青藏铁路沿线近100年地震震级与频次变化分析

2011-10-20梁留科朱连奇刘峰贵

赤峰学院学报·自然科学版 2011年10期

关键词：青藏铁路震级青藏高原

于斌，梁留科,2，朱连奇，刘峰贵，周强

（1.河南大学资源与环境研究所；2.河南大学环境与规划学院，河南开封 475000；3.青海师范大学生命与地理科学学院，青海西宁 810008）

青藏铁路沿线近100年地震震级与频次变化分析

于斌1，梁留科1,2，朱连奇1，刘峰贵3，周强3

（1.河南大学资源与环境研究所；2.河南大学环境与规划学院，河南开封 475000；3.青海师范大学生命与地理科学学院，青海西宁 810008）

本文依据青藏铁路沿线150km区域内Ms≥4.7器测地震记录，统计各个震级档在1900-2008年内发生频次和各个年份内最大震级.最后，根据统计资料建立震级-频次关系方程式.根据震级与频次关系，拟合分析得到回归方程式为：lgN=5.89-0.72m.通过对震级与频次关系式进行检验，震级与频次之间的密切程度高，关系系数高度显著.所以，震级-频次关系式lgN＝a-bm适合于青藏铁路沿线地震震级与频次关系分析.

青藏高原；青藏铁路；地震

青藏铁路是当今世界海拔最高、线路最长的高原铁路.青藏铁路跨越青藏高原，在我国西部铁路网中上有重要地位.青藏铁路贯通青海、西藏两省区，不仅填补了我国铁路网上的空白，成为北京-兰州-拉萨通道的重要组成部分；同时还能与兰青、陇海铁路相连，形成连通内地与沿海的大通道，对于加快青海、西藏资源开发和经济发展，民族团结，促进社会发展，具有十分重要的意义.青藏高原是地球表面构造活动性最强的大陆高原，又是全球大陆地震活动最强烈的地区，部分断层走滑运动速率高达10-20mm/a，岩石圈绝对运动速度达25-40mm/a[1]，印度大陆板块以5cm/a的速度向北推挤欧亚大陆板块[2-3]，造成青藏高原不断隆升，地震事件频繁发生.自2003年以来，全球连续6年8级以上大地震连续发生，表明全球正处于地震强活跃期，尤其是近10年来青藏高原及其周边地区连续发生2次8级以上地震，说明青藏高原地区地震活动十分活跃.因此，对青藏铁路沿线地震震级和频次变化分析，有助于加深对青藏高原地震活动规律的理解，为青藏铁路安全提供防震减灾科学依据.

1 研究区概况

青藏铁路横穿青藏高原，北起青海省省会西宁，经柴达木盆地南缘的格尔木市南山口，向南横穿东西走向的昆仑山、唐古拉、长江和怒江上游，途经青西-藏北高原，南抵雅鲁藏布江支流拉萨河南岸的拉萨市.选取青藏铁路沿线150km的缓冲区作为研究区域，该区域沿途跨越湟水谷地区、青海湖盆地区、柴达木盆地区[4-8]、东昆仑高山区[9]、可可西里山区[10-12]、唐古拉山区[13]、那曲高原区[14-15]、念青唐古拉山区[16-21]、拉萨河谷区[22-23]等不同的地貌单元（图 1）.同时，还经过青藏高原自早古生代以来，由多期特提斯海（洋）板块俯冲和区域构造运动形成的五条总体呈东西方向展布、规模巨大的板块缝合带，以及各大板块缝合带之间自南向北依次分布的喜马拉雅地体、冈底斯——拉萨地体、羌塘地体、可可西里地体、昆仑地体、柴达木——祁连山地体[24-25]等六大构造地体（图2）.

图1 青藏铁路沿线地貌单元

图2 青藏铁路沿线构造地体

2 数据来源

根据《中国强震目录》（青海省强震目录）、《青海自然灾害》、《西藏历史地震史料汇编》、青海省历史地震考察报告、青海、西藏地震台网2001-2008年观测记录等相关文献，从中选取青藏铁路沿线150km范围内自1900年有地震记录以来Ms≥4.7的强震记录.

3 数据分析

采用以上数据源，共获得1900-2008年108年的器测地震记录235次，如表1所示.其中，7级以上地震主要有1915年桑日附近7级地震、1951年崩错8级地震、1952年九子拉7.5级地震、1990年共和7级地震、1997年玛尼7.5级地震等（图3）.

表1 1900-2008年地震发生频次

根据青藏铁路沿线地震资料统计（青藏铁路沿线150km区域内地震事件），采用Richter（1958）提出的地震震级-频度关系得到震级与频次关系方程：

式中M为震级，N为震级≥M震级的累积频度，a、b为系数.

区域地震震级下限（M0）是指对工程场点可能有影响的最小震级.由于我国大陆地区绝大多数是浅源地震，历史上不少4级地震震中烈度达到V度左右，可能造成轻破坏，所在多数情况下将起算震级定为4.0级.由于青藏高原地震记载时间较短，而且早期中小地震记录缺失，所以本文在选择统计资料时，以基本不漏记参与统计的原则选取1900-2008年间的地震记录，地震震级下限为4.7级.

区域地震震级上限（Muz）是地震危险性分析中重要参数之一.震级上限含义是，在地震带震级——频度关系中，累积频度趋于零的震级极限值.通常认为区域地震震级上限和它所处构造环境有关，是可能发生但发生概率极低的地震事件，但震级上限不是危险区最大震级.确定地震带震级上限主要有两个依据：①历史地震判断，在历史资料足够长的区域，并确认该区域已经经历了几个活动周期，则可认为该区域最大地震已经显露，可以按该区域已发生最大地震强度确定；②构造类比，在同一大地震活动区内，按已知大地震发生构造条件进行类比外推，认为具有相似构造环境区域，可能发生同样强度地震.在有古地震鉴定结果的地区，可根据古地震遗迹所显示规模衡量地震震级上限.由于青藏高原是全球活动最为强烈的大陆高原，所以选取青藏高原实际发生最大地震震级8.6级为该区域震级上限（1950年察隅、墨脱8.6级地震）.

震级与频度关系中的b值，代表着一个区域不同地震震级频数比例关系，与区域应力状态与地震地壳破裂强度有关，不同地震区或地震带有其相应的b值分布.地震危险性分析中b值是一重要参数，b值的统计由该区域地震带内实际拥有的地震数据统计而得，它与实际资料的完整性、可靠性、统计样本量的大小、取样的时空范围等有关系.根据青藏铁路沿线150km区域内地震统计资料，并对其进行拟合，由拟合结果确定b值大小，得到青藏铁路沿线地震震级与频次变化关系式：lgN=5.89-0.72m.

另外，利用古登堡-里克特公式计算青藏高原地震上限Muz.在震级-频度关系式lgN=5.89-0.72m中，当N=1时，M=a/b，即认为M等于Muz，计算出青藏铁路沿线150km区域内地震震级上限为8.2级.

4 结果验证

根据青藏铁路沿线区域地震资料统计，从震级时间序列统计图（图3）可以看出，自1900年到2008年间青藏铁路沿线地震震级整体波动经历了下降-上升-下降的变化过程.百年来青藏铁路沿线地震震级变化呈现明显的变化规律，地震震级在降到一定程度后表现大地震暴发，随着地球内部能量积累地震震级持续增大，当地球内部能量积聚到一定程度时又以大地震形式进行能量释放，再次进入地球内部能量积聚过程和地震震级下降趋势（图4）.依据青藏铁路沿线区域地震震级与频次的关系，青藏铁路沿线地震发生频次整体波动经历了上升-下降-上升的过程，地震发生频次与地震震级呈现明显的负相关关系.由震级与频次序列统计资料可以看出震级与频次有以下关系：随着震级增大而发生频次降低（图5）.由于历史统计资料显示结果与拟合方程表现规律一致，所以该震级-频度关系方程是合理的，表现出青藏铁路地震震级与频次的关系：即随着地震震级增大地震发生频次减小.