年前郭63/4級地震，對長春市區(qū)的影響烈度為Ⅵ度。這一地震環(huán)境和歷史地震影響特征與本文計(jì)算結(jié)果一致。

近些年來的地震震害經(jīng)驗(yàn)表明，近震與遠(yuǎn)震的震害有一定差異，破壞有選擇性：小的近震，易使剛性較大的、較低矮的房屋結(jié)構(gòu)破壞大，因此應(yīng)著重考慮距離場址較近的長春潛在震源區(qū)的影響；大的遠(yuǎn)震，常導(dǎo)致較高或跨度較大的柔性建筑物結(jié)構(gòu)破壞大，可以著重考慮長周期時(shí)對場址貢獻(xiàn)量最大的舒蘭潛在震源區(qū)和松原潛在震源區(qū)的影響。這樣結(jié)合具體的地震構(gòu)造和建筑物自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給出地震動(dòng)時(shí)程強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)，進(jìn)行人工地震動(dòng)合成，符合工程實(shí)際情況，從而使最終確定的地震動(dòng)參數(shù)更為合理可靠［15］。

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Study on the Most Dominant Potential Seismic Source Zone of Changchun City

Lei Huanzhen1，Zhang Renpeng2，Wang xiyan1，Meng Xianying1
（1. Earthquake Fast Determination and Report Center of Changchun，Jilin 130012，China；2. Earthquake Administration of Jilin Province，Changchun，Jilin 130022，China）

Abstract：Using seismic hazard analysis software SHA，we make the seismic hazard analysis on a site located in the center of Changchun city. Periods of seismic risk of each potential seismic zone in the district around Changchun are calculated separately at 0s，1. 0s，6. 0s. The results show that contribution of Changchun potential seismic zone to the site is the largest for short period；Shulan and Songyuan potential seismic source zones are the most dominant potential seismic source zones for long period. Studying the most dominant potential seismic source zone to seismic risk for different periods，it is in line with the actual situation of the project，and it enables the final ground motion parameters more reasonably and reliably.

Keywords：seismic risk analysis；potential seismic zone；the maximum contribution amount；scenario earthquake；Changchun city

中圖分類號：P315. 5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8047（2016）01-0019-06

收稿日期：2015-11-30

作者簡介：雷煥珍（1988—），女，碩士，助理工程師，主要從事地震監(jiān)測及地震安全性評價(jià)方面研究。