基于能量平衡方法的鲜水河断裂带地震危险性分析

The Xianshuihe fault zone is one of the block boundary belts in continental China, which has the most intensive seismicity. A new method of seismic risk analysis is developed to research the earthquake potential of Xianshuihe fault zone. This method allows to assess seismic risk considering the seismic moment budget and accounting for traditional probabilistic prediction, which can derive the results based on both elastic rebound and probability analysis. We use geodetic data to image the spatial variation of interseismic coupling and get the probability density function of the moment deficit rate through Bayes inversion method. Then based on elastic rebound theory, if one event is the largest event, it should release a moment equal to the deficit moment and also should be the maximum possible earthquake based on the historical seismicity. We compare the moment released by observed seismicity with the moment deficit rate and combine probabilistic analysis to derive a probabilistic estimate of the magnitude of the largest possible earthquake, together with its associated recurrence time, and then give the quantitative results of earthquake potential along Xianshuihe fault zone. Our results will also help understand the earthquake hazard and the evolution of seismicity patterns of eastern boundary of the Sichuan-Yunnan faulted-block in southwestern China.

鲜水河断裂带是中国大陆地震活动最强烈的块体边界带之一。本研究以鲜水河断裂带为研究对象，引入一种新的地震危险性分析方法，将能量平衡的地震矩亏损方法和传统的概率预测相结合，以弹性回跳理论为基础考虑未来地震的危险性，既可以给出定量的概率结果，也更符合地震孕育的能量过程。首先利用大地测量数据，基于贝叶斯反演方法，构建鲜水河断裂带的间震期滑动亏损，获得亏损能量累积的概率密度函数。并根据弹性回跳理论，某一未来在断层带上发生的最大地震事件需要满足其在能量上释放所有震间累积的亏损能量，同时在历史地震活动性看来也要具有发生的最大可能性。对比震间亏损累积速率与地震能量释放速率之间的能量平衡关系，结合概率分析方法得到断层带未来最有可能发生的大震震级和复发周期，在此基础上给出鲜水河断裂带未来潜在地震危险性的定量结果。研究结果对于认识研究区以及川滇块体东边界的未来地震危险性和强震演化过程具有重要的参考价值。

鲜水河断裂带是我国动力环境和地壳变形最强的构造块边界之一，其未来地震灾害研究一直备受关注。本项目采用改进的地震能量平衡方法分析鲜水河断裂带的地震危险性，既考虑了历史地震活动信息，又考虑了地震矩的平衡。既可以给出定量的概率结果，也更符合地震孕育的能量过程。通过对比间震期亏损累积速率与地震目录得到的地震能量释放速率之间的关系，获得鲜水河断裂带的能量平衡状态。并结合概率分析方法得到断层带未来最有可能发生的大震震级和复发周期，给出鲜水河断裂带未来潜在地震危险性的定量结果。研究结果发现道孚-松林口、松林口-八美和八美-色拉哈段处于累积能量亏损状态，分别释放约37%、44%和13%的震间能量亏损，其意味着潜在的地震灾害。分别发生在道孚-松林口和松林口-八美段的1981年的Mw6.7地震和1893年的Mw6.9地震可以达到各自的能量平衡状态。而八美-色拉哈段仍然需要更大的地震来补偿震间的能量亏损。我们推测，大概每700年左右发生一次Mw6.7事件是一种保守且可接受的情景。地震危险性分析的结果显示其对断层段的选择不是很敏感。如果我们假设断层可发生的最大地震符合震级和断层尺度的经验关系，则上述三个段落在30年内发生6级以上地震的概率都低于20%，而在200年内发生的相应的概率都超过50%。另外，如果不考虑震级和断层尺度经验关系，假设断层可以容纳高至9级的地震，则相关概率值会更低。根据我们的研究结果，最有可能得出的结论是鲜水河断裂带的道孚-松林口、松林口-八美和八美-色拉哈段具有潜在的地震危险性，特别是八美-色拉哈段，需要Mw6.7级的较大地震才能达到能量平衡。但是，从地震危险性来说，地震的紧迫程度可能没有那么高。本研究对于认识研究区以及川滇块体东边界的未来地震危险性和强震演化过程具有重要的参考价值。另外对于地震危险性定量分析方法的发展也有重要应用价值。