中國東部中強地震潛在震源區地震復發概率分布[1]

李姜一 周本剛

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中國東部中強地震潛在震源區地震復發概率分布[1]

李姜一 周本剛

（中國地震局地質研究所，北京100029）

本文對中國大陸東部102個中強潛在震源區內1500a以來5—6級地震的復發間隔進行了統計分析，得到了中強地震復發間隔不僅受潛源內斷層活動性影響，還與發震構造是否交匯及鄰區構造活動等因素有一定關系。中強地震復發間隔大致滿足指數分布，通過給出的概率模型可以計算出研究區內各潛在震源區未來一定時間內的發震概率，為地震危險性分析提供一些基礎資料。

潛在震源區 中強地震 復發間隔 概率模型

引言

我國地震活動的空間分布具有明顯的不均一性，大致以東經105°為界，東部地區的地震活動性總體弱于西部。許多地區，如華南塊體內部、華北塊體南部等，地震活動以中強地震為主，相應的潛在震源區震級上限為5.5—6.5級。因此，中強地震活動性分析對我國東部的地震危險性評價具有重要意義。

地震復發間隔是獲得地震危險性分析年平均發生率的重要參數，地震復發間隔分布特征是地震活動性研究的一個重要方向。傳統做法是通過統計各潛在震源區的歷史地震資料得到相應的復發間隔。這種方法得出的地震復發間隔與潛在震源區的劃分有很大關系。中國地震動參數區劃圖（GB 18306-2015）在第四代區劃圖潛在震源區劃分成果的基礎上，采用了三級劃分的方法，充分考慮了地震活動空間的非均勻性，并加強了東部地區中強地震發震構造判識（周本剛等，2013），從而降低了潛在震源區內地震復發間隔估計的不確定性。本文選取中國地震動參數區劃圖（GB 18306-2015）編制過程中采用的中國東部中強地震潛在震源區，對其內5—6級地震進行了統計，嘗試給出相應的地震復發概率分布，為潛在震源區地震活動性參數評估提供一些基礎資料。

1 資料選取

根據中國地震動參數區劃圖（GB 18306-2015）劃分的地震區帶的活動性，本文選取中國大陸東部具有中強地震潛在震源區的地震帶進行研究，包括郯廬地震帶、華北平原地震帶、長江中游地震帶、蘇北南黃海地震帶、右江地震帶和華南沿海地震帶，大致在105°—125°E，20°—45°N范圍。如圖1所示，研究區地震活動在空間上分布不均勻，地震活動大致呈彌漫性、成叢性的特點（高孟潭等，2008），地震資料選自中國地震動參數區劃圖（GB 18306-2015）編圖的地震目錄。

在我國根據地震發生的年代將其劃分為歷史地震（公元1900年以前）和現代地震。根據誤差分析理論，歷史地震的誤差為1/4震級單位；現代地震則為0.1震級單位。對于震中精度的不確定性，按《中國近代地震目錄》、《中國歷史強震目錄》上給出的震中精度分類：1類≤10km、2類≤25km、3類≤50km、4類≤100km、5類＞100km。本文包含102個中強地震，其中1類精度8個，2類精度37個，3類精度31個，4類精度9個，5類精度1個，沒有精度記載的地震共16個，具體見表1。

2 地震復發間隔的統計和分析

2.1 地震復發間隔的統計

很多學者對中國東部地區早期地震記錄進行過研究（楊智嫻等，1991；黃瑋瓊等，1994；盛菊琴等，2007），認為我國東部大致從1484年以來4.7級以上地震記錄完整。本文考慮到早期地震記錄的完整性，統計研究區102個潛在震源區內1500a以來發生的中強地震（5≤S≤6）共計190個，刪除前余震后獲得102個中強地震、57個地震復發間隔數據（表1）。剔除余震的方法參考了前人所作的工作（Keilis-Borok等，1986；馬秀芳等，1991；盛菊琴等，2007），將2a中潛在震源區內震級較大的地震視為主震，距主震前發震時間間隔1a之內的地震視為前震，主震后發生2a內的地震視為余震。

在統計過程中，針對個別潛在震源區的邊界與其發震構造展布不協調的情況，對其邊界進行了適當的修改，修改后的潛在震源區分布如圖1所示。

2.2 地震復發間隔的分析

本文共獲得了57個復發間隔數據（表1），按100a的步長進行統計。利用SPSS軟件對統計數據進行常見函數的擬合，結果列于表2。

表2 地震復發間隔的模型擬合優度檢驗及參數估計表
Table 2 Model test summary and parameters estimates of recurrent intervals

表2中為復發間隔，為概率密度，是整個模型的整體檢驗，2作為決定系數其大小反映了回歸方程能夠解釋的響應變量總的變差的比例，其值越大，回歸方程的擬合程度越高。從表2可以看出，盡管平方函數擬合的2值最大，但是其標準差較大，故本文認為線性函數和指數函數的擬合效果較好。圖2為潛在震源區地震復發間隔的概率分布及兩種模型的擬合曲線。對于兩個模型的校正2值：線性模型2=0.910，指數模型2=0.918，擬合最好的是指數模型。方差分析結果：線性模型值為30.258，顯著水平0.012；指數模型值為33.687，顯著水平為0.01。通過以上數據判定最佳模型為指數模型。

對潛在震源區內斷層活動性進行統計分類可知：a類潛在震源區其平均地震復發間隔為142a；b類潛在震源區其平均地震復發間隔為157a；c類潛在震源區其平均地震復發間隔為237a。由此可見，潛在震源區內斷層活動性越強烈，其中強地震復發間隔越短。若潛在震源區內有交匯的發震構造，其地震復發間隔相對較小，如濰坊、昌黎、荊門等潛在震源區。而瀘西、宣威、六盤水等潛在震源區雖然只有早-中更新世活動斷層，但是受西側構造活動區影響，中強地震復發間隔也較小。

3 概率模型及應用

3.1 概率模型

通過擬合可以得出統計數據服從指數分布的概率密度函數為：

()=0.619e-0.006T（1）

其中為每個潛在震源區內的中強地震復發間隔。通過式（1）可得出相應的概率分布函數：

式（2）中為地震發生所在潛在震源區的地震復發間隔。

利用上式的概率分布函數計算地震復發的條件概率應該滿足：

3.2 應用

通過該模型可以計算出研究區內各潛在震源區未來一定時間內的地震危險性，如營口潛在震源區，最近1次中強地震發生在1975年，未來100a發生5—6級地震的概率為56.57%；而宜興潛在震源區于1839年發生5級地震，未來100a發生5—6級地震的概率為79.61%。

4 結論與討論

本文對中國大陸東部中強潛在震源區內5—6級地震復發間隔進行了統計分析，得出中強地震復發間隔大致滿足指數分布（圖2），從圖中可以看出，本文給出的模型低估了200—400a的中強地震復發間隔，而高估了0—200a的復發周期。通過構建研究區的概率模型（圖3），可以計算出研究區內各潛在震源區未來一定時間內的地震危險性。

對地震復發間隔分析可以看出，潛在震源區內斷層活動性對中強地震復發間隔有一定影響，斷層活動性越強烈，中強地震復發間隔越短，而且復發間隔還受發震構造是否交匯及鄰區構造活動等因素的影響。

但是對于5—6級地震活動為主的地區，地震地質構造不清晰，對于潛在震源區的劃分及其內部地震復發間隔的確定仍存在很大的不確定性（鄢家全等，1996；彭艷菊等，2011）。而且本文只對潛在震源區內部中強地震進行統計，并沒有考慮各潛在震源區面積的影響。今后還需對潛在震源區面積與中強地震復發間隔的關系作進一步研究。

致謝：感謝匿名審稿人和編輯部在百忙之中為作者提供了寶貴的意見和建議，使本文得以改進和完善。

高孟潭，肖和平，燕為民等，2008．中強地震活動地區地震區劃重要性及關鍵技術進展．震災防御技術，3（1）：1—7.

黃瑋瓊，李文香，曹學鋒，1994．中國大陸地震資料完整性研究之一——以華北地區為例．地震學報，16（3）：273—280．

馬秀芳，傅麗萍，1991．爆發余震與強震關系的統計檢驗．地震學報，13（3）：273—280．

彭艷菊，張力方，呂悅軍，謝卓娟，2011．中強地震活動區地震年平均發生率確定方法的比較．中國地震，27（4）：376—385．

盛菊琴，馬禾青，任學梅，趙衛明，2007．基于區域地震活動頻次對比的余震刪除方法．地震，27（1）：85—94.

鄢家全，賈素娟，1996．我國東北和華北地區中強地震潛在震源區的劃分原則與方法．中國地震，12（2）：173—194.

楊智嫻，閔子群，張四昌，1991．初論中國部分地區歷史地震記錄的完好性. 東北地震研究，7（1）：68—76.

周本剛，陳國星，高戰武，周慶，李姜一，2013．新地震區劃圖潛在震源區劃分的主要技術特色．震災防御技術，8（2）：113—124.

Keilis-Borok V.I. and Kossobokov V.G., 1986. Time of increased probability for the great earthquakes of the world. In: Conputational Seismology, 1(19):48-58.

Recurrence Interval Probability Distribution of Moderate-strong Earthquakes in Potential Seismic Source of East China

Li Jiangyi and Zhou Bengang

(Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China)

The statistical analysis is performed to study the recurrence interval of earthquake (5≤≤6) since 1500a, which occurred in moderate-strong potential seismic source in the east of the update of National Seismic Zoning Map of China. We found that the recurrence interval of moderate-strong earthquakes depend on not only fault activity, but also whether seismogenic structures across or structural activities nearby. In the statistical analysis, the recurrence interval of moderate-strong earthquakes is of approximately exponential distribution. We then define the probability model to calculate the probability of earthquake occurrence in potential seismic source in the future, which can provide the basic data to seismic risk analysis of the zone.

Potential seismic source; Moderate-strong earthquakes; Recurrence interval; Probability model

李姜一，周本剛，2016．中國東部中強地震潛在震源區地震復發概率分布．震災防御技術，11（1）：1—10．

doi：10.11899/zzfy20160101