基于三维构造模型的滨海断裂带地震危险性评价和震害情景预测

Time-dependent probabilistic seismic risk assessment and earthquake hazard prediction, aimed to reduce earthquake disasters, are hotspot directions in the earthquake science field. As one of the strategic core regions of the Belt and the Road, Pearl River Delta economic zone, including several major cities, is located within the southeast coastal seismic belt of the tectonically active South China. The urban agglomeration in the Pearl River Delta are facing potential earthquake hazard of the active littoral fault zone, a large fault located in the transition zone of the northern South China Sea. This proposed project aims to assess the earthquake potential of the littoral fault zone, using a combination of comprehensive data and methods, including synthesizing previous seismogeological and geophysical exploration data of the region, and 3-D structural modeling. The seismic risk of the research area is going to be evaluated by a time-dependent probabilistic analysis method, so as to establish the characteristic seismic source model of the fault zone. By numerical simulation technology, the ground motion and earthquake disaster prediction will be computed using different source rupture modes. Results from this project are expected to quantify the potential earthquake disaster distribution in major cities and areas in the Pearl River Delta region, so as to provides an important scientific basis for future city planning, earthquake resistant engineering and disaster prevention.

开展与时间尺度相关的多概率地震危险性评价和以减轻地震灾害为目的的地震危害性预测是地震科学研究的重要方向。位于东南沿海地震带南部的珠江三角洲城市群，在国家“一带一路”战略布局中处于重要位置，同时也是华南地区地震相对活跃、灾害最为严重的地区之一。本申请以位于珠江口盆地及南海北部陆缘海陆过渡带的大型断裂—滨海断裂带为研究对象，综合分析前人对该断裂的基础研究和多方法探测成果，结合正在开展的探测工作及数据资料，建立滨海断裂带及周边地区的三维地震构造模型，基于时间相依的概率地震危险性分析方法，开展滨海断裂带地震危险性评价研究；基于地震危险性分析成果，建立滨海断裂带特征地震的震源破裂模型，利用数字仿真技术，开展滨海断裂带不同破裂模式下的强地震动数值模拟和震害情景预测，对珠江三角洲地区的重要城市和地区进行潜在震害评估，同时为珠江三角洲地区的城市规划、工程抗震设计和抗震防灾提供重要的科学依据。

本项目充分融合南海北部地区的地质、地球物理勘探资料和数据成果，尤其是近年来多次科考航次对珠江口海域的探测成果，建立了南海北缘精细的三维地壳结构模型，直观展示了南海北部陆缘自北向南的沉积层底界总体加深的趋势和莫霍面自陆架向陆坡的抬升趋势，地壳厚度具有明显的拉伸减薄特征；同时还获取了下地壳高速层（体）的空间位置和三维几何特征，其成因可能与古太平洋俯冲和海底扩张有一定的相关关系；珠江口最新航次的探测成果还清晰揭示了滨海断裂带珠江口段断裂结构的地下展布形态以及最新活动证据，该断层段为自西向东倾角变化较大的高角度正断层，倾向东南，珠江口段的断层可细分为三段走向一致但倾角完全不同的三个段落，本项研究就以最东端的断层段作为地震危险性和危害性评价的目标断层；基于华南地区的历史地震统计分析，结合研究区的地质构造和断裂带活动特征，获取了珠江口区域的活动性参数a、b值，结果显示：以M4.75为界，获得了参数具有明显差异的两段G-R关系拟合曲线，说明整个地区在不同震级范围内的活动性区别明显；在此基础上对珠江口断层段分别进行了50年超越概率2%、10%和63%水平的地震危险性分析和峰值加速度估计，进而对沿海主要城市和地区进行了烈度分级分区；对滨海断裂带珠江口段设定地震Mw6.7的三维有限差分数值模拟结果，可以多方位展示地震波在地表传播特征及在海域凹陷地带引起的震荡叠加效应，地震动幅值的峰值集中分布于发震断层两侧一定宽度范围内，属于大于IX的高烈度分布区，可能引起的海啸等次生、链生灾害对沿海及波及地区的建筑物、工程设施、海产养殖等产业会有较大的潜在危险性。本项研究的主要目的和意义也在于为沿海地区的抗震防灾、城市规划建设提供相应的理论依据和参考。