地震活动

地震活动趋势分析与预测~

山东半岛城市群地区地处华北地震区，又主要处于郯庐地震活动带内，因此，它的地震活动是华北地震区以及郯庐地震带的一部分。反过来，华北地震区以及郯庐地震带的地震活动趋势，无疑是山东半岛城市群地区地震活动趋势的基本背景。前已述及，华北地震区的地震活动具有300年左右的活跃－平静的韵律性。目前，华北地震区处于起自1815年的第四地震活动期内，已活动190年，对比前一活动期的活动阶段(约250年)，认为现活动期仍可能继续活动五六十年。郯庐地震带目前处于1829年开始的地震活动期内，已活动176年，对比前一期的活动情况(共约200年)，认为该带仍可能继续活动二三十年。总体来看，华北地区以及郯庐地震带的地震活动现已处于活动期的后期，仍可继续活动数十年。
一、数理统计法的概率预测
利用有关数理统计方法，对山东半岛城市群地区未来50年内的地震活动趋势进行了概率预测:
1)马乐科夫模型预测结果为:未来50年内，山东半岛城市群地区发生5级地震的概率为1.00，发生5.5级地震的概率为0.92，发生6级地震的概率为0.69，发生6.5级地震的概率为0.48，发生7级地震的概率为0.31，发生7.5级地震的概率为0.10。
2)最大熵原理预测结果为:未来50年内，山东半岛城市群地区发生5级地震的概率为0.83，发生5.5级地震的概率为0.62，发生6级地震的概率为0.40。发生6.5级地震的概率为0.22，发生7级地震的概率为0.08。
综合分析认为:山东半岛城市群地区未来数十年内仍将处于地震活动期，具有发生5、6级地震的危险性。
二、地震动参数区划图的结果
在“中国地震峰值加速度区划图”(GB18306－2001)(图2－4)上，山东半岛城市群的大部分区域处于地震加速度峰值大于0.10g的高值区域，其中，潍坊市安丘和日照市莒县的地震加速度值高达0.20g。按照“GB18306－2001”提供的地震加速度峰值与地震基本烈度对照表，安丘和莒县的地震基本烈度为Ⅷ度，地震动加速度峰值为0.15g和0.10g的城区及区县对应的地震基本烈度为Ⅷ度，地震加速度峰值为0.05g的市区及区县对应的地震基本烈度为Ⅵ度(表2－2)。

图2－4 山东半岛城市群地区地震动峰值加速度区划图

表2－2 山东半岛城市群地区各市(区、县)地震动加速度峰值


由图2－6及表2－4可以看出，地震动参数较高的地区主要沿郯庐地震带及燕山－渤海地震带分布。这些区域在未来一定年限内遭受到的地震影响要比低地震动参数的区域大，是地震影响较大的区域。地震加速度峰值的大小，在某种程度上是未来地震破坏力大小的一种反映。

西南地区伴随着喜马拉雅运动的发生和发展，地震活动也特别强烈，加重了矿业活动滑坡、泥石流和边坡失稳地质灾害的形成。
西南地区的地震活动主要发生在西藏、云南中西部和四川西部地区。据不完全统计，自1904年至1983年，川滇藏3省区发生≥8级的地震有3次，7～7.9级的地震有20次，6～6.9级的地震128次（表1-4）。从强震分布图看，地震与深大断裂活动带有密切联系（图1-3）。根据两者之间的关系，西南地区可划分为4个区域性地震带：喜马拉雅构造强震带、羌塘-三江构造强震带、冈底斯-念青唐古拉构造强震带和南北向康滇地轴构造强震带。这些强震活动带，亦是矿产资源集中分布的地区，地震活动给矿山地质灾害带来严重影响。

表1-4 川滇藏强震统计

（一）地震区、带的划分

受断裂活动性的制约，兰州—郑州—长沙成品油管道工程地震活动时空不均一性显著，可以进行区、带的划分。这里采用中国地震动参数区划图编委会的划分方案，研究区主要涉及青藏地震区的六盘山—祁连山地震带和龙门山地震带，华北地震区的汾渭地震带和华北平原地震带，华中地震区的汉水地震带，华南地震区的雪峰—武夷山地震带（图3-5）。现对各地震带作简要描述。

1.六盘山—祁连山地震带

主要包括六盘山和祁连山山脉，位于青藏高原东北缘弧形构造带的拐折部位，是一条地壳厚度陡变带、重力梯级带和航磁异常带。带内断裂规模巨大，活动性强，在第四纪晚期都有明显活动。本带地震活动十分强烈，基本上都沿巨大断裂带分布。历史地震记载始于公元180年，据已有资料，截止到2004年共记载M≥4.7级地震125次，其中5.0～5.9级68次， 6.0～6.9级18次，7.0～7.9级9次，≥8级地震2次（1920年海原8.5级巨震及1927年古浪8级大震）。

该带最早有记载的地震是公元180年秋发生于甘肃高台西的7.5级地震，1500年之前只记录到14次Ms 4.75级地震。根据地震资料完整性分析，六盘山—祁连山地震带自1561年宁夏中卫7.25级地震发生以来7级以上地震基本完整。从1561年7.25级地震至1709年甘肃中卫7.5级地震发生的148年之间，该地震带共发生7级以上地震4次；而从1710年至1919年的209年间，该地震带未发生7级以上地震，处于相对平静的时期。以1920年海原8.5级地震为标志，进入了下一个活跃期，1920年至1934年是一次较大的释放期，发生7级以上地震4次，最大震级达8.5级；1954年又发生7级、7.25级各一次。20世纪90年代以来地震频度加大，但震级并不太高，最高仅为6级左右。综合考虑1500年以来整个地震带的地震活动及活跃期和平静期大致平衡的情况，该地震带存在大约360年左右的重复周期。

六盘山—祁连山地震带的地震活动自1550年以来存在大约180年左右的活跃期与平静期。1920年以来进入了又一次活跃期，该活跃期内尽管已经发生了6次7级以上地震，但时间只有84年，未来百年仍将主要处于活跃期内，不能排除在管线运营期内发生7级左右地震的可能性。因此，该地震带未来百年的地震活动水平应当作活跃期估计。

2.龙门山地震带

位于六盘山—祁连山地震带的南侧，其西为阿尔金—柴达木地震带和巴颜喀拉山地震带。主要包括龙门山山脉及秦岭的西段，大地构造上为龙门山褶皱带与秦岭褶皱系的一部分。本带属南北地震带中的一段，地震活动相当强烈，是青藏高原北部地震亚区主要强震活动带之一。自公元前193年有地震记载以来，本带共发生M≥4.7级地震168次，其中5.0～5.9级地震85次，6.0～6.9级地震31次，7.0～7.9级9次，8级地震2次（1654年天水8级地震、1879年武都8级地震）。

图3-5 兰州—郑州—长沙成品油管道工程沿线地震带分布图

该带最早的记录可追溯到公元前193年甘肃临洮6.5级地震，但在1604年之前近1800年间只记录到31次M≥4.75级地震。据完整性分析，龙门山地震带自1573年以来7级以上地震基本完整，自1604年甘肃礼县6级地震发生以来6级以上地震基本完整，该地震带从1573年甘肃岷县6.75级地震至1718年甘肃通渭南7.5级地震发生的145年之间，共记载6.0～6.9级地震6次， 7级以上地震3次，其中包括1654年甘肃天水南8级地震；而从1719年至1878年的159年间，该地震带未发生7级以上地震，6级地震也只记载到3次，处于相对平静的时期。以1879年文县武都8级地震开始的121年间，已发生7级以上地震4次，进入了又一次相对活跃期。综合考虑1500年以来整个地震带的地震活动活跃期和平静期大致平衡的情况，该地震带存在大约300年左右的重复周期。

龙门山地震带的地震活动自1570年以来存在大约150年左右的活跃期与平静期。1879年以来进入了又一活跃期，该活跃期内已经发生了4次7级以上地震，时间已经历120多年。未来百年处于活跃期的尾声，并将转入相对平静期。因此，该地震带未来百年的地震活动水平的估计应略高于平均地震活动水平为宜。

3.汾渭地震带

由汾渭裂陷带一系列断陷盆地构成了汾渭地震带。本带地震活动强烈，是华北地震区主要强震活动带之一。自公元前2222年有地震记载以来，本带共发生M≥4.7级地震171次，其中5.0～5.9级地震97次，6.0～6.9级地震21次，7.0～7.9级地震7次，8级地震2次，（1556年华县8.25级地震发生在该带南端的渭河盆地，1303年洪洞8级地震发生于临汾盆地）。

本带地震记载历史悠久，记载的最早历史地震为公元前2222年山西永济蒲州5.5级地震。对该带1291年以来的5级以上地震资料研究表明，目前已经历了两个活跃期和一个平静期。具体分期是：1291年至1337年为活跃期，1338年至1483年为平静期；1484年至1720年为活跃期， 1721年至1814年为平静期；1815年至今为又一活跃期。本带地震活动的时间不均匀性和似周期性是很明显的。地震平静期内一般不发生M≥6级地震，在第二地震活跃期（1484年至1720年） 6级以上地震年平均发生率为0.06次/a。自1815年以来至今的这一活跃期，本带仅发生过1次6级以上地震（1815年10月山西平陆6.75级地震），考虑到本带近期5级左右地震频繁，未来百年本带的地震活动可能处在较为活跃的阶段。

4.华北平原地震带

呈北北东向展布，南界大致位于襄阳—武汉一线，北界位于燕山南侧，西界位于太行山东侧，东界位于下辽河—辽东湾拗陷的西缘，向南延到天津东南，经济南东、亳州达红安、麻城一带。本带记录到最早的一次地震是公元前1767年河南偃师西南的6级地震，最大地震是1679年河北三河平谷8级地震。据统计，本带历史记录到M≥4.7级地震228次，其中5～5.9级113次，6～6.9级30次，7～7.9级5次，≥8级1次。

对该带1300年以来的5级以上地震资料研究表明，存在约为150～180年的活跃期和平静期，目前已经历了两个完整的活跃期和一个平静期。具体分期是：1480年至1679年为活跃期；1680年至1829年为平静期；1830年至今为又一活跃期。后一活跃期5级以上地震的发震频数较高。1966年后该带发生了系列强震。唐山地震后，华北平原地震带总体虽已转入能量剩余释放阶段，但考虑到整个华北地区近来的地震活动，该带未来百年的地震活动以1480年以来的平均水平估计为宜。

5.汉水地震带

呈北西向展布，包括汉水和长江中游一带，位于扬子地台内。本区新构造发育，具有明显的分区性。西部大巴山、武当山主要发育北西西向断裂，东部和南部主要发育北东—北北东向断裂。断裂规模都比较大，而且在第四纪时期均有不同程度的活动。本带亦属中强地震活动带，有记载以来，共发生M≥4.75级地震49次，5～5.9级地震31次，6～6.9级3次，最大震级为6.75级。地震在空间上主要沿北东、北西方向展布。

该带是中强地震带，最早记载为公元前143年湖南竹山西南的5级地震。从1470年有较完整地震资料以来，已经历两次地震大释放，一次为17世纪初期，最大为1631年6.75级常德地震；另一次为19世纪中期，最大1856年咸丰大陆坝与四川黔江间的6.5级地震。该地震带两期活动高潮间隔200余年，之间发生过7次5级地震；1856年地震以来至今已近150年，发生过多次5级地震，近100年来只发生了两次地震，震级分别为5级和5.1级，1906年为最近1次5级地震，估计未来百年不能排除中、强地震的发生。因此为工程安全考虑，不能低估未来百年的地震活动水平，地震活动性参数应以该带的地震活动较活跃水平来估计。

6.雪峰—武夷山地震带

位于华南加里东褶皱系和扬子地台西部。新构造时期地壳运动以整体缓慢抬升为基本特点，新生代早期沿断裂发育的红色盆地已在古近纪末结束沉积历史。只有鄱阳湖盆地在新近纪和第四纪期间继承性拗陷接受沉积。另外在浙江沿海一带发育有第四纪小盆地。断裂以北东、北北东向最发育，并控制古近纪盆地发育。新近纪以来，这些断裂仍有不同程度的活动，但差异活动不明显，小地震常沿断裂带分布。本带是华南地震区地震活动最弱的一条地震带。据记载，本带共发生M≥4.7级地震31次，其中5～5.9级地震13次，历史上未记载6级以上地震。

该带地震活动水平不高，历史上共记载破坏性地震31次，多为4.75～5级，最早的记录为1334年江西乐平南4.75级地震，1599年以来5级以上地震有了较为完整的记录，共有13次5～5.75级地震，最大为1819年贵州贵定的5.75级地震。该带地震发生的时间分布比较均匀，无明显的地震平静期和活跃期，从1500年以来带内仅有1521～1574年和1867～1925年两个时段无震平静。该带平均60年发生一次大于5.5级地震，最近一次地震为1989年的四川江北地震5.4级（地震间隔为59年），估计该带剩余应变较少，发生较大地震的可能性较小。该带可采用地震活动的平均水平估计地震活动性参数。

（二）历史地震对管线地段的影响

分析历史地震对管线地段的影响，是地震安全性评价的重要组成部分，在地质灾害危险性评估中，则是地质环境条件区域背景—地壳稳定性的重要因素。兰州—郑州—长沙成品油管道工程途经的西部地段在区域范围内历史上发生过多次强烈地震，应当考虑这些地震对管线的影响烈度值。下面将概述沿线主要历史大地震影响情况。

1.1125年9月6日甘肃兰州7级地震

此次地震震中在兰州一带，据记载“熙河路地震，有裂数十丈者，兰州尤甚。兰州六城城坏，陷数百家，仓库俱没。山上草木悉没入地，而山下麦苗乃在山上”。所坏六城可能为阿干镇、东关堡、金城关、京玉关、定远镇、兰州河口一带。该次地震震中烈度为Ⅸ度，在兰州西固城首站场地的影响烈度应达Ⅸ度。

2.1303年9月25日山西赵城、洪洞8级地震

此次地震是沿着NNE向的霍山山前断裂发生的，震中烈度Ⅺ度，据记载：压死20余万人，伤数十万人，损毁房屋十万计，地裂成渠，泉涌黑沙水不止。

此次地震对太原支干线经过场地影响很大，该支干线完全在Ⅶ度区以内，从临汾到介休间管线经过当时的X度区。风陵渡站影响烈度达Ⅶ度、西安站及郑州站场地影响烈度估计达Ⅵ度（图3-6）。

图3-6 1303年9月25日洪洞8级地震等烈度线

3.1556年2月2日陕西华县8.25级地震

此次地震史称关中大地震，发震构造是NEE向的华山山前断裂，震中烈度Ⅺ度，地震死亡人数83万余，不仅在中国大陆，而且在全球是死亡人数最多的一次地震，陕西、山西、河南3省97个州县遭受破坏，波及范围很大。

此次地震震中烈度达Ⅺ度，管线经过地区大部分在有感区内，在岐山—三门峡段烈度≥Ⅷ度，管线经过极震区，在华县附近烈度达Ⅺ度；西安站、风陵渡站影响烈度达Ⅸ度，而郑州站影响烈度应达V度；太原支干线基本上在Ⅵ—Ⅸ度区内，闻喜以南到潼关烈度为Ⅸ度（图3-7）。

图3-7 1556年2月2日华县8.25级地震等烈度线

4.1654年7月21日甘肃天水南8级地震

此次地震极震区在天水罗家堡及礼里木门里一带，死亡3.1万余人，压埋村落近10里，山崩水壅。破坏县、市达47个，波及范围大。

震中烈度达Ⅺ度，管线经过场地大部分在地震影响区内，在通渭、庄浪南管线经过当时的Ⅸ度区，在宝鸡以西300余km场地烈度大于Ⅶ度；兰州站影响烈度为V～Ⅵ度，西安站影响烈度为V度，风陵渡站及郑州站在有感区内（图3-8）。

5.1695年5月18日山西临汾7.75级地震

发震断裂是NWW向的临汾—浮山断裂，死亡5.3万人左右，至今仍留下较多的地震遗迹。

此次地震震中烈度达X度，管线在临汾附近经过当时的Ⅸ度区，运城北到介休间管线经过Ⅶ度区（图3-9）。

6.1718年6月19日甘肃通渭南7.5级地震

此次地震震中在通渭、甘谷间，是顺一条近南北向断裂发震的，通渭、甘谷两县死伤7万余人。震中烈度达X度，管线经过当时的震中区，在通渭附近场地最大影响烈度为X度；兰州站影响烈度为Ⅵ度，西安站、风陵渡站在有感区内（图3-10）。

7.1815年10月23日山西平陆6.75级地震

发震断裂为一近东西向断裂，山西、河南、陕西3省3万余人死亡，被毁14个州县。

震中烈度达Ⅸ度，千阳、岐山以东管线均在此次地震影响区内，在经过Ⅶ—Ⅷ度区，风陵渡站场地影响烈度为Ⅶ度，干线潼关—洛阳段和太原支线南段风陵渡—闻喜在Ⅶ—Ⅷ度区，西安、郑州两站场地均在有感区内。

图3-8 1654年7月21日天水南8级地震等烈度线

图3-9 1695年5月18日临汾7.75级地震等烈度线

图3-10 1718年6月19日通渭南7.5级地震等烈度线

8.1920年12月16日宁夏海原8.5级地震

是近百年来在中国大陆人口密集区发生的最大地震，其影响西至甘肃玉门，东至上海。极震区海原、西吉、固原等县城被毁，死亡20余万人，山崩、地裂等地震遗迹至今犹存。

震中烈度达Ⅻ度，管线大部分在此次地震的影响区内，巩义以西管线经过场地影响烈度均大于Ⅵ度（包括太原支线），在定西至张家川一段场地影响烈度高达Ⅷ度：兰州站影响烈度为Ⅶ度，西安、风陵渡站场地影响烈度为Ⅵ度，郑州站为V度（图3-11）。

通过以上论述可知，兰州—郑州—长沙成品油管道工程的兰州—郑州段和山西支干线所在地段地震活动性强，地震活动的主要特征是集中性很高，条带分布明显，西部青藏地震区主要以北西向的地震活动带为主，东部华北地震区以北东向地震条带为主。仪器记录的现代中小震活动与历史破坏性地震活动的空间分布特征基本一致，历史地震和现代中小地震的集中活动区，很可能还是未来强震活动的主要场所。而郑州—长沙段所在地段地震活动性较弱，历史上没有记载到7级以上地震，最大地震是1631年的常德6.75级地震。地震在空间分布上总体表现为面状散布，在局部地震分布呈北西、北东或南北向，规模不大；1970年以来仪器记录小震在南部也较为分散，从数量上北部明显多于南部。

图3-11 1920年12月16日海原8.5级地震等烈度线

（三）管道沿线地震区划

以2001年编制的《中国地震动峰值加速度区划图》为基础，编制了兰州—郑州—长沙成品油管道工程沿线50年超越概率10%水平地震动峰值加速度区划图（图3-12）。

经粗略统计可知，该管道工程水平地震动峰值加速度≥0.10g总长达1825km，这就是说需要采取工程设防的长度占管线总长度的61.14%，它几乎皆分布在兰州—郑州段和山西支干线段（表3-4）。显然，工程抗震设防的形势是比较严峻的。

表3-4 兰州—郑州—长沙成品油管道工程峰值加速度统计表

图3-12 兰州—郑州—长沙成品油管道工程沿线50年超越概率10%水平地震动峰值加速度区划

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