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中国地震烈度区划图的分布
我国地处欧亚板块的东南部,受环太平洋地震带和欧亚地震带的影响,是个多地震的国家,据统计,我国大陆7级以上的地震占全球大陆7级以上地震的1/3,因地震死亡人数占全球的1/2;我国有41%的国土、一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上地区,6度及6度以上地区占国土面积的79%。我国几个地震活动较为强烈的地区是:青藏高原和云南、四川西部,华北太行山和京津唐地区,新疆及甘肃、宁夏,福建和广东沿海,台湾地区等。
中国地震烈度区划图的规定
中国地震烈度区划图(1990)使用规定
第一条 为更好地服务于国民经济建设,保证准确地使用“中国地震烈度区划图(1990)”,制定本规定。
第二条 本地震烈度区划图上所标示的地震烈度值,系指在50年期限内,一般场地条件下,可能遭遇超越概率为10%的烈度值。该烈度值称为地震基本烈度。
第三条 本地震烈度区划图,系国家经济建设中地震设防的法规图件。在其适用范围内,建设项目的抗震设计和已建项目的抗震加固,均应遵照执行。
第四条 本地震烈度区划图和适用范围如下:
(一)国家经济建设和国土利用规划的基础资料;
(二)一般工业与民用建筑的地震设防依据;
(三)制定减轻和防御地震灾害对策的依据。
第五条 在本地震烈度区划图的基础上,应进行专门地震安全性评价工作的工程和地区有:
(一)地震设防要求高于本地震烈度区划图设防标准的重大工程、特殊工程、可能产生严重次生灾害的工程;
(二)位于地震烈度区分界线附近的新建工程;
(三)某些地震研究程度和资料详细程度较差的边远地区;
(四)占地范围较大,跨着不同工程地质条件区域的大城市和大型厂矿企业,以及新建设开发区。
第六条 对进行过专门的地震危险性分析、地震烈度复核、地震小区划等工作的工程和地区,凡其结果经国家地震烈度评定委员会审定通过的均有效。
第七条 国家地震烈度评定委员会由国家地震局会同建设部等有关工程建设项目的主管部门组织专家组成。
第八条 对不执行本规定并造成严重后果的部门或单位应追究其责任。
第九条 本地震烈度区划图自国务院批准颁布之日起生效。原中国地震烈度区划图(1977)和原省级地震烈度区划图停止使用。
第十条 本地震烈度区划图及使用规定由国家地震局负责解释。
如何看懂中国地震动参数区划图
地震区划是按地震危险性的程度将国地划分若干区,对不同的区规定不同的抗震设防标准。《中国地震烈度区划图[1](1990)》是用基本烈度表征地震危险性,将全国划分为、<6°、6°、7°、8°、≥9°五类地区。鉴于该区划图采用的是四百万分之一的小比例尺,因此,它只能提供较大地区范围内地震危险性的平均估计,即设计基准期为50年的时期内,在一般场地条件下,可能遭遇超越概率为10%的地震烈度值。它可作为丙类建筑抗震设防的依据和国土利用规划的基础资料。它不能用来预测地震破坏作用的小范围内和特定场地条件下的地震烈度变化世界各国为了防御地震灾害而把国土按地震危险程度划分为若干区域的工作。表示地震区划的地图称为地震区划图。编制地震区划图是地震区划工作的中心任务。国家的基本建设项目都要按地震区划图来制定抗震设计标准。地震区划实质上属于长期地震预报范畴。由于地震预测目前尚处于探索阶段,在科学上远未得到解决,因此地震区划图只是暂行的,本身通过科研工作的深入还在不断修改和完善。 地震烈度区划图和地震动参数区划图是以地震烈度或地震动参数为指标,将国土范围划分为不同地震危险程度或抗震设防等级的地图。该图是建设工程抗震设防的依据或要求,也是国家经济建设和国土利用规划不可缺少的基础资料。随着科学技术的不断进步,不同时期的区划图具有不同的内涵。地震烈度区划图或地震动参数区划图的适用范围:①国家经济建设和国土利用规划的基础资料;②一般工业与民用建筑的抗震设防要求;③制定减轻和防御地震灾害对策的依据。
“中国地震参数区划图”中的“两图一表”,其中两图是“中国地震动峰值加速度区划图”和“中国地震反应谱特征周期区划图”
两张区划图的设防水准为50年超越概率10%,即相当于GB 50011-2001 规范所定的设防烈度(或设计基本地震加速度对应烈度)的概率水准。
“两图”的场地条件为平坦稳定的一般(中硬)场地。“两图”定义地震动峰值加速度为地震动加速度反应谱最大之相应的水平加速度;定义地震反应谱特征周期为地震动反应谱开始下降点的周期。
“一表”为“地震反应谱特征周期调整表”,它采用四类场地划分。
“两表”提供了特征周期分区:1区(近震区),2区(中远震区),3(远震区),设计地震分组是将特征周期的各区调整为设计地震的第一,二,三组,并按场地内给出设计特征周期值
(一)裂谷带是地震多发区
1.地震的危害性
地幔物质热对流上升,到达岩石圈底部后就向反方向先作水平拉伸,随后才向两侧下沉下去。它们就像一对齿轮滚动,每对齿经历接近、咬合又撤开的过程。
地幔上部的地壳相当传送带,在地幔岩浆运动拖动下,粘滞在其上的地壳向两侧分开,于是便形成裂谷。它像平铺在齿轮上的一张纸,在下面一对齿轮旋转带动下,纸张沿齿轮间的平分线而被撕扯开,带向两边。这一撕扯过程就是地震发生过程,属于地壳运动的一种形式。对地球而言,地震是微乎其微的一种地壳运动,其位移量之小,简直可以忽略不计。
发生在1976年的唐山7.8级大地震,地壳上下位移量仅20~30厘米,它导致了城市建筑全毁,几十秒钟时间一座城市被夷为平地,造成24.2万人死亡,重伤16.4万人。
2008年的汶川8级地震,地壳上下位移量仅3~6米,毁灭了一个城市,死亡6万多人。2004年印度洋海啸,是地震引发的,浪高20米,横扫整个印度洋,造成超过28万人失踪和死亡。它是一条1000多千米长的断层上下位错13~15米引发的。
在山西境内,我们看到的山崖露出的断层、褶皱,地层上下位移幅度起码百米以上,几千米幅度的断层屡见不鲜。那是一亿多年前燕山运动的结果。而18亿年前的吕梁运动,从两侧岩石中矿物形成的温度推测,其升降幅度大于10~20千米。发生在25亿年前的五台运动,地壳俯冲深度超过30~40千米。
所以地震对地壳运动而言,它属于“小儿科”。
地震的破坏程度,一般与地震烈度有关,震级愈高,破坏愈剧烈。还与震中发生的深度有关,震级相同,越是浅部地震,破坏力越大。因为震中位置深,动力向上扩展面积大,动力强度必然因分散而变小。反之,震中浅,扩散范围小,动力强度集中,所以破坏性也就大。
地震的破坏程度还与地壳结构相关,发生在基岩山区的地震,震动是通过岩石表面直接传播到建筑物上。而发生在平原上的地震,震动是通过表部沙泥层由下面岩石传播而来,如果这种沙泥层中含较多的地下水,时间稍长,沙泥和水的混合体受到震动,它们会“液化”,原来属固态泥沙层,一震动就变成液态的泥浆,它将把振动波对建筑物的破坏性放大几十倍,于是上面所有建筑就像建在泥浆上,稍一晃动就全部坍塌。泥沙液化过程,我们可以在建筑施工中看到,“震动捣固器”在电动轮带动下,插入半固态的水泥中,立刻使半固态水泥成液体,很快就流淌而平整,下面的大小空气腔也迅速被流淌的沙泥所填满。
唐山地震的破坏率、伤亡率高,其原因是唐山市建在泥沙层上的缘故,它的地基全成了液体,震动波(横波)一通过房基立即被肢解成碎块而分崩离析,所有房屋顷刻间全被塌陷。如果汶川地震的震中发生在成都平原,那么伤亡人数将超过百万。幸亏它发生在人口稀少的川西邛峡山系中。还须指出,唐山地震时,深达几百米下煤矿工人却很少有伤亡,因为在地壳下的地层中,巷道四向岩石都相互挤压,地震时它已成为一个整体,跟着振动波一起运动,只有极少顶板、巷壁坍塌。
这一事例告诉我们,我们住在全埋式的地下室里,存活的可能性也是很高的。一般民居楼房,地下室的上部三分之一是在地上的,它容易倒塌,但保存的空间必定比上部全塌的房间要大。
2.山西汾渭裂谷中的地震
打开山西省地震图,按地震烈度分级的等值线图,4级以上烈度等值线集中在裂谷区,它的边界几乎与裂谷边缘断层重合, 5级以上烈度带全都在裂谷中,最高烈度带为6级,围定在临汾盆地中,全省仅有的2个8级地震,震中都在临汾盆地中心。山西地震带除了汾渭裂谷外,还有就是沿着太行大断裂带分布,在昔阳—晋城连线方向上分布,不过它们都是低烈度的断裂。除此以外,顺南北向离石大断裂也有零星分布。
如今绘制的这个地震分布图,年代越近地震越多,它并不说明地震时期越近越活跃,它是年代越久记录得越少的反映。一是战祸连绵,谁在刀光剑影中还顾得上记录地震(尤其是低级别的地震);二是政府更迭频繁,缺少稳定时期专职人员配置。在没有仪器情况下,震中位置更难以判定,比如一次地震,有5~6个县记录那次地震,震中须由几个县破坏程度比较才能得出,否则只能把唯一记录的(或保存记录的)那一个县当作震中。我国古代虽说有地动仪,但至今也仿造不出来。即使真的有这种仪器,也许同时至少安装两个才能两线相交成一个交点。
这张地震图中,公元前只记录2个,一个是战国年间,一个是公元前二三世纪。地震记录少的原因,一是地广人稀,感觉灵敏度不够,最重要的是过去只有中央政府才对京都一带地震有记载,而地方官员并无记录的职责。只有发生特大地震,死伤人员太多了,才会汇报到中央去。小地震无人提及。
我国上古神话,共工氏头触不周山,从而引发西部地柱折,地陷西北,水向东流。这应该是上古时期发生的一次巨大的地震,它可以使江河改流。神话中共工氏排在黄帝之后,大禹之前。那时中原地区已进入农耕时期。有人考证他活动地区在豫西北伊水、洛水一带,就是贴近汾渭裂谷稍南。也有考证,共工氏与颛顼战争发生在太行山东侧。上述不论何地,均距山西很近,都在中原农耕区之内。
从水向东流这点推测,更可能是在太行断裂带东侧(还是属太行断裂带之中),因断裂活动使东侧地块断落,形成缺口导致水向东流。这种令许多河流改道的地震应该是断距起码有几百千米的超级断裂活动所引发的大地震,其影响所及中原各地都能强烈感受到,它深深地印入古人脑海,所以一直口口相传,被后来历史学家录入历史中。它不会是空穴来风,凭空捏造。它应该是我国人类历史记录中第一个巨型地震。
唐宋以来山西大地震频频,著名的有永济莺莺塔震倒,运城安邑塔顶裂开,曲沃震出温泉,20世纪50年代崞阳地震,90年代阳高地震,这些地震都有人专门研究。
地震,就目前科学水平而言,尚不能预报,因为它的未知数太多。总的原理是地应力不平衡,为了求得平衡,在应力集中带上以发生震动的方式来释放应力。用科学的方法,现在已有仪器可测定地应力大小及方向,如果全国能够成网络,比如每100~1000平方千米一个,先求出正常场的应力大小及方向,当遇到地震时,应力也许会出现预兆,然后可总结出异常值是正常值多少倍时,地震将发生。可惜这一工作目前仅限于少数地震观测站而尚未铺开。
日本有“地震云”传说,应力集中到一定程度会向大气层散发一定电离异常,从而结成特殊形态的云。可惜该研究者并未报出前几年日本大地震,致使地震引发海啸,造成核电厂损坏,引发核泄漏事件。
许多动物会在地震前奔跑出来,如老鼠逃难,鸡不进窝,泥鳅发生扰动以致成群出水呼吸,但这些现象是必然还是偶然,没有结论。
地壳是一团破碎体的集合,地壳中大小断裂多如牛毛。有些是愈合好的伤疤,有些是还在溃疡的伤口,不知什么原因都会引起复发。比如,大型水库造成后,地下水渗入量增加,库容水压升高,就会引起2~4级小地震,次数可多达上百次。但从未听说引发破坏性的地震。
火车、卡车驶过,人们也会感到地面发生震动。这里说一句,人们只对3~4级以上地震才有感觉,所以4级以上地震称有感地震,6级以上地震才会发生灾害。山西裂谷区是地震灾害多发区,所以建筑部门要求新盖房子要防8级地震。
山西地震多发区是五大盆地,也就是裂谷区。裂谷区中土层含水量高,沙泥层厚,一旦像唐山地震一样晃动起来,恐怕不是一个唐山地震的恶果。总的看,基岩山区比盆地地区安全。
地震基本烈度的区划图
我国从二十世纪五十年代开始至九十年代,相继编制了三次地震烈度区划图。通常被称为第一代、第二代、第三代地震烈度区划图。由于这三代区划图的编图原则不同,因此,各图的基本烈度的定义也不相同。
第一代地震烈度区划图的编制原则:历史地震烈度的重复原则和相同发震构造发生相同地震烈度的类比原则。这一代的基本烈度被定义为:“未来(无时限)可能遭遇历史上曾发生的最大地震烈度。”
第二代地震烈度区划图中的基本烈度为:未来一百年一般场地土条件下可能遭遇的最大地震烈度。第二代地震区划图的编制方法称为确定性方法,图中标示的烈度在对具体建设工程进行抗震设防时需做政策性调整。
第三代地震烈度区划图,采用了地震危险性分析的概率方法,并直接考虑了一般建设工程应遵循的防震标准,确定以50年超越概率10%的风险水准编制而成。
因此,基本烈度被定义为未来50年,一般场地条件下,超越概率10%的地震烈度。区划图的基本烈度也是一般建设工程(即建筑物抗震分类标准中的丙类建筑)的设防烈度,也可以叫做一般建设工程的抗震设防要求。
本世纪初以地震动参数为指标编制了地震峰值加速度图、反应谱特征周期图。并以国家标准颁布施行。至此,在抗震设防中不再直接应用基本烈度一词。但抗震设计仍保留地震烈度的概念作为建筑物抗震措施的等级标准。