中國六級以上地震的空間分布分析

.z.-.-.可修編-中國六級以上地震的空間分布分析摘要：中國是個多地震的國家，近幾年,我國地震等自然災(zāi)害頻發(fā),特別是汶川、**地震,都造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。利用中國地震臺網(wǎng)(CSN)地震目錄整理了1979-2009年以來發(fā)生在中國及鄰區(qū)六級以上地震，并在ArcGIS平臺下，經(jīng)過對我國六級以上地震的空間分布進(jìn)行Ripley-k函數(shù)分析及平均最鄰近要素分析，發(fā)現(xiàn)我國六級以上地震的空間分布成聚集分布,地震災(zāi)害空間分異格局顯著,30年來西部地區(qū)六級以上地震災(zāi)害達(dá)127次,占全國的81.41%,是中國地震災(zāi)害的高發(fā)區(qū)域;中國分省地震災(zāi)害差異明顯,其中**、**、、**和**、**等省(區(qū))是中國地震災(zāi)害的主要發(fā)生省份。關(guān)鍵字：地震；聚集分布；ArcGIS；Ripley-K函數(shù)；0引言地震是危害性極大的自然災(zāi)害之一，給人民生命財產(chǎn)造成極大威脅，而我國又處在全球兩大火山地震帶之間，因此地震頻發(fā)，僅建國以來就有**、汶川等強震造成巨大人員財產(chǎn)傷亡，加上目前對地震的預(yù)報精度還不理想[1]，因此在我國對地震研究意義重大而且非常緊迫。中國是世界上地震活動最為強烈的國家之一,地震災(zāi)害空間風(fēng)險度居世界前列[2]。歷史上我國大部分省、自治區(qū)、直轄市都發(fā)生過多次破壞性地震,對地震災(zāi)害的分析和研究一直廣受重視。其中,通過對已有地震災(zāi)害信息進(jìn)行系統(tǒng)梳理,探討其空間分布特性,對地震應(yīng)急災(zāi)情快速識別與評估具有重大的現(xiàn)實意義。利用國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心及中國地震臺網(wǎng)多年的實測資料，我們開展了近30年來中國地震災(zāi)害的空間分布格局研究工作，并對中國及周邊地區(qū)地震的空間變化特征進(jìn)行了描述,并從地質(zhì)構(gòu)造層面探討了地震災(zāi)害發(fā)生和分布的特點。研究從中國近30年來地震活動的實際情況出發(fā),結(jié)合已有的歷史記錄和儀器觀測數(shù)據(jù),對1979—2009年中國六級以上地震災(zāi)害進(jìn)行了全面回顧與細(xì)致刻畫,并采用數(shù)理統(tǒng)計等方法,運用GIS等技術(shù),建立了近30年來中國地震災(zāi)害信息數(shù)據(jù)庫與圖譜庫;在此基礎(chǔ)上,從不同空間尺度定量計算了中國地震災(zāi)害的空間分布特征,揭示了近30年來中國地震災(zāi)害的空間分布格局,以期為充分認(rèn)識地震災(zāi)害、減輕災(zāi)情損失、布局救助區(qū)域提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。1數(shù)據(jù)來源與處理本研究所用數(shù)據(jù)主要來源于中國地震臺網(wǎng)中心,具體包括最近30年來(1979—2009)中國六級以上地震的震發(fā)地點(震中經(jīng)緯度)、震級大小、震源深度、震中烈度等要素的地震信息，首先運用E*cel對六級以上地震記錄的屬性進(jìn)行編輯,建立了(1979—2009)中國地震信息數(shù)據(jù)庫;再以震中為基礎(chǔ),利用ArcGIS軟件編制了中國1979—2009年地震圖譜。在此基礎(chǔ)上,本文從不同空間尺度對中國近30年六級以上地震災(zāi)害的空間分布格局進(jìn)行了定量分析。圖SEQ圖表\*ARABIC1中國六級以上地震分布圖（1979-2009）2研究方法首先運用ArcGIS工具條中的平均最鄰近距離工具，對我國六級以上地震點進(jìn)行分析（見圖2），可以很直觀的看出六級以上地震點成聚集分布?；赗ipley'sK函數(shù)的多距離空間聚類分析工具是一種分析事件點數(shù)據(jù)的空間模式的方法。該方法可對一定距離*圍內(nèi)的空間相關(guān)性(要素聚類或要素擴散)進(jìn)行匯總。在許多要素模式分析研究中，都需要選擇適當(dāng)?shù)姆治霰壤?。例如，該分析通常需要距離*圍或距離閾值。在多個距離和空間比例下研究空間模式時，模式會發(fā)生變化，而這通?？煞从硨\行中的特定空間過程的控制。Ripley'sK函數(shù)可表明要素質(zhì)心的空間聚集或空間擴散在鄰域大小發(fā)生變化時是如何變化的。多距離空間聚類分析需要指定要計算的距離個數(shù)，同時也可選擇指定起始距離和/或距離增量。該工具可利用此信息計算與每個要素關(guān)聯(lián)的相鄰要素的平均數(shù)量；相鄰要素是指小于計算距離的要素。隨著計算距離的增大，各要素所具有的相鄰要素數(shù)通常會越多。如果*個特定計算距離的平均相鄰要素數(shù)高于/大于整個研究區(qū)域內(nèi)要素的平均密度，該距離的分布方式將被視為聚類分布。如果特定距離的K觀測值大于K預(yù)期值，則與該距離（分析尺度）的隨機分布相比，該分布的聚類程度更高[3]。如果K觀測值小于K預(yù)期值，則與該距離的隨機分布相比，該分布的離散程度更高。如果K觀測值大于HiConfEnv值，則該距離的空間聚類具有統(tǒng)計顯著性。如果K觀測值小于LwConfEnv值，則該距離的空間離散具有統(tǒng)計顯著性。圖2中國六級以上地震震中平均最相鄰要素分析（1979-2009）3.Ripley'sK函數(shù)結(jié)果分析本文中以六級以上地震點為研究要素，以中國投影地圖為研究區(qū)域，通過計算設(shè)置恰當(dāng)?shù)木嚯x參數(shù)，生成結(jié)果見圖3。圖3中國六級以上地震震中（1979-2009）多距離空間聚類分析圖3的紅線為實際計算的K函數(shù)值，灰線為擬合的上下包跡線。當(dāng)K值落在上下包跡線之間時，說明六級以上地震點呈隨機分布；當(dāng)K值大于上包跡線時，說明六級以上地震點顯著偏離隨機分布，呈聚集分布；當(dāng)K值小于下包跡線時，說明六級以上地震點呈顯著偏離隨機分布，成均勻分布。在1000000m—5500000m,六級以上地震點均呈聚集分布。4研究要素空間分布特征4.1分地區(qū)空間分布特征建國以來中國六級以上地震災(zāi)害進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計表明,中國陸域地震災(zāi)害基本集中在西部地區(qū),東西分異格局明顯。具體而言,1979—2009年，全國累計發(fā)生地震災(zāi)害156次,東、中、西部的次數(shù)分別為27、2、127次,依次占全國的13.31%、1.28%、81.41%,地震活動主要集中在西部地區(qū)。就各級別地震災(zāi)害發(fā)生情況看,西部地區(qū)一般、較大、重大和特大地震災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)都比較多[2]，可見,西部地區(qū)是近30年來中國陸域各級別地震災(zāi)害的高發(fā)區(qū)域。4.2分省空間分布特征近30年來中國六級以上地震震中分省研究表明:位于東部地區(qū)的市、**市、**省、**省、**省和**省以及位于中部地區(qū)的**省、**省30年來沒有6.0級以上地震災(zāi)害發(fā)生。東部地區(qū)的**省、**省、**省,中部地區(qū)的**省、**省、**省以及西部地區(qū)的**回族自治區(qū)、**自治區(qū)和**壯族自治區(qū)30年來六級以上地震災(zāi)害發(fā)生頻次較低,震情不算嚴(yán)重。發(fā)生地震災(zāi)害活動較多的省份主要包括**自治區(qū)、**維吾爾自治區(qū)、**省、**省和**省,上述省(區(qū))占全國地震災(zāi)害次數(shù)的比例均超過10%,是我國地震主要發(fā)生省(區(qū))。其中**省地震次數(shù)占全國的18.59%,位居全國之首。從分省地震災(zāi)害發(fā)生的情況來看,六級以上地震災(zāi)害發(fā)生較多的省份有**自治區(qū)、**維吾爾自治區(qū)、**省、**省、**省和**省,它們也是30年來六級以上地震災(zāi)害發(fā)生次數(shù)最多的6個省份。5中國六級以上地震空間聚集區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造分析影響中國的是環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶，**地區(qū)是環(huán)太平洋地震帶影響地區(qū)的主要代表，而**、、**等中國西部地區(qū)受歐亞地震帶影響較多，這些地區(qū)成為地震頻發(fā)區(qū)。在20世紀(jì)里，全球共發(fā)生3次8.6級以上的強烈地震，其中兩次發(fā)生在中國；全球發(fā)生兩次導(dǎo)致20萬人死亡的強烈地震也都發(fā)生在中國，一次是1920年**海原地震，造成23萬多人死亡；一次是1976年****地震，造成24萬多人死亡。這兩次地震死亡人數(shù)之多，在全世界也是絕無僅有的。中國的地震區(qū)分布如下：華北地震區(qū)：包括**、、、、、、、**等省的全部或部分地區(qū)。在五個地震區(qū)中，它的地震強度和頻度僅次于"青藏高原地震區(qū)”，位居全國第二。由于首都圈位于這個地區(qū)內(nèi)，所以格外引人關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，該地區(qū)有據(jù)可查的8級地震曾發(fā)生過5次；7-7.9級地震曾發(fā)生過18次。加之它位于我國人口稠密、大城市集中、政治和經(jīng)濟、文化、交通都很發(fā)達(dá)的地區(qū)，地震災(zāi)害的威脅極為嚴(yán)重。青藏高原地震區(qū)[4]：包括興都庫什山、西昆侖山、阿爾金山、祁連山、賀蘭山-六盤山、龍門山、喜馬拉雅山及橫斷山脈東翼諸山系所圍成的廣大高原地域。涉及**、、**、、、、**全部或部分地區(qū)，以及原蘇聯(lián)、阿富汗、巴基斯坦、印度、孟加拉、緬甸、老撾等國的部分地區(qū)。本地震區(qū)是我國最大的一個地震區(qū)，也是地震活動最強烈、大地震頻繁發(fā)生的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，這里8級以上地震發(fā)生過9次；7-9級地震發(fā)生過78次。均居全國之首。**龍門山地震帶：**龍門山位于**盆地西北邊緣，**市、都江堰市之間。東北-西南走向。包括龍門、茶坪、九頂?shù)壬?。東北接摩天嶺，西南至岷江邊。綿延200多千米。海拔1000-1500米。龍門山最高峰海拔2345米，海拔由盆地邊緣2000米向西逐漸升高到30000米以上，主峰九頂山海拔高達(dá)4984米，龍門山是**強烈地震帶之一。6 結(jié)論和對策本文通過對中國1979—2009年來地震災(zāi)害信息的整理與統(tǒng)計分析,運用GIS技術(shù)建立了近30年來地震災(zāi)害信息數(shù)據(jù)庫以及編制了近30年來地震災(zāi)害系列圖譜,在此基礎(chǔ)上分不同空間尺度(地區(qū)、省)綜合探討了近30年來中國6.0級以上地震災(zāi)害的空間分布特征,研究結(jié)果表明:空間分布格局來看,近30年來我國地震災(zāi)害活動空間分布較廣,但主要分布在西部地區(qū),東西分異格局明顯[2]。其中,**自治區(qū)、**維吾爾自治區(qū)、**省、**省和**省是我國六級以上地震災(zāi)害的主要發(fā)生省份。**西部、**地區(qū)西南部、**盆地、**省六級以上地震活動分布均較為密集。研究認(rèn)為,本文將統(tǒng)計方法與GIS技術(shù)進(jìn)行結(jié)合,主要針對歷史地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理與回顧,從不同的層面對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,可以較好地反應(yīng)出近30年來中國六級以上地震災(zāi)害的空間分布格局,但本文也存在一些不足和需要進(jìn)一步解決的問題。首先,研究在分析地震災(zāi)害發(fā)生的空間變化時,較多的是就數(shù)據(jù)本身進(jìn)行討論和分析,而對引發(fā)地震的因素、地震發(fā)生的機理過程、地質(zhì)構(gòu)造活動等方面探究較少,今后可從這個角度出發(fā),在統(tǒng)計數(shù)據(jù)的支持下結(jié)合有關(guān)地震災(zāi)害的形成原因和機理來對地震數(shù)據(jù)背后的自然規(guī)律進(jìn)行深入挖掘。其次,文中地震災(zāi)害信息的分析主要以地震發(fā)生次數(shù)結(jié)合震中位置分布作為重點進(jìn)行地震災(zāi)害的空間分布格局探討,對地震災(zāi)情的分析卻很少涉及。地震災(zāi)情亦是地震災(zāi)害研究的一個重要方面,在接下來的工作中應(yīng)該加強震情分布格局的討論,從而使地震災(zāi)害的分析更加完善。此外,研究還可以嘗試將地震災(zāi)害空間分布格局與相關(guān)的預(yù)測模型結(jié)合起來,定量評估區(qū)域地震災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險水平,**自治區(qū)、**維吾爾自治區(qū)、**省、**省和**省是我國六級以上地震災(zāi)害的主要發(fā)生省份。**西部、**地區(qū)西南部、**盆地、**省各個級別的地震活動分布均較為密集，在這些地區(qū)，對地震的預(yù)報和監(jiān)測要投入更