山西南部区域应变场演化与地震关系的数值模拟

以山西断陷带南部的临汾盆地和运城盆地为研究对象,基于研究区地壳结构、断层几何参数及介质弹性参数,利用ANSYS有限元软件建立研究区内的三维地质模型,采用2011—2016年GPS速度场作为模型的边界约束条件,得到研究区主压应变场和剪切应变场。结果显示,2011—2016年山西断裂带南部主要以挤压形变为主,在中条山断裂附近形成应变高值区,2016年3月12日在该断裂附近发生盐湖M_L4.8地震。

山西断陷带南部三维P波速度结构及地震分布特征

本研究使用山西测震台网记录的2010年1月~2019年12月地震观测数据,使用TomoDD方法,反演得到了山西断陷带南部(110°~114°E,34.5°~38.5°N)分辨率为0.2°的三维P波速度结构以及该区域地震重定位结果。反演结果显示:研究区的地壳速度结构与该区域的地表地质构造和沉积作用有关,5~10 km太原盆地、临汾盆地显示明显V p低速分布,灵石隆起是以沉积作用为主导的地质活动,存在较大范围的沉积物,在5~10 km同样显示低速分布;峨眉山地台、吕梁山脉、太行山山区显示高速分布。而吕梁山脉在10 km以上为低速分布,可能与大同火山的上地幔岩浆构造活动有关;太原盆地自15 km深度不再延续5~10 km的低速分布而显示高速分布,说明太原盆地不受大同火山区上地幔构造活动影响,受青藏高原的推挤作用形成的可能性更大。重定位结果显示:地震丛集在断陷带内分布,震源深度集中在0~30 km。太原盆地内地震丛集事件发生在太原盆地北部,深度集中在20~25 km之间,速度剖面显示位于低速向高速转换区域内;交城断裂的应力集中以及介质结构的高低速变换是太原北部地震从集的主要原因。运城盆地内地震分布除盐湖序列外没有明显的丛集性。2016年3月12日发生的M_(L)4.8盐湖序列,主震发生在低速向高速过度区域内,其余震震源深度较主震浅,且基本发生在下方存在高速分布的低速区域内。盐湖序列M_(L)4.8主震的震源机制解与附近中条山北麓断裂的高角度正断层性质一致,说明主震受中条山北麓断裂活动影响。余震震源类型复杂,其中,逆断和逆断兼走滑机制与该地区区域背景应力场不符。综合机制解和速度结构的结果认为盐湖序列的发生机理较复杂,可能受该区域介质结构、隐伏断裂分布等综合作用,还需进一步研究。