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【程佳等-JAES】小江断裂带级联破裂地震危险性预测模型

发布时间: 2021-11-05

来源: 办公室

       鲜水河-小江断裂带是我国青藏高原东南缘侧向挤出模型中最为重要的一条断裂带,其滑动速率~10 mm/yr,也是我国历史强震破裂最为频繁的断裂,自1327年以来共记录了18次7级以上地震。这些强震包括1833年嵩明8级地震、1786年康定7.8级地震、1850年西昌7.5级地震和1500年宜良7.5级等特大级联破裂型地震。其中小江断裂带中段,即我们说的小江断裂带东支和西支,在历史上分别发生了1500年宜良7.5级(破裂2个断层段)和1833年嵩明8级地震(破裂5个断层段)。为什么小江断裂带易发生级联破裂型地震以及小江断裂带哪儿是今后级联破裂最危险的段落是防灾减灾工作中亟需解决的一个重要实际问题。

        基于上述科学问题,我院程佳副研究员等,在国家重点研发项目(批准号: 2018YFC1504201)、国家自然科学基金(批准号:42074064, 41941016, U2039201)和应急管理部国家自然灾害防治研究院院长基金(批准号:ZDJ2020-14 和ZDJ2018-22)资助下,针对小江断裂带级联破裂地震危险性问题进行了深入研究。通过对小江断裂带1:5万活动断裂填图资料、历史地震破裂数据等分析,给出了小江断裂、曲江断裂和建水断裂等3条主要断裂34个断层段的几何分段模型,并在此基础上构建了小江断裂带最有可能的4种断层段级联破裂组合方案(图1)。抓住断层滑动速率是断层能量积累本源,将滑动速率转换为地震发生年积累率,以各断层分段单独破裂和级联破裂震级大小的差异,在震级-频度关系约束下进行迭代;给出不同断层段级联组合模型下小江断裂带各种不同震级的地震发生率预测模型。通过非主震滑动速率占比小于30%的标准,认为基于历史破裂分段给出的级联破裂组合方案1是最可能的预测结果。以此为基础,根据方案1计算出的级联破裂地震发生率,计算了小江断裂带的地震动峰值加速度(475年周期PGA)预测结果。该结果显示小江断裂带北段和南段地区存在着预测PGA高值(图2a),这与我国五代图给出的结果有明显的差异。一般而言,通过使用滑动速率来模拟给出的断层发生率,计算给出的PGA值都沿这个断层沿线高值分布,如Cheng et al. (2021a;2021b)根据滑动速率模拟给出的鲜水河断裂带、安宁河-则木河-大凉山断裂系的PGA预测结果。究其原因,鲜水河断裂带中段东、西两支以级联特大地震破裂为主,中等地震发生率较小,导致了复发间隔相对较小的中等地震缺失,特大级联破裂震级大但复发间隔较长(图3),计算出的PGA在小江断裂带中段较小。因此我们认为小江断裂带滑动速率和分段结构决定了其中段东、西两支以特大级联破裂为主要特征。

图 1. 小江断裂带4种最为可能的级联破裂方案.

图2. 未来50年10%概率的预测强震动峰值加速度(PGA)分布图. (a)模型计算的PGA结果; (b) 第五代地震动区划图PGA预测结果. 

图3. 小江断裂带不同断层段的地震发生率预测结果;其中F3段位于小江断裂带北段,F7段位于小江断裂带中段东支,F11段位于小江断裂带南端,F22段位于小江断裂带中段西支。

        该项成果是鲜水河-小江断裂带级联破裂地震危险性工作的主要内容之一,在2021年11月由国际SCI期刊Journal of Asian Earth Sciences 第221期发表。

其他关于鲜水河断裂带地震危险性的文章发表在2021年Seismological Research Letters上,关于安宁河-则木河-大凉山断裂的地质滑动速率和大地测量滑动速率约束下的地震危险性论文发表在2021年Natural Hazards上

本论文引用格式:
Jia Cheng*,Xiwei Xu, Junjie Ren, Shimin Zhang, and Xiyan Wu. 2021. Probabilistic multi-segment rupture seismic hazard along the Xiaojiang fault zone, southeastern Tibetan Plateau. Journal of Asian Earth Sciences, 221, doi: 10.1016/j.jseaes.2021.104940.
全文链接:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1367912021002789

其它论文:
安宁河-则木河-大凉山断裂系:
Jia Cheng*,Xiwei Xu, Qi Yao, Xiaodong Yang, Hua Chen, 2021. Seismic hazard of multi‑segment rupturing for the Anninghe–Zemuhe–Daliangshan fault region, southeastern Tibetan Plateau: constraints from geological and geodetic slip rates. Natural Hazards, 2021, doi: 10.1007/s11069-021-04643-7. 
鲜水河断裂:
Jia Cheng*,Thomas Chartier, Xiwei Xu, Multisegment Rupture Hazard Modeling along the Xianshuihe Fault Zone, Southeastern Tibetan Plateau. Seismological Research Letters, 2021, 92(2A), 951-964, doi: 10.1785/0220200117.