鄂尔多斯活动地块边界带第四纪晚期构造活动特征及强震孕育机制

鄂尔多斯地块是位于中国内地中心位置的典型活动地块,由于受西南部青藏地块和东部太平洋板块远程作用的影响,地块各边界带构造活动特征和变形具有明显的特殊性和差异性。文章总结了多年来围绕鄂尔多斯活动地块周缘边界带开展的活动断裂定量、地震孕育机制及活动特征等的已有研究结果,对地块周缘断裂活动特征及强震孕育机制进行系统总结。鄂尔多斯活动地块不同边界带断裂第四纪晚期活动特征的不同是强震孕育环境差异的最直接的证据。鄂尔多斯活动地块西边界构造变形样式复杂,受青藏高原向北东挤压扩展的影响,西边界南段断裂以走滑、逆走滑和逆冲为主要特征。而向北到西边界北段,以右旋走滑为主要特征;以青藏高原最新扩展前缘的三关口-牛首山断裂为界,北部的银川盆地表现为典型的断陷盆地,边界断裂有右旋走滑特征,地震活动多以正走滑型为主。北边界的河套盆地以北侧的正断层为其控盆构造,历史和古地震多集中在北侧边界断裂上。南边界的渭河盆地构造特征相对较为复杂,由两组正断层组成,历史大地震多发生在盆地南缘,盆地中北部有中强地震发生。东边界的山西地堑系由多个裂谷型盆地斜列组成,历史大地震表现为南强北弱,北部盆地受张-渤构造带的影响,盆地走向和断层运动性质均发生了明显变化,多具备发生7级左右地震的构造条件。综合认为,断裂活动特征典型的鄂尔多斯活动地块周缘各边界带,未来强震多发生在大地震离逝时间长的地震空区/空段,或是构造带的转换和交汇区。

川滇实验场地区活动地块边界新划分参考方案

活动地块边界带是现今地壳应力高度积累和构造变形显著集中的区域,地震频发,是研究中国大陆强震活动规律的重要对象。中国地震科学实验场所在的川滇地区位于印度大陆与欧亚板块碰撞和持续会聚引起的强烈变形区,是中国大陆西部与周边板块动力传递的关键部位。根据前人划分活动地块边界带的方案和依据,文中综合分析了地块的整体性、立体性、层次性和活动性,将川滇地区的主要活动断裂带划分为3条一级活动地块边界带和16条次级活动块体边界带。通过川滇地区有记录以来的强震分布特征、地震数量和震级的分带分级性、GNSS揭示的现今变形分区性、速度结构和重力资料反映的地壳深部构造差异性等结果,新的参考方案将金沙江-红河断裂带、甘孜-玉树-鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带、龙门山断裂带归为一级活动地块边界带;丽江-小金河断裂、南汀河断裂、龙日坝断裂等研究区内其他主要活动断裂归为次级活动块体边界带。基于对研究区强震活动、现今变形特征、活动断裂规模、地壳深部结构及古地震等研究成果的综合分析,研究认为一级边界带具备发生M≥7.5大地震的潜力,次级边界带有发生M≥6.5强震的能力。川滇地区活动地块边界新划分的参考方案,可为后续川滇实验场区活动地块之间相互作用的力学数值模拟、强震概率预测分析及大地震危险性评估等提供科学依据。

中国大陆活动地块边界带主要断层的强震震间晚期综合判定

由于中国大陆强震主要分布在活动地块边界带上,所以活动地块边界带主要断层成为我国大陆型强震研究的重要目标,各强震孕育阶段的判定是大陆型强震原地复发的动力学过程研究主要内容,而目标断层是否处于震间晚期也是强震时间预测的重要研究基础.虽然地震短临预测仍存在诸多科学难题,但最近20年来全球若干强震相关研究表明,如果放宽预测时间尺度的要求,有些方法也可用于强震震间晚期的判定.本文以中国大陆活动地块边界带的391条断层段为研究目标,利用地震地质的强震破裂空段、大地测量的断层运动闭锁段、地震活动的中小地震稀疏段、数值模拟的库仑应力增强显著段等方法,综合判定中国大陆活动地块边界带可能处于震间晚期的主要断层段.本文结果仅是初步结果,该结果的可靠程度有赖于监测条件,其科学性有赖于大陆型强震孕育发生动力学过程的认识水平,虽然本文尝试给出中国大陆活动地块边界带主要断层的震间晚期判定结果,但其结果可靠程度、精细程度等均存在巨大的改善空间.最后,从断层孕震阶段判定需求的角度,本文尝试给出大陆型震源物理模型的具体基础模型,期望起到抛砖引玉的作用,也期望更多地震学家关注大陆型强震的物理机制及其预测基础研究.

中国大陆活动地块边界带强震趋势研究

已有研究表明,中国大陆活动地块边界带是我国大陆强震的主体带和集中区,因此有必要对各边界带开展强震危险性的跟踪分析。本文分别从加卸载响应比时序演化特征、基于对数正态分布的概率方法和b值变化特征3个方面对各边界带未来强震趋势进行了分析;并分别根据加卸载响应比时序演化特征、综合累积概率与条件概率、b值下降判断了各边界带未来发生强震的危险程度。最后,根据3种方法的分析结果,探讨了中国大陆未来5年发生强震的可能区域。

中国西部及邻区活动地块边界带现代构造应力场

利用哈佛全球矩心矩张量解数据和许忠淮认为1920—1999年可靠的中国大陆震源机制解数据,反演了中国西部及邻区活动地块边界带上现代构造应力场.通过对FMSI反演程序多次的输入和检验,得到了边界带上的应力场.边界带上最大主压应力σ1轴绝大多数近水平.在90°E以西的中国西部大陆及邻区,σ1轴水平方向基本上为近SN向;在青藏高原的东北部,σ1轴水平方向基本上为近NE向;在青藏高原的东南部,σ1轴水平方向绕喜马拉雅构造东端顺时针方向旋转.最小主压应力σ3轴倾角呈两极分布,西域地块区内活动地块边界带和青藏地块区内东北缘部分段σ3轴倾角较陡,而青藏地块区内σ3轴倾角近水平,所以西域地块区和青藏地块区内东北部相对于其它大部分青藏地块区,有更多的逆冲地震.应力场在同一个边界带具有非均匀性.北天山带、南天山带、西秦岭—德令哈带、岷山—龙门山带和安宁河—小江带的非均匀性相对要小一些,西昆仑带、海原—祁连带、东昆仑带、玛尼—玉树带、澜沧江带和滇西西边界带的非均匀性相对要大,而喀喇昆仑—嘉黎带和喜马拉雅带的非均匀性最显著.由于震源机制解数据的限制,本文给出的是边界带上部分段的应力场.

中国大陆活动地块边界带的地震活动特征研究综述

中国大陆80%以上超过7级的强震发生在活动地块边界带上,活动地块边界带已逐渐成为地震地质、地球物理、大地测量等学科重点研究的对象。文中回顾了与中国大陆活动地块边界带地震活动相关的研究结果,已有的主要认识和存在的问题包括:1)目前,在活动地块边界带地震活动领域的大部分研究工作仍然停留在统计分析层面,针对其工作基础或实际工作条件开展分析有助于深入研究中国活动地块边界带的地震活动;2)活动地块边界带的构造运动速率决定了地震应变释放速率,但由于边界带内活动断层的复杂性,活动地块边界带的平均复发周期与构造运动速率之间的关系存在较大的不确定性,需要对这些断层系统的复杂性进行深入探讨;3)中国大陆活动地块边界带的强震时间过程呈现出区域特征,如中国大陆东部活动地块边界带多为丛集型,青藏高原中北部地区的走滑型活动地块边界带多为准周期型,但仍需要深入研究其区域构造和区域动力学的物理机制;4)中国大陆强震孕育发生的动力学环境整体上呈“纵向分层、横向分块”的特征,尽管随着地球物理、地球化学、大地测量、地震地质等研究的不断深入,不同时空尺度的物理模型对解释活动地块框架下大陆强震的孕育发生具有指导意义,但由于活动地块运动与变形并非只有刚性运动,壳幔介质物性的横向差异比较普遍,故对大陆型强震动力学过程的认识尚需完善,需要在活动地块理论框架下系统开展深入的研究,建立与震源物理相关的各类基础模型。

中国大陆活动地块边界带最大震级分布特征研究

中国大陆活动地块边界带是强震活动的集中带,也是地震预测研究与防灾减灾的主要目标区,而最大地震震级是描述区域地震活动性的一个基本参数,被广泛应用于地震危险性分析研究中,因此有必要开展各活动地块边界带最大震级分布特征研究。本文利用广义极值(GEV)分布对各边界带作极值统计分析,对于分布参数进行估计,比较极值分布99%分位数和b值截距法最大震级、历史最大震级,并计算各震级水平下地震平均复发周期与发震次数,探讨活动地块各边界带未来强震活动的危险性。

中国大陆活动地块边界带强震震级分布特征研究

本文利用基于广义帕累托分布的超阈值分布模型,对中国大陆活动地块边界带强震震级分布特征开展研究,给出了各活动地块边界带强震震级的广义帕累托分布参数估计。结果表明,广义帕累托分布较好地拟合了各边界带强震数据,形状参数估计均为负值,说明对应震级应有上限,因此广义帕累托分布为潜在震级上限提供了一种自然的刻画。在此基础上,估计了震级上限,并给出了分布0.99997高分位数估计,通过与历史最大震级比较发现,高分位数估计相对稳健。在地震发生过程为泊松过程假设下,推导了广义帕累托分布与广义极值分布之间的联系,揭示了一种利用强震数据推断最大震级分布的可能途径。

中国陆区活动地块边界带主要断层10年尺度强震发生概率

中国陆区孕震环境具有“垂向分层,横向分块”的特征,活动地块边界带对中国陆区的强震具有控制作用,针对活动地块边界带主要断层开展10年尺度强震危险性定量研究对抗震设防工作有重要意义.本文综合不同区域断层离逝率样本建立了中国陆区通用强震复发模型,在此基础上,对各断层段强震概率进行预测.由于中国陆区幅员辽阔,不同断层的研究程度有较大差距,部分断层由于缺乏计算离逝率的资料而无法获得强震概率.因此本文使用不同方法对相关资料进行了补充.针对缺乏强震复发周期记录的断层段,通过统计断层运动速率与强震复发周期的经验关系,使用地震地质资料或大地测量资料给出的断层运动速率计算强震复发周期;针对缺乏强震离逝时间记录的断层段,根据地震目录完整时间给出强震离逝时间的分布.在此基础上,获得了中国陆区活动地块边界带主要断层的391个断层段未来10年的强震累积概率和条件概率.由于相对预测时长对条件概率的影响较大,而中国陆区不同断层段的强震复发周期有较大差别,本文主要依据累积概率分析强震危险性.结果表明,未来10年强震危险性较高的断层段主要集中于川滇菱形地块东边界、青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块东边界与西北边界、天山地区和喜马拉雅弧等区域.

考虑活动地块边界带的分区震级经验关系

地方性震级M_L和面波震级M_S是两种常用的震级标度,二者经常需要依据经验公式进行相互转换.基于历史地震整体统计的经验公式由于资料有限,且没有考虑区域地质条件的差异,在实际使用中所产生的误差较大.本文整理了40多年来同时包含M_L和M_S的1万2 621条历史地震数据,通过回归分析得到了震级M_L与M_S的经验关系;并进一步按照震源所处的Ⅱ级活动地块边界带进行了分区回归分析,得到了27个分区内地震震级M_L与M_S的经验关系.结果显示,经过分区转换后的M_L与M_S具有更好的相关性,且考虑活动地块边界带所获取的地震震级能有效地降低M_L与M_S之间的转换误差.

川滇活动地块东边界强震危险性研究

以川滇活动地块东边界为例,利用最近31年的地震资料,根据精细b值计算结果,研究该边界断裂带的应力空间分布及其强震危险性.研究结果显示:(1)沿川滇活动地块东边界,b值空间分布显示在不同断裂以及同一断裂不同断裂段存在较大差异,从而反映出应力积累水平的空间差异.(2)小江断裂带主干断裂上的嵩明凹凸体及存在于主干断裂附近巧家与东川间以及嵩明北西的2个凹凸体、存在于安宁河断裂冕宁附近和则木河断裂西昌附近的凹凸体以及位于鲜水河断裂中南段道孚—乾宁间大尺度的凹凸体将是川滇活动地块东边界未来大震或强震的震源区.

中国大陆及其邻区强震活动与活动地块关系研究

从活动地块假说出发 ,在活动地块研究的基础上 ,探讨了中国大陆及邻区活动地块与强震活动的关系。研究指出 ,主要构造变形和强烈地震大都发生在活动地块边界。在占总面积 17%的活动地块边界上 ,集中了全部的 8级以上巨大地震和 86 %的 7级以上大地震 ,其释放能量占全部总能量的 95 %以上 ,表明中国大陆及其邻区活动地块边界带控制了绝大部分的强地震。从活动地块的整体来看 ,强震活动不仅显示出显著的韵律性特征 ,而且其高、低起伏基本上与中国大陆地区一致 ,只是强震活跃时段有时稍长于中国大陆。各轮回强震活动都有各自活动的主体地区 ,反映了不同活跃期内地块的不同活动方式。文中还从现今地壳运动角度 ,讨论了活动地块运动速率与强地震活动水平之间的可能联系。

藏东南及周边地区地震活动特征研究

藏东南及周边地区是印度板块与欧亚板块动力碰撞的影响区,该区历史地震活动强烈,曾发生过1950年墨脱—察隅8.6级和1951年当雄8.0级地震。本文首先介绍藏东南及周边地区的地质构造背景,其次通过考察该地区强震活动情况和活动地块边界带相关段落的加卸载响应比(LURR)时序特征,分析了研究区的强震活动状态。从历史地震活动看,安达曼弧地区与喜马拉雅东构造结地区强震活动存在一定的动力关联,当前研究区域的周边动力环境表现为安达曼弧地区地震活动强烈和东构造结地区的持续平静。从地震活动图像看,1980年以来6级以上地震在藏东南及周边地区已经形成空区,表现类似于1950年墨脱—察隅地震前的空间分布特征。从活动地块边界带相关段落LURR时序特征看,喜马拉雅带东段现处于高应力状态,其次为澜沧江带与三江带。

华北地区强震活动特点研究

华北地区是我国的政治、经济和文化中心,也是我国地震多发地区之一。华北地区历史地震资料记载时间较早且较为连续,是研究我国强震活动的理想试验场。选取第三、第四活动期M≥6.0地震目录作为基础资料研究华北地区强震活动特点。首先探讨华北地区强震活动与活动地块、边界带的关系,然后从时间和空间上分析华北地区强震活动的轮回性阶段及其期幕活动特点,最后计算未来5年华北地区发生下一次M≥6.0地震的累积概率和条件概率。研究结果表明:①华北地区M≥6.0地震活动主要集中在活动地块的边界带,M≥7.0地震则全部发生在活动地块的边界带上,同时华北地区地震应变释放速率与边界带的构造活动速率呈线性相关;②第四活动期各活跃幕的能量释放均低于第三活动期,因此华北地区未来仍可能发生M≥6.0地震;③第三、第四活动期的主体活动区存在显著差异,且第四活动期的强震活动较第三活动期向东迁移;④在2020年年初发生第四活动期闭幕M≥6.0地震的累积概率为80%左右,而在2022年年底前发生M≥6.0地震的条件概率为50%。本研究可为华北地区地震大形势分析和中长期地震危险性预测提供重要参考。