第三代区划图和第四代区划图的编制工作均采用考虑时空非均匀性的地震危险性分析方法CPSHA（高孟潭，2006^◆；时振梁等，2001^◆；高孟潭，2003^◆）。该方法是在Cornell（1968^◆）提出的方法的基础上发展起来的，其基本技术思路是考虑潜在震源区的二级划分，即在地震带划分的基础上划分潜在震源区，并在地震带内统计地震年平均发生率和b值，通过地震空间分布函数，将各震级档的年平均发生率分配到各个潜在震源区（高孟潭，1988^◆；时振梁等，1991^◆；胡聿贤等，2006^◆）。根据随机场方法统计检验，采用CPSHA得到全国范围地震区划结果在统计上是可靠的（高孟潭等，1993^◆），但是不排除在具体地区由于资料和具体处理方法的局限，区划结果需要不断改进和更新（Frankel A.，1995^◆）。

CPSHA方法的核心技术是划分潜在震源区和确定相应的地震活动性参数。近年来一些中强地震活动地区发生的地震表明，潜在震源区划分及地震活动性确定方法确实需要不断改进（高孟潭等，2008^◆；李颖等，2007^◆），地震区划图在一些中强地震活动地区的结果也存在明显不合理的地方。

湖南省现今的地震活动性较弱，历史上也只发生过21次43/4级以上地震。

因此，本文开展了第四纪活动断裂野外考察研究，弥补了地震样本较少的缺陷。在划分不同“试验潜源”时广泛收集了前人的研究成果，特别是在收集了湖南省境内核电工程地震安全性评价报告的基础上，开展了地震活动性、地震构造、地球物理场及地震地质野外考察等室内、外分析工作，并对湖南地区的潜在震源区7种划分的方案进行了对比，得出了划分原则和依据。

湖南及邻区横跨扬子地台和华南褶皱系2个大地构造单元，可进一步划分为6个二级构造单元，即华南褶皱系的湘桂、赣粤褶皱带；扬子地台的江南台隆、江汉-洞庭拗陷和上扬子台褶带、下扬子台褶带（图1）。

图1

Fig. 1

图 1 湖南地区的大地构造单元图 Fig. 1Map of tectonic units of the study region

1.2 第四纪活动断裂

第四纪活动的断裂主要以北东向为主，其次为北北东和北西向。湖南省境内第四纪活动断裂有14条（图2、表1），即澧县-石首断裂带、慈利-张家界断裂带、沅江断裂带、新晃-怀化断裂带、溆浦-洪江断裂带（溆浦-低庄段、岳溪-安化段）、太阳山断裂带、新化断裂带（老王冲-梅城段、罗家冲-新化段、新化-城步段）、邵阳-新宁断裂带（崇阳-望城段、望城-新宁段）、湘潭-邵东断裂带、岳阳-湘阴断裂带（北段、中段、南段）、浏阳-衡阳-永州断裂带、茶陵-临武断裂带、常德-益阳-长沙断裂带（北西段、中段、南东段）、郴州断裂带。这些断裂活动时代为早更新世、早－中更新世、中更新世、中更新世晚期和中更新世－晚更新世等。

其中衡阳-永州断裂先后在江西九江、靖安、铜鼓；湖南道县、双牌、江华；广西昭平等地引发破坏性地震，并存在断错中更新世地层（中更新统）的现象。湘潭-邵东断裂和常德-益阳-长沙断裂带不但具有中更新世活动表迹，并沿带存在中强地震的活动。因此，考虑上述因素及不确定因素，特别是那些断裂在地貌表现清楚，断错相应时代地层（中更新统）的现象，综合社会和经济发展的需求等因素,判定上述断裂与地震潜在震源有一定的相关性（肖和平等，2009^◆；2010^◆）。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 湖南省第四纪断层（段）参数一览表 Table 1 Parameters of the Quaternary faults (section) in Hunan Province 单位：度 序号 断层或段落名称 产 状 历史地震年代 活动时代（a） 走向（º） 倾向（º） 倾向（º） 1 澧县-石首断裂带 80－85 SSE或NNW 65－75 中更新世 2 慈利-张家界断裂带 40－65 ＮＷ 45－75 中更新世晚期 3 沅江断裂带 30－45 SE 65－80 1631年5级地震 中更新世 4 新晃-怀化断裂带 NEE 早—中更新世 5 溆浦-洪江断裂带溆浦-低庄段 40 NW 50－80 早—中更新世 溆浦-洪江断裂带岳溪-安化段 50 NW 50－80 早—中更新世 6 太阳山断裂带 5－30 NW 80 1631年63/4 级及3次43/4－53/4级地震 中更新世至晚更新世 7 新化断裂带老王冲-梅城段 20－40 SE 70 早更新世 新化断裂带罗家冲-新化段 20－40 NW 70 1710年51/2级地震 早—中更新世 新化断裂带新化-城步段 20 SE 70 1632年43/4级地震 早更新世 8 邵阳-新宁断裂带崇阳-望城段 45 NW 45 1631年51/2级地震 早更新世 邵阳-新宁断裂带望城-新宁段 45 NW 45 现今小震频繁 早—中更新世 9 湘潭-邵东断裂带 55 NW 55 1931年43/4级地震 早—中更新世 10 岳阳-湘阴断裂带北段 10－40 NWW 40－70 1556年53/4级地震。 中更新世 岳阳-湘阴断裂带中段 10－40 NWW 40－70 早—中更新世 岳阳-湘阴断裂带南段 10－40 NWW 40－70 中更新世 11 浏阳-衡阳-永州断裂带 30－40 NW 40－60 1782年5.0级地震 早—中更新世 12 茶陵-临武断裂带 30 SE 1640年43/4级地震 早—中更新世 13 常德-益阳-长沙断裂带北西段 320－290 NE 50 中更新世 常德-益阳-长沙断裂带中段 320－290 NE 50 早—中更新世 常德-益阳-长沙断裂带南东段 320－290 NE 50 中更新世 14 郴州断裂带 320 NE 早—中更新世

表1 湖南省第四纪断层（段）参数一览表 Table 1 Parameters of the Quaternary faults (section) in Hunan Province

图2

Fig. 2

图 2 湖南省地震构造图 Fig. 2Seismo-tectonic map of Hunan Province

地震是活动断裂激烈运动的结果，然而，活动断裂与深部构造之间具有密切的内在联系。湖南省内几条主要第四纪活动断裂与重力、地磁异常有以下相关性（图3、图4）：

图3 Fig. 3 图 3 湖南省地区重力异常图 Fig. 3Regional gravity anomaly map of Hunan Province

图4 Fig. 4 图 4 湖南省地区航磁异常图 Fig. 4Regional aeromagnetic anomaly map of Hunan Province

花垣-慈利断裂表现为重力梯度带，均衡异常图表现出弱梯度带，在磁场上断裂带反映不明显；汩罗-宁乡-新宁断裂带表现为重力梯度带和等值同向扭曲，在布格重力异常图上的反映为等值线同向扭曲；祁东-衡山-株洲断裂带表现为重力局部异常呈“串珠”状展布；桃江-新化-城步断裂表现为西侧壳内低速层出现在19－22km，而东侧壳内低速层在11－15km。沿断裂带为重力低。在大陆磁卫星△T异常图反映出断裂带北西侧为2－4nT的北东向区域正异常，南东侧为0－4nT的区域异常；常德-益阳-长沙断裂带表现为一条重力梯度带，沿带分布一系列“串珠”状重力低值区。

综上所述，区域内地球物理场与深部构造之间有一定的内在联系。总体来说，地壳起伏较为平稳，地壳厚度变化不大，地震活动呈低水平；布格重力场梯度较大的常德太阳山是湖南省历史地震和近代小震多发区；地壳等厚线（图5）显示湖南省境内的莫霍界面一般都在15－30km，地震基本上都发生在莫霍界面以上的地壳内；地下热泉的分布与地质构造和地震有一定联系，三者在趋势和位置上往往是一致的。湖南省地下热泉的分布与地震活动存在明显的相关性，湘西北、湘东南、湘中和湘东是地下热泉集中点和密集区。

潜在震源区划分主要依据特定地段的地质、地震和地球物理场等，根据不同震级档地震发生条件来综合判别。

湖南区域内地震活动主要以中强地震为主，第四纪以来的构造活动总体上较弱，因此中强地震潜在震源区的划分十分重要。在具体划分中遵循以下原则：

图5

Fig. 5

图 5 湖南省地区地壳等厚线图 Fig. 5Crustal thickness isopach map of Hunan Province

潜在震源区划分主要以《中国地震动参数区划图（2001）》中潜在震源区综合划分方案为基础，参考通过审查的相关地震安全性评价报告中的划分结果，根据新资料与认识对一些潜在震源区做适当的修改。

潜在震源区划分仍采用“地震重复”和“构造类比”两条基本原则。此外，据以下原则划分潜源区，即新构造特别是晚第四纪差异性活动显著的地段，应考虑划分潜在震源区，一般划分为震级稍高一些的潜在震源区；对明显断错早、中更新世地层的断层，一般需考虑划分为中等震级的潜在震源区；对于仅有断层物质测年显示的早-中更新世有活动的断裂，但新构造运动时期差异性运动不明显，对第四纪地层分布没有控制作用，无断错早-中更新世地层证据的断裂，亦无地震活动证据，则不勾划潜在震源区；中小地震活动呈带密集发育的条带，显示了深部有差异性活动，尽管尚未发生中强地震，也应考虑为震级上限低一些的潜在震源区。潜在震源区的范围参考中小地震密集条带分布范围划分；确定潜在震源区的范围和方向时主要依据断裂延伸方向、断裂带的规模以及中小地震的分布范围。同时还考虑断层分段和断层交汇等因素。

中强地震活动地区应以地质构造类比为主，为此，对提出的7种潜在震源区划分方案（图6）进行了对比。

（1）潜在震源区划分方案1原则及论证

该方案主要是依据第四代地震动参数的划分方案，其参数也是利用原有地震区和地震带的参数。

图6

Fig. 6

图 6 湖南省地区7种潜在震源区划分方案 Fig. 6Seven zonation programs of potential seismic sources of Hunan Province

（2）潜在震源区划分方案2原则及论证

地震与地质资料是划分潜在震源区的重要依据。根据湘东地区中强地震分布与断裂早第四纪活动特征，划分潜在震源区（表2）根据以下原则：

① 对于第四纪差异活动盆地，在发震构造不清楚，也无其他反映活动构造的线索的情况下，若是张陷盆地，潜在震源区宽度需包括整个盆地的宽度；如是压陷盆地，潜在震源区的宽度应比盆地宽度稍大（周本刚等，1997^◆），如衡阳盆地潜在震源勾划；

② 在北西与北东向断裂复合部位，断裂中更新世活动幅度较大，且历史上有中强地震活动的地区勾划为6.0级地震潜在震源区，如长沙－湘潭－湘乡一带潜在震源勾划；

③ 在第四纪盆地内，伴随盆地的活动必然引起沉降中心及周缘附近断裂构造的活动，存在中更新世断裂活动形迹的地区勾划为潜在震源区，如衡阳盆地潜在震源区；

④ 在向西突出的祁阳弧形构造顶部，即北西与北东构造皆发育地段，存在较弱中更新世活动构造形迹，则勾划为震级稍低的潜在震源区，如祁阳－永州潜在震源区。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 湖南及邻区潜在震源划分表 Table 2 Potential source division of Hunan and its adjacent region 序号 名 称 震级上限 主 要 特 征 1 张家界－慈利 5.5 沿慈利-大庸断裂带划分，该断裂带构成新构造分区界线，中新生代时期，沿断裂带形成几个小型的断陷盆地，新近纪盆地封闭，大面积抬升，局部地段形成槽地或谷地。断裂带在重力异常图上表现为重力梯度带。区内有少量中小地震发生。 2 石门 5.5 沿着澧水断裂划分。断层在中更新世有过活动。在地貌上，南侧是高程为200m的剥蚀面，北侧是冲积平原，堆积的第四纪地层厚有150m左右。1717年发生过51/4级地震。该发震构造的最大潜在地震震级为5.5级。 3 吉首－沅陵－泸溪 5.5 大致沿沅江断层带分布，断层带在地貌上表现为断层谷地、断层陡坎、断层崖和断层三角面。 4 黔阳－溆浦－会同 5.5 位于北北东向断裂和北东向断裂的复合部位，主要沿中新生代盆地划分，断裂带有中小地震活动。 5 新化 5.5 沿北东向新化断裂带划分，西侧为雪峰山中高山区，东侧为低山丘陵区，沿断裂带发育中新生代断陷盆地，并断错了中更新世地层。该处同时还是东西向构造与北东向构造的复合部位，表现为南升北降的特点。区内盆地边缘1710年发生过新化51/2级地震。 6 太阳山 7 该潜在震源区位于北北东方向展布的太阳山隆起，是区域范围内新构造以来差异活动最为强烈的地带，具备发生强震的构造背景。断层在卫星影象上有清晰的地貌显示，断错了中更新世晚期的地层。历史上太阳山地区先后发生过1516年5级地震、1631年63/4级地震和53/4级地震、1906年5级地震等强震及中强地震。 7 津市 6 沿江汉—洞庭湖西侧的北东向津市拗陷及其以北第四系等厚线梯度带划分，最大厚度达250m。区内有中小地震呈北北东方向展布。 8 荆门 6 沿北北西方向荆门地堑和汉水地堑划分，以南嶂-荆门断裂等平行展布的断层在第四纪期间可能有过活动。现今中小地震沿地堑西部密集分布，历史上在区外钟祥地区发生过2次5－51/2级地震。 9 通海口 5.5 位于江汉拗陷中部，北东东向通海口断层构成了潜江凹陷与通海口凸起之间的分界构造。通海口断层东边新近系等值线为北东向，表明通海口凸起对沉积的控制作用。断层附近先后发生过1470年和1630年2次5级地震，现今仍有中小地震展布。 10 汉寿 6 沿北西西向常德-益阳-长沙断裂带中段划分，位于I级新构造单元边界带上，并且存在断错早-中更新世地层的证据。 11 长沙－益阳 6 位于洞庭湖拗陷和武陵山—雪峰山隆起等I级新构造单元的交界部位，在北西向常德-益阳-长沙断裂上，可见断错中更新统的现象。历史上在益阳、长沙等地先后发生过2次43/4级地震。 12 汩罗－湘阴 6 该潜源在中更新世以后，湘东发生大面积隆起，形成多级阶地，北北东向岳阳-湘阴断层两侧地貌反差明显，该断层至少断错了中更新统地层。现今中小地震活动微弱。 13 岳阳 6 位于江汉拗陷和湘东隆起的交界部位，沙湖-岳阳断层东侧为平缓的丘陵和低山。1556年在岳阳发生过5级地震，现今沿湘江东侧有一系列中小地震分布。 14 邵阳 5.5 沿着邵阳-宁乡断层带邵阳段划分，为中小地震密集带。 15 娄底－宁乡 5.5 沿邵阳-宁乡断层带北段划分，该断裂发育在第四纪松散沉积层中。断裂西侧有宽30—40km的北东向中小地震密集分布。区内1542年、1631年先后发生过51/2级和43/4级地震。 16 道县－宁远 6 位于浏阳－衡东－江永早-晚期断褶带内，主要断裂为柏万城－枇杷所压扭性断裂。沿该断裂带于1599年（5级）、1782年（5级）和1853年（43/4级）曾多次发生中强地震。 17 郴州 5.5 位于北北东向茶陵-临武断裂的南段。断裂沿线温泉发育，呈线状分布，1643年发生过43/4级地震。 18 桂林－兴安 6 区内主要活动断裂为北东向的桂林-南宁断裂带。据断层的物质测年结果，该断裂在第四纪中更新世有过活动。潜在震源区内发生过43/4级破坏性地震。 19 通城东 5.5 沿北东向塘口-白沙岭断裂划分，历史上发生过2次5级以上的地震，最大地震震级为51/2级。 20 咸宁 5.5 沿梁子湖-咸宁断裂划分，该断裂为江汉拗陷的东边界，是麻城-团风断裂南延伸部分，断裂两侧地貌存在差异，依据构造类比，并结合断裂自大别山向外活动性减弱的特点，划分为震级上限5.5级的潜在震源区。 21 湘潭－湘乡 5.5 位于湘潭-邵东断裂带上，它控制了湘潭盆地北部、湘乡断陷盆地。断裂第四纪时期仍有一定的继承性活动。地震活动多位于断陷盆地的边缘或断裂首尾错列地段。1931年发生过4.8级地震。近期记录过多次有感地震。 22 衡山－衡阳 5.5 位于衡阳-永州断裂的衡阳段内,第四纪中更新世断陷盆地衡阳盆地内，在中更新世地层中穿越有断裂迹象。该断裂带是湘东—鄂东断块隆起区与武陵－雪峰山隆起区构造单元的分界构造。1782年在宁远曾发生过5.0级地震，近期发生过多次小震和有感地震。 23 永州－祁阳 5.5 位于衡阳-永州断裂的永州段内，第四纪中更新世断陷盆地内，在中更新世地层中穿越有断裂形迹。1782年在宁远曾发生过5.0级地震，近期发生过多次小震和有感地震。 24 洞庭湖 5.5 位于被多条北西和北东向潜在震源区围限的洞庭湖第四纪盆地内。其内有南县-汉寿断裂等，曾于1516年、1717年分别在澧县东南安乡附近发生过5.0、5.3级地震。

表2 湖南及邻区潜在震源划分表 Table 2 Potential source division of Hunan and its adjacent region

⑤ 沿断裂现代中小地震具有明显的第四纪特征，可以勾划为潜在震源区，如邵东潜在震源区。

（3）潜在震源区划分方案3原则及论证

根据周本刚在湖南及湖北两省工作经验划分。同时根据周本刚在湖南及湖北参加核电安评的研究1, 2, 3, 4，并在课题阶段讨论会上交流，形成此方案。

（4）潜在震源区划分方案4－7原则及论证

根据衡阳核电报告资料，综合第四代地震动参数区划图的结果以及在方案2—3的基础上增加了衡阳、湘潭潜在震源区，即划分出方案4－7。

现就衡阳、湘潭潜在震源区的特征简述如下：

① 衡阳潜源特征

该潜在震源区沿着衡阳断裂带划分。在泉溪镇西约2km处蔡家冲公路边，可见耒水中更新世河流相砾石层被断错现象。在该套砾石层与棕红色粘土层之间，存在一组破劈理面，并且断面具有切过砾石层顶面继续向上延伸的迹象。沿着断面，砾石略显定向排列，并有宽约15—20cm的构造混杂带。采集断错地层的年代样品（E-CZ-3），测试结果为距今（468±46）ka。根据构造类比原则，该潜在震源区震级上限为5.5级。

② 湘潭潜源特征

该潜在震源区沿着湘乡断裂划分。湘乡断裂地貌表现清楚，沿带发育断崖及断层三角面，是湘乡红盆地的边界断裂。第四纪时期，该断裂对中更新统下段的新开铺组分布有明显控制作用。在庙湾里，可见直接断错中更新世地层的构造现象，为一条中更新世断裂。根据构造类比原则，震级上限为5.5级。

潜在震源区划分的合理性和可靠性在很大程度上取决于强震发生条件的识别，不同地区发生同级地震的构造标志是不同的（张裕明等，1992^◆；1994^◆）。

湖南区域北部属华南地震区的长江中游地震带与东南沿海地震带。长江中游地震带为华南地震区最北的一条地震带，包括四川、湖南、湖北、贵州、广西、江西、浙江和福建大部或部分地区。北邻华北地震区，南邻东南沿海地震带。东南沿海地震带包括东南沿海、东海南部、台湾海峡及南海北部海域。本地震带位于华南加里东褶皱带，地壳厚度从海域向大陆逐渐增厚。

根据湖南省及邻区的地震活动性、地震构造、地球物理等特征，在潜源划分中震级上限评定主要考虑以下因素：区域地震活动的总体水平，从区域地震活动强度对潜在震源区的震级上限进行宏观控制；潜在震源区的震级上限应等于或大于历史地震震级；新构造位置及活动性类似地段，如果没有资料说明它们在晚第四纪以来构造活动存在差异，应通过构造类比划分为相同震级上限的潜在震源区；对于在地表发现断错晚更新世或全新世地层的断层，需要考虑划分为震级上限6.5级或6.5级级以上潜在震源区的可能性，在这种情况下需要考虑断层活动幅度或活动速率的大小；对于断错早、中更新世的断层，且位于重要的新构造分区边界，需要考虑划分为震级上限6级或6级以上潜在震源区的可能性；对于规模较大的断层带，有地质地貌证据显示中更新世有过活动，一般可划分为低震级潜在震源区，如5.5级潜在震源区。

中强地震活动地区具有危险性低而风险性高的特点。我国约三分之一地区位于中强地震活动地区，科学合理地确定这些地区的抗震设防要求，对这些地区的地震安全，特别是农村地区的地震安全是至关重要的，地震区划是制定抗震设防要求的基础。中强地震活动地区的地震活动性分析方法、潜在震源区划分及其震级上限的确定和地震动衰减关系的研究，仍然是制约地震区划科学性和合理性的关键因素，应该进一步加强研究。应结合国内外中强地震地区潜在震源区划分及地震活动性参数确定的最新研究进展，发展一种以新构造运动特征为加权因素的活动性空间光滑方法，加强地震资料、地质资料和地球物理场资料的融合使用，加强经验判断与数理统计方法的结合，提高潜在震源区划分的科学性。

致谢:“湖南中强地震活动地区抗倒塌地震区划图示范编制（2006BAC13B01-0605-1）”是科技部2006年设立的国家科技支撑计划课题——“强震危险区划关键技术研究(2006BAC13B01)”的第六专题“地震区划概率水准确定与地震区划图预编试验研究”中的第五个子专题，本文的研究工作是以此为基础的，在此，对该项目的所有专家、同仁，以及对本文研究成果有贡献的所有专家、同仁表示诚挚地感谢。