南北地震带地震震源机制解和现今应力特征

基于CAP方法,使用地震波形资料,计算得到了2009年1月～2017年8月期间南北地震带及周边区域466个3.5级以上地震震源机制解。在补充收集1976年1月～2017年8月GCMT公布的259个4.5级以上地震震源机制解的基础上,分析了南北地震带地震震源机制解和应力特征。震源机制空间分布显示,不同断裂带、块体间表现出不同的震源机制空间分布特征,该特征与南北地震带不同段落活动构造性质基本吻合。作为青藏高原东边界的南北地震带,由于动力环境复杂,其内部P轴方向具有明显的差异性。这种差异主要表现为:南北地震带北段P轴呈NE向分布;龙门山断裂带及周边除NE段P轴取向为NW—NNW向外,其他地段P轴近EW向;川滇菱形块体内部P轴呈NNW向,而其西边界以西呈NNE向,东边界以东呈NW向,应力方向转换带的与川滇菱形块体边界基本一致。整体而言,南北地震带及近邻P轴方向由北到南发生了顺时针转动。     

南北地震带震源机制解与构造应力场特征

南北地震带作为中国大陆地应力场一级分区的边界,其构造应力场的研究对理解大陆强震机理、构造变形和地震应力的相互作用具有重要意义.本文收集南北地震带1970—2014年的震源机制解819条,按照全球应力图的分类标准对震源机制解进行分类,发现其空间分布特征与地质构造活动性质比较吻合.P轴水平投影指示了活动块体的运动方向,T轴水平投影在川滇块体及邻近地区空间差异特征最为突出,存在顺时针旋转的趋势.南北地震带的最大水平主应力方向具有明显的分区特征,北段为NE向走滑类型的应力状态,中段为NEE—EW—NWW向的逆冲类型,南段为SE—SSE—NS—NNE向走滑和正断类型,在川滇块体的北部和西边界应力状态为EW—SE—SSE的正断层类型,表明来自印度板块的NNE或NE向的水平挤压应力和青藏高原物质东向滑移沿大型走滑断裂带向SE向平移的复合作用控制了南北地震带的岩石圈应力场.川滇块体西边界正断层类型应力状态范围与高分辨率地震学观测得到的中下地壳低速带范围基本吻合,青藏高原向东扩张的塑性物质流与横向边界(丽江—小金河断裂带)的弱化易于应变能的释放,在局部地区使NS向拉张的正断层向EW向拉张正断层转变.反演得到的应力状态基本上与各种类型地震的破裂方式比较吻合,也进一步验证反演结果的可靠性,可为地球动力学过程的模拟和活动断层滑动性质的厘定提供参考.     

2018年5月松原MS5.7地震序列发震断层及应力场特征

利用双差定位方法对2018年松原M_S5.7地震序列中M_L≥1.0地震重新定位,之后使用CAP方法求解松原M_S5.7地震序列中强地震的震源机制解,再借助MSATSI软件包反演得到松原地区的区域应力场。综合分析以上研究结果得到如下结论:① 松原M_S5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交会处,将地震精定位结果沿两条断层走向作剖面分析,NW向剖面主轴长度约为5 km,震中分布均匀,NE向剖面主轴长度亦约为5 km,震中呈倾向NE的高倾角分布;② 该序列中的4次M_L≥3.7地震的震源机制解具有良好的一致性:节面Ⅰ走向为NE向,节面Ⅱ走向为NW向,均为高倾角走滑断层。中强地震的震源机制节面解与第二松花江断裂性质基本一致,由此推断第二松花江断裂是本次松原地震的发震断层;③ 松原地区的主压应力方位角为N86°E,倾角为7°,主张应力方位角为N24°E,倾角为71°。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制,又受到区域构造运动的影响。在太平洋板块对北东亚板块向西俯冲作用下,东北地区产生了近EW向的主压应力,受周边地质构造控制,松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交会处易发生走滑型地震,2018年松原M_S5.7地震正是在这种构造作用控制下发生的中强地震。      

乌鲁木齐地区中小地震震源机制解及构造应力场

主要对乌鲁木齐地区中小地震震源机制解及构造应力场进行分析。 结果表明, 乌鲁木齐地区中等地震震源断错性质主要以倾滑逆断层为主, 地震破裂面与其附近构造走向基本一致, 主压应力P轴方向为NE向或近NS向; 乌鲁木齐地区小地震的震源断错性质表现出一定的区域性, 破裂面以近EW向为主, 主压应力P轴方向近NS向, 兼有部分NE向或者NW向。 显示出小地震的发生既受局部地质构造的影响, 也受区域构造应力场的影响。     

北天山地区中强地震震源机制解分析

利用北天山地区历史上24次中强地震震源机制解,进行系统聚类及应力场反演分析.结果表明,北天山地区中强地震震源断错性质主要以倾滑逆断层为主.多数地震的主破裂面为NW向.与其附近地震构造走向基本一致.主压应力P轴方位近NS向,倾角较小;主张应力T轴倾角较大,显示出区域应力场主要受近NS向水平挤压作用.最大主应力方向从东到西呈现出NNE-Ns-NW的渐变过程.     

汶川MS8.0地震前后龙门山及其 邻区构造应力场时空分布特征

基于2000年7月—2009年6 月龙门山及其邻区的震源机制解资料, 采用Gephart & Forsyth方法, 反演得到了汶川地震前后该地区构造应力主方向的空间分布. 结果显示: 沿鲜水河断裂带及其北部地区, 构造应力场变化显著, 区域构造应力的最大主应力方位由NNW变为NW, 断层错动类型由正断型兼走滑型变为走滑型; 沿龙门山断裂带的构造应力最大主应力方向仍然为近EW和NE向, 但其EW向范围在向NE方向扩张, 其南部汶川地震震中附近异常带范围在收缩. 另一方面, 对上述时间段龙门山及其邻区不同时段构造应力场的反演结果表明, 其构造应力场的特征参数(包括R值、 应力洛德参数μ′以及3个主应力的方位角和仰角等)均从第13时窗开始出现显著变化, 这表明第13时窗(2006年12月—2007年1月)是一个构造应力显著变化的特征窗口. 在该时窗内, 地震能量积累达到一个临界状态, 是汶川M_S8.0地震发生的时间节点.      

郯庐断裂带鲁苏皖段构造应力场及分段特征研究

利用Snoke方法求解和收集得到的77次中小地震的震源机制解资料, 采用Gephart应力张量反演方法, 获得了郯庐断裂带鲁苏皖段构造应力场, 最大主压应力方位角为80°, 最小主压应力方位角为172°, 最大、 中等和最小主压应力倾角分别为15°、 65°和19°, 反映了研究区处于近EW向水平作用和近NS向的水平拉张作用环境下。 根据地震活动、 地质构造及震源机制解差异, 我们将郯庐断裂带鲁苏皖段分5个区段开展研究, 结果显示: 5个分区应力场存在局部差异, 最大主压应力方位角处于63°～88°之间, 从北往南总体方向成顺时针偏转的趋势。 跨郯庐断裂带两侧的应力场研究结果显示, 从西到东最大主压应力方向有一个逆时针偏转的趋势, 西侧最大主压应力方向更接近EW向, 东侧更接近NE向, 郯庐断裂带内处于两侧的过渡地段。     

新疆天山中段的震源机制解与构造应力场特征分析

文中收集了新疆测震台网2009—2018年记录的492个MS2.5以上的地震事件,以MS=3.5为界,分别用CAP方法和FOCEMEC程序计算其震源机制解,并收集了GCMT记录的该区域历史地震事件的震源机制解结果。按照全球应力图分类标准对计算得到的震源机制解数据进行分类,发现区域内中强地震主要以逆冲型为主,兼有一定的走滑分量。采用阻尼区域应力场反演方法获取新疆天山中段的构造应力场空间分布特征,结果表明研究区内最大主压应力轴由西向东呈扇形旋转,自西段的NW向逐渐转为NE向,仰角近水平,最大主张应力轴近EW向,仰角近直立。受喀什河断裂、那拉提断裂、博阿断裂、准噶尔南缘断裂和北轮台断裂等大型断裂带的影响,局部区域应力场呈现出复杂的多样性。在帕米尔和塔里木块体持续向N挤压的影响下,天山整体被挤压缩短,但由南向北、由西向东缩短速率逐渐降低,应力形因子自西向东逐渐增大,且中间主压应力轴由偏压缩成分转为偏拉张成分。研究区南侧最大主压应力轴方向为N15°E,而北侧则为近SN向,这与塔里木块体的顺时针旋转有直接关联。区内近期发生的2次MS6.6地震均造成区域应力场的逆时针旋转,震后应力场与主震震源机制解趋于一致。     

2009年姚安MS6.0地震序列发震断层及应力场特征

本文使用2009年7月9日—12月23日2009年姚安M_S6.0地震序列中M_L≥1.0地震的震相数据, 采用双差定位法对该序列进行重定位, 共得到643次地震的精定位结果; 利用P波初动和振幅比法获取了20次M_L≥3.0地震的震源机制解; 在此基础上采用滑动拟合法得到姚安M_S6.0地震序列的震源区应力场． 研究结果表明: ① 2009年姚安M_S6.0地震序列的发震断层为NW走向、 NE倾向的高角度右旋走滑断层; ② 该序列的余震条带延伸方向与2000年姚安M_S6.5地震序列一致, 两次主震震源机制解一致且两个地震序列均发生在马尾箐断裂上, 2009年姚安M_S6.0地震序列是马尾箐断裂向NW方向的延伸; ③ 姚安M_S6.0地震震源区的最大主应力方向为NNW--SSE向, 接近水平, 与区域应力场方向一致; ④ 2009年姚安M_S6.0地震序列是在区域应力增强的背景下, 位于高低速过渡带高速一侧的震源区应力高度积累, 使得马尾箐断裂向NW方向破裂扩展的结果．      

北天山中东段中小地震震源机制解及应力场反演

主要对北天山中东段中小地震震源机制解系统聚类和应力场反演。 结果表明, 研究区内中小地震震源断错性质主要以逆断层为主, 地震主破裂面基本沿NWW向或近EW向, 与该区域的NWW向构造带基本一致; 研究区内主压应力P轴近NS向, 倾角较小, 主张应力T轴倾角较大, 表明区域应力场主要受NS向水平挤压作用; 分区应力场反演结果显示, 研究区中、 西部最大主应力方向为近NS向, 与北天山西段构造应力场方向相一致。     

Recent tectonic stress field zoning in Sichuan-Yunnan region and its dynamic interest

In this paper, we have carefully determined the stress zones in the Sichuan-Yunnan region with reference to the in-situ stress data of hydraulic fracturing and the inverted fault slip data by using the step-by-step convergence method for stress zoning based on focal mechanism solutions. The results indicate that the tectonic stress field in the Sichuan-Yunnan region is divided into 3 stress zones by 2 approximately parallel NNW-trending stress transition belts. The area between the 2 belts is the Sichuan-Yunnan stress zone where the maximum principal stress σ1 is just in the NNW direction. The eastern boundary of Sichuan-Yunnan stress zone （the eastern stress transition belt） is basically consistent with the eastern boundary of Sichuan-Yunnan rhombic block. The western boundary of Sichuan-Yunnan stress zone （the western stress transition belt） is not totally consistent with the western boundary of Sichuan-Yunnan rhombic block. The northern segment of the western stress transition belt extends basically along the Jinshajiang fault and accords with the western boundary of Sichuan-Yunnan rhombic block, while its southern segment does not extend along the southwestern boundary of the rhombic block, i.e., Honghe fault and converge with the eastern stress transition belt, but stretches continuously in the NNW direction and accords with the Yingpanshan fault. We therefore consider that under the combined influence from the northward motion of India Plate, the southeastward shift of east Qinghai-Xizang Plateau and the strong obstruction of South China block, the tectonic stress field in the Sichuan-Yunnan region might not be totally controlled by the previous tectonic frame and new stress transition belt may have possibly formed.     

中国大陆地壳应力场与构造运动区域特征研究

系统研究了1918～2006年间中国大陆及其周缘发生的3115个M4.6以上中、强地震的震源机制解,得到中国大陆地壳区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计结果.探讨了大陆应力场的结构,以及周围板块运动对中国大陆应力场影响作用范围及其界线.结果表明,中国东部的华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,又受到从贝加尔湖经过大华北直至琉球海沟的广阔范围内存在的方位为170°引张应力场的控制.华北地区大地震的震源机制解反映出,该区地震发生为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果.印度洋板块向欧亚板块的碰撞挤压运动所产生的强烈的挤压应力,控制了喜马拉雅、青藏高原、乃至延伸到天山及其以北的广大地区.在青藏高原周缘地区和中国西部的大范围内,压应力P轴水平分量位于20°~40°,形成了近北东方向的挤压应力场,大量逆断层型强震集中发生在青藏高原的南、北和西部周缘地区以及天山等地区. 本文结果表明,正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区.证明了青藏高原周缘区域发生南北向强烈挤压短缩的同时,中部高海拔地区存在着明显的近东西向的扩张运动.根据本文最新结果,得到了华北、华南块体之间地壳区域应力场的控制边界线,发现该分界线与大地构造、岩石圈板块构造图等有较大差异,特别是在大别及其以东地区, 该分界线向东南偏转,在沿海的温州附近转向东,最终穿过东海直至琉球海沟.台湾纵谷断层是菲律宾海板块与欧亚板块之间碰撞挤压边界,来自北西西向运动的菲律宾海板块构造应力控制了从台湾纵谷、华南块体,直到中国南北地震带南段东部地域的应力场. 地震震源机制结果还表明,南北地震带南段西侧其P轴大约为NNE方向,与青藏高原的P轴方位一致.南北地震带南段东侧其P轴大约为NWW方向,与华南块体的P轴方位一致.因此,将中〖JP2〗国大陆分成东、西两部分的南北地震带南段是印度洋板块与菲律宾海板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线.     

中国大陆及其周边地区应力场特征

本文收集了1976—2018年发生在中国大陆及其周边地区(15°~55°N, 65°~125°E)的4303个地震震源机制解, 分析了该区震源机制解和P、 T轴空间分布特征, 并使用这些震源机制解, 反演得到了中国大陆及周边地区二维构造应力场分布。 应力场反演结果表明, 云南大部、 青藏高原大部以及华北华南大部以走滑型应力性质为主, 印度洋板块与欧亚板块的强烈碰撞控制着中国西部地区, 大量的逆断型地震集中分布在青藏高原周缘和西域活动地块的天山地区。 青藏高原内部也存在正断型地震, 且应力场方向在26°N发生了很大的变化。 位于青藏高原东构造线以南的滇缅活动块体, 最大主压应力σ₁方向在大致100°E发生突变, 由以西的NNE方向偏转到NNW方向。 中国东部的东北块体到华北块体再到华南块体, 最大主压应力方向有一个从NE向逐渐转变成EW向再变化到NW向的旋转趋势。 应力场总体结果表明, 中国东部应力场主要受到太平洋板块和菲律宾板块对欧亚大陆俯冲的作用, 中国西部主要受印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响, 块体内部相互作用、 块体与断裂带相互作用也对应力场变化产生影响。     

南北地震带与华北地块强震间的相关迁移

地震震源机制解和地应力实测结果表明, 我国大陆地区存在近似于辐射状的区域应力场, 其辐射中心位于青藏地块东部. 本文首先定义我国大陆应力场近似辐射中心(35°N、 100°E)为动力源点, 在此基础上计算了1900年以来我国大陆东部地区(30°N—44°N、 104°E—125°E)所发生的34次M_S≥6.0地震震中到动力源点的距离与地震发生时间的关系. 结果表明, 20世纪南北地震带中北段发生M_S≥7.0地震后, 华北地块陆续发生了一系列M_S≥6.0地震, 且有随时间从南北地震带附近大体向东迁移的规律. 据此说明, 华北地块的地震主要受控于印度板块作用下青藏地块向我国大陆东部挤压的影响, 在其作用下产生了华北地块M_S≥6.0地震的系列东向迁移活动. 总体来看有4组明显的地震迁移活动, 每组地震“序列”的迁移视速度约为80 km/a. 华北地块首发M_S≥6.0地震距南北地震带中北段最近一次M_S≥7.0地震的时间间隔约为1个月至11.8年, 且60%的M_S≥6.0地震发震地点在(39°N±1.5°)区域内. 据此推测, 2008年汶川M_S8.0和2013年芦山M_S7.0地震后, 华北地块近年存在发生M_S≥6.0地震的可能, 晋冀蒙交界和环渤海及其附近地区值得重点关注.      

中蒙弧地区地震活动性及其地球动力学成因研究

应用中国地震局地球物理研究所和蒙古科学院天体和地球物理研究中心合作编制的蒙古国及邻区M≥3.5的地震目录,研究了中蒙弧地区的地震活动性特征.结果表明,与中国大陆的“南北地震带”相对应,研究区地震总体分布大致以107°E为界,呈现西强东弱的特点,7级以上的强震集中于贝加尔湖、萨彦、阿尔泰以及天山地区,107°E以东,除纬度40°线附近（燕山地震带）地震较集中且强度大之外,其它地区地震稀少,强度也低.通过断层的野外调查和本地区震源机制解,进一步研究了该地区地震活动性特征的构造应力场及地球动力学成因.研究区大部份地震都是走滑型断层活动的地震.逆断层活动的地震主要分布于中国的天山地区和中蒙边境一带的阿尔泰山地区,正断层活动的地震主要分布于俄罗斯的贝加尔湖裂谷带,走滑兼倾滑断层活动的地震主要分布在研究区域的西部地区.研究区域内的大部份地区主压应力轴（P）的倾角都小于30°,为水平或近水平的构造应力场,自西向东主压应力轴的走向从近南-北方向逐渐转为北东-南西方向.断层的野外调查、震源机制解和区域构造应力场的方向表明,中蒙弧地区主要来自西南面的印度洋板块向北偏东方向的碰撞挤压,通过青藏高原传递到本区,来自东面太平洋板块的影响已较微弱,这是研究区地震活动西强东弱、8级以上强震都发生在西部的主要原因.