兰州新区潜在地震地质灾害预测分析
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甘肃地震的地震源参数反演与地震动力学分析甘肃地震是指发生在中国甘肃省境内的地震事件。
地震是地壳中岩石断裂释放能量的一种自然灾害,对地震的参数进行准确反演以及进行地震动力学分析,可以帮助我们更好地了解地震的特点和危害,为地震防治、灾害减轻以及城市规划提供科学依据。
一、地震源参数反演地震源参数反演是指通过分析地震波传播的速度、振幅等信息,倒推出地震事件发生时的地震源位置、震级、震源机制等参数。
这些参数对于地震灾害的评估和研究具有重要意义。
在对甘肃地震进行地震源参数反演时,可以利用现代地震观测技术获得的地震波数据,通过数值方法和统计方法进行分析。
常用的方法包括震源定位、震级计算和震源机制分析。
1. 震源定位震源定位是通过分析地震波在多个地震站记录的到时信息,利用三角测量原理计算出地震的震源位置。
这需要借助地震定位软件和采集的地震波数据。
2. 震级计算震级是用于表示地震能量大小的指标,通常使用里氏震级或体波震级进行计算。
里氏震级基于地震波振幅的对数关系,而体波震级则通过衡量地震波的能量释放量进行计算。
3. 震源机制分析震源机制是指描述地震破裂过程的三个参数:走向、倾角和滑动角。
通过地震波形数据的拟合和模拟,可以推断地震发生时断裂面的几何形态及其运动方式。
二、地震动力学分析地震动力学分析是基于地震源参数反演的结果,对地震波在媒介中传播和地震灾害对结构物的影响进行研究。
该分析有助于评估地震引起的振动特征、地震威胁以及地震对建筑物和基础设施的潜在破坏程度。
1. 地震波传播模拟地震波传播模拟是通过数值方法模拟地震波在地下媒介中的传播过程。
这可以帮助我们了解地震波在不同介质中的传播速度、幅度衰减等特征。
2. 地震威胁评估地震威胁评估可以将地震动参数(如峰值加速度、速度变化率等)与建筑物的抗震性能指标进行对比,从而评估地震对建筑物的潜在破坏程度。
这有助于制定地震防灾措施和抗震设计标准。
3. 结构物的动力响应分析地震动力学分析还包括对结构物的动力响应进行研究。
2024年全国地震趋势预测意见随着科技的发展和地震活动监测技术的提升,对地震趋势的预测能力也逐渐提高。
然而,地震是一种复杂的地球自然现象,其变化受到多种因素的影响,预测地震趋势仍然存在很大的不确定性。
本文将根据当前的科学研究和数据分析,对2024年全国地震趋势进行预测,并提出相应的建议。
首先,需要明确的是,地震的发生是由地壳板块运动引起的,而板块运动是一个长期的过程。
虽然我们可以通过研究历史地震和地壳运动的情况来推测未来地震的可能性,但并不能确定具体的发生时间和地点。
因此,对于地震的预测应该是一种概率性的判断。
一、全国地震活动的总体趋势全国地震活动总体上呈现着一定的规律性,地震分布在特定的地壳运动带上,如环太平洋地震带、欧亚地震带和印度洋地震带等。
根据历史地震数据的分析,中国地震活动主要集中在西南地区和青藏高原周边地区。
二、2024年全国地震趋势预测根据目前的科学研究和数据分析,对2024年全国地震趋势的预测如下:1.西南地区地震活动可能增强西南地区是我国地震活动最为频繁的地区之一,其中四川、云南、贵州等地经常发生较强的地震。
近年来,西南地区地震活动有所减少,但随着时间的推移,地壳应力会逐渐积累,未来几年内可能会释放出更大的能量,导致地震活动增强。
因此,对于西南地区的地震防御和减灾工作应该高度关注。
2.青藏高原周边地区地震活动可能增加青藏高原周边地区是我国地震活动的另一重要区域,包括青海、甘肃、新疆等地。
在过去的几十年中,这些地区经历了一系列较强的地震活动。
因为青藏高原的隆起和板块运动的影响,这一地区的地壳运动剧烈,地震活动也相对频繁。
未来几年内,青藏高原周边地区的地震活动可能会增加,需要加强地震监测和灾害应对能力。
3.北方地区地震活动可能相对较弱相对于西南地区和青藏高原周边地区,我国北方地区地震活动较为稳定,相对较弱。
然而,地震是一种自然现象,不可预知或排除。
北方地区虽然地震活动强度较低,但仍然需要继续加强地震监测和减灾工作,保持对地震灾害的高度警惕。
地震灾害风险评估与预测地震是地球上一种常见且具有破坏性的自然灾害。
为了减少地震带来的损失,科学家们一直在努力研究地震的发生规律、评估地震的风险,并进行预测。
本文将探讨地震灾害的风险评估与预测的方法与技术。
一、地震灾害风险评估地震灾害风险评估是指通过对地震危险性、暴露度和脆弱性进行综合分析,对特定区域的地震风险进行评估。
地震危险性是指地震发生的可能性,包括地震活动水平和地震历史数据等因素;暴露度则是指该区域内可能受到地震影响的人口、建筑物等;而脆弱性是指人口和建筑物在地震事件中遭受损害的程度。
地震灾害风险评估依赖于大量的数据和模型分析。
科学家们采集了大量的地震活动数据、地质构造信息和人口建筑物分布数据,利用地震学、地质学、地理信息系统等学科的知识,开展复杂的数学模型研究。
通过这些模型,可以分析特定区域地震的灾害潜力,评估该区域的地震风险水平。
二、地震预测地震预测是指通过研究不同的地震预兆和预报方法,预测地震的发生时间、地点和震级。
地震预测的目标是提前警示可能发生的地震,以便采取适当的措施来减少地震造成的损失。
地震预测的方法主要包括基于历史数据的统计方法、地震触发模型、地震前兆现象的监测和地震动力学模型等。
统计方法通过分析历史地震数据,寻找地震发生的规律性,从而提出地震概率模型;地震触发模型则是利用已知地震活动,研究区域内地震相互之间的相互作用关系,以预测可能的地震序列;地震前兆现象的监测则是通过观测地震前兆现象,如地面变形、地下水位变化等,从而预测地震的发生;而地震动力学模型则是利用地震学的原理和数学模型,通过计算机模拟来预测地震的发生。
然而,地震预测是一个极其复杂且具有挑战性的任务。
至今为止,地震预测并没有达到百分之百的准确性。
虽然科学家们在地震监测和预测方面取得了一些进展,但仍然需要更多的研究和创新来提高预测的准确性和可靠性。
三、地震灾害风险评估与预测的应用地震灾害风险评估与预测的研究成果在应对地震灾害中具有重要意义。
甘肃地震中的地震地貌与地表沉降研究地震是地球上一种常见的自然灾害现象,它常常伴随着地表的破坏和地貌的改变。
甘肃地震是中国历史上重要的地震事件之一,它对地震地貌和地表沉降的研究具有重要的科学意义。
本文将就甘肃地震中的地震地貌与地表沉降进行探讨,并对其研究意义进行分析。
一、地震地貌的形成地震地貌是指地震活动引起的地表形态和地貌特征的总称。
甘肃地震中,地震地貌的形成主要由以下几个方面的因素造成。
1.断层活动甘肃地震中的地震地貌主要是由断层活动引起的。
断层是地壳中由于地质力学作用而形成的裂隙带,当地震发生时,断层会发生滑动和错动,导致地表的断层破裂和位移。
这些断层破裂和位移会显著改变地表的形态,形成地震地貌。
2.地震震源地震震源的位置和深度决定了地震的破坏程度和地貌变化的范围。
甘肃地震的震源位于较浅的地下,这导致地震能量在地表上释放,造成地表的破坏和变形。
尤其是在震中周围的地区,地震波破坏力较强,地表地貌发生明显变化。
3.震级和震中距地震的震级和震中距离也是地震地貌形成的重要因素。
甘肃地震的震级较高,能量释放较大,因此地表破坏较为严重。
同时,地震地貌的范围也与震中距离有关,离震中越近,地震地貌变化越明显。
二、地表沉降的研究地表沉降是指地震引起的地下岩石体积变化造成地表下降的现象。
甘肃地震中的地表沉降对地貌研究和地震灾害评估具有重要的意义。
1.地表沉降的测量与记录地表沉降的测量和记录可以通过多种方法进行,例如使用水准仪、GPS定位等。
甘肃地震中,地震局通过对地震带内的测量点进行定期观测,可以获取到地表沉降的数据,进而分析地震对地表的影响。
2.地表沉降的影响地表沉降对地震地貌和人类活动都有重要的影响。
地表沉降会导致地下水位下降,进而影响到地下水资源的利用。
此外,地表沉降还会导致地下管道的变形和破裂,给城市基础设施造成损害。
因此,研究地震中的地表沉降对城市规划和建设具有重要意义。
三、甘肃地震研究的意义甘肃地震中的地震地貌与地表沉降研究在科学研究和地震风险评估中具有重要的意义。
甘肃地震的地表地壳形变特征与变形机制地震是地球上一种常见的自然灾害,对于人类社会和经济的影响十分巨大。
甘肃地区作为中国西部的一个重要地段,也常常受地震的威胁。
本文将就甘肃地震的地表地壳形变特征和变形机制进行探讨。
一、甘肃地震的地表地壳形变特征地表地壳形变是指地震活动导致地球表面发生形变的现象。
对于甘肃地区的地表地壳形变特征,我们可以从以下几个方面进行描述。
首先,地震引起的地表地壳形变通常表现为水平位移和垂直位移。
在甘肃地区的地震中,震源处附近的地表通常会发生较大的位移,沿着地震断层线的两侧也会有一定的位移。
另外,地震产生的垂直位移通常导致地表出现断裂带和抬升下陷等现象。
其次,甘肃地震的地表地壳形变还会引起地表地貌的改变。
地表地貌通常是地质活动和地震活动的结果,甘肃地震也不例外。
地震引发的地表地形改变包括地表断崖、地震湖泊、新生峡谷等,这些地貌变化可以用来判断地震的大小和活动性。
最后,甘肃地震的地表地壳形变还会对人类建筑和基础设施造成破坏。
地震所导致的地表位移和地壳形变对建筑物的稳定性会产生重大影响,尤其是对于甘肃地区已有的老旧建筑来说,地震往往会造成巨大的破坏。
二、甘肃地震的变形机制地震的变形机制是指地震产生的地球内部形变和能量释放的物理过程。
甘肃地震的变形机制可以从以下几个方面进行分析。
首先,甘肃地震常常发生在地球的板块交界处或者断层带。
在地球板块运动的过程中,板块之间存在着巨大的应力积累,当应力超过岩石的强度极限时,就会发生断层破裂,从而引发地震。
其次,甘肃地震的变形机制还与地震波的传播有关。
地震波是地震能量在地球内部传播的结果,它们造成了地球内部的振动和位移。
甘肃地震的变形机制与地震波的传播路径、振动方向等因素密切相关。
最后,甘肃地震的变形机制还与地球内部的物质性质有关。
地球内部是由固体岩石和流体构成的,它们的物理性质决定了地壳的变形机制。
甘肃地震的发生是由于地球内部物质的变形和能量的释放。
甘肃地震带的地震活动性研究地震是自然界一种常见的地球物理现象,由地壳内部的岩石断裂运动引起。
而地震活动性则是指地震在一定时间内的分布和发生频率,这种活动性在世界范围内并不均匀。
本文将对甘肃地震带的地震活动性进行研究,通过分析该地区的地震数据和相关研究成果,探讨其地震活动规律和特点。
一、甘肃地震带概述甘肃地震带位于中国的西部边陲,涵盖了甘肃省的大部分地区。
该地区地质构造复杂,处在欧亚板块和印度板块的碰撞带上。
由于板块运动和地壳应力的积累,甘肃地震带成为我国地震活动最为频繁的地区之一。
二、甘肃地震带地震活动性的时间分布为了研究甘肃地震带的地震活动性,我们首先需要收集该地区的地震数据,并将其进行整理和分析。
通过统计和绘制地震活动时间序列图,可以清晰地看出地震的年代序列和发震规律。
据统计,甘肃地震带的地震活动呈现出明显的集中分布。
大部分地震发生在东部地区,而西部地区相对较少。
地震活动集中分布的原因可能与地区的地质构造和地壳变形有关。
三、甘肃地震带地震活动性的空间分布除了时间分布,地震活动性还具有明显的空间分布特点。
通过绘制甘肃地震带的空间分布图,可以看出地震活动的区域性和聚集性。
甘肃地震带主要集中在河西走廊和祁连山脉周边区域。
这些地区的地质条件和地震断裂带的分布,使得地震活动性较高。
而其他地区,如青海和宁夏等地,则地震活动性较低。
四、甘肃地震带地震活动性的成因解析甘肃地震带地震活动性的成因复杂多样。
首先,该地区位于板块边缘,处在东亚大陆板块和欧亚板块之间的交界带上,地壳运动剧烈,地震活动频繁。
此外,甘肃地震带周边的地质构造也对地震活动性的形成起着重要作用。
这片地区存在多条地震断裂带,断裂带的运动和震源的活动,都会导致地震的发生和累积。
五、甘肃地震带地震活动性的意义和应对措施研究甘肃地震带地震活动性的意义重大。
首先,对于了解地震活动的规律和变化趋势具有重要的科学意义。
其次,可以为地震灾害预测和防范提供科学依据。
1.工程概述受甘肃省科技厅的委托,我院对其拟建的“兰州新区科技创新城建设项目”建设场地进行岩土工程详细勘察工作。
我院于2014年6月14日进入现场,于2014年7月15日完成全部野外勘探工作。
1.1工程简介拟建的兰州新区科技创新城项目区位于兰州新区西南侧的宗家梁北侧,纬三路南,纬七路北,经四路东,经五路西,拟建物分南北两个片区,包括2-20层的50多栋建筑物及辅助、配套设施,部分建筑含一层地下室,拟建物基础形式待定。
(见附图:勘探点平面布置图)。
本报告主要为北片区部分。
根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009版)判定,拟建工程的工程重要性等级为二级、场地等级为二级、地基等级为二级,岩土工程勘察等级确定为乙级。
1.2勘察目的与任务1.2.1本次勘察工作的目的:本次勘察目的是为拟建建筑物施工图设计提出详细的岩土参数;对建筑地基做出岩土工程评价,并对地基类型、基础形式、地基处理等提出建议。
1.2.2本次勘察工作的任务:(1)查明场地勘探深度内的地层结构、分布规律,岩土的物理力学性质,对岩土承载力及其压缩、变形参数进行详细评价。
(2)查明场地范围内的不良地质现象类型、成因及分布范围,发展趋势及危害程度,提供不良地质现象整治措施及有关技术参数。
(3)划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段、判明场地土的类型和建筑场地类别,为抗震设计提供依据。
(4)提供场地土的标准冻结深度;(5)对场地内湿陷性土进行湿陷性评价;(6)查明地下水的类型、埋藏条件及其变化幅度,为降水设计提供地层的渗透性参数,判断地下水和土对建筑材料的腐蚀性。
(7)根据场地工程地质条件,结合拟建建筑物结构特点,提出地基基础持力层及基础类型方案,以及地基处理方法等建议,并给出必要的设计参数。
1.3勘察依据的技术标准、规范1.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版);2.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);3.《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012);4.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008);5.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);6.《建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3055-2011);7.《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004);8.《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);9.《工程测量规范》(GB50026—99);10.《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004;11.《岩土工程勘察报告编制标准》(CECS99∶98);12.《工程地质手册》第四版;13.委托单位提供的勘察场地勘探点平面位置图。
甘肃地震的地震风险评估与灾害应对策略地震是一种突发性强烈地壳震动现象,给人类社会和经济发展带来了严重的破坏。
而甘肃地处中国地震活动频繁区域,地震灾害防治工作迫在眉睫。
本文将对甘肃地震的地震风险评估与灾害应对策略进行探讨。
一、地震风险评估地震风险评估是在确定地震发生频率、震级以及造成损失的基础上,对地震灾害的可能性和危害程度进行评估。
在甘肃地区,地震风险评估应该包括以下几个方面:1.地震活动性评估:对甘肃地区历史地震数据进行收集、整理和分析,确定该地区地震活动性,包括地震频率、震级分布等。
同时,利用现代地震监测技术,对地震的前兆进行监测,提高对地震的预报能力。
2.地震震害评估:通过对甘肃地区的地质构造、岩性特征等进行研究,确定地震强度在该地区的分布规律,进而评估地震对建筑物、基础设施等的危害程度。
通过地震模拟和损失预测等方法,对地震灾害造成的经济损失进行评估。
3.人口和财产暴露评估:对甘肃地区的人口分布、居住环境、建筑物密度等进行调查和统计,确定地震灾害发生时可能受到危害的人口数量和财产暴露程度。
这有助于确定焦点区域和重点保护目标,为灾害应对策略的制定提供科学依据。
二、灾害应对策略地震灾害应对策略是指在地震发生后,为减少人员伤亡和财产损失,保护社会和经济稳定,采取的各种应对措施。
在甘肃地区,灾害应对策略主要包括以下几个方面:1.预防减灾:加强地震监测和预警系统的建设,提高地震预报和预警的准确性和时效性。
加强公众的地震科普教育,提高人们的地震防范意识,推广和普及抗震安全知识。
加强基础设施的地震抗震能力,包括修建抗震建筑、加固和改造现有建筑物等。
2.应急响应:建立健全的地震灾害应对机制,明确各级、各部门的职责和任务。
制定详细的应急预案,组织地震应急演练,提高应急响应能力。
加强应急救援队伍的培养和建设,完善应急物资储备和供应体系。
3.灾后重建:在地震发生后,根据损失评估结果和重建规划,及时组织灾后重建工作。
甘肃地震带的地震活动性与地震危险性评估甘肃地震带是中国地震活动频发的地区之一,其地震活动性以及地震危险性评估是为了更好地了解该地区的地震风险,为地震防灾减灾提供科学依据。
本文将对甘肃地震带的地震活动性与地震危险性进行评估。
一、甘肃地震带简介甘肃地震带位于中国西北地区,主要包括甘肃省部分地区,地理位置较为靠近青藏高原和河西走廊。
由于青藏高原的抬升作用以及华北板块与欧亚板块的挤压作用,甘肃地震带成为了一个具有较高地震活动性的地区。
二、地震活动性评估1. 地震历史数据分析通过对甘肃地震带历史地震数据的分析,可以获得该地区地震活动规律的初步认识。
根据地震烈度等级和地震发生时间等信息,可以绘制地震事件的时空演化图,从而了解地震活动性的分布特点。
2. 地震地质条件分析地震地质条件对地震活动性有着重要影响。
通过对甘肃地震带的地质构造、地貌特征以及地壳形变等方面的研究,可以确定地震活动性的基本特征。
同时,还需要分析地下断裂和断层带的分布情况,以及地壳应力水平等参数,综合评估地震的发生机制以及可能性。
3. 地震监测网络建设确保地震活动性的准确评估需要健全的地震监测网络。
甘肃地震带需要建立密集覆盖的地震台网系统,以实时监测地震活动情况,尽可能提前预警可能的地震事件,为地震预防以及应急救援提供依据。
三、地震危险性评估1. 地震危险性指标确定在评估地震危险性时,首先需要确定一些评估指标,如地震烈度、地震频率、地震风险等。
这些指标能够量化地震对人类和建筑物的威胁程度,从而进行地震危险性的综合评估。
2. 基于地震模拟的地震危险性评估方法地震模拟是评估地震危险性的重要手段之一。
通过对甘肃地震带的地质地貌特征进行数字建模,结合历史地震数据和地震监测数据,可以进行地震场景模拟,预测不同烈度级别的地震对人类和建筑物的影响程度,进而评估地震危险性。
3. 地震危险性评估结果分析将地震模拟的结果与地震危险性指标进行综合分析,可以得出甘肃地震带不同区域的地震危险性等级划分,以及可能受灾的建筑物、人口分布情况等。
甘肃地震的震源机制与地震活动规律地震是地球内部能量释放的一种表现形式,而地震活动的规律、地震的震源机制一直以来都备受科学家们的关注。
甘肃作为我国地震频发区域之一,其地震的震源机制与地震活动规律也成为研究的重点之一。
本文将从震源机制和地震活动规律两个方面来探讨甘肃地震的特点。
一、甘肃地震的震源机制地震的震源机制是指地震发生时地壳内部应力的释放方式和构造变形的特征。
在甘肃地区,地震多发于青藏高原以及甘肃与宁夏交界的地震带,其震源机制具有以下几个特点。
1. 构造背景特点甘肃地区位于我国西北地区,受青藏高原隆起、华北地块挤压和欧亚板块东北边缘挤压等构造背景的影响,形成了复杂的构造形态。
主要构造单元包括祁连山构造、兰州—天水断裂带、深圳—皋兰断裂带等。
地震活动主要沿着这些断裂带分布。
2. 地震类型及震源机制甘肃地震包括浅源地震、中源地震和深源地震。
浅源地震多发生在地壳浅层,其震源机制以走滑断裂和逆冲断裂为主。
中源地震多发生在地壳中层,其震源机制以走滑断裂为主。
深源地震则发生在地壳深层,其震源机制以挤压型断层为主。
3. 应力积累与释放甘肃地区的地震活动与构造应力积累、释放密切相关。
由于板块相互挤压,地壳内部能量积累,当应力超过岩石的强度极限时,地震就会发生。
而震源机制则是地壳内部应力释放的方式,不同类型的地震对应着不同的构造应力状态。
二、甘肃地震的地震活动规律地震活动规律是指地震在时间、空间上的分布特征。
通过对甘肃地震历史数据的分析研究,可以得出以下几个地震活动规律。
1. 地震频发期甘肃地震频发期主要集中在季风期和春秋两季。
这是因为季风的影响使得该地区水汽含量增多,导致构造应力状态发生变化,进而促使地震的发生。
而春秋季则是周期性应力积累和释放的重要时段,因此地震活动在此期间较为频繁。
2. 主震与余震甘肃地震往往以主震与余震的方式发生。
主震一般是地震序列中能量释放最大的一次,而余震则是主震之后发生的次要地震。
兰州新区潜在地震地质灾害预测分析作者:苏永奇马巍吴志坚王谦来源:《地震研究》2016年第01期摘要:以地处青藏高原东北缘的第五个国家级新区——兰州新区为研究对象,研究兰州新区区域地震构造环境以及秦王川盆地构造特征,结合秦王川盆地区及其周缘黄土丘陵区地貌特点、地层特征,从致灾因子的角度研究总结了秦王川盆地区及黄土丘陵区内潜在的地震地质灾害。
研究结果表明:秦王川盆地区潜在地震地质灾害有粉土震陷、砂土液化、地震滑坡等;黄土丘陵区潜在地震地质灾害有黄土震陷、地基失效、地震滑坡、地震崩塌等;基于断裂活动性研究,秦王川盆地内发生地震地表断错的可能性不大。
最后,建议政府尽快组织实施兰州新区地震小区划工作。
关键词:兰州新区;秦王川盆地;地震地质灾害中图分类号:P542 文献标识码:A 文章编号:1000-0666(2016)01-0107-070 引言作为一个巨大的生命承载系统,城市及其附近一旦发生破坏性地震,将造成巨大的生命、经济损失,影响社会经济发展。
20世纪发生的1906年美国旧金山7.8级大地震、1923年日本关东7.9级大地震、1976年我国唐山7.8级大地震、1995年日本阪神7.0级地震、2008年我国汶川8.0级大地震以及2010年海地7.0级地震等均为直下型或近源地震,在地震作用及致灾因子的耦合作用下,破坏力巨大,致使地震所在的美国旧金山、日本东京及阪神、我国唐山、汶川及北川、海地太子港等城市遭受巨大破坏,部分城市几乎夷为平地,社会、经济损失惨重。
我国西部及华北地区新构造运动强烈,地震多发,随着经济发展,城市规模不断扩大,人口不断聚集,建筑类型不断多样化,城市内的承灾体不断增加(刘静伟等,2014)。
随着城市扩张,新建工程建设用地的工程地震条件更加复杂,地震致灾地质因子增多,如隐伏断裂、可液化砂层、软土层、回填土、古河道和山前斜坡等(徐锡伟等,1996;崔瑾,2014;姚远,唐丽华,2015),地震作用和这些致灾因子的耦合,可能产生巨大的地震灾害损失。
兰州新区是我国继上海浦东新区、天津滨海新区、重庆两江新区、浙江舟山群岛新区后的第五个国家级新区,行政区划面积约1700km2,是新丝绸之路上的重要支点,战略意义重大。
兰州新区位于青藏高原东北缘,包括兰州北部秦王川盆地及其周缘黄土丘陵区,东西宽约30km,南北长约60km,地势北高南低,呈连续倾斜状。
秦王川盆地地层结构复杂,盆地周缘为黄土低山丘陵,盆地两侧发育隐伏活动断裂,存在发生城市直下型地震的可能性,且致灾因子复杂多样,如隐伏断裂、粉土层、潜在可液化砂土层、山前斜坡、古河道等,这些致灾因子在破坏性地震作用下可能产生断裂地表错动、地裂缝、震陷、砂土液化、地表或地基的不均匀沉降、滑坡、崩塌以及泥石流等地震地质灾害,可能会造成巨大的经济财产损失。
可见,随着兰州新区的不断开发建设,地震地质灾害预测研究越来越迫切。
本文从地震构造环境和致灾因子着手,对兰州新区潜在地震地质灾害类型及分布进行初步预测研究。
1 区域地震构造环境兰州新区位于新构造运动强烈的青藏高原东北缘,处在南北地震带与祁连山地震带的复合部位,在以兰州新区为中心,东西长约500km、南北宽约400km的区域范围内,共发育4条全新世活动断裂带,6条(组)晚更新世活动断裂带(图1),历史上沿这些断裂发生过多次历史破坏性地震,其中5.0~5.9级地震16次、6.0~6.9级地震6次、7.0~7.9级地震1次、8.0~8.9级地震1次。
在海原断裂带上曾发生1920年12月16日海原8.5级大地震,该次地震造成兰州地区伤亡百余人,对兰州新区的影响烈度为Ⅶ度(国家地震局兰州地震研究所,1985;中国地震局震害防御司,1999)。
在马衔山断裂带上曾发生1125年兰州7级大地震,该次地震极震区位于西固区以南至河口一带,中心烈度为Ⅸ~Ⅹ度,永登、乐都、定西等地为Ⅶ~Ⅷ度(袁道阳等,2002a;国家地震局震害防御司,1995),该次地震对兰州新区的影响烈度为Ⅶ~Ⅷ度。
距兰州新区规划区较近的庄浪河断裂、白杨树沟断裂最新活动时代为晚更新世,其中,庄浪河断裂上曾发生1440年永登6(1/4)级地震(袁道阳等,2002b)。
周德敏等(2014)通过综合发震概率研究认为庄浪河断裂带仍具有发生中强破坏性地震的可能性。
在已发布的第五代区划图所采用的潜在震源区划分方案中,将庄浪河断裂所在区域划为震级上限为7级的潜在震源区,白杨树沟断裂及秦王川西缘断裂所在区域划为震级上限为6.5级的潜在震源区(高孟潭,2015),50年超越概率10%水准对应的地震烈度为Ⅶ。
总体而言,兰州新区及其周缘活动构造发育,地震活动强烈,历史地震对兰州新区的最大影响烈度为Ⅶ~Ⅷ度。
2 活动构造特征兰州新区以秦王川盆地为主体,主要建设规划用地多位于秦王川盆地内。
兰州新区活动构造特征主要是秦王川盆地活动构造特征(图2)。
该盆地形成于第三纪,形态特征与东西两缘断裂活动密切相关,第四纪以来受南西西一北东东向构造挤压作用,盆地东西两缘的断裂向盆地内挤压逆冲,加之南部马衔山断裂带的逆冲及褶皱隆起抬升和北部宝泉山隆起,使该盆地周缘逐渐封闭(袁道阳等,2000),成为典型的封闭式断陷盆地。
已有研究资料显示秦王川盆地东、西缘均存在隐伏断裂,分别为秦王川盆地西缘断裂和秦王川盆地东缘断裂,它们一起控制了秦王川盆地的发育,其中西缘断裂最新活动时代为晚更新世早期,东缘断裂最新活动时代为早更新世一中更新世(袁道阳等,2000;张向红等,2000)。
2.1 秦王川盆地西缘断裂秦王川盆地西缘断裂位于秦王川盆地的西侧,北起庙湾,向南经方家槽、金家庙、达家湾、赖家窑、陈家井、使拉口、刘家湾至哈家嘴,由3条断裂雁列组成,全长37km,由北向南可分为方家槽段、马家山段和刘家湾段,长度分别为11.5km、14km、11.5km。
总体走向近南北向,倾向W,倾角70°~80°,为一条隐伏的逆断层。
该断裂在地貌上线性特征清晰,地形上表现为线性良好的20~60m高的台坎。
断裂西侧为黄土丘陵及南北走向的低缓垄岗状残丘,地层以晚更新统风成黄土为主,海拔为2000~2100m;东侧为平坦的由全新统砂砾石、亚砂土及粉土层组成的冲洪积盆地平原,海拔约2000m。
物探探测揭示下部新近系顶面沿断裂两侧断距为2~20m,为了验证物探可靠性,在兰州中川机场北2号道口及西槽公路北侧布置联合钻孔,钻探结果显示该断裂存在,新近系顶面断距分别为9m和4m,且上覆晚更新统地层底部被断错(袁道阳等,2000;张向红等,2000)。
笔者在进行兰州新区相关建设工程地震安全性评价项目过程中,沿秦王川盆地西缘断裂布置了多条走向近东西向的高密度电法测线(道间距为5m),典型的3条测线反演结果见图3。
金家庙测线(I-I’)自东向西探测,测线长900m,有效探测深度为98m,沿测线方向300m处低电阻率存在横向变异,呈向西倾,倾角约75°,西侧为相对高阻体,东侧为相对低阻体,并可见左侧高阻体逆冲于右侧低阻体之上,垂直断距约20m,上部稳定电阻层厚度约10m;使拉口测线(Ⅱ-Ⅱ’)自东向西探测,测线长720m,有效探测深度为105m,断面显示沿测线方向288~348m距地表约50m以下为相对低阻体,与两侧的高阻体形成明显差异,可能为断层破碎带;兰州机场南侧公路边测线(Ⅲ-Ⅲ’)自西向东探测,线长1050m,探测深度78~98m,断面显示有3条次级隐伏断裂发育,为秦王川西缘断裂马家山段南端的3条分支断裂。
通过物探探测及联合钻孔验证,都证实了该断裂的存在,且断错了第三系地层及上覆晚更新统地层的底部。
2.2 秦王川盆地东缘断裂秦王川盆地东缘断裂位于秦王川东部,为一条近南北向展布的隐伏断裂,该断裂北起甘露池,向南延伸至山子墩,全长约30km,走向NNW,倾向E,倾角陡立。
断裂东侧为丘陵区,西侧为冲洪积盆地平原区。
两侧地层最大高差为20~30m,沿甘露池至四墩子发育一古河道,可能受该断裂控制。
据袁道阳等(2000)研究推测断裂东侧奥陶系地层由东向西逆冲于新近系地层之上,但上覆晚更新统冲洪积物未见变动,电测深结果证实断裂二侧新近系(N2)顶面无明显断距,但新近系地层内断距大于60m,因此推测该断裂应是一条早更新世一中更新世断裂。
笔者在进行兰州新区相关建设工程地震安全性评价项目过程中,通过卫星影像分析和现场调查发现,该断裂在卫星影像上线性特征不明显,断裂活动未到达地表,其展布位置很难精确确定。
为了探测查明该隐伏断裂的性质、形态及展布位置,在野外调查中采用高密度电法仪器对该断裂进行探测,沿断裂方向共布置4条高密度电法测线(道间距为5m),测线方向基本与断裂走向垂直,均由东向西探测。
两条典型测线反演结果见图4。
甘露池测线(Ⅳ-Ⅳ’)长720m,反演结果显示,在沿测线方向180m处存在地电阻率的横向变异,倾角约50°,推测可能为秦王川东缘断裂两侧岩性差异所致。
东侧为含基岩裂隙水的前新近系岩层,西侧为第四系沉积层及新近系致密状泥岩、细砂岩等。
五墩子测线(V-V’)长1080m,反演结果显示,沿测线方向620~700m处出现一竖向低阻体,与左右两侧低电阻率形成明显差异,该低阻体从上到下延伸深度超过百米,且呈上窄下宽状,推测该处可能为一古河道,后因河流流量减小直至消失,古河道被晚第四系沉积物填埋覆盖,因地形和土质原因,含水量较高,表现为低阻体,该段古河道可能沿秦王川东缘断裂发育。
以上两条高密度测线反演结果显示的电阻率横向异变处可能与断裂活动有关,但另外两条测线并没有明显的电阻率横向异变特征,不能证明断裂的存在和具体位置。
目前对于秦王川盆地东缘断裂的认识还局限在有限的地球物理勘探基础上的推测阶段,对于该断裂是否存在以及其具体位置和活动年代等都还没有明确的地质证据。
3 地震地质灾害分析兰州新区包括秦王川盆地及周边山地,根据形态特征和成因类型可分为秦王川盆地区和黄土丘陵区两类地貌单元。
两类地貌单元潜在的地震地质灾害也存在明显的差异,下面根据构造特征、土层类型及地貌特点对两类地貌单元上可能发生的地震地质灾害分别进行预测分析。
3.1 秦王川盆地区秦王川盆地面积720km2,南北长约42km,东西宽8~20km。
盆地内部平缓,北部为低山,东、西、南三面为黄土丘陵,东西缘均有断裂发育。
盆地基底为上新近系河湖相及山麓相的碎屑堆积物,厚约400~500m,盆地内冲洪积砂砾石层厚度30~60m,上覆薄层次生黄土(黄土状粉土)。
该区域内可能发生的地震地质灾害分析如下:3.1.1 地表断错秦王川东缘断裂为第四纪早中期活动断裂,活动性微弱,可不考虑其产生地表错动的可能性。
秦王川西缘断裂为晚更新世活动断裂,全长37km,最大分段长度14.5km,考虑到该断裂全新世以来无明显活动,活动性较弱,因此不考虑级联破裂,利用断裂分段上可能发生的潜在最大地震震级与断裂长度的经验关系(M=4.21+1.85lgL)推算(邓启东等,1992),方家槽段、马家山段和刘家湾段上潜在最大地震震级分别为6.2、6.4和6.2级,在我国西部地区以往发生的6.5级以下地震中,很少产生地震地表破裂,且秦王川西缘断裂上断点上部一般覆盖了20m以上的第四系松散覆盖层,对地震破裂应力具有稀释缓冲作用,在发生6.4级直下型地震时,不易产生贯穿地表的地震破裂带。