于 斌，梁留科,2，朱連奇，劉峰貴，周 強(qiáng)

（1.河南大學(xué) 資源與環(huán)境研究所；2.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475000；3.青海師范大學(xué) 生命與地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810008）

青藏鐵路沿線近100年地震震級(jí)與頻次變化分析

于 斌1，梁留科1,2，朱連奇1，劉峰貴3，周 強(qiáng)3

（1.河南大學(xué) 資源與環(huán)境研究所；2.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475000；3.青海師范大學(xué) 生命與地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810008）

本文依據(jù)青藏鐵路沿線150km區(qū)域內(nèi)Ms≥4.7器測地震記錄，統(tǒng)計(jì)各個(gè)震級(jí)檔在1900-2008年內(nèi)發(fā)生頻次和各個(gè)年份內(nèi)最大震級(jí).最后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料建立震級(jí)-頻次關(guān)系方程式.根據(jù)震級(jí)與頻次關(guān)系，擬合分析得到回歸方程式為：lgN=5.89-0.72m.通過對震級(jí)與頻次關(guān)系式進(jìn)行檢驗(yàn)，震級(jí)與頻次之間的密切程度高，關(guān)系系數(shù)高度顯著.所以，震級(jí)-頻次關(guān)系式lgN＝a-bm適合于青藏鐵路沿線地震震級(jí)與頻次關(guān)系分析.

青藏高原；青藏鐵路；地震

青藏鐵路是當(dāng)今世界海拔最高、線路最長的高原鐵路.青藏鐵路跨越青藏高原，在我國西部鐵路網(wǎng)中上有重要地位.青藏鐵路貫通青海、西藏兩省區(qū)，不僅填補(bǔ)了我國鐵路網(wǎng)上的空白，成為北京-蘭州-拉薩通道的重要組成部分；同時(shí)還能與蘭青、隴海鐵路相連，形成連通內(nèi)地與沿海的大通道，對于加快青海、西藏資源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，民族團(tuán)結(jié)，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，具有十分重要的意義.青藏高原是地球表面構(gòu)造活動(dòng)性最強(qiáng)的大陸高原，又是全球大陸地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)，部分?jǐn)鄬幼呋\(yùn)動(dòng)速率高達(dá)10-20mm/a，巖石圈絕對運(yùn)動(dòng)速度達(dá)25-40mm/a[1]，印度大陸板塊以5cm/a的速度向北推擠歐亞大陸板塊[2-3]，造成青藏高原不斷隆升，地震事件頻繁發(fā)生.自2003年以來，全球連續(xù)6年8級(jí)以上大地震連續(xù)發(fā)生，表明全球正處于地震強(qiáng)活躍期，尤其是近10年來青藏高原及其周邊地區(qū)連續(xù)發(fā)生2次8級(jí)以上地震，說明青藏高原地區(qū)地震活動(dòng)十分活躍.因此，對青藏鐵路沿線地震震級(jí)和頻次變化分析，有助于加深對青藏高原地震活動(dòng)規(guī)律的理解，為青藏鐵路安全提供防震減災(zāi)科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)概況

青藏鐵路橫穿青藏高原，北起青海省省會(huì)西寧，經(jīng)柴達(dá)木盆地南緣的格爾木市南山口，向南橫穿東西走向的昆侖山、唐古拉、長江和怒江上游，途經(jīng)青西-藏北高原，南抵雅魯藏布江支流拉薩河南岸的拉薩市.選取青藏鐵路沿線150km的緩沖區(qū)作為研究區(qū)域，該區(qū)域沿途跨越湟水谷地區(qū)、青海湖盆地區(qū)、柴達(dá)木盆地區(qū)[4-8]、東昆侖高山區(qū)[9]、可可西里山區(qū)[10-12]、唐古拉山區(qū)[13]、那曲高原區(qū)[14-15]、念青唐古拉山區(qū)[16-21]、拉薩河谷區(qū)[22-23]等不同的地貌單元（圖 1）.同時(shí)，還經(jīng)過青藏高原自早古生代以來，由多期特提斯海（洋）板塊俯沖和區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的五條總體呈東西方向展布、規(guī)模巨大的板塊縫合帶，以及各大板塊縫合帶之間自南向北依次分布的喜馬拉雅地體、岡底斯——拉薩地體、羌塘地體、可可西里地體、昆侖地體、柴達(dá)木——祁連山地體[24-25]等六大構(gòu)造地體（圖2）.

圖1 青藏鐵路沿線地貌單元

圖2 青藏鐵路沿線構(gòu)造地體

2 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)《中國強(qiáng)震目錄》（青海省強(qiáng)震目錄）、《青海自然災(zāi)害》、《西藏歷史地震史料匯編》、青海省歷史地震考察報(bào)告、青海、西藏地震臺(tái)網(wǎng)2001-2008年觀測記錄等相關(guān)文獻(xiàn)，從中選取青藏鐵路沿線150km范圍內(nèi)自1900年有地震記錄以來Ms≥4.7的強(qiáng)震記錄.

3 數(shù)據(jù)分析

采用以上數(shù)據(jù)源，共獲得1900-2008年108年的器測地震記錄235次，如表1所示.其中，7級(jí)以上地震主要有1915年桑日附近7級(jí)地震、1951年崩錯(cuò)8級(jí)地震、1952年九子拉7.5級(jí)地震、1990年共和7級(jí)地震、1997年瑪尼7.5級(jí)地震等（圖3）.

表1 1900-2008年地震發(fā)生頻次

根據(jù)青藏鐵路沿線地震資料統(tǒng)計(jì)（青藏鐵路沿線150km區(qū)域內(nèi)地震事件），采用Richter（1958）提出的地震震級(jí)-頻度關(guān)系得到震級(jí)與頻次關(guān)系方程：

式中M為震級(jí)，N為震級(jí)≥M震級(jí)的累積頻度，a、b為系數(shù).

區(qū)域地震震級(jí)下限（M0）是指對工程場點(diǎn)可能有影響的最小震級(jí).由于我國大陸地區(qū)絕大多數(shù)是淺源地震，歷史上不少4級(jí)地震震中烈度達(dá)到V度左右，可能造成輕破壞，所在多數(shù)情況下將起算震級(jí)定為4.0級(jí).由于青藏高原地震記載時(shí)間較短，而且早期中小地震記錄缺失，所以本文在選擇統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，以基本不漏記參與統(tǒng)計(jì)的原則選取1900-2008年間的地震記錄，地震震級(jí)下限為4.7級(jí).

區(qū)域地震震級(jí)上限（Muz）是地震危險(xiǎn)性分析中重要參數(shù)之一.震級(jí)上限含義是，在地震帶震級(jí)——頻度關(guān)系中，累積頻度趨于零的震級(jí)極限值.通常認(rèn)為區(qū)域地震震級(jí)上限和它所處構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，是可能發(fā)生但發(fā)生概率極低的地震事件，但震級(jí)上限不是危險(xiǎn)區(qū)最大震級(jí).確定地震帶震級(jí)上限主要有兩個(gè)依據(jù)：①歷史地震判斷，在歷史資料足夠長的區(qū)域，并確認(rèn)該區(qū)域已經(jīng)經(jīng)歷了幾個(gè)活動(dòng)周期，則可認(rèn)為該區(qū)域最大地震已經(jīng)顯露，可以按該區(qū)域已發(fā)生最大地震強(qiáng)度確定；②構(gòu)造類比，在同一大地震活動(dòng)區(qū)內(nèi)，按已知大地震發(fā)生構(gòu)造條件進(jìn)行類比外推，認(rèn)為具有相似構(gòu)造環(huán)境區(qū)域，可能發(fā)生同樣強(qiáng)度地震.在有古地震鑒定結(jié)果的地區(qū)，可根據(jù)古地震遺跡所顯示規(guī)模衡量地震震級(jí)上限.由于青藏高原是全球活動(dòng)最為強(qiáng)烈的大陸高原，所以選取青藏高原實(shí)際發(fā)生最大地震震級(jí)8.6級(jí)為該區(qū)域震級(jí)上限（1950年察隅、墨脫8.6級(jí)地震）.

震級(jí)與頻度關(guān)系中的b值，代表著一個(gè)區(qū)域不同地震震級(jí)頻數(shù)比例關(guān)系，與區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)與地震地殼破裂強(qiáng)度有關(guān)，不同地震區(qū)或地震帶有其相應(yīng)的b值分布.地震危險(xiǎn)性分析中b值是一重要參數(shù)，b值的統(tǒng)計(jì)由該區(qū)域地震帶內(nèi)實(shí)際擁有的地震數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)而得，它與實(shí)際資料的完整性、可靠性、統(tǒng)計(jì)樣本量的大小、取樣的時(shí)空范圍等有關(guān)系.根據(jù)青藏鐵路沿線150km區(qū)域內(nèi)地震統(tǒng)計(jì)資料，并對其進(jìn)行擬合，由擬合結(jié)果確定b值大小，得到青藏鐵路沿線地震震級(jí)與頻次變化關(guān)系式：lgN=5.89-0.72m.

另外，利用古登堡-里克特公式計(jì)算青藏高原地震上限Muz.在震級(jí)-頻度關(guān)系式lgN=5.89-0.72m中，當(dāng)N=1時(shí)，M=a/b，即認(rèn)為M等于Muz，計(jì)算出青藏鐵路沿線150km區(qū)域內(nèi)地震震級(jí)上限為8.2級(jí).

4 結(jié)果驗(yàn)證

根據(jù)青藏鐵路沿線區(qū)域地震資料統(tǒng)計(jì)，從震級(jí)時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)圖（圖3）可以看出，自1900年到2008年間青藏鐵路沿線地震震級(jí)整體波動(dòng)經(jīng)歷了下降-上升-下降的變化過程.百年來青藏鐵路沿線地震震級(jí)變化呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律，地震震級(jí)在降到一定程度后表現(xiàn)大地震暴發(fā)，隨著地球內(nèi)部能量積累地震震級(jí)持續(xù)增大，當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部能量積聚到一定程度時(shí)又以大地震形式進(jìn)行能量釋放，再次進(jìn)入地球內(nèi)部能量積聚過程和地震震級(jí)下降趨勢（圖4）.依據(jù)青藏鐵路沿線區(qū)域地震震級(jí)與頻次的關(guān)系，青藏鐵路沿線地震發(fā)生頻次整體波動(dòng)經(jīng)歷了上升-下降-上升的過程，地震發(fā)生頻次與地震震級(jí)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系.由震級(jí)與頻次序列統(tǒng)計(jì)資料可以看出震級(jí)與頻次有以下關(guān)系：隨著震級(jí)增大而發(fā)生頻次降低（圖5）.由于歷史統(tǒng)計(jì)資料顯示結(jié)果與擬合方程表現(xiàn)規(guī)律一致，所以該震級(jí)-頻度關(guān)系方程是合理的，表現(xiàn)出青藏鐵路地震震級(jí)與頻次的關(guān)系：即隨著地震震級(jí)增大地震發(fā)生頻次減小.

圖3 青藏鐵路沿線150km地震分布

圖3 青藏鐵路沿線150km區(qū)域內(nèi)地震震級(jí)與時(shí)間序列

圖4 青藏鐵路地沿線150km區(qū)域內(nèi)地震頻次與時(shí)間序列

圖5 青藏鐵路沿線150km區(qū)域內(nèi)地震震級(jí)與頻次關(guān)系

5 結(jié)論討論

（1）根據(jù)青藏鐵路沿線150km地震記錄統(tǒng)計(jì)，柴達(dá)木盆地、東昆侖高山、唐古拉山、那曲高原、念青唐古拉山、拉薩河谷等地區(qū)地震頻繁，地震震級(jí)均在Ms4.7級(jí)以上，最大震級(jí)達(dá)Ms8.0級(jí)以上.

（2）青藏鐵路150km區(qū)域范圍內(nèi)，自1900年以來至2008年地震震級(jí)與發(fā)生頻次呈很好的相關(guān)關(guān)系，即地震震級(jí)與發(fā)生頻次呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性.

（3）青藏鐵路沿線地震震級(jí)與發(fā)生頻次呈顯明顯規(guī)律變動(dòng)關(guān)系：即隨著地震震級(jí)增大的同時(shí)，地震發(fā)生頻次在逐漸減小.

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P315.9；U211.9

A

1673-260X（2011）10-0125-03

教育部普通高校人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)課題（YRCSD08A06）