有一次和几位家在北京且从事建筑抗震的朋友吃饭时，他们十分关心北京的地震安全问题，让我谈谈看法。我说大家都不希望北京发生较大的地震，这完全可以理解，但必须要尊重自然，从地震的发生机制与规律入手，才能对北京的地震危险性有客观的认识。我粗略地谈了几句，他们认为我说的靠谱，并建议我写篇文章出来，以便于更深入地讨论和交流。

北京地区活动断裂发育，是新构造活动较强烈的地区。北京地区位于我们划分的唐山地震区和运城地震区交界处的西北端（图1），且其主要位于运城地震区。在唐山地震区，曾发生 1679 年三河－平谷M_S7.8地震、1966年邢台M_S7.2地震，1976年唐山M_S7.8地震等；在运城地震区的东北部位——山西裂陷盆地带的北端，曾发生多次强震与大地震。北京地区历史上也曾发生过多次强震，并非“安全岛”。受这些地震的波及或直接影响，导致了北京地区不同程度地人员伤亡和财产损失。显然，科学评价北京地区的地震危险性，对该区未来防震减灾工作具有重要指导意义。

 图1 唐山和运城地震区地震构造图

为此，本文从这两个地震区的地震趋势研判入手，并结合北京地区活动断裂发震潜力评估，剖析北京地区地震危险性。

一、活动断裂与地震活动

北京地区断裂【1-5】以NE－NNE向为主，其次为NW向（图2）。NE－NNE向断裂包括延庆－矾山盆地北缘断裂、南口山前断裂、小汤山－东北旺断裂、黄庄－高丽营断裂、密云－牛栏山断裂、顺义－良乡断裂、南苑（大兴）－通县断裂、夏垫断裂与宝坻断裂等。北西向断裂包括南口－孙河断裂和永定河断裂等。

这些断裂活动时代一般在早、中更新世，第四纪晚期以来断裂活动具有明显的分段性，其中晚更新世以来有过活动的断裂包括延庆－矾山盆地北缘断裂、南口山前断裂、小汤山－东北旺断裂、南口－孙河断裂、黄庄－高丽营断裂、顺义－良乡断裂、南苑（大兴）－通县断裂、夏垫断裂和宝坻断裂等，其整体活动性表现为由南到北逐渐加强【1】。

图2 区域地震构造图【1】

    有史以来，北京地区共发生M_S≥5.0地震12次，见表1。 

表1 有史以来北京地区M_S≥5.0地震【6】

备注：根据我们的研究，已将1679年三河-平谷M_S8.0地震修订为M_S7.8.

以下，看看这些地震发生在哪些断裂上（断裂资料参考了文献【1-5】）。

1、 延庆－矾山盆地北缘断裂（位于运城地震区）

该断裂走向NE，倾向SE，长约102km，自上新世以来活动强烈，全新世以来发生过多次古地震，具丛集复发特点。其是294年延庆东M_S6.0地震和1484年延庆M_S6.75地震的发震断裂。

2、南口山前断裂（位于运城地震区）

该断裂走向NE，倾向SE，长约61km，推测是1765年昌平西南M_S5.0地震的发震断裂。

3、南口－孙河断裂（大部位于运城地震区）

该断裂走向NW，倾向SW/NE，长约58km，是1746年昌平M_S5.0地震的发震断裂。

4、永定河断裂（位于运城地震区）

该断裂走向NW，倾向SW/NE，长约26.2km，推测是1586年北京M_S5.0地震的发震断裂。

5、黄庄－高丽营断裂（位于运城地震区）

该断裂走向NNE-NE，倾向SE，长约140km。关于1730年北京西北M_S6.5地震的发震断裂，尚存争议。环文林【7】认为其是清河隐伏断裂，徐锡伟等【8】认为其是东北旺－小汤山断裂，周青云等【9】认为1730年地震是这两条断裂共同作用的结果，但以后者为主。从图3看出，东北旺－小汤山断裂、清河断裂、八宝山断裂与黄庄－高丽营断裂近似平行且相距较近，可把这些断裂总体上归为黄庄－高丽营断裂带。因此，可认为1730年地震发生于黄庄－高丽营断裂带，这是我们的新认识，且能化解“莫须有”的争议。

6、顺义－良乡断裂（位于运城地震区）

该断裂走向NNE，倾向NW/SE，长约133km，是1076年北京M_S5.0地震的发震断裂。

7、南苑（大兴）－通县断裂（分界断裂）

该断裂走向NNE，倾向NW，长约130km，是1057年大兴M_S6.75地震和1665年通州M_S6.5地震的发震断裂。这两次地震发生在唐山地震区。

8、夏垫断裂（位于唐山地震区）

该断裂走向NNE，倾向SE，长约122km，是1536年通州M_S6.0地震和1679年三河－平谷M_S7.8地震的发震断裂。

9、宝坻断裂（主要位于唐山地震区）

该断裂走向NEE，是1632通州东南M_S5.0地震的发震断裂。

 图3 北京市地震构造图【1】

二、北京地区地震危险性评估

1、唐山与运城地震区地震趋势

基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论，我们分析了唐山和运城地震区地震趋势【2】，现简述如下。

唐山地震区未来有M_S7.8~8.3标志性地震发生，目前远离临界状态（图4），预判震中位置在天津-沧州一带；在标志性地震发生前，该区会发生多次不超过M_S7.6的预震。

图4 考虑误差修正后唐山地震区公元前1767-2015.11.21之间

M_S≥5.0地震的CBS与时间关系

运城该地震未来有M_S8.0~8.5标志性地震发生，目前远离临界状态（图5），预判震中位置在运城一带；在标志性地震发生前，该区会发生多次不超过M_S7.8的预震。

图5 考虑误差修正后运城地震区公元前2300-2015.11.21之间

M_S≥6.0地震的CBS与时间关系

2、活动断裂发震潜力

如上所述，因上述两个地震区的未来标志性地震不发生在北京地区，且目前距临界状态尚远，故以下仅评述北京地区活动断裂发生预震的潜力。

以上曾提及，北京地区有9条活动断裂发生过M_S≥5.0地震。从我们分析过的震例看，从未发生过强震但发生过中强震，且长期处于地震平静期的活动断裂，通常表明其存在非锁固段，其发震震级上限一般不超过M_S6.0。鉴于这样规模的地震，烈度较小，基本上不超过北京地区的抗震设防烈度，故本文不予讨论。然而，那些发生过M_S≥6.0地震且时有中强震发生的活动断裂，往往会有更大的地震发生，是本文关注的对象。

我在以前的博文中已指出，单独评价某条断裂（带）的发震潜力或地震危险性相当不靠谱。为此，我们已提出了通过在地震区中划分研究区，进而分析研究区地震危险性的方法。然而，该方法难以评价某条特定断裂（带）的发震潜力。怎么办？当然还是凉拌了，活人不能被那啥憋死，得另想招儿。

龙峰等【10】提出了适用于华北地区的震级－破裂长度统计关系为：

M_S =3.821+1.860lg(L)                (1)

式中，L为震源破裂长度。

显然，如果某长为L的断层在一次地震时全部破裂，则按式（1）确定的震级为该断层的发震潜力——震级上限。如果该断层发生过几次地震，则可根据式（1）算出这些地震的破裂长度之和。若把剩余长度视为未破裂长度，据式（1）可计算该断层的未来发震潜力。嗯，雕虫小技有啦，那就开干吧。

正式开干前，得先看看按这样的做法行不行。以夏垫断裂为例，该断裂长约122km，是1536年通州M_S6.0地震和1679年三河-平谷M_S7.8地震的发震断裂。按式（1）算得第一次地震对应的破裂长度约为14.8km，这样剩余长度约为107.2km，再用式（1）算得其相应一次地震的震级约为M_S7.6，接近实际震级M_S7.8，说明这样的做法大致可行。也可看出，由于夏垫断裂的发震潜力已被耗尽，故在唐山地震区当前地震周期该断裂难以再发生较大地震。

下面，捋捋有可能发生大事儿的活动断裂发震潜力。

（1）延庆－矾山盆地北缘断裂

按式（1）算得剩余长度约为49.6km，其相应的发震潜力约为M_S7.0。若发震，发生在运城地震区。

（2）黄庄－高丽营断裂（带）

按式（1）算得剩余长度约为112.4km，其相应的发震潜力约为M_S7.6。若发震，发生在运城地震区。

（3）南苑（大兴）－通县断裂

按式（1）算得剩余长度约为64.8km，其相应的发震潜力约为M_S7.2。若发震，发生在唐山地震区。

上述分析给出的是震级上限，然而某断裂可能会以几次较大的地震发生分段破裂，这样该断裂所能发生的最大地震震级会减小。尽管如此，分析地震危险性时，我们只能按最不利情况考虑，因为我们赌不起。

3、地震危险性

以上分析说明，北京地区的上述3条活动断裂具有发生M_S7.0~7.6地震的潜力，对此须有清醒地认识。无疑，上述计算仅是“理论”上的可能，那么“实际”情况又该如何呢？为此，下面接着分析唐山和运城地震区未来标志性地震发生前，这些断裂最可能的发震潜力。

我们注意到，唐山地震区在1668年后的两次标志性地震之间，会发生1~2次“鹤立鸡群”的预震，如在1679年和1888年两次M_S7.8标志性地震之间，曾发生1830年河北磁县M_S7.5预震；在1888年和1976年两次M_S7.8标志性地震之间，曾发生1966年邢台M_S7.2预震和1969年渤海湾M_S7.4预震（前震）。1976年唐山地震后，间隔不到一天曾发生河北滦县M_S7.5预震，故该区仍有可能再次发生不小于M_S7.0的预震。因此，不能排除南苑（大兴）－通县断裂发生M_S7.2预震的可能性。

我们也注意到，在运城地震区的3次M_S≥8.0标志性地震之间，均发生过1~2次大预震（M_S7.0）。在1695年山西临汾M_S8.0标志性地震发生后，该区尚未发生M_S≥7.0预震，故该区发生大预震的几率增加。鉴于以前预震的震级上限未超过M_S7.0，通过类比可把黄庄－高丽营断裂的发震潜力降低些，定为M_S7.0~7.2较为合理。

综上分析，我们认为上述3条活动断裂具有发生M_S7.0~7.2地震的潜力。我们的研究表明，在发震前不会出现神马短临“物理异常”现象，且根据中小地震活动判断有无后续较大地震的方法是徒劳无功滴。事实上，某断裂未来究竟可能发生多大规模的地震，本质上取决于当前锁固段的分布范围是否把该断裂牵涉其中，以及破裂尺度等。鉴于此，我们建议对上述3条断裂进行地质调查和地球物理勘探，以查明当前锁固段的分布范围与这3条断裂的关系，进而复核本文的地震危险性评估结果，以有的放矢地开展防震减灾工作。

北京地区位于唐山和运城地震区交界处的西北端，这两个地震区活动构造发育、强震与大震频发，且随时间的延续距主震越来越近，未来的地震活动将会趋于频繁和猛烈，由此决定了北京地区的防震减灾形势不容乐观。北京地区不仅要预防外围地震的波及，还要应对当地地震造成的直接破坏。鉴于地震区预震的发生（时空强要素）具有随机性的特点，再考虑到北京地区的特殊地位，为确保无虞，最有效的防震减灾措施是适当提高抗震设防烈度。基于上述分析，我们建议把目前北京地区的设防烈度参数，特别是与这3条断裂关系密切区域的设防烈度参数，上调0.5度或1度，则能大幅减小该区未来的地震风险。

孟子有云：“生于忧患，死于安乐。”对头，宁可千日无震，不可一日无防啊。

参考

【1】玄月，2011. 北京市断裂活动性研究及地震危险性分析. 中国地质大学硕士学位论文.

【2】杨百存, 秦四清, 薛雷等. 2017.雄安新区地震危险性评估. 地球物理学报，60(12):4644-4654,doi: 10.6038/cjg20171209.

【3】第四纪断裂，https://wenku.baidu.com/view/b325855cbe23482fb5da4c06.html

【4】秦向辉，张鹏，丰成君，等.2014.北京地区地应力测量与主要断裂稳定性分析.地球物理学报，57(7):2165-2180,doi:10.6038/cjg20140712.

【5】高战武，陈棋福，黄金莉，齐诚，李乐，2010. 北京地区主要活动断裂深部速度结构特征及强震构造分析. 震灾防御技术，5（3）：271—280.

【6】宋治平，张国民，刘杰，等. 2011. 全球地震目录. 北京：地震出版社.

【7】环文林，1996. 1730 年北京圆明园地震. 地震研究, 19 ( 3 ) :260 – 2661.

【8】徐锡伟，吴卫民，张先康, 等. 2002.首都圈地壳最新构造变动与地震. 北京: 科学出版社.

【9】周青云，周仕勇， 陈棋福，等. 2008. 正演推算1730年北京西郊地震的发震断层和滑动角.地震地质，31（4），369-376.

【10】龙锋，闻学泽，徐锡伟，2006. 华北地区地震活断层的震级－破裂长度、破裂面积的经验关系. 地震地质，28（4），511-535.