青藏鐵路沿線近100年地震震級與頻次變化分析

于 斌，梁留科,2，朱連奇，劉峰貴，周 強

（1.河南大學 資源與環境研究所；2.河南大學 環境與規劃學院，河南 開封 475000；3.青海師范大學 生命與地理科學學院，青海 西寧 810008）

青藏鐵路沿線近100年地震震級與頻次變化分析

于 斌1，梁留科1,2，朱連奇1，劉峰貴3，周 強3

（1.河南大學 資源與環境研究所；2.河南大學 環境與規劃學院，河南 開封 475000；3.青海師范大學 生命與地理科學學院，青海 西寧 810008）

本文依據青藏鐵路沿線150km區域內Ms≥4.7器測地震記錄，統計各個震級檔在1900-2008年內發生頻次和各個年份內最大震級.最后，根據統計資料建立震級-頻次關系方程式.根據震級與頻次關系，擬合分析得到回歸方程式為：lgN=5.89-0.72m.通過對震級與頻次關系式進行檢驗，震級與頻次之間的密切程度高，關系系數高度顯著.所以，震級-頻次關系式lgN＝a-bm適合于青藏鐵路沿線地震震級與頻次關系分析.

青藏高原；青藏鐵路；地震

青藏鐵路是當今世界海拔最高、線路最長的高原鐵路.青藏鐵路跨越青藏高原，在我國西部鐵路網中上有重要地位.青藏鐵路貫通青海、西藏兩省區，不僅填補了我國鐵路網上的空白，成為北京-蘭州-拉薩通道的重要組成部分；同時還能與蘭青、隴海鐵路相連，形成連通內地與沿海的大通道，對于加快青海、西藏資源開發和經濟發展，民族團結，促進社會發展，具有十分重要的意義.青藏高原是地球表面構造活動性最強的大陸高原，又是全球大陸地震活動最強烈的地區，部分斷層走滑運動速率高達10-20mm/a，巖石圈絕對運動速度達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，地震事件頻繁發生.自2003年以來，全球連續6年8級以上大地震連續發生，表明全球正處于地震強活躍期，尤其是近10年來青藏高原及其周邊地區連續發生2次8級以上地震，說明青藏高原地區地震活動十分活躍.因此，對青藏鐵路沿線地震震級和頻次變化分析，有助于加深對青藏高原地震活動規律的理解，為青藏鐵路安全提供防震減災科學依據.

1 研究區概況

青藏鐵路橫穿青藏高原，北起青海省省會西寧，經柴達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的緩沖區作為研究區域，該區域沿途跨越湟水谷地區、青海湖盆地區、柴達木盆地區[4-8]、東昆侖高山區[9]、可可西里山區[10-12]、唐古拉山區[13]、那曲高原區[14-15]、念青唐古拉山區[16-21]、拉薩河谷區[22-23]等不同的地貌單元（圖 1）.同時，還經過青藏高原自早古生代以來，由多期特提斯海（洋）板塊俯沖和區域構造運動形成的五條總體呈東西方向展布、規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、柴達木——祁連山地體[24-25]等六大構造地體（圖2）.

圖1 青藏鐵路沿線地貌單元

圖2 青藏鐵路沿線構造地體

2 數據來源

根據《中國強震目錄》（青海省強震目錄）、《青海自然災害》、《西藏歷史地震史料匯編》、青海省歷史地震考察報告、青海、西藏地震臺網2001-2008年觀測記錄等相關文獻，從中選取青藏鐵路沿線150km范圍內自1900年有地震記錄以來Ms≥4.7的強震記錄.

3 數據分析

采用以上數據源，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級以上地震主要有1915年桑日附近7級地震、1951年崩錯8級地震、1952年九子拉7.5級地震、1990年共和7級地震、1997年瑪尼7.5級地震等（圖3）.

表1 1900-2008年地震發生頻次

根據青藏鐵路沿線地震資料統計（青藏鐵路沿線150km區域內地震事件），采用Richter（1958）提出的地震震級-頻度關系得到震級與頻次關系方程：

式中M為震級，N為震級≥M震級的累積頻度，a、b為系數.

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

區域地震震級上限（Muz）是地震危險性分析中重要參數之一.震級上限含義是，在地震帶震級——頻度關系中，累積頻度趨于零的震級極限值.通常認為區域地震震級上限和它所處構造環境有關，是可能發生但發生概率極低的地震事件，但震級上限不是危險區最大震級.確定地震帶震級上限主要有兩個依據：①歷史地震判斷，在歷史資料足夠長的區域，并確認該區域已經經歷了幾個活動周期，則可認為該區域最大地震已經顯露，可以按該區域已發生最大地震強度確定；②構造類比，在同一大地震活動區內，按已知大地震發生構造條件進行類比外推，認為具有相似構造環境區域，可能發生同樣強度地震.在有古地震鑒定結果的地區，可根據古地震遺跡所顯示規模衡量地震震級上限.由于青藏高原是全球活動最為強烈的大陸高原，所以選取青藏高原實際發生最大地震震級8.6級為該區域震級上限（1950年察隅、墨脫8.6級地震）.

震級與頻度關系中的b值，代表著一個區域不同地震震級頻數比例關系，與區域應力狀態與地震地殼破裂強度有關，不同地震區或地震帶有其相應的b值分布.地震危險性分析中b值是一重要參數，b值的統計由該區域地震帶內實際擁有的地震數據統計而得，它與實際資料的完整性、可靠性、統計樣本量的大小、取樣的時空范圍等有關系.根據青藏鐵路沿線150km區域內地震統計資料，并對其進行擬合，由擬合結果確定b值大小，得到青藏鐵路沿線地震震級與頻次變化關系式：lgN=5.89-0.72m.

另外，利用古登堡-里克特公式計算青藏高原地震上限Muz.在震級-頻度關系式lgN=5.89-0.72m中，當N=1時，M=a/b，即認為M等于Muz，計算出青藏鐵路沿線150km區域內地震震級上限為8.2級.

4 結果驗證

根據青藏鐵路沿線區域地震資料統計，從震級時間序列統計圖（圖3）可以看出，自1900年到2008年間青藏鐵路沿線地震震級整體波動經歷了下降-上升-下降的變化過程.百年來青藏鐵路沿線地震震級變化呈現明顯的變化規律，地震震級在降到一定程度后表現大地震暴發，隨著地球內部能量積累地震震級持續增大，當地球內部能量積聚到一定程度時又以大地震形式進行能量釋放，再次進入地球內部能量積聚過程和地震震級下降趨勢（圖4）.依據青藏鐵路沿線區域地震震級與頻次的關系，青藏鐵路沿線地震發生頻次整體波動經歷了上升-下降-上升的過程，地震發生頻次與地震震級呈現明顯的負相關關系.由震級與頻次序列統計資料可以看出震級與頻次有以下關系：隨著震級增大而發生頻次降低（圖5）.由于歷史統計資料顯示結果與擬合方程表現規律一致，所以該震級-頻度關系方程是合理的，表現出青藏鐵路地震震級與頻次的關系：即隨著地震震級增大地震發生頻次減小.

圖3 青藏鐵路沿線150km地震分布

圖3 青藏鐵路沿線150km區域內地震震級與時間序列

圖4 青藏鐵路地沿線150km區域內地震頻次與時間序列

圖5 青藏鐵路沿線150km區域內地震震級與頻次關系

5 結論討論

（1）根據青藏鐵路沿線150km地震記錄統計，柴達木盆地、東昆侖高山、唐古拉山、那曲高原、念青唐古拉山、拉薩河谷等地區地震頻繁，地震震級均在Ms4.7級以上，最大震級達Ms8.0級以上.

（2）青藏鐵路150km區域范圍內，自1900年以來至2008年地震震級與發生頻次呈很好的相關關系，即地震震級與發生頻次呈現顯著的相關性.

（3）青藏鐵路沿線地震震級與發生頻次呈顯明顯規律變動關系：即隨著地震震級增大的同時，地震發生頻次在逐漸減小.

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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科學重點課題（YRCSD08A06）