劉小鳳，梅秀蘋，馮建剛，程建武，張 輝

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

區(qū)域地震活動狀態(tài)判定在地震趨勢預(yù)測中具有重要意義。而以往研究大多基于定性的經(jīng)驗總結(jié)，地震活動性異常的確認與描述基本處于定性的狀態(tài)；其次是不同區(qū)域小震定位精度存在較大差異；第三是不同地區(qū)歷史地震目錄完整性差異較大。這些導(dǎo)致我們對區(qū)域地震活動狀態(tài)判定具有一定的局限性。

本文根據(jù)區(qū)域構(gòu)造背景、應(yīng)力場狀態(tài)及動力學(xué)環(huán)境等，將青藏高原北部地區(qū)劃分出4個與構(gòu)造及地震活動相關(guān)的統(tǒng)計單元，在對各構(gòu)造單元地震監(jiān)控能力分時段評估的基礎(chǔ)上，從不同震級范圍的地震頻次、應(yīng)變釋放、強度變化、G－R關(guān)系b值、地震時間間隔等基本參數(shù)入手，定量判定青藏高原北部地區(qū)不同構(gòu)造區(qū)帶平均狀態(tài)下地震活動的強弱，在更精細的層次上對不同構(gòu)造單元地震活躍和平靜狀態(tài)進行定量、半定量評估。

1 基于區(qū)域動力學(xué)環(huán)境的統(tǒng)計單元劃分

青藏高原北部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震活動頻度高、強度大。根據(jù)區(qū)域活動構(gòu)造定量數(shù)據(jù)、GPS和跨斷層形變觀測、震源機制解等研究結(jié)果［1－4］，將青藏高原北部地區(qū)劃分為祁連山地震帶、甘東南地區(qū)、柴達木－共和地區(qū)和庫瑪?shù)卣饚?個相對獨立的統(tǒng)計單元（圖1）。

圖1 青藏高原北部地區(qū)構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 Tectonic zoning of northern region of Qinghai－Xizang plateau.

祁連山地震帶四周被深大走滑活動斷裂包圍，在NNE向區(qū)域應(yīng)力場作用下地塊內(nèi)部發(fā)生擠壓逆沖，形成一系列推覆體構(gòu)造，區(qū)內(nèi)發(fā)生過1920年海原8.5級地震、1927年古浪8級地震。震源機制解顯示該地區(qū)中強以上地震斷層錯動類型以左旋走滑為主兼有一定的逆沖分量，區(qū)域主壓應(yīng)力方向自西向東由NNE、NE向到NEE和近EW向。

甘東南地區(qū)是青藏高原東北緣一系列NWNWW向構(gòu)造和青藏塊體東部近SN向構(gòu)造的過渡地區(qū)，地殼活動十分活躍，區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，地震活動強烈，曾發(fā)生1654年天水8級地震、1879年武都8級地震。震源機制解顯示，該地區(qū)中強以上地震斷層錯動類型以左旋走滑為主兼有一定的逆沖分量，區(qū)域主壓應(yīng)力P軸優(yōu)勢方向主要為NW和近SN向，整體構(gòu)造應(yīng)力場在較長時間內(nèi)基本上保持穩(wěn)定狀態(tài)。自晚更新世以來一直處于NE－NEE向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用下，導(dǎo)致塊體內(nèi)部向東南方向的擠出。

柴達木—共和地塊內(nèi)部構(gòu)造和介質(zhì)性質(zhì)比較簡單，周邊受區(qū)域深大活動斷裂圍限，內(nèi)部發(fā)育NNW和NW向次級斷裂。在NE向區(qū)域應(yīng)力場作用下NW－NWW向邊界斷裂發(fā)生左旋走滑活動，NNW向次級斷裂發(fā)生右旋走滑活動，導(dǎo)致共和－蘭州地區(qū)發(fā)生順時針旋轉(zhuǎn)和整個塊體向南東方向的擠出。塊體內(nèi)發(fā)生的最大地震為1990年共和7.0級。震源機制解顯示柴達木－共和地塊中強以上地震斷層錯動類型以左旋走滑為主兼有一定的逆沖分量，區(qū)域主壓應(yīng)力方向主要為NE向，晚更新世以來該地區(qū)的運動狀態(tài)為向右的旋轉(zhuǎn)運動。

庫瑪活動斷裂帶是青藏塊體內(nèi)部長度超過千里的一條重要的左旋走滑活動斷裂帶，1900年以來庫瑪?shù)卣饚Ъ案浇貐^(qū)共發(fā)生7級以上地震11次，最大地震為2001年昆侖山口西8.1級地震。震源機制解顯示庫瑪?shù)卣饚е袕娨陨系卣饠鄬渝e動類型以左旋走滑為主，區(qū)域主壓應(yīng)力方向主要為NENEE向。

2 各構(gòu)造區(qū)帶地震監(jiān)控能力評估

2.1 歷史地震目錄完整性分析

地震目錄的完整性是指某一震級以上的地震都能被觀測或記錄到，如果這一震級以上地震出現(xiàn)遺漏，即稱為不完整地震目錄［5］。已有的研究結(jié)果表明，分析歷史地震目錄完整性最常見的方法是利用古登堡－里克特的震級－頻度關(guān)系［6］，計算出最小完整性震級，在時間和震級尺度基本不變的條件下，利用震級－頻度關(guān)系對地震目錄進行不完整性定量估計，確定目錄的遺失率等。本文采用古登堡－里克特的震級－頻度關(guān)系（G－R關(guān)系）對青藏高原北部地區(qū)歷史地震目錄的完整性進行了定量分析，通過地震頻度和b值擬合，大致確定了不同下限震級的完整性目錄起始時間。

2.1.1 頻度曲線

本研究中，分別采用預(yù)防性護理和常規(guī)護理對兩組繼發(fā)性癲癇患者進行干預(yù)，并比較兩組護理效果，結(jié)果顯示，住院期間不良事件發(fā)生率方面，研究組（2.2%）顯著低于對照組（15.6%），護理總有效率方面，研究組（97.8%）顯著高于對照組（86.7%），說明對繼發(fā)性癲癇患者采用預(yù)防性護理干預(yù)，不僅能降低其住院期間不良事件發(fā)生率，還能提高其整體預(yù)后效果。

利用各個構(gòu)造單元地震目錄，刪除5級以上強余震，分別以M5.0和M6.0做為震級下限，20年窗長，2年滑動步長做頻度曲線，得到地震頻度隨時間的變化特征。根據(jù)西北地區(qū)各構(gòu)造單元不同震級下限頻度曲線，祁連山地震帶及甘東南地區(qū)從1570年開始歷史地震記載較多，1920年之后地震目錄相對完整；柴達木－共和地塊和庫瑪?shù)卣饚?900年以后才有地震記載，柴達木－共和地塊1935年之后地震目錄相對完整。表明頻度曲線存在一個相對明顯的變化過程，顯示出地震目錄由不完整趨向完整，處在一個穩(wěn)定的變化范圍（圖2）。

圖2 青藏高原北部各構(gòu)造單元不同震級下限頻度圖Fig.2 Different completeness magnitude of tectonic units in the northern region of Qinghai－Xizang plateau.

2.1.2 b值擬合

b值擬合主要反映出了低震級端地震目錄的完整性及起始時間。利用各個統(tǒng)計單元5級以上地震目錄，刪除5級以上強余震，以5.0級地震做為震級下限，得到b值擬合圖。從中可以看出，1900年以來青藏高原北部地區(qū)5級以上地震記錄基本完整，四個區(qū)域b值差異不大，庫瑪?shù)卣饚值略低，這反映了該區(qū)域的應(yīng)力水平相對較高，庫瑪?shù)卣饚幱谇嗖貕K體內(nèi)部，構(gòu)造活動較強烈（圖3）。

根據(jù)震級－頻度關(guān)系［6－7］對青藏高原北部地區(qū)歷史地震目錄完整性進行了分析，通過地震頻度、b值擬合的估計，初步確定了不同下限震級的完整目錄起始時間：祁連山地震帶6級以上地震自1569年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1920年以后是完整的；甘東南地區(qū)6級以上地震自1575年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1920年以后是完整的；柴達木－共和地塊6級以上地震自1935年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1950年以后是完整的；庫瑪?shù)卣饚?級以上地震自1935年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1950年以后是完整的。

2.2 儀器記錄地震目錄完整性分析

儀器記錄地震目錄是地震活動分析研究中的關(guān)鍵資料，隨著地震監(jiān)測臺網(wǎng)的不斷改造升級，地震監(jiān)測能力有了很大的提高，完整地震目錄的震級下限也在不斷提高。對4個構(gòu)造單元基于古登堡－里克特的震級－頻度關(guān)系對每個區(qū)域不同時間段小震目錄進行完整性分析。采用1970年以來全國小震目錄，利用K－K法進行余震刪除，再刪除震群，最后用最小二乘法擬合不同區(qū)域、不同時期的b值，根據(jù)b值的擬合情況分析完整目錄的震級下限。

圖3 青藏高原北部1900年以來5級以上地震b值擬合圖Fig.3 Fitting of b value of M≥5.0earthquakes from 1900in the northern region of Qinghai－Xizang plateau.

青藏高原北部地區(qū)不同構(gòu)造單元分時段b值擬合結(jié)果顯示，完整地震目錄的震級下限隨著臺網(wǎng)的改造升級而不斷降低，4個統(tǒng)計單元中完整目錄震級下限有一定的差異，祁連山地震帶和甘東南地區(qū)震級下限要低于柴達木－共和和庫瑪?shù)卣饚В鲄^(qū)域完整地震目錄的震級下限分別為：祁連山地震帶ML2.6、甘東南地區(qū) ML2.3、庫瑪?shù)卣饚?ML3.1、柴達木－共和地塊 ML3.2［8］。

3 中強以上地震活躍期及平靜期特征

1900年以來5級以上地震的研究結(jié)果顯示，青藏高原北部地區(qū)大體可以劃分為6個集中叢集活躍時段，每個時段持續(xù)時間不等，地震頻度和強度也差異較大［9］。

3.1 分區(qū)地震活動基本狀態(tài)

（1）祁連山地震帶

1900年以來祁連山地震帶5級以上地震表現(xiàn)出4個集中叢集活動的階段（圖4（a）），第一階段為1920－1934年，連續(xù)發(fā)生了1920年海原8.5級、1927年古浪8.0級和1932年昌馬7.6級地震，間隔時間分別為7年和5年，并依次由東向西遷移；第二階段為1951－1962年，最大地震為1954年山丹7.3級，發(fā)生在祁連山地震帶北部的龍首山斷裂帶上；第三階段為1980－1993年，以中強地震活動為主，包含了3次6級地震，最大地震為1986年門源6.4級；第四階段始于2000年，發(fā)生了5次地震，具有自東向西再折返向東遷移的特征，到目前為止最大地震為2003年民樂6.1級。每個活躍階段持續(xù)10年左右，一般至少發(fā)生5.5級以上地震5次，6.0級以上地震3次，每個活躍階段之間為15年左右的平靜期。

圖4 祁連山地震帶和甘東南地區(qū)5級以上地震M－t圖Fig.4 M－t diagrams of M≥5.0earthquakes in Qilian mountain seismic belt and southeastern Gansu province.

（2）甘東南地區(qū)

甘東南－甘青川交界地區(qū)5級以上地震具有平靜和活躍交替活動特征，大體可劃分為6個活躍階段（圖4（b））。第一階段為1573－1654年，發(fā)生4次6級地震和1次8級地震，最大地震為1654年天水8.0級；第二階段為1718－1765年，發(fā)生2次6級地震和1次7級地震，最大地震為1718年通渭7.5級；第三階段為1819－1850年，發(fā)生1次6級地震，最大地震為1837年岷縣6.0級；第四階段為1879－1936年，發(fā)生4次6級地震和1次8級地震，最大地震為1879年武都8.0級；第五階段為1957－2006年，發(fā)生3次6級地震和2次7級地震，最大地震為1976年松潘7.2級。每個活躍階段持續(xù)時間一般為31－81年，平均約50年，每個活躍階段至少發(fā)生4次5.5級以上地震或1次6級以上地震?；钴S階段之間為21－64年的平靜時間，平靜時段內(nèi)一般無5級以上地震發(fā)生。

（3）柴達木－共和地塊

圖5 1900年以來柴達木－共和地塊和庫瑪?shù)卣饚?級以上地震M－t圖Fig.5 M－t diagrams of M≥5.0earthquakes from 1900 of Qaidam－Gonghe mass and Kuma seismic belt.

1900年以來柴達木－共和地塊5級以上地震大體可以劃分出5個階段，每個階段持續(xù)時間不等（圖5（a））。第一階段為1930－1938年，持續(xù)時間8年，最大地震為1938年天峻6.0級；第二階段為1949－1964年，持續(xù)時間15年，最大地震為1962年霍布遜湖6.8級；第三階段為1972－1980年，持續(xù)時間8年，最大地震為1977年茫崖6.4級；第四階段為1985－1995年，持續(xù)時間10年，最大地震為1990年共和7.0級；第五階段為2000－2008年，持續(xù)時間8年，最大地震為2000年興海6.6級、2003年德令哈6.6級地震。由此可見，該地區(qū)地震活動強度不大，但頻次較高，最大地震為1990年共和7.0級?；钴S期一般持續(xù)10年左右，至少發(fā)生2次6級地震。平靜期持續(xù)時間不等，分別為11年、12年、15年和5年，平靜期無5級以上地震發(fā)生。

（4）庫瑪?shù)卣饚?/p>

1900年以前庫瑪?shù)卣饚v史地震資料遺漏，未記錄到5級以上地震，1900年以后特別是1950年以前地震記錄也不完整。根據(jù)現(xiàn)有的地震資料，大體可以劃分出4個活躍階段，第一階段為1931－1940年，持續(xù)時間為9年，最大地震為1937年托索湖7.5級；第二階段為1947－1952年，持續(xù)時間為5年，最大地震為1947年達日7.7級；第三階段為1961－1971年，持續(xù)時間為10年，最大地震為1963年阿蘭湖7.0級；第四階段為1995－2006年，持續(xù)時間為12年，最大地震為2001年昆侖山口西8.1級（圖5（b））。在第四活躍階段中若不考慮8.1級地震的余震活動，則持續(xù)時間為7年?；钴S期一般持續(xù)10年左右，發(fā)生5級以上地震5－9次，至少發(fā)生1次7級以上地震。平靜期持續(xù)時間不等，分別為7年、9年和23年。

3.2 地震活動狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計分析

根據(jù)有記載以來5級以上地震目錄，結(jié)合前述地震目錄完整性分析結(jié)果，確定了各個構(gòu)造單元統(tǒng)計地震的起始時間。采用 Mapseis2.9.3軟件中的計算方法，分別獲得了4個分區(qū)地震活躍與平靜期的地震活動狀態(tài)參數(shù)，其中m值計算采用蔣海昆提供的DA模式。DA模式的含義是，大震前臨界區(qū)范圍內(nèi)地震活動呈加速態(tài)勢，同一時期在孕震區(qū)較小范圍內(nèi)則出現(xiàn)地震活動的減弱。震前孕震區(qū)范圍地震活動的減弱被歸因于由于震前滑移所導(dǎo)致的應(yīng)力松弛過程［10－11］。

不同構(gòu)造單元5級以上地震活躍與平靜期地震活動狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，祁連山地震帶和甘東南地區(qū)地震活躍期持續(xù)時間明顯大于平靜期，柴達木－共和地塊和庫瑪?shù)卣饚У卣鸹钴S期與平靜期持續(xù)時間差異不大?；钴S期一般發(fā)生5級地震5～27次，6級地震1～6次，7級以上地震1～2次，5級以上地震年頻次為0.5～1.8，6級以上地震年頻次為0.03～0.7，折合震級為6.1～8.5，平均震級為5.5～7.7，b值為0.4～0.8，m 值為1.2～1.5。平靜期發(fā)生5級以上地震1～3次或不發(fā)生5級以上地震，均無6級以上地震發(fā)生（表1）。

4 平靜期與活躍期小震活動基本狀態(tài)

根據(jù)1970年以來ML2.0以上地震目錄，采用Mapseis2.9.3軟件中的計算方法，分別獲得了4個區(qū)的地震活動狀態(tài)參數(shù)。需要說明的是，分別使用不刪除余震和用K－K法刪除余震兩套地震目錄分別計算各單元地震地震活躍、平靜時段小震活動參數(shù)特征，其結(jié)果顯示刪除余震后活躍期與平靜期各參數(shù)的差異性減小，而不刪除余震的差異性較大，因此以下定量指標判據(jù)均為未刪除余震計算的結(jié)果。

不同構(gòu)造單元小震活躍與平靜時段地震活動狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果顯示（表2），祁連山地震帶和柴達木－共和地塊活躍時段平均持續(xù)時間較長，而甘東南與庫瑪?shù)卣饚届o時段平均持續(xù)時間較長?；钴S時段ML≥3.0、ML≥4.0和ML≥5.0地震平均年頻次和月頻次明顯大于平靜時段，活躍時段平均年應(yīng)變釋放折合震級一般大于5級，平均月應(yīng)變釋放折合震級一般大于4級，b值小于0.8，m值也較低。平靜時段平均年應(yīng)變釋放折合震級小于5級，平均月應(yīng)變釋放折合震級小于4級，b值大于0.8，m值一般較高。

表1 不同構(gòu)造單元5級以上地震活躍與平靜期地震活動狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計表

表2 1970－2008年不同構(gòu)造單元小震活躍與平靜時段地震活動狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計表

5 結(jié)論

（1）根據(jù)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景、形變觀測及震源機制解揭示出的應(yīng)力場狀態(tài)及區(qū)域動力學(xué)環(huán)境等，結(jié)合微震精定位后呈現(xiàn)出的時空強和震源深度分布特征，將青藏高原北部地區(qū)劃分為四個獨立的統(tǒng)計構(gòu)造單元，即祁連山構(gòu)造帶、甘東南地區(qū)、柴達木－共和地塊和庫瑪構(gòu)造帶。

（2）通過地震頻度和b值擬合，確定了各個地區(qū)不同下限震級的完整性目錄起始時間，其中祁連山地震帶6級以上地震自1569年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1920年以后是完整的；甘東南地區(qū)6級以上地震自1575年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1920年以后是完整的；柴達木－共和地塊6級以上地震自1935年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1950年以后是完整的；庫瑪?shù)卣饚?級以上地震自1935年以后是相對完整的，5級以上地震目錄自1950年以后是完整的。儀器記錄地震精度分析結(jié)果顯示，1970年以來區(qū)域完整地震目錄的震級下限分別為，祁連山地震帶ML2.6，甘東南地區(qū) ML2.3，庫瑪?shù)卣饚?ML3.1，柴達木－共和地塊ML3.2。

（3）各構(gòu)造單元中強以上地震存在活躍與平靜交替活動的特征。祁連山地震帶5級以上地震表現(xiàn)出4個集中叢集活動的階段，每個活動階段持續(xù)10年左右，每個活躍階段內(nèi)一般至少發(fā)生5.5級以上地震5次，6.0級以上地震3次，每個活躍階段之間為15年左右的平靜期；甘東南地區(qū)可劃分為6個活躍階段，每個活躍階段持續(xù)時間一般為31－81年，平均約50年，每個活躍階段至少發(fā)生4次5.5級以上地震或1次6級以上地震；活躍階段之間為21～64年的平靜時間，平靜時段內(nèi)一般無5級以上地震發(fā)生；柴達木－共和地塊可以劃分出5個階段，每個階段持續(xù)時間不等，活躍期一般持續(xù)10年左右，至少發(fā)生2次6級地震。平靜期持續(xù)時間不等，分別為11年、12年、15年和5年，平靜期無5級以上地震發(fā)生；庫瑪?shù)卣饚Э梢詣澐殖?個活躍階段，活躍期一般持續(xù)10年左右，發(fā)生5級以上地震5～9次，至少發(fā)生1次7級以上地震。平靜期持續(xù)時間不等，分別為7年、9年和23年。

（4）定量計算了祁連山地震帶、甘東南地區(qū)、柴達木－共和地塊及庫瑪?shù)卣饚е袕娨陨系卣鸹顒犹卣鲄?shù)及平靜期地震活動特征參數(shù)。不同構(gòu)造單元5級以上地震活躍與平靜期地震活動狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，地震活躍期一般發(fā)生5級地震5～27次，6級地震1～6次，7級以上地震1～2次；5級以上地震年頻次為0.5～1.8，6級以上地震年頻次為0.03～0.7；折合震級為6.1～8.5，平均震級為5.5～7.7；b值為0.4～0.8，m 值為1.2～1.5。平靜期發(fā)生5級以上地震1～3次或不發(fā)生5級以上地震，均無6級以上地震發(fā)生。獲得了各個區(qū)域地震活躍與平靜狀態(tài)下的小震活動狀態(tài)參數(shù)，祁連山地震帶和柴達木－共和地塊活躍時段平均持續(xù)時間較長，而甘東南與庫瑪?shù)卣饚届o時段平均持續(xù)時間較長；活躍時段ML≥3.0、ML≥4.0和 ML≥5.0地震平均年頻次和月頻次明顯大于平靜時段；活躍時段平均年應(yīng)變釋放折合震級一般大于5級，平均月應(yīng)變釋放折合震級一般大于4級；b值小于0.8，m值也較低。平靜時段平均年應(yīng)變釋放折合震級小于5級，平均月應(yīng)變釋放折合震級小于4級，b值大于0.8，m值一般較高。

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