对长春市区贡献量最大潜在震源区的确定

雷焕珍，张仁鹏，王希燕，孟宪莹（.长春市地震速测速报中心，吉林长春 300；.吉林省地震局，吉林长春 300）



对长春市区贡献量最大潜在震源区的确定

雷焕珍1，张仁鹏2，王希燕1，孟宪莹1
（1.长春市地震速测速报中心，吉林长春 130012；2.吉林省地震局，吉林长春 130022）

摘 要：采用地震危险性分析软件SHA，对长春市区一个场址进行地震危险性分析，分别计算得到周期为0s、1. 0s和6s时，长春市区附近存在的各潜在震源区对场址地震危险性的贡献量。计算结果表明：长春潜在震源区在短周期时对场址贡献量最大，舒兰和松原潜在震源区在长周期时对场址贡献量最大。研究不同周期时对场址贡献量最大的潜在震源区，符合工程的实际情况，能够使最终确定的地震动参数更为合理可靠。

关键词：地震危险性分析；潜在震源区；最大贡献量；设定地震；长春市区

0 引言

长春市城市发展建设日新月异，“两横三纵”快速路工程、地铁、桥梁及隧道建设，各种生命线工程纵横交错，导致城市人口密集，高楼林立。一旦遭遇较大地震，将对城市及重要建、构筑物设施造成严重或灾难性的后果［1］。因此，对工程场地进行地震安全性评价就显得尤为重要。而确定对场点地震动贡献最大的潜在震源区是地震安全性评价工作中的重要环节［2］，因为贡献量最大的潜在震源区是设定地震的初选区域，对某场址的设定地震一般都是在该区域中选取使场点产生一定水平地震动的概率最大的震级和距离作为设定地震的震级和震中距。

对场址贡献量最大的潜在震源区往往并不只是一个潜在震源区。因为贡献量最大的潜在震源区在长周期和短周期时有时并不相同［3］。一般而言，地震动在短周期时衰减较快，近源对场址的影响相对突出，相反的在长周期时地震动衰减较慢，近源对场址的影响就相对的减弱［4］。远源对场址影响的变化特点与近源的正好是相反的。此时，若只采用对峰值地震动或基本烈度贡献量最大的潜在震源区，来估计场地的地震动持续时间等参数，则有可能给出不合理的结果，需要对贡献量最大的潜在震源区进行专门讨论［5］。因此本文在长春市区选取一个场址进行地震危险性分析，通过研究不同周期时长春市及附近的潜在震源区对研究场址贡献量最大的潜在震源区，为提供合理可靠的工程地震动参数提供依据。

1 长春及附近地区潜在震源区的划分

以长春市区向外延伸150km左右的范围作为研究的区域，研究区域发育有不同方向的几组断裂，主要有北东向、东西向及北西向断裂。其中以北东向断裂规模最大，为区域上的主要断裂构造，区内主要断裂的特征列于表1。基于区域、近场区地质构造和地震活动性的研究结果，参考《中国地震动参数区划图》［6］，在研究区域内的有效潜在震源区共有16个，其中震级上限7. 0级潜在震源区2个，震级上限6. 5级潜在震源区4个，震级上限6. 0级潜在震源区5个，震级上限5. 5级潜在震源区5个，潜在震源区的划分具体方案如图1所示。下面分别对几个主要的潜在震源区的地震构造环境做以描述［7］。

1. 1 震级上限7. 0级的潜在震源区

研究区内震级上限7. 0的潜在震源区有2个，分别是松原潜在震源区（1）和舒兰潜在震源区（6）。

松原潜在震源区（1）沿松原—肇东断裂呈北东向展布，该断裂自东北向西南分为三段，其中该断裂中段的松原北断裂、南段的孤店断裂位于该潜在震源区内。“松原市活动断层探测与地震危险性评价”项目（2014年）对该断裂进行了专门研究，认为该段断裂为晚更新世活动断裂。松原北断裂走向近东西，断裂北部小震活动频繁。孤店断裂呈隐伏性质，在石油物探上是由两个连续性较好的弧组成，在杨树岭至深井子一线呈北西方向延伸，经前郭再向北呈现北东45°方向延伸。另外北东向松原—肇东断裂与北西向查干花—道字井断裂在本区西南部交汇，在两断裂交汇部位附近，分别于2006年发生了1次5. 0级破坏性地震，2013年10月—11月发生了5. 8级震群（先后发生5次5. 0级以上破坏性地震）。根据震后现场调查，前郭5. 8级震群的最大烈度为Ⅶ度，等震线长轴方向为北东向，与潜源方向一致。该区发生的最大地震是1119年前郭63/4级地震，位于潜源东部［8-9］。根据上述潜源内断裂位置、走向及活动年代，综合确定了该潜源边界及方向，并根据区内破坏性地震活动，对该潜源的范围及震级上限进行了调整，综合判定该区震级上限Mu =7. 0。

表1　研究区域内主要断裂特征Tab. 1 Characteristics of main fractures in the research area

舒兰潜在震源区（6）走向北东，划分的依据为依兰—伊通断裂。该断裂在吉林舒兰附近有长约40km断续分布的线性影像，其中在大口钦—缸窑镇段连续性很好，表现为一坡面倾向北西的地貌陡坎。中国地震局地质研究所研究人员在缸窑镇及大口钦镇两个地点对该地貌陡坎进行了地貌测量和探槽开挖，揭露出断层断错晚更新世-全新世地层，地质地貌调查发现，大口钦附近断裂断错了全新世冲洪积砾石层，表明伊舒断裂最新活动时代为晚更新世至全新世。断裂带沿线1937年缸窑发生5. 0级地震，1960年榆树发生5. 8级地震。根据断裂活动时代和地震，综合判定该区震级上限Mu =7. 0。

1. 2 震级上限6. 5级的潜在震源区

研究区内震级上限6. 5级的潜在震源区包括伊通潜在震源区（11）、叶赫潜在震源区（12）以及昌图潜在震源区（16）。

（11）和（12）两潜在震源区走向北东，划分的依据为依兰—伊通断裂。该断裂中部在两潜源区内通过，由东西两支近于平行的断裂组成的断陷带，西支为主干断裂。其中，西支断裂在奢岭出露于下更新统砂砾石层中，说明断裂在中更新世有活动。东支断裂被一系列NW向的次级活动断裂切割成类似藕节状的构造，最新活动时期为早更新世—中更新世早期。确定（11）潜在震源区震级上限为6. 5级是根据断裂活动时代和地震，潜在震源区内小震密集，但没发生中强地震。（12）潜源毗邻（11）潜在震源区，内有小震分布，在石岭子附近小震密集，综合分析确定（12）潜在震源区的震级上限是6. 5级。

（16）潜在震源区位于华北地震区郯庐地震带，主要沿依兰—伊通断裂带沈阳—四平段划分，该断裂在铁岭、开原和四平一带活动较新，测年为6. 9万年～10. 5万年，属晚更新世，在沈阳—开原间，历史上发生过4. 5～5. 5级地震5次，是一条有中强地震活动的构造。依据地震构造类比原则，该潜源的震级上限是6. 5级。

1. 3 震级上限6. 0级潜在震源区

该类潜在震源区在研究范围内包括有长春潜在震源区（8）和四平潜在震源区（9）。

两潜源区内有四平—德惠，景台—孙家台2条断裂通过。四平—德惠断裂为早更新世断裂；景台—孙家台断裂在饮马河东岸山前发育有山前陡坎地貌，但未见任何第四纪地层被断错，该断裂为前第四纪断裂。长春潜在震源区和四平潜在震源区内均有小震分布，沿四平—德惠断裂带的范家屯于1966年发生5. 2级地震，四平梨树于1963年发生了4. 8级地震，因此由构造和地震分布综合判定这两个潜在震源区的震级上限是6. 0级。

2 潜在震源区贡献量计算

参考胡聿贤［6］介绍的中国概率地震危险性分析方法，采用地震危险性分析软件（SHA），对长春市区的一个工程场址进行地震危险性分析，计算得到不同周期时长春市区附近各潜在震源区对该场址的地震危险性贡献量［10］。由于地震动衰减关系会随着周期发生变化，而最大贡献潜源的确定会随着设防标准及衰减关系式的不同而发生变化［11］，因此在不同周期下，潜在震源区对场址影响的地位也将发生变化。

长春市内主要有两类典型建筑物：20～25层和1～6层的建筑物（包括平房），在1. 0s周期下的地震动对20层以上的高层建筑物影响明显，在0. 1s周期下的地震动则对1～5层建筑物的破坏严重［12］。因此，选取周期为0s、1. 0s和6. 0s进行分析，得到在长春市开展工程场地地震安全性评价所应注意的潜在震源区的影响［13］。

2. 1 周期0s

在周期为0s时，计算所得各主要潜在震源区在50年超越概率为2%、10%和63%水准下的贡献量列于表2中。从表2可以看出，在50年超越概率为63%时，松原、靠山北、舒兰潜、德惠、长春、四平、伊通和叶赫潜在震源区对研究场址有贡献。其中场址所在的长春潜在震源区的贡献量最大，约占所有潜在震源区贡献量的33%；其次是德惠和伊通潜在震源区，分别占所有潜在震源区贡献量的21. 4%和20. 6%，这三个潜在震源区的贡献量明显大于其他的潜在震源区。在50年超越概率为10%时，对场址有贡献的只有长春和伊通潜在震源区。其中长春潜在震源区（8）的贡献量远远的大于伊通潜在震源区。在50年超越概率为2%时，对场地有贡献的只有长春潜在震源区。

表2 周期0s时各主要潜在震源区的贡献量Tab. 2 The contributions of each major potential seismic source zone at 0s

从计算结果可知，在周期0s时，场址所在的长春潜在震源区对场址的贡献量最大，这说明在短周期时，距离场址较近的潜在震源区对场址的地震危险性作用比较明显。

2. 2 周期1. 0s

在周期1. 0s时，计算各主要潜在震源区在50年超越概率为2%、10%和63%时的贡献量列于表3。

从表3中可以看出，在50年超越概率为63%和10%时，对场址地震危险性有贡献的潜在震源区的数量都有所增加，分别增至10个和4个，并且场地所在的长春潜在震源区对场地的贡献量还是最大，其他的潜在震源区的贡献量也都有了增长。在50年2%概率时，在周期为1. 0s时没有潜在震源区对场地有贡献。

与周期0s时相比，周期1. 0s时对场址地震危险性有贡献的潜在震源区的数量有所增加，这说明随着周期的增长，近源对场址的地震危险性减弱，而距离远的高震级上限潜在震源区对场址危险性的贡献有所增长。

2. 3 周期6. 0s

在周期6. 0s时，计算各主要潜在震源区在50年超越概率为2%、10%和63%时的贡献量列于表4。

表3 周期1. 0s时各主要潜在震源区的贡献量Tab. 3 The contributions of each major potential seismic source zone at 1. 0s

表4 周期6. 0s时各主要潜在震源区的贡献量Tab. 4 The contributions of each major potential seismic source zone at 6. 0s

从表4可以看出，在50年超越概率63%时，对场址危险性有贡献的潜在震源区有10个。舒兰、伊通和长春潜在震源区的贡献量较大，分别占整个潜在震源区贡献的20. 53%、19. 46%和16. 27%；在50年超越概率10%时，对场址危险性有所贡献的潜在震源区有4个，分别是松原、舒兰、长春和伊通，其中对场址贡献最大的是舒兰，贡献率约为47. 93%；在50年超越概率2%时，对场址有贡献的是舒兰和松原潜在震源区。

在周期6. 0s时，对场址贡献量最大的潜在震源区是距离场址较远处的舒兰和松原潜在震源区，这也是研究区域内震级上限最高的潜在震源区。这说明高震级上限的远源对场址长周期部分的危险性贡献大。

3　分析与讨论

通过以上计算，可以看出对场地贡献量最大的潜在震源区会随着周期和概率水准不同而发生变化。在短周期，对场地地震危险性贡献最大的是长春潜在震源区，而在长周期时对场地影响较大的则是舒兰潜在震源区和松原潜在震源区。

根据历史文献的记载，场地附近最大地震是1966年怀德5. 2级地震，场地位于Ⅴ度区范围内［14］。而周围强震对场地影响最大的是1119年前郭63/4级地震，对长春市区的影响烈度为Ⅵ度。这一地震环境和历史地震影响特征与本文计算结果一致。

近些年来的地震震害经验表明，近震与远震的震害有一定差异，破坏有选择性：小的近震，易使刚性较大的、较低矮的房屋结构破坏大，因此应着重考虑距离场址较近的长春潜在震源区的影响；大的远震，常导致较高或跨度较大的柔性建筑物结构破坏大，可以着重考虑长周期时对场址贡献量最大的舒兰潜在震源区和松原潜在震源区的影响。这样结合具体的地震构造和建筑物自身结构特点给出地震动时程强度包络函数，进行人工地震动合成，符合工程实际情况，从而使最终确定的地震动参数更为合理可靠［15］。

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Study on the Most Dominant Potential Seismic Source Zone of Changchun City

Lei Huanzhen1，Zhang Renpeng2，Wang xiyan1，Meng Xianying1
（1. Earthquake Fast Determination and Report Center of Changchun，Jilin 130012，China；2. Earthquake Administration of Jilin Province，Changchun，Jilin 130022，China）

Abstract：Using seismic hazard analysis software SHA，we make the seismic hazard analysis on a site located in the center of Changchun city. Periods of seismic risk of each potential seismic zone in the district around Changchun are calculated separately at 0s，1. 0s，6. 0s. The results show that contribution of Changchun potential seismic zone to the site is the largest for short period；Shulan and Songyuan potential seismic source zones are the most dominant potential seismic source zones for long period. Studying the most dominant potential seismic source zone to seismic risk for different periods，it is in line with the actual situation of the project，and it enables the final ground motion parameters more reasonably and reliably.

Keywords：seismic risk analysis；potential seismic zone；the maximum contribution amount；scenario earthquake；Changchun city

中图分类号：P315. 5

文献标识码：A

文章编号：1673-8047（2016）01-0019-06

收稿日期：2015-11-30

作者简介：雷焕珍（1988—），女，硕士，助理工程师，主要从事地震监测及地震安全性评价方面研究。