于光源 代树林 吕 晗

(1:吉林大学建设工程学院，长春 130026;2:吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，长春 130118;3:吉林省地震局，长春 130022)

由于不具备晚更新世以来的地表断错，长春市实际上不具有发生伴有明显地表同震错动的强地震能力［1－2］.但该地区断层构造较发育，历史上曾发生过M＞4.7级的破坏性地震.因此，从长远看并不能排除在主要断层上发生中等～中强破坏性地震的可能性.活动断裂上的特殊结构部位，都可能形成粘滑闭锁段，其与强震特别是大地震的发生有关(周本刚，1997)［3－5］.尖山子—卡伦断层东段、南湖—桑家窝堡断层中段、伊通河断层北段都位于断层的交汇部位，并且这3个断层段直接位于长春市市区的下方，一旦发生地震将造成巨大的危害.因此，综合到考虑断层段的活动时代、所处位置和对城市的影响，确定这3个断层段为相对危险段.

1 断层相对危险段判定潜在地震最大震级评估

日本地震学家入倉次郎和三宅弘惠(2000)系统总结了全球范围现代地震矩(M0)与地震时地表断层同震位错D的经验关系(图1).从图1注意到，大量伴有明显地表同震位移的地震的地震矩均大于1.585×1025(dyne－cm).由Hanks和Kanamori(1979)提出的矩阵震级Mw关系式:

以及地震矩与面波震级MS的经验关系式:

图1 由入倉－三宅经验关系预测长春市主要断层最大地震矩释放的可能范围［经验关系引自入倉孝次郎和三宅弘恵(2000)］

考虑到在长春这种地表流水侵蚀作用较强烈的地区，地震时即使沿上述三条断层的地表迹线产生25cm以下的位错，也很不易保存和积累下来，从而使得产生这样小量地表位错的地震断层，可能在宏观上也表现为非全新世断层.因此，从保险的角度，可考虑沿上述三条断层发生中强地震时，沿它们的地表断层迹线可能产生25cm以下的同震位移，从图1获知最大地震矩为1.585×1025(dyne－cm)，由公式(1)和(2)估计出相应的震级为Ms6.0级.

因此，由入倉次郎和三宅弘惠经验关系估计得到的尖山子—卡伦断层东段、南湖—桑家窝堡断层中段、伊通河断层北段断层潜在地震的最大震级估值为Ms6.0级.从分析过程看出，以上结果是一个从地震安全性角度看偏于保险的估值.

2 目标断层段年发生率分配权系数的确定

长春地区属于弱地震活动区，根据地震与活动构造关系的研究结果，区域范围内几乎所有的破坏性地震均发生在第四纪以来活动的断层上.因此，只将目标区的破坏性地震年发生率，分配在尖山子－卡伦断层东段、南湖—桑家窝堡断层中段、伊通河断层北段这3条相对危险断层段上.

另据断层走向与地震的关系统计研究结果，东北地震区内，NE向、NW向和近NS向断层5.5～6.0级地震的次数分别为13，3和2次，将其归一化得到尖山子－卡伦断层东段、南湖—桑家窝堡断层中段、伊通河断层北段5.5～6.0级地震年发生率的分配权系数，列于表1中(简称方案1).

目标区现代构造应力场的最大主应力方向是70°左右，通过对区域构造应力的分析.得到尖山子—卡伦断层(F2)东段、南湖—桑家窝堡断层(F4)中段、伊通河断层(F6)北段之间可能累积应力大小的关系，确定5.5～6.0级地震年发生率的权系数，列于表1中(简称方案2).

表1 目标断层段年发生率分配权系数(方案2)

3 5.5～6.0级地震年发生率的确定

3.1 目标区5.5～6.0级地震年平均发生率

以东北地震区为统计区，自1920年至今东北地震区内共发生15次5.5～6.0级地震，据此可以得到相应5.5～6.0级地震年发生率为0.171 3.以1920年以来4.7级以上地震归一化频度分配权系数为0.016 4，得到目标区5.5～6.0级地震年发生率为0.002 81.在《中国及邻区潜在震源区划分及参数确定报告》(1998年)中，4级以上地震的年发生率为1.52，目标区所在的长春潜在震源区震级档5.5～6.0的空间分布函数为0.037，由震级—频度关系推算，得到该潜源5.5～6.0级地震的年平均发生率为0.002 57.对前述两种方法得到的目标区5.5～6.0级地震年平均发生率结果采取等权处理，最终得到目标区5.5～6.0级地震的年平均发生率为0.002 69.

3.2 目标断层段年发生率综合确定

根据上节确定的目标区5.5～6.0级地震的年发生率0.002 69，以及方案1和方案2给出的目标断层段年发生率分配权系数，分别得到两种方案的目标区目标断层段的年发生率(表2).由于缺乏判定两种方案结果优劣的有效依据，因此对这两种方案的结果采取等权处理，最终得到目标区目标断层段5.5～6.0级地震的年发生率，列于表3中.

表2 目标区目标断层段年发生率

4 目标断层段未来百年5.5～6级地震发震概率

由于目标断层缺少如滑动速率、古地震等断层活动性资料，故布朗过程时间模型和时间可预测模型无法使用，且现代地震较少.因此，由现代地震外推中强地震的年发生率用于经验模型亦较为困难.这里只考虑地震发生率符合泊松分布.根据上述得到的目标区目标断层的年发生率，得到目标区目标断层未来100年5.5～6级地震的发震概率(表3).

表3 目标区目标断层段未来100年5.5～6级地震的发震概率

5 结论

根据对长春市主断层地震危险性的评价，得到如下结论:

(1)在目标区的各主要断层中，尖山子—卡伦断层(F2)东段、南湖—桑家窝堡断层(F4)中段、伊通河断层(F6)北段，具有发生中强地震的潜势，为相对危险段，潜在地震震级上限均为MS=6.0.由入倉—三宅经验关系估计得到的这3条断层的最大地震矩为1.585×1025(dyne－cm)，因此，在城市规划时要尽量避让这些危险段或是采取相应的抗断措施;

(2)尖山子—卡伦断层(F2)东段、南湖—桑家窝堡断层(F4)中段、伊通河断层(F6)北段MS5.5～6.0级地震的复发间隔估值为600～2400年;而未来100年发生MS5.5～6.0级地震的概率分别为1.57×10－1，5.42×10－2和4.07×10－2，在这些断层附近进行工程建设前需要进行专门的地震安全性评价工作以确定抗震设防烈度;

(3)本次结果是从地震安全性角度看偏于保险的估值.

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