华北平原块体地壳应力场与强震震源断层参数的研究

历史上华北平原块体周缘及内部强震活跃,本论文从地壳应力场和震源断层两个方面出发对这一地区开展详细的研究,希望能为地震预测提供有益的背景资料。本文的主要研究内容包括以下3方面:一是在不同构造分区的最优一维速度模型下,对华北平原块体的中小地震进行重新绝对定位;二是基于重定位结果和最优一维速度模型,由大量P波初动极性应用综合震源机制解法,计算华北平原块体的地壳应力场;三是在重定位结果和地壳应力场的基础上,对1679年三河–平谷地震、1830年河北磁县地震和1303年山西洪洞地震的震源断层的几何参数和运动方式进行研究,详述如下:首先,本论文使用虚拟台网技术整合华北平原块体2001年1月1日至2013年12月31日11个省级台网和"地震科学台阵探测流动观测实验场"的震相到时资料,采用Hypo2000定位方法进行初步绝对定位。挑选出重定位后定位精度A、B类的6 504个地震事件,采用VELEST程序获得了华北平原块体8个不同构造单元的最优一维P波速度模型。在此基础上再次使用Hypo2000方法进行华北平原块体多速度模型下地震绝对定位。基于新的重定位结果,我们得到以下认识:(1)重新定位后震中水平位置变化不大,地震丛集性和条带性更加明显。(2)重定位后地震沿垂向展布在0~30 km之间,山西断陷带震源深度由南向北逐渐变浅绝大多数地震沿断陷盆地主控边界断裂线性展布,震源深度剖面较清晰地勾画出山西断陷带各盆地的发震断层下界。(3)重定位后震源深度剖面揭示了一些比较有意义的现象,如郯城震源区下方地震直立分布,霍山地区倾向北东的地震条带,邢台震源区向北西方向倾斜的地震密集带等。其次,在绝对定位和最优一维速度模型的基础上,对华北平原块体22 069次地震的116 571个P波初动极性,采用综合震源机制解法获得华北平原块体0.5°×0.5°×20 km的精细地壳应力场图像。华北平原块体地壳应力场具有以下特征:(1)综合震源机制解类型以走滑和正断层类型为主,综合震源机制解的一个节面走向大体与所在区域的主要断裂走向相一致,符合华北平原块体周缘及内部现今的剪切拉张状态。(2)P轴方位自西向东呈现NE-NEE-近EW的偏转图像,T轴方位在山西断陷带内与断陷盆地的主控边界断裂走向垂直,自西向东呈现NW-NNW-近NS向的逆时针旋转,T轴方位的一致性要好于P轴方位,预示华北平原块体目前主要受NW-NNW向主张应力控制。(3)山西断陷带的应力状态以正断层为主,在临汾盆地北部和忻定盆地出现走滑应力状态的局部特征;张渤带从西向东应力状态分为正断层型、走滑型和正断层型,P轴方位呈NENEE-EW向顺时针旋转;郯庐断裂带应力结构以走滑和正断层为主,主压应力方向由北向南表现为NEE-EW-SEE向偏转,以郯庐断裂带为界,主压应力方向从西往东由ENE方向逐渐偏转为近EW方向。(4)秦岭–大别山构造带受华北平原块体应力场的控制减弱,逐渐向华南地块的应力场转向。华北平原块体的应力场主要受到来自太平洋板块俯冲和青藏高原挤压作用的控制,太平洋板块的北西西向的俯冲作用强于青藏高原的挤压碰撞对华北平原块体的影响。最后,基于大震震源区余震长期活动及余震发生在发震断层面上及其附近区域的假设,由现今精确定位的震源位置和区域应力场确定了1679年三河–平谷地震、1830年河北磁县地震和1303年山西洪洞8级地震的震源断层几何参数和运动方式。1679年三河–平谷地震的震源断层走向为38°,倾向南东,倾角为82°,滑动角为-156°,断层错动类型为右旋走滑兼具正断分量;1830年河北磁县地震的震源断层走向为283°,倾向北北东,倾角为74°,滑动角为-26°,断层错动类型为左旋走滑兼具正断分量;1303年山西洪洞8级地震的震源断层走向为19°,倾角为88°,滑动角为-179°,滑动性质为右旋走滑型。