實(shí)施海域地震區(qū)劃圖編制,支撐海洋工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展
中國地震學(xué)會(huì)副理事長、北京工業(yè)大學(xué)教授、中國地震局地球物理研究所特聘研究員 李小軍
中國地處環(huán)太平洋地震帶以及地中海-喜馬拉雅地震帶之間,海域地區(qū),特別是鄰近的板塊俯沖帶區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍,地震地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,地震活動(dòng)強(qiáng)烈,地震活動(dòng)頻繁。隨著我國沿海經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速發(fā)展,海域及濱海地區(qū)大量重要工程的規(guī)劃和建設(shè)步入高潮,海域及鄰近區(qū)域的地震活動(dòng)將對(duì)地震危險(xiǎn)性造成不可忽視的影響,甚至?xí)蔀橥{生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。
一直以來,我國始終高度重視防災(zāi)減災(zāi)工作,取得豐碩成果,但相關(guān)工作主要是聚焦陸域工程需求。針對(duì)陸域工程建設(shè)的地震區(qū)劃圖,從全國性地震烈度區(qū)劃圖到地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖已先后編制了5版,區(qū)劃圖作為工程建設(shè)抗震設(shè)防的依據(jù),在我國防震減災(zāi)工作中發(fā)揮了極其重要的作用。然而,針對(duì)海域,特別是指導(dǎo)海洋工程規(guī)劃和建設(shè)的海域地震區(qū)劃相關(guān)研究工作關(guān)注和聚焦不夠、成果較少。國際上也沒有形成行業(yè)較為認(rèn)可的海域地震區(qū)劃的系統(tǒng)性方法和相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備,特別是我國缺乏海洋地震構(gòu)造和地震活動(dòng)環(huán)境調(diào)查及地震動(dòng)記錄等基礎(chǔ)資料,海域地震區(qū)劃工作至今仍未系統(tǒng)開展。
我國海域遼闊,包括渤海、黃海、東海、南海和臺(tái)灣島以東的西太平洋海域,不同海域地震構(gòu)造環(huán)境與地震活動(dòng)性特征差異性大。東部海域主要地貌類型為大陸架,地質(zhì)構(gòu)造基本上是陸區(qū)向海域的延伸,而南部海域是西太平洋的邊緣海域,處于歐亞板塊、太平洋板塊和印度—澳大利亞板塊的交匯處附近。在大地構(gòu)造上,自北向南跨華北、揚(yáng)子、華南和南海4個(gè)地塊與其間的3條褶皺帶,以及臺(tái)灣島以東的菲律賓海板塊。雖然各海區(qū)所屬的構(gòu)造單元與西太平洋邊緣海走向一致,均為北東至北北東向,但它們之間的地殼性質(zhì)、構(gòu)造屬性卻差別顯著,相應(yīng)的地震活動(dòng)性及地震危險(xiǎn)性程度也相差很大。中國海域及鄰近區(qū)域地震活動(dòng)強(qiáng)烈,共記錄到公元前23世紀(jì)~2018年9月4.7級(jí)地震5000余次,其中8.0級(jí)以上地震7次、7.0~7.9級(jí)地震113次、6.0~6.9級(jí)地震640次。
自20世紀(jì)50年代以來,我國針對(duì)部分海域開展了海洋地質(zhì)普查和石油勘探工作,獲取了豐富的近海海域地質(zhì)調(diào)查資料。20世紀(jì)90年代以來,進(jìn)一步通過973項(xiàng)目、863項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等,在中國海域及鄰近區(qū)域獲取了一定的地質(zhì)、地球物理和地震等基礎(chǔ)資料。但關(guān)于海域活動(dòng)構(gòu)造及發(fā)震構(gòu)造特征的研究仍較少,尤其是對(duì)與我國海域密切相關(guān)的俯沖帶地震構(gòu)造和地震活動(dòng)性的研究更少。隨著“21世紀(jì)海上絲綢之路”建設(shè)和《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》提出的戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)海域建設(shè)規(guī)劃和工程建設(shè)抗震設(shè)防合理和優(yōu)化發(fā)展,提高我國海域工程防震減災(zāi)能力和水平,實(shí)施我國海域地震區(qū)劃工作,已成為我國海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與戰(zhàn)略的迫切需求。因此,我國地震及工程科學(xué)界需要進(jìn)一步重視和關(guān)注這一需求,探討海域地震區(qū)劃理論方法和關(guān)鍵技術(shù)并形成系統(tǒng)性方法和技術(shù)。事實(shí)上,相關(guān)問題也已成為近期國際研究的熱點(diǎn)與前沿方向。
開展海域地震區(qū)劃涉及到一些國際共性問題和我國獨(dú)有的問題。我國海域地震危險(xiǎn)性受海域活動(dòng)構(gòu)造和板塊俯沖帶的雙重作用,不同區(qū)段板塊俯沖帶樣式及其活動(dòng)對(duì)海域構(gòu)造活動(dòng)的動(dòng)力影響具有較大差異,不同構(gòu)造單元特性具有明顯區(qū)別,需要考慮不同區(qū)段構(gòu)造樣式及俯沖帶對(duì)我國海域地震構(gòu)造環(huán)境的影響,需要認(rèn)識(shí)俯沖帶地震活動(dòng)不同分區(qū)、分層地震震級(jí)分布規(guī)律及地震發(fā)生率;關(guān)注對(duì)我國海域具有影響的琉球海溝和馬尼拉海溝地震構(gòu)造區(qū)俯沖帶地震影響,揭示俯沖帶大地震的地震動(dòng)時(shí)間與空間分布特征及不確定性,解決缺少俯沖帶地震的地震動(dòng)預(yù)測(cè)模型(地震動(dòng)衰減關(guān)系)問題,特別要考慮海洋工程結(jié)構(gòu)的長周期自振特性對(duì)長周期地震動(dòng)的預(yù)測(cè)結(jié)果需求;海底地形地貌、海床土層和海水等因素對(duì)地震波傳播的影響也是海域地震區(qū)劃面臨的難點(diǎn)問題,需要開展研究并建立海域場(chǎng)地分類方法和海域地震區(qū)劃的場(chǎng)地地震動(dòng)參數(shù)調(diào)整方法。
近5年設(shè)立的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與防范”重點(diǎn)專項(xiàng)中將“海域地震區(qū)劃關(guān)鍵技術(shù)研究”列為重點(diǎn)項(xiàng)目,該項(xiàng)目針對(duì)海域地震區(qū)劃涉及的地震構(gòu)造環(huán)境、地震活動(dòng)特征、地震動(dòng)衰減規(guī)律和場(chǎng)地地震動(dòng)影響等關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題開展了研究,并借鑒陸域地震區(qū)劃方法、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),集成國內(nèi)外最新研究成果,提出了我國海域地震區(qū)劃圖的編制原則,初步形成了區(qū)劃圖編制的方法與技術(shù)體系,開展了典型示范區(qū)地震區(qū)劃圖編制,為我國海域地震區(qū)劃圖的正式編制提供技術(shù)支撐。因此,無論從國家需求還是已有技術(shù)條件的層面來看,應(yīng)該著手規(guī)劃和實(shí)施我國海域地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的編制工作。另外,需要重視的是在實(shí)施區(qū)劃圖編制工作的同時(shí),還應(yīng)大力加強(qiáng)海域活斷層探測(cè)、地震監(jiān)測(cè)及海域場(chǎng)地強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)等基礎(chǔ)資料獲取的工作,關(guān)注海水、海底地形、場(chǎng)地盆地和軟弱土層等對(duì)設(shè)防地震動(dòng)的影響及海域地震區(qū)劃各環(huán)節(jié)的不確定性對(duì)區(qū)劃結(jié)果影響的研究工作,進(jìn)一步探討海洋工程建設(shè)抗震設(shè)防對(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平控制的考慮和對(duì)地震動(dòng)控制性參數(shù)的需求。



