李玉輝 郭良田 晏云翔

1）中國陜西 710077 中煤科工集團西安研究院有限公司

2）中國廣州 510075 廣東省工程防震研究院

0 引言

惠州斷層嚴格控制惠州白堊紀盆地（前人稱“水北斷陷盆地”）的西界，是一條走向NW、向NE 傾斜的正斷層，斷層長約20 km，規(guī)模不大。上盤紅層層面傾向斷層方向，傾角 20°左右。紅層的分布呈與斷層平行的長條狀，寬約5 km，長寬比 4∶1。斷層出露寬 10—60 m，沿走向呈舒緩波狀（實為拆線狀），產(chǎn)狀 135°—150°/NE ∠65°—75°。在為數(shù)不多的幾個斷點露頭上可見破碎帶有明顯的分帶性，并見復合斷層角礫巖，這反映出斷層有多次活動。

惠州斷層是由廣東省地質(zhì)局 756 地質(zhì)隊1995 年進行惠州幅 1/5 萬區(qū)域地質(zhì)填圖工作時首次確定的。1995 年以前，該斷層被標定為不整合。構造巖（麥地村、惠州學院）的熱釋光測年顯示，斷層有3 次不同性質(zhì)的活動：第1 次在45.02 萬—46.20 萬a 前，第2 次在31.93 萬a 前，第3 次在5.90 萬—6.77 萬a 前。因熱釋光測年精度無法滿足要求，所以根據(jù)斷層物質(zhì)的熱釋光測年數(shù)據(jù)判定斷層活動性被后來的斷層活動性鑒定實踐所放棄，其結論不被采納。另外，根據(jù)廣東省地質(zhì)局756 地質(zhì)隊航照解譯，對盆內(nèi)覆蓋區(qū)大膽推測2 條長達 20 km、平行惠州斷層的NW 向斷層（分別稱為“水北航譯斷裂”“馬房嶺航譯斷裂”），且這2 條斷層分割不同高度的夷平面。

前人（汪素云，1993；胡聿賢，1999；張涌，2005；王華林等，2011，2015；李玉輝，2018；徐錫偉等，2016；俞德強，2016；孫杰等，2020）已對全國多地斷裂帶的地震危險性進行了評價研究，但對惠州斷層的研究不多見。隨著惠州市經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對該斷層的地震危險性評價研究（王強茂等，2019）顯得日益迫切。本文通過垂直運動圖、水平運動圖、鉆孔剖面圖、構造類比法和經(jīng)驗關系方法等，得到惠州斷層的地震危險性概率分析結果，并估計了惠州斷層不同區(qū)段的最大潛在震級及發(fā)震概率。

1 區(qū)域地震構造環(huán)境

1.1 構造背景

本文研究區(qū)為評價惠州斷層所在區(qū)域地震活動水平和地震構造環(huán)境時所劃定的范圍，即以惠州斷層為中心、半徑不小于150 km 的范圍。據(jù)此并考慮到惠州市地震地質(zhì)條件，現(xiàn)取22.245 5°—23.594 5°N、113.945 6°—115.414 4°E 為本次工作的探測區(qū)范圍。

研究區(qū)位于華南加里東褶皺系的東南部（圖 1）。華南褶皺系西北部與揚子地臺相鄰，西部與右江印支褶皺帶和欽州華力西褶皺帶相接，其范圍包括廣東陸區(qū)的全部和南海北部陸架部分。華南褶皺系主體為加里東地槽褶皺系，志留紀末的加里東運動使元古代—早古生代地槽封閉轉(zhuǎn)化為準地臺，因此又稱為華南準地臺。印支運動使其結束準地臺發(fā)展歷史。晚三疊世開始進入大陸邊緣活動帶演化階段，以斷裂、斷塊運動為主，并伴有大規(guī)模巖漿侵入和噴發(fā)活動。中生代晚期和古近紀，在華南褶皺系南部發(fā)生強烈的裂陷作用，形成一些大型的裂陷盆地，如珠江口、北部灣等盆地（郭良田等，2013）。新近紀以來裂陷作用漸趨消失?？傊?，廣東陸區(qū)的全部和南海北部陸架部分大地構造的形成和發(fā)展歷經(jīng)了2 大過程：①自中元古代經(jīng)古生代至中生代初，活動地槽向相對穩(wěn)定的地臺轉(zhuǎn)化并形成統(tǒng)一的新地臺；②晚中生代和古近紀地臺受到裂陷作用的強烈改造，但新近紀以來裂陷作用漸趨消失。

圖1 研究區(qū)大地構造位置（據(jù)北京中震創(chuàng)業(yè)工程科技研究院，2007）1.前震旦紀準地臺；2.加里東褶皺帶；3.華力西褶皺；4.印支褶皺帶；5.強烈轉(zhuǎn)入印支和燕山造山作用的前震旦系；6.喜山褶皺帶；7.新生代斷陷盆地；8.研究區(qū)范圍；Ⅰ揚子地臺；Ⅱ 華南加里東褶皺帶；Ⅲ 欽州華力西褶皺帶；Ⅳ 右江印支褶皺帶；Ⅴ 滇越印支褶皺帶；Ⅵ 越北加里東褶皺帶；Ⅶ 印支—南海地臺；Ⅷ 北部灣新生代盆地；Ⅸ 鶯哥海新生代盆地；Ⅹ 瓊東南新生代盆地；Ⅺ 珠江口新生代盆地Fig.1 Geotectonic location map (According to the 2007 data compiled by Beijing Zhongzhen Pioneering Engineering Technology Research Institute)

根據(jù)廣東省區(qū)域地質(zhì)志資料（圖 2）可知，華南褶皺系可以進一步劃分為多個Ⅱ級、Ⅲ級及Ⅳ級構造單元。研究區(qū)惠州斷層主要處于粵北、粵東北—粵中拗陷帶（Ⅱ級）內(nèi)，西以NE 向吳川—四會深斷裂與粵西隆起區(qū)（Ⅱ級）為界；東南以NE 向的政和—海豐斷裂帶與粵東隆起區(qū)（Ⅱ級）分開；向北與諸廣山隆起區(qū)（Ⅱ級）、九連山隆起區(qū)相連（Ⅱ級）。粵北、粵東北—粵中坳陷帶可進一步劃分為3 個Ⅲ級構造單元，分別是粵北拗陷、粵中坳陷及永梅—惠陽坳陷。在此基礎上，各自又可進一步劃分為多個Ⅳ級構造單元。

圖2 區(qū)域構造單元劃分（據(jù)廣東省地質(zhì)志 1988 年資料改編）Fig.2 Division of regional tectonic units (adapted from Guangdong Geological Journal 1988 data)

與惠州斷層關系較密切的粵北、粵東北—粵中坳陷帶Ⅲ級構造單元有粵中坳陷及永梅—惠陽坳陷，對它們的構造特征分述如下。

（1）粵中拗陷（Ⅲ級）位于廣東中部，北起佛岡，南臨南海，東西兩側(cè)為河源斷裂及吳川—四會斷裂所夾持。區(qū)內(nèi)于東莞、增城、市橋、珠海等地局部出露元古界至寒武系褶皺基底，晚古生代至中三疊世時期，大部分地區(qū)下坳接受沉積，沉積了厚約7 000 m 的碎屑巖、碳酸鹽巖的含煤建造，沉積中心在花都、龍門一帶。印支運動使古生代地層形成寬展形褶皺并伴有走向斷裂的發(fā)育，構造線以NE 至NNE 走向為主，其次是EW 向構造。燕山運動期，拱曲裂陷作用強烈，沉積盆地得到充分的發(fā)生發(fā)展，斷裂活動強度達到極至，巖漿活動最為強烈。新生代以來，沿廣從斷裂、河源斷裂及珠江三角洲地區(qū)，斷陷盆地繼承或新生發(fā)展，但仍以拗斷陷沉積為其主要特征。

粵中拗陷再細分3 個Ⅳ級構造單元：①花縣凹褶斷束（Ⅳ級）位于清遠、三水、肇慶、廣州一帶，為晚古生代拗陷帶的一部分，主要有花都復式向斜與高要—清遠復式向斜；②陽春—開平凹褶斷束（Ⅳ級）夾持于吳川—四會斷裂與鶴城—金雞斷裂間，北鄰EW 向噠石斷裂，包括陽春褶斷束、開平褶斷束與其間的水源隆起（天露山隆起），晚古生代褶斷束地段為沉積凹陷，沉積厚度達5 100 m；③增城—臺山隆起束（Ⅳ級）西界為廣從斷裂、鶴山—金雞斷裂，東界為河源斷裂所夾持的斷塊，北至增城地區(qū)，南臨南海，是粵中拗陷內(nèi)的相對隆起區(qū)，晚古生代沉積薄，多處褶皺基底暴露于地表。

（2）永梅—惠陽拗陷（Ⅲ級）西以河源斷裂帶為界與粵北及粵中2 個拗陷為鄰，東以政和—海豐斷裂帶為界與粵東隆起相伴，其內(nèi)以東西佛岡—豐良斷裂帶東段為界進一步劃分為2 個Ⅳ級構造單元，該斷裂帶以北為永梅凹褶斷束（Ⅳ級），遠離區(qū)域；以南為紫金—惠陽拗褶斷束（Ⅳ級）。紫金—惠陽拗褶斷束是晚古生代形成的凹陷，沉積了由厚 4 000—5 000 m 的地臺型陸屑建造組成的地臺蓋層構造層，經(jīng)印支運動形成寬展型褶皺，晚三疊世至早侏羅世強烈凹陷形成厚達6 000—7 000 m 的海相砂頁巖建造，中、新生代巖漿活動強烈，白堊—第三紀紅色斷陷盆地發(fā)育，斷裂構造錯綜復雜。

此外，研究區(qū)東南部海域處于粵東隆起區(qū)（Ⅱ級）?；洊|隆起區(qū)（Ⅱ級）位于廣東東部，蓮花山斷裂帶和政和—海豐斷裂帶以東，濱海斷裂以西。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)古生代沉積，震旦紀以來可能就是隆起區(qū)。在華力西—印支拗褶基礎上，中生代發(fā)生大規(guī)模斷陷和坳陷。中生代巖漿活動強烈，火山巖和花崗巖大面積分布。在廣東沿岸地帶，新生代還零星分布一些偏基性火山活動。區(qū)內(nèi)斷裂廣泛發(fā)育，NE 向最強烈，EW 向、NW 向次之，沿NE 向斷裂帶發(fā)生變質(zhì)作用、混合巖化作用，形成粵東沿海中生代低壓漸進變質(zhì)帶。

1.2 研究區(qū)新構造運動特征

研究區(qū)新構造運動表現(xiàn)為新構造升降運動、斷裂活動、地震活動及地熱異常。研究區(qū)北部新構造運動總體上以隆升為主，間歇性發(fā)生升降運動，局部地震頻繁，老斷層復活。南部新構造時期斷塊差異活動顯著，區(qū)域性斷裂新活動較強，中等強度地震活躍。因此，研究區(qū)新構造運動呈現(xiàn)由內(nèi)陸向沿海增強的趨勢。

（1）新構造升降運動。研究區(qū)在古近紀受剝蝕均夷之后，總體基本處于抬升的運動過程。在此過程中，由于受到北邊南嶺隆起及南邊珠江口盆地拗陷的影響，整體表現(xiàn)向南掀斜抬升的特點。在珠江三角洲東北部丘陵普遍存在三級夷平面，標高分別為300—450 m、150—200 m、50—100 m。此外，多級河流階地、多層溶洞、古海岸地形跡、第四紀沉積物也反映了研究區(qū)的地殼升降特征。也就是說，新構造時期研究區(qū)在總體向南掀斜抬升的背景上，普遍發(fā)生間歇性升降運動。

（2）新構造斷裂活動。新近紀以來，原有斷裂的復活多具正反向、多期次交替活動的特點。但也有新生的斷裂，雖規(guī)模不大，卻具有潛在的強活動性。按走向劃分，新構造期斷裂有NE—NEE、EW 和NW 三組，其中，以NE—NEE 和NW 向為主。受上述3 組活動斷裂的控制，研究區(qū)新構造運動表現(xiàn)為斷塊活動?？偟膩碚f，大陸地區(qū)基本為斷塊隆起；向南靠近海岸地帶有升有降，顯示一定幅度的垂直差異活動。

（3）地震活動。研究區(qū)歷史破壞性地震震中集中在河源、海豐、紅海灣一帶，顯示出地震震中分布受斷裂帶控制的特點，如沿河源—邵武斷裂帶、政和（豐順）—海豐斷裂帶、潮州—汕尾斷裂帶分布的破壞性地震。歷史破壞性地震震中集中區(qū)也是現(xiàn)代小震集中區(qū)，且范圍有所擴大。

（4）地熱異常。研究區(qū)內(nèi)溫泉較多，其空間分布與區(qū)域性構造斷裂密切相關，其中，以沿NE 向斷裂分布的最多，如河源—邵武斷裂帶、五華—深圳斷裂帶、豐順—海豐斷裂帶，其次是沿EW 向佛岡—豐良斷裂帶分布的。

2 惠州斷層現(xiàn)今地殼垂直及水平運動速率

2.1 垂直形變速率

中強地震主要發(fā)生在現(xiàn)今地殼垂直形變速率下降且速率較大的部位。本文以任鎮(zhèn)寰等（1996）給出的南海北緣陸地現(xiàn)代地殼垂直形變速率資料為主，并參考其他研究結果分析研究區(qū)現(xiàn)今垂直形變特征。圖3 為研究區(qū)現(xiàn)今地殼垂直形變速率等值線圖。由圖3 可見，研究區(qū)內(nèi)地殼垂直形變速率的總態(tài)勢為：東、西2 部分明顯上升，而在 113°—115°E 區(qū)域存在一NNE 向下降條帶。NEE 向的形變速率等值線輪廓較清晰，如北緣自福建永春北經(jīng)漳平至廣東清遠，延至高州北和廣西境內(nèi)。南緣自廣東湛江經(jīng)陽江、海豐至福建詔安延入海中。中部中山至深圳北、漳州至莆田也存在NEE 向形變帶。同時，還可見規(guī)模相對較小的SN 向和NW 向形變速率等值線分布，這與在該區(qū)發(fā)育的部分NW 向構造相吻合。

圖3 廣東及鄰區(qū)現(xiàn)今垂直形變速率（據(jù)任鎮(zhèn)寰等，1996）Fig.3 Current vertical deformation rates in Guangdong and adjacent areas

由此可見，研究區(qū)現(xiàn)今垂直形變速率明顯受區(qū)域活動構造所控制，現(xiàn)今垂直形變特征明顯受該區(qū)大規(guī)模的NE 向構造帶所控制，但垂直形變幅度相對較小，無明顯的高速度梯度帶。沿海地區(qū)部分NW 向形變帶可能為該區(qū)發(fā)育的小規(guī)模NW 向構造帶與NE 向構造帶相交叉而造成共軛活動的結果。

2.2 水平運動速率

本項工作利用國家重大科學工程——中國地殼運動觀測網(wǎng)絡1999—2004 年施測的GPS 復測資料，解算出廣東地區(qū)相對于歐亞板塊在扣除了整體平移后的水平運動速率（張靜華等，2005）。

研究區(qū)內(nèi)GPS 測點相對較少（圖4），從僅有的幾個測點的運動速率結果可見：華南塊體內(nèi)部存在較一致的SE 向運動，運動速率為6.015 9 mm/a，平均為8.400 0 mm/a。在塊體南部（23.5°N 以南），測點的運動速率較小，平均為7.400 0 mm/a。南海海域永興島GPS 測點的水平運動速率和方向與研究區(qū)附近各測點基本一致。

圖4 探測區(qū)及其鄰區(qū)現(xiàn)今水平運動速率（改編自張靜華等，2005）Fig.4 Current horizontal deformation rate of the detection area and its adjacent area

根據(jù)GPS 復測資料計算區(qū)域應變狀態(tài)的結果顯示：在塊體南部（25°N 以南），主壓應變?yōu)镹NW—SSE 方向到近N—S 方向，主壓應變率從北向南逐漸增大，海南島的主壓應變率最高。從現(xiàn)有的 GPS 復測資料計算的研究區(qū)地殼水平運動狀態(tài)為運動方向和大小基本保持一致，內(nèi)部無明顯的運動速率階躍帶和分區(qū)現(xiàn)象，屬整體性運動地塊，塊體內(nèi)部穩(wěn)定性較好。從應變分布資料也反映出研究區(qū)地塊以連續(xù)形變?yōu)樘卣鳌?/p>

3 惠州斷層的危險性評價

利用斷層活動性鑒定與淺層地震構造探測等所反映的區(qū)域地震構造環(huán)境、深部構造背景、目標區(qū)斷層長期滑動習性等定性和定量資料，并配合歷史和現(xiàn)今地震活動性分析、地殼動力學分析，綜合評價未來較長時期內(nèi)目標斷層的地震危險性，劃分具有發(fā)生破壞性地震的斷層段，估計惠州斷層段的潛在地震最大震級以及在未來有限時期內(nèi)的發(fā)震概率。

3.1 惠州斷層活動性分析

根據(jù)前期研究結果（圖5），鉆探驗證該剖面揭露基巖上部粘土層厚度穩(wěn)定，其底界埋深約8 m。底部細砂、中粗砂及卵石層厚度由山前向盆地微傾斜并逐漸增厚，下伏基巖面平整。鉆孔ZK1-3、ZK1-8 和ZK1-6 均鉆遇斷層破碎帶，揭示了斷層的準確位置和上斷點埋深。上盤基巖地層是白堊紀紫紅色砂礫巖，下盤為泥盆紀灰黑色泥灰?guī)r（地層傾角約65°），二者之間即惠州斷層的主斷層。斷層上斷點位于ZK1-3 的位置，與由地震時間剖面解釋的斷層位置基本吻合，上斷點埋深約 22 m，未錯斷第四系。在野外鉆進時，密切關注鄰孔同層位沉積特征、上下層面埋深與高程的微小變化，結果發(fā)現(xiàn)均無明顯差異。分層厚度的變化為河流相沉積相變的結果。

圖5 ZK1 鉆孔聯(lián)合剖面Fig.5 The joint drilling profile of the ZK1

由圖5 可以看出，鉆孔 ZK1-3、ZK1-8、ZK1-6 分別鉆遇斷層破碎帶，揭示斷層傾向盆地一側(cè)，視傾角 40°。破碎帶厚度近 3 m，由斷層角礫巖構成，角礫大小不等，為棱角狀，成分為黑色泥灰?guī)r或紅色砂礫巖（D3/K2），固結。下盤地層為泥盆紀上統(tǒng)天子嶺組泥灰?guī)r，層面傾角約 65°，下盤是白堊系上統(tǒng)湞水組紫紅色砂礫巖，層面產(chǎn)狀平緩。原始地層效應顯示正斷層。剖面所揭示的上覆第四系底界平整無起伏，即第四紀地層沒有受到斷層的切錯或擾動，說明第四紀地層形成以來[經(jīng)光釋光測年＞（103.7±10.5）ka]，斷層沒有明顯的（傾滑）活動。鉆孔揭示的斷層兩側(cè)同層位第四沉積物在相鄰鉆孔之間沒有落差，也沒有發(fā)現(xiàn)第四紀地層層序、分層厚度、埋藏深度、沉積結構、沉積構造、物質(zhì)組成或顏色的差異；也不存在下降盤細粒沉積層增多、增厚，上升盤同層位地層減薄或缺失的現(xiàn)象?？梢?，斷層在晚第四紀以來是不活動的。

3.2 確定最大震級的構造類比方法

最大震級反映的是斷層的最大發(fā)震能力，它是評價斷層活動性的最重要參數(shù)之一，也是對斷層進行地震危險性評價的重要基礎。確定斷層最大震級的方法包括構造類比法、歷史和現(xiàn)今地震活動法、經(jīng)驗關系法等。依對斷層研究程度的不同、資料種類和翔實程度的不同，所采用的方法也有所不同。

依據(jù)前期研究結果，目標斷層——惠州斷層的最新活動時間為中更新世，未錯斷地表。因此，此類斷層無法采用斷層活動性參數(shù)（如長度、位錯等）與震級間的關系直接確定最大震級。據(jù)此，我們擬分別采用構造類比（張鵬等，2019）和經(jīng)驗關系的方法，綜合確定研究區(qū)目標斷層的最大震級。

對于尚未記載到破壞性地震的斷層，其震級上限一般通過對該斷層地震構造特點與區(qū)域內(nèi)或相鄰地區(qū)已記載到破壞性地震的斷層進行詳細比較后確定。用于比較的條目很多，包括：新構造活動的程度和方式，活動斷層的時代、規(guī)模、強度、方式、分段性，構造應力場，以及深部構造和地球物理場特征等。如2004 年12 月26 日印度尼西亞蘇門答臘MW9.1 地震之后不久，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）將與其構造條件類同的環(huán)太平洋俯沖帶的最大震級均定為MW9.0。7 年以后，2011 年3 月11 日在日本東北仙臺地區(qū)的俯沖帶上發(fā)生了MW9.0（當時日本地震危險圖中將該地區(qū)的最大震級定為MW8.3），這證明了構造類比方法的有效性。

在我國，湯東斷裂新鄉(xiāng)段未發(fā)生過破壞性地震，但其構造條件與磁縣斷裂類同，因而將其最大震級定為7.5 級。在有古地震遺跡的地區(qū)，其最大震級可以根據(jù)已經(jīng)確定的古地震最大震級來確定。如阿爾金斷裂帶的索爾庫里段，該處古地震造成的地表破裂長度超過200 km，推斷古地震震級可能達到1 級，因此將阿爾金斷裂帶索爾庫里段的最大震級定為8.5 級。內(nèi)蒙古大青山斷裂帶的土默特右旗段，目前雖未記錄到破壞性地震，但有多次古地震的遺跡，推測1849 年震級為71/2級地震也發(fā)生在此處，因此，將該斷裂段的最大震級定為8 級。

本文研究區(qū)位于揚子克拉通和華南陸塊的東南部被動大陸邊緣。揚子克拉通和華南陸塊屬于穩(wěn)定的大陸地區(qū)（SCR），地震活動性相對微弱。22 個GPS 觀測站的資料表明，整個華南地塊內(nèi)部變形微弱，不存在明顯的速率深度梯度帶，僅作為一個整體向NE102°方向運動。

區(qū)域地球動力學背景特征的分析表明，惠州斷層所在區(qū)域內(nèi)塊體運動主要受西北側(cè)川滇地塊SEE 向推擠的影響，東側(cè)又有菲律賓海板塊NW 向擠壓，使得南邊南海擴張終止，這對區(qū)域內(nèi)SEE—NWW 向構造應力場的形成可能存在一定影響，但總體上影響較弱。區(qū)域內(nèi)新構造運動主要以垂直差異性活動為主，沒有明顯的水平運動，區(qū)域地震活動一般以MS6.5 左右中強地震為主。

研究區(qū)在華南沿海歷史破壞性地震震中分布圖中的位置顯示（圖6），大的區(qū)域上地震活動在強度及頻次上總體表現(xiàn)為東部強、西部弱；自東南向西北，地震活動從沿海地區(qū)向內(nèi)陸逐漸減弱。在華南的東部，粵東北、閩西南沿海及臺灣是強震多發(fā)區(qū)，華南絕大多數(shù)7 級以上強震發(fā)生在此區(qū)；另一個曾發(fā)生7 級以上強震的地區(qū)是瓊北，但數(shù)量比臺灣海峽兩側(cè)少得多，只有1605 年海南瓊山71/2級地震?；葜輸鄬游挥谌A南珠江三角洲附近，距臺灣強震多發(fā)區(qū)約180 km 以上，惠州斷層的地震活動已不受該臺灣強震多發(fā)區(qū)的影響。而本文研究區(qū)距瓊北更遠，距離大于300 km。

圖6 研究區(qū)在華南沿海歷史破壞性地震震中分布圖中的位置紅色方塊為研究區(qū)Fig.6 Location of the target area in the regional seismic environment

惠州斷層位于華南沿海內(nèi)帶地震構造區(qū)，與華南沿海外帶地震構造區(qū)相比，該區(qū)地震活動明顯較弱，新構造運動主要為整體掀斜隆升。按震級分檔華南地震震中分布圖（圖7）顯示，隨震級檔升高，惠州斷層周邊無相應震級地震的空白區(qū)逐漸擴大，即隨地震震級升高已往歷史地震震中距研究區(qū)有逐漸變遠的趨勢。研究區(qū)內(nèi)記錄到的地震最大震級＜5.0，6 級以上地震均發(fā)生在研究區(qū)之外；6.5 級以上地震發(fā)生在距研究區(qū)200 km之外；而最近的7 級以上地震則發(fā)生在距研究區(qū)290 km 處。綜上所述，研究區(qū)惠州斷層的區(qū)域范圍對比最大震級應不大于6 級。根據(jù)以上特征，將活動性較強的梅隴斷裂梅隴盆地段確定為惠州斷層的發(fā)震構造，最大潛在地震震級確定為6.0 級。

3.3 最大震級確定的經(jīng)驗關系方法

依據(jù)惠州斷層的前期研究結果可知，其最新活動時代屬中更新世。研究表明，非全新世活動斷層的一個重要特征是，即使發(fā)生中等—中強地震，沿地表斷層跡線也不會發(fā)生地震破裂和同震錯動。因此，這類斷層的地震最大強度與斷層的延伸長度、地震時沿地表斷層的位移量無關，但可以由地震強度—地表位移的下限值進行估計。

圖7 華南地區(qū)地震震中按震級分檔后的分布（a）5.5 級及以上；（b）6.0 級及以上；（c）6.5 級及以上；（d）7.0 級及以上Fig.7 Epicenter distribution of earthquakes in South China

日本地震學家入倉次郎等（2000）系統(tǒng)總結了全球范圍現(xiàn)代地震矩（M0）與地震時地表斷層同震位移D 間的經(jīng)驗關系。根據(jù)這一關系，伴有地表斷層位錯的最小地震矩為M0=3.162×1024dyn·cm。由關系式

可估計出相應的矩震級為 MW＝5.6。對于 4.5 ＜MW＜6.0 地震的研究表明（李瑩甄等，2014），在該震級段時中國大陸面波震級 MS≈ MW。由此可以得到惠州斷層中國大陸最大面波震級 MS=5.6。這一結果表明，在統(tǒng)計意義上，華南地區(qū)震級小于 MW5.6 或 MS5.6地震的發(fā)生不可能伴有地表斷層的同震錯動。

綜上所述，將全球構造、區(qū)域構造、地震活動性等方面類比結果及由入倉—三宅經(jīng)驗關系方法對惠州斷層所得結果列于表1 。由表1 可見，全球范圍克拉通（SCR）內(nèi)部構造類比的結果中 最大震級為MS6.6—7.2；斷層活動性構造類比結果最大震級小于MS6.0與區(qū)域范圍地震環(huán)境構造類比結果最大震級小于MS6.5 基本一致，由入倉—三宅經(jīng)驗關系所得最大震級最小，為5.6。

表1 由構造類比和經(jīng)驗關系對惠州斷層最大震級的綜合評價結果Table 1 Comprehensive evaluation results by the structural analogy and empirical relationship for the maximum magnitude of the target fault

顯然，全球范圍克拉通（SCR）內(nèi)部構造類比的結果最大震級MS6.6—7.2 和區(qū)域范圍構造類比的結果最大震級＜MS6.5 均為概率極小的事件。由于克拉通（SCR）內(nèi)部的地震活動性極低，即使過于保守的最大震級也不會導致地震危險性分析的結果——峰值加速度有較大的增加。因此不應考慮過小的概率和過高最大震級地震事件的危害性。

綜上所述認為，將中更新世的惠州斷層最大震級定為MS6.0 具有一定的保守性和合理性，是適宜的。

3.4 惠州斷層最大震級潛在地震發(fā)生概率評估

目前，可用于活動斷層地震危險性評計的概率模型較多，常用的有泊松模型、經(jīng)驗模型、布朗過程時間模型及時間可預測模型等4 種。由于我國發(fā)生的地震具有較強的時空不均一性，因此，使用經(jīng)驗模型由現(xiàn)代地震外推大地震的年發(fā)生率不盡合理。此外，本研究先前專題未給出惠州斷層的發(fā)生模式和復發(fā)間隔，布朗過程時間模型及時間可預測模型（通常為對數(shù)正態(tài)分布）在此無法應用。因此，只考慮泊松模型

其中，fexp(t)為泊松模型的概率密度函數(shù)；λ 為年平均發(fā)生率，。

進行活動斷層危險性分析所需的活動性參數(shù)包括復發(fā)間隔、離逝時間和變異系數(shù)等。受資料和研究程度所限，本研究僅采用泊松模型，而該模型僅涉及復發(fā)間隔 μ 或年平均發(fā)生率 λ 這1 個活動性參數(shù)。復發(fā)間隔（或重復周期）是指斷層帶上特征地震原地重復發(fā)生所需時間。確定斷層帶上大（強）地震原地重復周期有直接和間接2 種方法。直接方法是通過古地震的工作方法識別探槽中的古地震事件，以及通過測量這些古地震事件的年代直接獲取。間接方法則是通過計算同震位移和滑動速率獲得，也可利用地震矩方法獲得。由于前期工作未給出惠州斷層最大震級MS6.0 的復發(fā)間隔。因此，本研究根據(jù)研究區(qū)及鄰區(qū)的歷史地震資料得到該復發(fā)間隔。

根據(jù)區(qū)域破壞性中強地震的情況（表2），將研究區(qū)MS6.0 左右地震完整記錄的起始時間定為1372 年是適宜的。由此，保守考慮得到研究區(qū)最大震級MS6.0 左右地震的復發(fā)間隔為647 a（2019—1372 年）。對惠州斷層地震的復發(fā)間隔進行評價：假定研究區(qū)MS6.0 左右地震的發(fā)生符合泊松分布，即惠州斷層MS6.0 左右地震的發(fā)生率相同，那么在 90%置信水平下，惠州斷層MS6.0 左右地震的復發(fā)間隔為2 351 a。據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等，2015），惠州斷層所在的華南沿海地區(qū)b=0.87，根據(jù) G—R 關系推斷，惠州斷層MS6.0 左右地震的復發(fā)間隔為6 401 a。此處，綜合考慮惠州斷層僅為長度20 km 的小斷裂，對其取與近似走向的獅子洋斷裂斷層相同的MS6.0 左右地震復發(fā)間隔的評價結果2 351 a。

表2 區(qū)域破壞性中強地震Table 2 List of regional destructive moderate and strong earthquakes

綜合所述，本文給出的概率為條件概率，條件概率的定義為

其中，T 為離逝時間；ΔT 為預測時段；對于任何概率模型都有F(0)=1 和F(∞)=0。對于泊松模型，P=1-e-λt。由泊松模型及對惠州斷層MS6.0 左右地震復發(fā)間隔的評價結果（2 351 a），計算得到惠州斷層未來不同時段的最大潛在地震的發(fā)生概率（圖8）。

圖8 惠州斷層地震危險性評價結果Fig.8 Earthquake hazard evaluation diagram of the Huizhou fault

4 結論

（1）總體上惠州斷層北部新構造運動以隆升為主，間歇性發(fā)生升降運動，局部地震頻繁，老斷層復活。研究區(qū)南部新構造時期斷塊差異活動顯著，區(qū)域性斷裂新活動較強，中等強度地震活躍。

（2）惠州斷層現(xiàn)今垂直形變明顯受區(qū)域活動構造控制，垂直形變幅度相對較小，無明顯的高速度梯度帶；地殼水平運動速率較小，平均為7.4 mm/a，與華南地塊運動方向和大小基本一致，內(nèi)部無明顯的運動速率階躍帶和分區(qū)現(xiàn)象，屬整體性運動地塊，塊體內(nèi)部穩(wěn)定性較好。

（3）對惠州斷層運用構造類比和經(jīng)驗關系的方法，最后綜合確定研究區(qū)惠州斷層的最大震級MS=6.0，復發(fā)間隔為2 351 a。本文將斷層活動時代、斷層控震能力以及通過構造類比法與地震震級的統(tǒng)計關系的研究成果多種方法相結合，提出定性與定量相結合判定惠州斷層的最大震級和復發(fā)間隔。研究結果對惠州市及鄰地中長期地震預報和潛在震源區(qū)判定，以及惠州市城區(qū)地震小區(qū)劃、震害預測和斷層危害性評價等具有一定的理論、實際意義。

感謝廣東省工程防震研究院盧幫華研究員、中煤科工集團西安研究院有限公司李林元高級工程師提供技術指導。