中国海域地震区划及关键问题研究1

李小军 李 娜 陈 苏

1）北京工业大学城市建设学部，北京 100124

2）中国地震局地球物理研究所，北京 100081

引言

地震一直是威胁生命财产安全和经济社会发展的重要因素，而我国为受地震威胁严重的国家。我国位于欧亚、太平洋及印度洋板块交汇地带，新构造运动活跃，地震活动频繁，近50 年发生了唐山地震、集集地震、汶川地震、芦山地震等大地震，导致严重的生命财产和经济损失。国内外历史大地震灾害现象及研究表明，合理的社会经济发展和建设规划及有效的工程建设抗震设防是防御和减轻地震灾害最切实际和必要的手段，而开展地震区划和地震风险评估是实现合理规划及有效抗震设防的基础和主要依据。地震区划是基于一定区域范围未来可能发生破坏性地震的危险性和地震影响程度的评估结果，将覆盖某区域、国家或地区的区划范围划分为若干不同地震危险性和影响程度的分区，以规定区划范围内不同地区建设规划和工程抗震设防标准。世界各国根据本国地震危险性和工程抗震设防需要，编制了本国地震区划图，以指导国家建设发展规划和工程抗震设防工作。我国自20 世纪50 年代起，先后编制和发布了5 版全国地震区划图，分别为1957版中国地震烈度区划图、1977 版中国地震烈度区划图、1990 版中国地震烈度区划图，2001 版中国地震动参数区划图及2015 版中国地震动参数区划图（时振梁，2002；中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2016）。这些区划图被作为我国当时一个时期内的建设工程选址与规划抗震设防和结构抗震设防要求及社会经济发展和国土利用、防灾减灾规划、环境保护规划等的依据（高孟潭等，2015；中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2016）。

地震区划相关研究以往主要聚焦陆域，解决陆域工程建设规划和抗震设防问题。而针对海域地震及影响问题，特别是对涉及海域工程开发和工程建设的海域地震区划和相关问题的研究工作关注和聚焦不够，研究成果较少。各国现有地震区划工作均针对陆域地震区划图编制，如中国、美国、新西兰、英国、日本等先后编制了多个版本的全国性地震区划图，但区划图仅限于陆域，未考虑海域。部分研究工作基于简单的地震活动性评估对某些地区编制了较简略的海域或涉及海域的区划图（郭增建等，1987；Petersen 等，2007），但未形成海域地震区划图编制相关的系统性方法和技术。由于缺乏系统的技术储备，且存在部分关键技术问题尚未解决，《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2016）也仅针对陆域，未涉及海域。目前，我国未编制可供海域工程建设使用的国家层面海域地震区划图，仅针对海域重大工程建设要求开展特定场地的地震安全性评价工作，以确定工程设防地震动参数（李小军，2006）。

随着“21 世纪海上丝绸之路”的提出，我国沿海经济持续、快速发展，开展了大量海域及滨海地区近海与海洋工程规划和建设工作。我国海域及邻近区域地震地质环境复杂，多处于强震活动区，特别是琉球海沟和马尼拉海沟板块俯冲带区域的地质构造活动非常活跃，这些地区的地震活动将对我国海域地震危险性造成不可忽视的影响。因此，需探讨海域地震区划理论方法和关键技术问题，形成海域地震区划系统性方法和技术，为编制我国海域地震区划图提供科学基础和技术支撑。

1 海域地震区划研究及存在的问题

2004 年苏门答腊M9.2 级地震发生后，Petersen 等（2007）牵头编制了东南亚地震区划图，其中包含了部分近海域范围，这是第1 个可为海域工程抗震设防提供依据的区划图。中国地震局管理部门和相关科技工作者一直关注我国海域地震影响问题，试图开展海域地震区划图编制工作，曾依据历史地震分布情况和对未来地震活动水平的分析，通过对未来一定期限内可能发生地震震级的估计及震级与地震影响烈度的简单对应关系，编制了中国海域及相邻海域地震烈度区划（郭增建等，1987，1999），但该区划图不具有工程可应用性，更未达到中国地震动参数区划图《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2016）编制的资料和技术要求，仅是对我国海域地震区划编制的探索。

对海域地震区划图编制技术的研究虽然较缺乏，但对海域地震及地震影响问题的研究取得了较丰硕的成果。自20 世纪50 年代，我国逐步设置了部分海域调查研究项目，开展了大量海洋地质普查和石油勘探工作，获取了丰富的近海海域地质调查资料。20 世纪90 年代以来，利用973 项目、863 项目、国家自然科学基金重大项目及国家重点研发计划项目等，在中国海域及领域获取了大量地质、地球物理和地震等基础资料。然而，关于海域活动构造及发震构造特征的研究仍较少，尤其是对与我国海域密切相关的俯冲带地震构造和地震活动性的研究较少。

地震活动性模型构建是地震区划关键环节，但针对海域地震活动性模型的研究成果十分缺乏。Petersen等（2007）在南亚地震区划研究工作中，考虑了苏门达腊俯冲带和爪哇俯冲带地震影响，但地震活动性模型的构建仍基于美国区划图原则，仅考虑了不同震源深度。我国海域地震活动特征与大陆板内地震活动具有显著差异，大陆架和俯冲带地震活动共同构成海域地震危险性。我国已有地震目录中虽在一定程度上考虑了近海地震，但基本上仅涉及陆地外延部分，且地震参数并非针对海域地震特征制定。

在海域地震相关问题研究中，对地震动衰减关系的研究更为关注，较重视俯冲带地震动观测和衰减特征的统计分析（胡进军等，2013；周越等，2016；陈苏等，2018）。分布于世界各地的强震动观测台站已获取一大批俯冲带地震强震动记录资料，但这些记录的观测台站多位于陆地或海岛上，位于海域场地（海底面）上的观测记录十分缺乏。美国南加州近海海底地震观测系统和日本相模湾海底俯冲带海底地震海啸监测系统虽已获得了部分海域场地强震动观测记录，为海域地震动特性及衰减规律的研究提供了最直接依据，但这些记录资料数量不足以支撑海域地震动衰减关系的直接统计确定工作。部分学者（Lin 等，2008；Zhao 等，2016；胡进军等，2017）分别采用不同区域俯冲带地震强震动记录研究了相应的俯冲带地震动衰减关系。Atkinson 等（2003）采用全球范围内的俯冲带地震强震动观测数据，建立了全球性俯冲带地震动衰减关系，并区分了板缘与板内地震在衰减特性上的不同。近年来，地震学方法（Fu 等，2016）被用于模拟地震动，进而研究地震动衰减特性，以期解决区域性强震动记录直接统计获取衰减关系不足的问题，基于一系列设定地震的地震动模拟结果统计获取衰减关系（Atkinson 等，2009），或利用地震动模拟结果定量修正已有统计经验衰减关系（胡进军等，2018）。然而，地震模拟方法仍存在明显不足，如特定区域断层性质的确定、模拟结果不确定性的考虑等。

场地地表和近地表局部土层条件对地震动的影响十分显著，难以利用地震动衰减关系予以考虑。而相对陆域场地，海域场地工程地质环境较复杂，海床软厚覆盖土层的影响、海底地形和海水作用效应等，使海域场地对地震动的影响更复杂多变（李小军，2006）。目前，针对海域场地土层和海水对地震动的影响研究多采用较理想的成层土层和海水层模型进行解析分析和数值模拟，以探讨海底场地土层和海水层对地震动的影响特征和规律（郑天愉等，1985；朱镜清，1988；Nagano 等，1994；胡进军等，2013；兰景岩等，2013；荣棉水等，2013；Diao 等，2014）。已有研究进一步表明，考虑海底地形变化时，海水对海域场地地震动的影响更显著和复杂（李金成等，2001；Nakamura 等，2012）。虽在海域场地土层和海水层对地震动的影响研究方面已开展大量工作，并取得较丰富的研究成果。但对于海底软厚土层和海水对海域场地地震动的影响作用，未给出较简单、便于在实际工程建设中应用的方法。较实用可行的方法是与现行地震区划原则一致的方法（李小军，2013），即在考虑海底土层和海水层参数的场地分类基础上的海域场地对地震动的调整方法。

2 海域地震区划关键科学与技术问题

为推进“21 世纪海上丝绸之路”和《国家中长期科学和技术发展规划纲要》所提目标的实施，实现海域建设规划和工程建设抗震设防合理和优化发展，提高我国海域工程防震减灾能力和水平，国家重点研发计划《重大自然灾害监测预警与防范》重点专项中设立了《海域地震区划关键技术研究》（2017YFC1500400）重点项目，以针对相关的重大科学问题和关键技术开展攻关研究。该项目针对我国海域地震区划涉及的地震地质环境、地震活动特征、地震动衰减规律和场地地震动影响等关键科学与技术问题开展研究，并借鉴陆域地震区划方法、技术和经验，集成国内外最新研究成果，形成适合我国海域地震区划的方法与技术体系（李小军等，2020）。该项目明确了海域地震区划需关注的关键科学与技术问题，并将研究目标定位于提出海域地震区划图编制原则、建立区划图编制方法与技术体系，开展典型示范区地震区划图编制，为我国海域地震区划图的正式编制提供技术支撑。

2.1 关注的研究内容

（1）我国海域地震危险性受海域活动构造和板块俯冲带的双重作用，不同区段板块俯冲带样式及其活动对海域构造活动的动力影响具有较大差异，不同海区构造单元特性具有明显区别。须考虑不同区段构造样式及俯冲带对我国海域地震构造环境的影响，揭示海域地震活动时空演化机制，确定板块俯冲带分区分段特征和强震发生构造背景。

（2）基于海域地震活动特征，结合地质构造和地球物理特征，研究大陆架不同分区地震最优时间分布特征；研究俯冲带地震活动时间独立性、丛集性及相关性等特征，揭示俯冲带地震活动不同分区、分层地震震级分布规律及地震发生率。

（3）针对可能对我国海域具有影响的琉球海沟和马尼拉海沟地震构造区俯冲带大地震，建立俯冲带板缘与板内M7.5～9.0 级地震典型震源模型，利用随机有限断层地震动模拟方法开展俯冲带板缘与板内大地震地震动场模拟，揭示俯冲带板缘与板内大地震海域地震动时间与空间分布特征及不确定性；建立俯冲带板缘与板内地震及近海地震地震动预测模型（地震动衰减关系），特别关注对长周期地震动的预测及不确定性的评估。

（4）针对典型海域海床场地，开展海域地壳结构、海底地形地貌、海床土层和海水等因素对海域大地震远场地震波传播影响的理论研究、数值模拟分析，特别是对长周期地震动的影响；揭示代表性海水和海床场地条件对地震波传播和场地地震动影响的特征与规律；探讨海域场地分类方法和海域地震区划的场地地震动参数调整方法。

（5）针对海域地震地质和场地条件环境及工程抗震设防要求的特殊性，提出海域地震区划图编制原则及方法；研发适用于俯冲带中深源大震潜在震源模型的概率地震危险性分析方法及相关技术；选择我国典型海域，如存在近海活动盆地和断层、中强地震高频发的黄海地区，地震活动强烈、活动构造复杂的台湾海峡地区，受俯冲带影响、跨越不同活动构造单元和具有复杂海床的南海地区，开展地震区划示范编制的试验研究。

2.2 关键的科学和技术问题

（1）重点探讨以下科学问题，提出解决方案：海域地震活动时空演化机制、俯冲带分区分段特征及强震发生构造背景；大陆架和俯冲带地震活动时空特征；俯冲带地震震源模型及地震波在地壳和海床中传播特性及不确定性；海床深厚淤泥及海水对地震动特性的影响特征与规律。

（2）重点探讨以下技术问题，提出解决方案：海域断层活动性探测与判别技术；俯冲带三维震源模型构建；海床深厚淤泥层和地形场地建模；海域地震区划图编制技术指标与标准；海域地震区划关键算法研发。

3 海域地震区划关键技术研究项目进展

解决海域地震区划的关键科学与技术问题的研究已取得一定进展，并初步形成海域地震区划方法与技术体系。

3.1 海域断裂活动性探测和地震构造研究

海域断裂活动性调查是建立海域地震构造模型的基础，调查方法主要包括直接的潜水探查船海底考察与地质取样方法及海洋综合地球物理探测技术等。项目组在台湾海峡开展了海域断裂地球物理调查手段适用性分析的试验性探测工作，探测与分析结果表明不同地球物理勘探手段具有解决某方面地质问题的能力，各有优势与局限性：浅水多波束、侧扫声呐、浅地层剖面测量能清晰反映海底地形及几十米埋深的浅部地层特征；单道地震剖面最大反射深度可达约60 m，电火花震源激发能量较小时能有效抑制多次波，适用于浅部地层探测，激发能量较大时则相反；与单道地震相比，小多道地震探测剖面反射波特征明显，能够提供较深部地层信息，但仍未能穿透基底地层，最大探测深度约150 m，具有分辨率高、穿透能力强的特点；气枪72 道大多道地震最大探测深度可达1 500 m，能够连续追踪基底分布，但多次波干扰严重，适用于深部地层探测；磁力测量曲线极值位置与地震剖面显示的断层位置呈良好对应关系。试验性探测工作对比分析了不同调查手段对同一断裂构造发育特征的识别程度，探讨了所选定断裂活动性识别的最优调查方法依据，可为今后海域断裂活动性探测、减少近海海域地震认识的“盲区”提供技术支撑。在南海典型海域（担杆列岛附近）布设了80 m 钻孔，钻孔位置水深45.20 m，终孔深度80 m。钻探获取了岩芯，采集多种环境指标样品，建立新生代晚期中国海域地区环境变化曲线，与标准曲线对比，进一步巩固地层年代框架。项目组李峰等通过综合分析近年来南海北部海域地质地貌、地震反射剖面、深部探测、地震活动等的研究成果，结合深部构造特征，厘定了粤东滨海断裂带几何结构与分段活动性。项目组朱孟浩等的研究表明，在海域断裂活动性分析中，综合应用高分辨率浅层剖面仪、单道地震系统和多道地震系统，可查明海底以下100 ～1 000 m 深度地质构造特征，能够满足海底地层层序划分，查明活动断层分布和错断最新地层情况，但对于详细分辨海域断裂活动特征，还需进一步借助钻孔地层资料作为佐证。针对苏北-滨海断裂北段，借助小多道地震探测技术进行探测试验，研究断层特征和活动性。地震探测结果显示出4 个反射界面，将研究区第四纪地层划分为4 个地震层序，分别对应全新世、晚更新世、中更新世和早更新世4 个地质时期。对照区域地质构造，分析地震剖面断点推断苏北-滨海断裂为晚更新世活动断裂。研究进一步证实了小多道地震探测是判断海域活动构造特征的有效手段。

利用绝对走时成像方法，研究了琉球海沟和马尼拉海沟俯冲带三维速度结构。与远震层析成像和全球成像结果相比，获得的模型分辨率明显提高，说明了绝对走时成像方法研究俯冲带三维结构的科学性和适用性。成像结果对认识南海板块俯冲过程中所消减的海洋岩石圈数量、俯冲板块深部结构图像及与岛弧火山形成的内在关联提供了地震学速度结构方面的约束。在相关资料收集和整理分析的基础上，编制完成了中国东部、南部海域活动构造框架图和中国海域典型区域（黄海、台湾海峡、南海典型区域）地震构造简图及中国海域与领域潜在震源区图。研究建立了中国海域与领域俯冲带三维地震构造模型，提出了海域强震构造判别与潜在震源区划分技术思路。对中国东部海域断裂构造格架和地震构造环境进行了总结和综合分析，编制了中国东部海域与领域断裂构造格架图，结合地震活动资料分析了断裂构造格架与地震活动的关系。

3.2 中国海域与邻区地震目录及地震活动特征研究

我国海域与邻区地震目录的编制，需利用多地地震台网记录资料，通过建立我国海域与领域浅源地震、中深源地震面波震级、体波震级与GCMT、NIED 测定的矩震级之间的转换关系式，统一了我国海域及邻区地震目录震级标度，并进一步得到我国海域与邻区M≥4.7 级以上的破坏性地震目录和M2.0～M4.6 级中小地震目录，绘制了中国海域及邻区地震震中分布图。针对海域地震活动特征编制的中国海域与邻区统一地震目录，弥补了我国海域与邻区地震目录编制的空白。项目组徐伟进等以中国海域统一地震目录为基础资料，比较分析了以指数分布模型、伽马分布模型、威布尔分布模型、对数正态分布模型及布朗过程时间分布模型，表征海域地震时间分布特征的差异和适用性。研究发现地震活动存在长期记忆性，震级相对较小（M＜6）的地震受更大地震的影响，从而在时间上表现出丛集特征，并指出在对某地区进行地震危险性分析时应充分考虑最近一次发生的强震对未来中小地震的影响。

3.3 海域地震动特性及衰减模型研究

日本K-net 台网海底观测台阵，即日本地震海啸监测系统，位于东京都市圈南部相模湾海底俯冲带地区，该观测系统设立了6 个海底台站，在K-net 中的编号为KNG201～KNG206。项目组搜集了6 个海底台站观测到的地震动数据，并筛选出321 次事件922 组地震动记录，每组记录均包含2 条水平向记录和1 条竖直向记录。基于海底台站观测地震动记录，考虑震源类型、震级和震中距分组，从幅值、频谱与持时角度分析了地震动特征。研究结果表明，分类后幅值参数主要受震中距影响，震级对持时的影响大于震中距的影响，地震动动力放大系数谱峰值超过了2.5。通过变异系数分析的地震动参数不确定性进一步表明，对海底地震动按震源、震级与震中距分组后可降低统计特征的不确定性。研究结果为俯冲带海域地震动衰减模型（地震动衰减关系）的建立和检验提供了依据。

琉球海沟和马尼拉海沟地震构造区俯冲带地震对我国海域地震风险具有一定影响，为此，我国海域地震区划需关注俯冲带（板缘、板内）地震动特性及衰减规律。全球范围内，对于俯冲带地震动的研究主要集中在日本东北部俯冲带、我国台湾东北部俯冲带、美国西部Cascadia 地区俯冲带等区域，缺乏对我国海域地震区划关注区域地震动衰减特性研究的实用性成果。胡进军等（2018）提出了基于数值模拟结合其他区域已有经验衰减关系建立研究区衰减关系的方法，采用随机有限断层法分别模拟了南海俯冲带和日本东北部俯冲带板内地震动，并基于模拟结果统计回归日本俯冲带与南海俯冲带地震动衰减关系及二者之间的定量关系，再结合基于地震动记录统计得到的日本东北部俯冲带板内地震经验衰减关系（Zhao 等，2006）进行模拟统计衰减关系与记录统计衰减关系类比，建立了南海俯冲带板内地震动衰减关系。研究结果表明，不同类型的地震衰减特征存在一定差异，建立的南海俯冲带板内地震衰减速率快于汶川地震浅地壳地震。考虑我国海域远离俯冲带，陆域或近海中高震级地震将控制我国海域地震动中短周期成分，而俯冲带高震级地震将对地震动长周期成分具有显著影响，甚至起控制作用。项目组利用强震动加速度记录结合宽频带速度记录，采用分步回归方法得到了适用于我国海域地震区划工作的俯冲带板缘与板内地震的地震动峰值加速度和反应谱衰减关系。衰减关系考虑了俯冲带深大地震断层尺度与深度的影响，并重点关注了对俯冲带长周期地震动的估计（周期长达10 s）。衰减关系研究中，强震动加速度记录来自日本K-net 和Kik-net 俯冲带强震动观测记录，包括冲绳-琉球俯冲带和日本东部俯冲带地震记录，加速度记录主要用于反应谱周期至1.0 s 的短周期段衰减关系确定；宽频带数字速度记录来自于IASPEI 全球数字地震台网记录，速度记录主要用于反应谱周期超过1.0 s 的长周期段衰减关系确定。

3.4 海域场地条件及对地震动的影响研究

利用强震动观测记录研究场地效应是最直接的方法，能具体反映工程场地对地震动影响的实际情况。荣棉水等（2018）基于有限的海域场地强震动观测记录开展了海域场地效应研究，利用美国海域观测计划SEMSⅣ海域台站与邻近陆域台站强震动加速度记录，计算分析了每个台站记录的HVSR 值（地震动水平向与竖向傅氏谱比）。研究发现海域场地对地震动影响的特征，即地震动峰值加速度竖向与水平向的比值，海域场地明显小于陆域场地，而海域场地HVSR 在2～10 Hz 频率范围的成分明显大于陆域；海水层对海底面竖向地震动具有较大影响，海域场地观测HVSR 在较宽频段大于邻近陆域场地。利用数值模拟分析解释了该观测现象，海域场地海水层将在特定频段加大HVSR 值，并认为很可能是海水层压制了与海底面地震动中与海水层卓越频率相对应的频谱成分引起的。数值模拟结果表明，含水场地的HVSR 在特定频段谱比值明显大于不含水场地，且该频段与海水层P 波卓越频率密切相关，如50 m 水深谱比差异最大处出现在约8 Hz，与水层P 波卓越频率7.5 Hz 接近。

海域场地土体在地震作用下易进入非线性状态，尤其海底表层淤泥易进入强非线性。一般而言，随着基底入射地震动峰值加速度的增大，场地地面地震动出现峰值加速度放大系数减小，而反应谱特征周期增大的趋势。海底厚软表层土对场地地震反应计算结果产生显著影响，导致场地地面地震动峰值加速度严重偏小，而反应谱特征周期严重偏大，即出现反应谱严重“矮粗胖”现象。考虑海底表层软土层一般不作为地基持力层，因此，不宜将受厚软表层土严重影响的场地地震反应计算结果作为工程抗震设防的地震动。通过河流和近海真实场地模型考虑和不考虑海床软表层土情况下的地震反应计算结果的比较分析，建议对于具有剪切波速小于150 m/s 的软表层土海域场地模型，需对比分析剥离软表层土（剪切波速小于150 m/s）的场地计算模型与未剥离软表层土的场地计算模型地震反应特征差异，然后按照安全保守的原则选取工程场地抗震设防地震动参数。项目组周星源等研究了渤海海域软表层土对场地设计地震动参数的影响，研究中选取渤海中部海洋平台工程建设场地的钻孔勘测资料，构建了大量软土和硬土场地模型，并改变其软表层土厚度，构造出一系列新的场地模型，分别采用等效线性化方法和非线性方法开展场地地震反应计算，研究得到海底软表层土对地震动峰值加速度影响明显，随着地震动输入增加，软土层放大效应减弱，开始出现减震作用，且减震作用逐渐加强；软表层土的存在导致场地地震动地震最大影响系数降低，特征周期随之增加。因此，建议建设海洋工程，特别是进行深基础工程抗震设计地震动参数确定时，从保守角度考虑，建立场地模型时应删除软土层（李小军，2006），如删除浅层剪切波速小于100 m/s 的松软沉积层。

海底地形控制着海域场地环境，根据海底地形特征，可将海底地形分为大陆架、大陆坡和大洋底。考虑目前海域建设工程场地多处于大陆架区域，而大陆架存在较厚沉积物，且场地浅层多为第四系松软沉积物，表层土体剪切波速较低，场地浅层岩土介质复杂多变，在海域地震区划中须考虑大陆架浅部场地条件对地震动的影响。为此，建议对大陆架场地进一步分类，以便基于地震动参数场地调整方法考虑海域不同局部场地条件对地震动的影响。依据海底覆盖土层厚度和一定厚度内土层等效剪切波速等进行海域场地分类。初步建议以下大陆架场地分类方案：覆盖土层厚度H被分为H≤5 m、5 m＜H≤15 m、15 m＜H≤40 m、40 m＜H≤60 m、60 m＜ H ≤100 m、H＞100 m 共6 个分档值；海底浅层40 m 深度内的覆盖土层（剪切波速小于500m/s 的土层）的等效剪切波速Vs40分为290 m/s≤Vs40＜500 m/s、240 m/s≤Vs40＜290 m/s、190 m/s≤Vs40＜240 m/s、Vs40＜190 m/s 等4 个分档值，同时对岩土层剪切波速均大于500 m/s 的场地按表层岩土波速Vs分为Vs≥800 m/s、500 m/s≤Vs＜800 m/s 等2 个分档值，场地波速共分为6 个分档值；以覆盖土层厚度及表层土剪切波速Vs和40 m 深度内的等效剪切波速Vs40作为海域场地分类指标，将场地分为I、II、III、IV共4 个大类，包括I0、I1、II、III1、III2、IV1、IV2共7 个小类。可看出建议的大陆架场地分类中的4 个大类与我国陆域场地分类中的分类相似（李小军，2013），这也是本项目基于相关研究结果分析后意图让它们能一一对应而提出的大陆架场地分类方案，便于在未给出海域地震动场地影响调整表的情况下可直接利用陆域地震动场地影响调整表。虽然已有研究表明，海域工程场地地震动影响的数值模拟中，海底浅部剪切波速很小的松软沉积层对计算结果影响显著且导致不符合实际的结果趋势，但在上面建议的海域场地分类方法中还没有将这个问题考虑进去。海域场地分类中，覆盖土层厚度确定和土层等效剪切波速计算时是否需要首先删除海底浅部剪切波速很小的松软沉积层，还需要深入研究。另外，海水对场地竖向地震动的影响如何在场地分类中体现，也是需要进一步研究的问题。

研究中需确定海域地震动场地影响调整系数，项目组周旭彤等基于地震动谱比方法研究了海底地震动场地效应，选取日本DONET1 的20 个海底观测台站2014-2021 年记录的1 634 组地震动数据，利用水平/竖向谱比（HVSR）方法对比分析了5 组不同埋设条件的海底观测台站组HVSR 特征。研究结果表明，海底地震动谱比曲线存在显著无明显峰值或多峰值现象，埋设条件相同的海底台站HVSR 曲线随频率分布相似，海底复杂场地条件下沙沉底方式布置台站受沉箱填沙的影响，导致识别场地条件出现偏差，海底复杂因素对掩埋沉箱方式布设的台站HVSR 曲线的影响主要集中在频率＜5 Hz 的低频处，海底复杂因素对未埋入海底台站的HVSR 曲线的影响主要集中在频率为5～10 Hz 的高频处。研究结果说明海底观测台站地震动记录利用时需注意台站建设方式的影响，对地震动记录进行合理处理。项目组王笃国等基于海域场地分类建议方案，选取南海海域实测钻孔作为计算模型，同时人工构造部分钻孔计算模型，计算分析了不同频谱特性和强度的地震动输入下不同类别场地地震动峰值加速度和特征周期变化规律，并归纳给出了不同地震动输入强度下不同海域场地类别峰值加速度放大系数变化范围和不同场地类别特征周期变化范围，研究结果可为建立海域地震区划的地震动场地影响调整表提供支持。

针对海洋和岛礁等工程场地开展场地条件钻探勘测往往难度较大，因此，基于强震动和脉动记录分析和统计以获取场地条件影响的特征已成为确定工程场地设计地震动的较经济和实用的替代方法。项目组李小军等利用日本KiK-net 台网30 个竖井台站强震动观测的19 002 组三分量记录资料，通过建立台站场地地表/基底谱比（SBSR）与水平/竖向谱比（HVSR）的比值之间统计定量关系，提出修正水平/竖向谱比法。该修正方法为通过场地地表单点地震动或地脉动观测记录分析进行地震动场地调整提供了更合理的解决方案。

3.5 海域地震区划图编制方法与技术研究

针对我国海域及邻近区域地震和地质环境，探讨海洋工程场地地震安全性评价的相关技术已成为地震学和工程地震应用研究必须重视的方向。现阶段我国海域工程场地地震安全性评价的总体思路与陆域一致，其技术与方法是完全参考陆域工程发展起来的。而我国对近海海域的活动断裂及发震活动调查的基础数据较零散，未有针对性地开展海域地震区划相关技术研究。为此，项目组针对海域地震区划涉及的关键科学和技术问题提出解决方案，并确定海域地震区划图编制原则，形成编图方法和技术体系，并通过典型海域地震区划图的示范编制完善编图原则、方法和技术体系。

我国海域地震危险性同时受大陆架内板内活动断裂带和海域地区俯冲带地震活动的共同影响，而我国海域地区相比陆域地区，地质、地球物理资料缺乏，特别是活动断裂资料基本空白。同时由于海域地区地震台站稀疏，地震监测能力更弱，地震定位精度更差。因此，陆域潜在震源划分原则应用于海域存在诸多问题。项目组董绍鹏等提出我国海域地区潜在震源划分原则和基本思路，包括：①考虑两类潜在震源：断裂式潜在震源和分布式潜在震源；②分开考虑陆壳和洋壳地区断裂式潜在震源，以陆域中上地壳活动断裂相应的浅部潜在震源和洋壳板块边缘俯冲带地震带相应的深部震源形成“双层震源”模型；③俯冲带潜在震源区采用三维潜在震源模型；④相关的陆域地区潜在震源划分遵循五代图的原则和思路，充分利用五代图的潜在震源方案。项目组李昌珑等针对海域地区潜在震源划分方案的特殊性，发展了概率地震危险性分析算法。新的概率地震危险性分析方法中，解决了俯冲带潜在震源区离散化和考虑俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的场点地震动计算问题，实现了场点地震危险性计算中对俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的考虑。课题研究组在潜在震源地震活动性参数确定方面，以渤海和黄海海域为研究对象，开展了针对大陆架区域地震活动性参数评价研究，采用基于断层导向性的空间平滑算法，得到网格点各地震档年发生率。基于建议的我国海域地震区划潜在震源划分和地震活动性参数确定原则与基本思路，完成了中国海域地区潜在震源划分方案，并考虑由于海域地质与地震环境研究方面不足对潜在震源划分带来的巨大不确定性，同时形成了另外2套对比方案。

以《工程场地地震安全性评价》（GB 17741-2005）（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2006）和《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等，2016）编制的技术方案为基础，结合项目组研究成果和国内外最新相关研究成果，完成了《海域地震区划图编制规程》（初稿）的编制，该规程规定了海域地震区划图的编制原则、技术要求和技术方法，同时研究了基于海域地震危险性计算软件OpenQuake Engin 俯冲带潜在震源高震级破裂面震源模型离散化方法，实现了考虑三维潜在震源模型的地震危险性分析计算。目前已基本完成了3 个典型海域区（位于黄海、台湾海峡、南海内）地震区划计算分析和区划图（初稿）编制工作。

4 结语

针对海域地震风险分析和海域地震区划，结合国家重点研发计划项目《海域地震区划关键技术研究》工作，阐述了开展相关研究需关注的内容和面临的困难，总结了实施中国海域地震区划图的编制工作需解决的关键科学和技术问题，对近年来相关研究成果，特别是海域地震区划关键技术研究项目的进展做了介绍和分析。希望通过集成已有研究成果及对关键科学和技术问题的研究，能尽快形成海域地震区划的实用方法和技术体系，为合理规划我国海域地震区划图的编制工作和实施区划图的编制提供技术支撑。

致谢 本文针对国家重点研发计划项目《海域地震区划关键技术研究》，对研究计划内容及研究成果进行了介绍，参与该项目工作的所有科技和管理人员均做出了相应贡献，在此对他们表示衷心感谢。