研究区的地震活动特点

如题所述

基于历史和仪器地震资料,对公元642年1月1日0点至2005年12月31日23点59分的Ms≥3.0级地震进行了统计分析,以下分段阐述滇藏铁路沿线的地震活动特点。

一、大理-德钦段的地震活动特点

位于鲜水河-滇东地震带内的中甸-大理控震构造带是滇西北地区最为活跃的强震活动带之一,其中的地震活动具有强度大、频度高的特点。据统计(毛玉平等,2003;美国国家地震台网中心(NEIC)),自公元886年有破坏性历史地震记录以来至2005年7月,该区共记录Ms≥4.7级地震114次,5.0~5.9级地震61次,6~6.0级地震18次,Ms≥7级地震4次。

1.地震的时域分布特点

一般而言,地震活动在时间上的分布是不均匀的,即一段时间地震频度高且强度大,一段时间频度低且强度小(国家地震局地质研究所,1990)。研究地震群体之间的时间规律有助于把握一个地区地震活动的趋势。

云南地区历史记载的地震活动历史,特别是强震活动过程都显示出比较明显的地震活跃期与平静期交替出现的特征(毛玉平等,2003)。统计公元886年以来地震震级与时间的关系发现,滇西北地区的地震活动具有类似的规律(图8-4)。

图8-4 中甸-大理控震构造带公元1400~2005年间M-T图(2001年之前Ms>4.6级)

历史地震资料分析表明,滇西北的地震活动总体上可划分为前、后2个阶段。在公元886~1480年长达595年的时间段是地震活动总体相对平静的阶段(也有可能是地震记录不全);而公元1481年以来的525年中一直是地震活动比较活跃的阶段。以大于6级地震的发生为标志,可将后一阶段的地震活动划分为4个地震活动幕,每个活动幕各包含一个活跃期和随后的平静期。其中一次活跃期可持续几十乃至近百年,并且最近一次活跃期内还可进一步划分出3个次一级的、延时长短不等的“活跃时段和平静时段”(图8-4,表8-1)。

第一活动幕是1481~1622年,持续时间142年。其中活跃期持续35年,最大地震是1515年发生在程海断裂带上的永胜73/4级地震,随后的平静幕持续了107年。第二活动幕是1623~1750年,持续128年。其中活动幕持续66年,最大地震是1652年发生在红河断裂带上的弥渡7.0级地震,随后是持续了62年的平静期。第三活动幕是1751~1900年,持续了150年。其中活动幕持续89年,最大地震是1751年发生在龙蟠-乔后断裂带上的剑川63/4级地震,随后是持续61年的平静期。第四活动幕是1901年至今,已经持续了105年。其中活动幕持续100年,最大地震是1925年和1996年分别发生在苍山东麓断裂带上的大理7.0级地震和丽江-大具断裂带上的丽江7.0级地震。2001年永胜6.0级地震之后,该区没有≥5.0级地震发生。

表8-1 公元886年以来滇西北地区地震活动幕划分表

上述最后一个活跃期还可进一步划分为3个次一级的活动阶段,每个阶段都包含了一个平静段和随后的活跃段。第一个活动阶段是1901~1933年,持续了33年。其中平静段持续24年,最大地震是发生在苍山东麓的邓川61/2级地震,最大烈度Ⅷ+度;随后的活跃段持续9年,最大地震为1925年大理7.0级地震,最大烈度Ⅸ+。第二个活动阶段是1934~1966年,持续时间33年。其中平静段持续14年,最大地震是大理51/2级,最大烈度Ⅶ度;随后的活跃段持续19年,震级最大的是1966年发生在哈巴雪山北麓断裂上的中甸哈巴地震(6.4级),烈度最大的是1951年的剑川61/4级地震(极震区烈度为IX度)。第三个活动阶段是1967~2001年,持续时间35年。其中平静段持续29年,震级最大的是发生在德钦-中甸断裂带上的中甸纳帕海地震(5.8级),烈度最大的是1982年剑川5.4级地震(极震区烈度为Ⅶ度);随后的活跃段持续6年,最大地震为1996年发生在玉龙雪山东麓断裂上的丽江7.0级地震,最大烈度Ⅸ度。

总体来看,1481年以来地震活动过程虽然表现出明显的活跃阶段与平静阶段交替出现的现象,但并不显示严格的周期性特征,而是整体上呈现出地震平静期持续时间逐渐缩短、活跃期持续时间逐渐拉长的总趋势,并且每个活动幕的持续时间一般为120~150年。从每次地震的最大震级和烈度来看(图8-5;表8-1、8-2),每个活动幕的活跃期都至少包含一次最大震级大于6.5级且地震烈度至少为Ⅸ度的地震,而平静期的最大震级都不超过6.0级,地震烈度也不会大于Ⅷ度。在地震活跃期中的次一级活动阶段中,每个阶段一般持续时间为33~35年,并且每个阶段中的活跃段也都包含了一次最大地震烈度可达IX度的地震。

2.历史强震的地域分布特征和重复性

(1)地域分布特征

根据历史地震资料统计,滇西北地区地震活动的空间分布受到晚第四纪活动构造格局的控制,呈现出明显的分段性和不均匀性特征,地震往往集中在第四纪断陷盆地边缘附近或盆地中。自北而南,中-强震相对集中的地段有:中甸盆地-小中甸盆地、白汉场-剑川、丽江-大具、鹤庆-北衙、永胜-程海-宾川、洱源-三营、邓川-大理和祥云-巍山-弥渡-南涧等区域。上述地段实际上也都是活动断裂带所控制的地区(图8-2)。

表8-2 滇西北地区公元886年以来的Ms≥6.0级地震的地震参数与控震断裂带统计表

图8-5 中甸-大理控震构造带公元1444~2005年间I—T图(I≥Ⅴ)

自中甸-大理控震构造带有破坏性地震记载以来,共发生Ms≥7级地震4次,即1515年的永胜73/4级、1652年的弥渡7.0级、1925的大理7.0级和1996年丽江7.0级地震。它们的时间间隔分别为137年、273年和71年。发生极震区地震烈度≥IX度的地震共6次,包括上述4次地震和分别发生在1751年与1951年的剑川桑岭63/4级和剑川太平61/4级地震。上述烈度≥Ⅸ度地震的时间间隔分别为137年、99年、174年、26年和45年。

1481年以来共发生6.0~6.9级地震18次(图8-6,表8-2)。不考虑可能发生在维西-乔后断裂带上的剑川上兰61/4级地震和Ms≥7.0地震的余震,那么相邻两次地震的最长时间间隔为108年,出现在1652年弥渡7.0级地震之前。最短为5年,发生在丽江1996年7.0级地震之前,分别为1961和1966年中甸的纳帕海6.0级和哈巴6.4级地震。其他为8~63年不等,多数为15~36年。其中间隔小于10年的地震往往与断裂的相互作用相关。如间隔为5年2次中甸地震分别发生在德钦-中甸断裂带上和相邻的哈巴雪山北麓断裂上。间隔8年的1925年丽江上元村6.0级地震和1933年小中甸61/4级地震也分别发生在2条相邻的断裂带上,即龙蟠-乔后断裂带和中甸断裂带(表8-2)。

图8-6 中甸-大理控震构造带公元1481~2005年间M—T图(Ms≥6.0级)

(2)地震的重复性

据统计,在中甸-大理控震构造带中,Ms≥7级地震既没有在原地重复发生的记载,也没有在同一断裂带上重复出现的记录。而原地重复的6.0~6.9级地震有6次(图8-6,表8-2),4次在剑川,时间间隔分别为207年、63年和200年;2次在洱源,地震都发生在1939年2月,间隔只有16天,属于双主震型地震。6.0~6.9级地震还存在在同一断裂带上重复出现的现象。其中德钦-中甸断裂带上2次,分别为1933年的中甸小中甸61/4级地震和1961中甸纳帕海的6.0级地震,间隔28年;哈巴-玉龙雪山东麓断裂带上2次,分别为1966年的中甸哈巴6.4级地震和1996年的丽江7.0级地震,间隔30年;龙蟠-乔后断裂带上5次,包括发生在剑川的4次和1925年的丽江上元村6.0级地震,间隔分别为207年、63年、174年和26年;洱源-三营断裂带上2次,发生在同年同月,属于双主震型地震;苍山东麓断裂带上2次,分别为1515年的大理6.0级地震和1901年的61/2级地震,间隔486年。上述6.0~6.9级地震的重复发生现象,除了剑川的4次地震和洱源的双主震型地震外,都是沿断裂带的不同段落发生的,其原地重复发生的间隔明显较长,一般为几十年至上百年,而在断裂带上进行迁移的时间间隔大都比较短,一般30年左右就可能发生一次。

二、西藏东南部地区的地震活动特点

与滇藏铁路滇西北段(大理-德钦段)的地震活动主要受控于单一的地震构造带的特点不同,滇藏铁路在西藏境内穿越了西藏东南部地区的多个相对独立的地震构造带或控震构造带。因此,该区的地震活动显得较为复杂,发震构造也常常不同。

1.德钦-林芝段的地震活动特征

滇藏铁路德钦-林芝段1970年以来的地震强度-时间(M-T)分布图显示,该区的地震活动频度较高,但强度明显较小(图8-7)。自1970年以来没有Ms6.0级以上强震活动,大于Ms5.5级地震也仅发生过2次,并且2者相隔了约18年。该区的地震活动也显示丛集活动特点,活跃期间隔在20年左右,其中最显著的是1985年左右的地震活跃期,出现了一次Ms5.9级地震。鉴于该区地震活动强度弱的特点,在未来的工程寿命期内,发生Ms5.5~6.0级地震的概率较大。但在其中靠近巴塘断裂带的地区,出现Ms6.0~7.0级地震的概率会增大。

图8-7 滇藏铁路德钦-林芝段及其邻区Ms≥4.0级地震的M-T图

2.林芝-拉萨段的地震活动特征

西藏地区的历史地震记录最早开始于公元642年(唐贞观16年),其中以记录Ms≥6.0级地震为主,地震记录不全,Ms<6.0级地震大部分缺失。仪器地震记录开始于1900年,但1950年之前由于地震台网太少,Ms≤5.0级地震记录缺失,1950年以来的Ms≥4.0地震记录基本是完整的。通过收集北纬27.5°~31°,东经90°~95°范围内1970年以来的仪器记录地震和北纬28.2°~30.2°,东经90.8°~94.5°范围内1970年之前的历史地震记录(其中Ms≥7.0级地震的收集范围为北纬28.0°~31.5°,东经90°~96.8°)。发现研究区内记录到的Ms≥5.0地震至少72个(图8-3,表8-3),其中Ms≥7.0级地震8个,表明该区地震活动的整体水平较高,属于地震高发区。但地震活动的空间分布是不均匀的,它们明显地主要集中在前述的4个地震带中或全新世强烈活动的断裂带两侧,反映了该区近EW向和SN向构造带对地震活动的控制作用,该区记录的多次Ms≥7.0级强震活动也无一例外地都沿全新世活动构造带发生。1411年以来,该区共记录到Ms≥7.0强震8个(表8-3),除了1951年崩错8.0级地震发生在外围的崩错断裂带上外,其余7个地震都发生在前述的喜马拉雅山前地震带、亚东-谷露地震带北段和错那-沃卡地震带上。其中喜马拉雅山前地震带1871年以来共发生Ms7.5级地震3次(1871年的洛扎-错那7.7级地震、1947年的郎县-隆子7.5级地震和1950年的察隅-墨脱8.6级地震),亚东-谷露地震带北段2次(1411年的羊八井8.0级地震和1952年的谷露7.5级地震)和错那-沃卡地震带上2次(1806年的错那北7.5级地震和1915年桑日沃卡7.0级地震)。历史地震和近代仪器记录都表明,喜马拉雅山前地震活动带的活动强度最大,依次分别为亚东-谷露地震带的北段和错那-沃卡地震带,而墨竹工卡-工布江达地震带是其中地震最少,强度最低的地震带,这与其缺少第四纪地表活动迹象相一致。另外,在通麦-易贡湖一带还存在一个显著的中强地震密集分布区,震源机制解表明,地震活动可能与走滑断裂活动有关,由于该区偏离滇藏铁路的林芝-拉萨段,这里不做进一步分析。

表8-3 滇藏铁路林芝-拉萨段及其邻区历史记载以来的Ms≥5.5级浅源地震的地震参数与控震构造带一览表

从该区1970年以来的地震强度-时间(M-T)分布图看,区域上的地震活动明显具有丛集性特征,即地震活跃期与相对平静期相间出现的现象(图8-8)。其中4次Ms6.0级以上强震先后是1970年2月发生在西藏错那县与墨脱县之间的中印边境线附近的Ms6.1级地震、1992年7月的西藏尼木Ms6.3级地震、1993年的西藏纳木错Ms6.1级地震和2005年6月的西藏墨脱南的Ms6.4级地震。而其间最显著的地震活跃阶段出现在1988~2000年期间,共持续了约12年。高潮表现为1992~1993年间的2次强震活动。历史地震表明(表8-3),该区的上一次地震活跃期出现在1947~1951年之间,期间,该区发生了多次Ms7~8级及以上的地震。2个活跃期的间隔为40年左右,而Ms6.0级以上地震出现的间隔只有12~22年。因此,在工程寿命期内,出现Ms6.0~6.9级地震的可能性更大。

图8-8 滇藏铁路拉萨-林芝段及其邻区Ms≥4.0级地震的M-t图

虽然滇藏铁路拉萨-林芝段所穿越的区域处于地震高发区内,但由于地震明显呈带分布,并且亚东-谷露地震带和喜马拉雅山前地震带都位于铁路线的外围地区,而穿越铁路线的主要是宽度有限、强度相对更小的错那-沃卡地震带和墨竹工卡-工布江达地震带,因此,该段铁路工程所穿越的大部分地区属于地震区中相对稳定的区域,其中南线方案所涉及区域地震烈度较高,而北线区域地震烈度相对较低。仔细分析地震带上的震中分布可以发现,地震震中的分布密度在地震带或控震构造带上是明显不均匀的,特大地震也常发生在构造带的某些特殊部位(图8-3)。

沿错那-沃卡裂谷带,地震活动常在其中活动断裂带的端部和断裂带走向的转折处发生,如1806年的错那北7.5级地震就发生在错那-拿日雍错盆地西缘断裂带上靠近北端的部位,而1915年桑日沃卡7.0级地震的震中位于沃卡盆地东缘断裂带的南端附近。在喜马拉雅主逆冲断裂带上,地震活动多集中在次级断裂斜接部位和断裂走向出现明显转弯的部位,亚东-谷露裂谷带上也存在类似现象。在墨竹工卡-工布江达断裂带上,地震活动多集中在该断裂带的东、西两端和中段,特别是墨竹工卡县东北的尼玛江热乡-工布江达县的松多一带,发生过3次Ms5.0~5.75级地震,表明该区属于该地震带上的地震易发区。但需要提醒的是,该地震带上的地震活动多属于区域上其他强地震带发生强烈地震前后的区域内地壳应力或应变发生调整有关,属于比较典型的区域前震或余震。例如,1951年12月3日发生在墨竹工卡东北部的Ms5.75级地震,是紧随1951年11月18日的崩错8.0级地震发生的;在1992年7月30日尼木Ms6.5级地震之后,1992年8月17日在墨竹工卡东北的尼玛江热乡一带发生Ms5.1级地震。地表调查、地表的强地震活动带和地震的震源机制解等都一致地表明,在高原的内部,近EW向的伸展作用是目前该区主要的变形方式,在此应变场之下,已经不利于近EW向的墨竹工卡-工布江达断裂带的重新活动,这也是沿该断裂带和其他近EW向断裂带(如雅鲁藏布江断裂带、志岗-沃卡断裂带和哲古错-隆子断裂带等)上未发现第四纪地表变形的主要原因。因此,墨竹工卡-工布江达地震带不是区域上的主要地震活动带,它可能主要对区域内主地震前后地壳应力或应变的变化起着调整作用,造成其上的地震活动强度和频度都很低。

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