中国东部中强地震潜在震源区地震复发概率分布[1]

李姜一 周本刚



中国东部中强地震潜在震源区地震复发概率分布[1]

李姜一 周本刚

（中国地震局地质研究所，北京100029）

本文对中国大陆东部102个中强潜在震源区内1500a以来5—6级地震的复发间隔进行了统计分析，得到了中强地震复发间隔不仅受潜源内断层活动性影响，还与发震构造是否交汇及邻区构造活动等因素有一定关系。中强地震复发间隔大致满足指数分布，通过给出的概率模型可以计算出研究区内各潜在震源区未来一定时间内的发震概率，为地震危险性分析提供一些基础资料。

潜在震源区 中强地震 复发间隔 概率模型

引言

我国地震活动的空间分布具有明显的不均一性，大致以东经105°为界，东部地区的地震活动性总体弱于西部。许多地区，如华南块体内部、华北块体南部等，地震活动以中强地震为主，相应的潜在震源区震级上限为5.5—6.5级。因此，中强地震活动性分析对我国东部的地震危险性评价具有重要意义。

地震复发间隔是获得地震危险性分析年平均发生率的重要参数，地震复发间隔分布特征是地震活动性研究的一个重要方向。传统做法是通过统计各潜在震源区的历史地震资料得到相应的复发间隔。这种方法得出的地震复发间隔与潜在震源区的划分有很大关系。中国地震动参数区划图（GB 18306-2015）在第四代区划图潜在震源区划分成果的基础上，采用了三级划分的方法，充分考虑了地震活动空间的非均匀性，并加强了东部地区中强地震发震构造判识（周本刚等，2013），从而降低了潜在震源区内地震复发间隔估计的不确定性。本文选取中国地震动参数区划图（GB 18306-2015）编制过程中采用的中国东部中强地震潜在震源区，对其内5—6级地震进行了统计，尝试给出相应的地震复发概率分布，为潜在震源区地震活动性参数评估提供一些基础资料。

1 资料选取

根据中国地震动参数区划图（GB 18306-2015）划分的地震区带的活动性，本文选取中国大陆东部具有中强地震潜在震源区的地震带进行研究，包括郯庐地震带、华北平原地震带、长江中游地震带、苏北南黄海地震带、右江地震带和华南沿海地震带，大致在105°—125°E，20°—45°N范围。如图1所示，研究区地震活动在空间上分布不均匀，地震活动大致呈弥漫性、成丛性的特点（高孟潭等，2008），地震资料选自中国地震动参数区划图（GB 18306-2015）编图的地震目录。

在我国根据地震发生的年代将其划分为历史地震（公元1900年以前）和现代地震。根据误差分析理论，历史地震的误差为1/4震级单位；现代地震则为0.1震级单位。对于震中精度的不确定性，按《中国近代地震目录》、《中国历史强震目录》上给出的震中精度分类：1类≤10km、2类≤25km、3类≤50km、4类≤100km、5类＞100km。本文包含102个中强地震，其中1类精度8个，2类精度37个，3类精度31个，4类精度9个，5类精度1个，没有精度记载的地震共16个，具体见表1。

2 地震复发间隔的统计和分析

2.1 地震复发间隔的统计

很多学者对中国东部地区早期地震记录进行过研究（杨智娴等，1991；黄玮琼等，1994；盛菊琴等，2007），认为我国东部大致从1484年以来4.7级以上地震记录完整。本文考虑到早期地震记录的完整性，统计研究区102个潜在震源区内1500a以来发生的中强地震（5≤S≤6）共计190个，删除前余震后获得102个中强地震、57个地震复发间隔数据（表1）。剔除余震的方法参考了前人所作的工作（Keilis-Borok等，1986；马秀芳等，1991；盛菊琴等，2007），将2a中潜在震源区内震级较大的地震视为主震，距主震前发震时间间隔1a之内的地震视为前震，主震后发生2a内的地震视为余震。

在统计过程中，针对个别潜在震源区的边界与其发震构造展布不协调的情况，对其边界进行了适当的修改，修改后的潜在震源区分布如图1所示。

2.2 地震复发间隔的分析

本文共获得了57个复发间隔数据（表1），按100a的步长进行统计。利用SPSS软件对统计数据进行常见函数的拟合，结果列于表2。

表2 地震复发间隔的模型拟合优度检验及参数估计表
Table 2 Model test summary and parameters estimates of recurrent intervals

表2中为复发间隔，为概率密度，是整个模型的整体检验，2作为决定系数其大小反映了回归方程能够解释的响应变量总的变差的比例，其值越大，回归方程的拟合程度越高。从表2可以看出，尽管平方函数拟合的2值最大，但是其标准差较大，故本文认为线性函数和指数函数的拟合效果较好。图2为潜在震源区地震复发间隔的概率分布及两种模型的拟合曲线。对于两个模型的校正2值：线性模型2=0.910，指数模型2=0.918，拟合最好的是指数模型。方差分析结果：线性模型值为30.258，显著水平0.012；指数模型值为33.687，显著水平为0.01。通过以上数据判定最佳模型为指数模型。

对潜在震源区内断层活动性进行统计分类可知：a类潜在震源区其平均地震复发间隔为142a；b类潜在震源区其平均地震复发间隔为157a；c类潜在震源区其平均地震复发间隔为237a。由此可见，潜在震源区内断层活动性越强烈，其中强地震复发间隔越短。若潜在震源区内有交汇的发震构造，其地震复发间隔相对较小，如潍坊、昌黎、荆门等潜在震源区。而泸西、宣威、六盘水等潜在震源区虽然只有早-中更新世活动断层，但是受西侧构造活动区影响，中强地震复发间隔也较小。

3 概率模型及应用

3.1 概率模型

通过拟合可以得出统计数据服从指数分布的概率密度函数为：

()=0.619e-0.006T（1）

其中为每个潜在震源区内的中强地震复发间隔。通过式（1）可得出相应的概率分布函数：

式（2）中为地震发生所在潜在震源区的地震复发间隔。

利用上式的概率分布函数计算地震复发的条件概率应该满足：

3.2 应用

通过该模型可以计算出研究区内各潜在震源区未来一定时间内的地震危险性，如营口潜在震源区，最近1次中强地震发生在1975年，未来100a发生5—6级地震的概率为56.57%；而宜兴潜在震源区于1839年发生5级地震，未来100a发生5—6级地震的概率为79.61%。

4 结论与讨论

本文对中国大陆东部中强潜在震源区内5—6级地震复发间隔进行了统计分析，得出中强地震复发间隔大致满足指数分布（图2），从图中可以看出，本文给出的模型低估了200—400a的中强地震复发间隔，而高估了0—200a的复发周期。通过构建研究区的概率模型（图3），可以计算出研究区内各潜在震源区未来一定时间内的地震危险性。

对地震复发间隔分析可以看出，潜在震源区内断层活动性对中强地震复发间隔有一定影响，断层活动性越强烈，中强地震复发间隔越短，而且复发间隔还受发震构造是否交汇及邻区构造活动等因素的影响。

但是对于5—6级地震活动为主的地区，地震地质构造不清晰，对于潜在震源区的划分及其内部地震复发间隔的确定仍存在很大的不确定性（鄢家全等，1996；彭艳菊等，2011）。而且本文只对潜在震源区内部中强地震进行统计，并没有考虑各潜在震源区面积的影响。今后还需对潜在震源区面积与中强地震复发间隔的关系作进一步研究。

致谢：感谢匿名审稿人和编辑部在百忙之中为作者提供了宝贵的意见和建议，使本文得以改进和完善。

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周本刚，陈国星，高战武，周庆，李姜一，2013．新地震区划图潜在震源区划分的主要技术特色．震灾防御技术，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

1基金项目 大型先进压水堆核电站国家科技重大专项“CAP1400安全审评技术及独立验证试验”（2011ZX06002-010-15）项目资助

［收稿日期］2015-02-28

［作者简介］李姜一，女，生于1988年。在读博士研究生。主要研究方向：地震区划与工程地震。E-mail：lijiangyi@ies.ac.cn

李姜一，周本刚，2016．中国东部中强地震潜在震源区地震复发概率分布．震灾防御技术，11（1）：1—10．

doi：10.11899/zzfy20160101