利用GPS资料浅析华北地区块体运动及与地震活动的关系

为了研究华北地区近年地壳水平运动的状态与演化．利用10a来华北地区网络工程、山西断裂带GPS观测成果．结合该区地质构造背景．分析了华北地区各块体运动的方向、速率变化及其与区内所发生地震的关系．初步得出以下结论：在区域应力场相对稳定时，表现为区域内GPS观测点整体趋势性运动不明显；而在区域应力场相对变化时．表现为影响区域内GPS观测点出现明显的整体趋势性运动。     

华北地区中小地震重新定位和地震活动特征研究

选取了华北地区1978—2011年289个台站记录到的24753个地震事件, 使用双差定位方法对这些地震进行了重定位, 获得了20512个地震的重定位结果, 平均定位误差在EW、 NS、 UD方向分别为0.54 km, 0.57 km和0.57 km。 相比于初始结果和绝对定位结果, 双差定位结果在平面上分布更集中, 沿断裂分布特征更加明显, 震源深度也更加合理。 通过剖面分析, 张北地震带、 唐山地震带、 邢台地震带均为高倾角断裂, 南部剖面6震源深度分布有随时间变浅的趋势。 通过与前人的研究结果进行对比, 本次研究使用的时间较长, 地震数量较大, 得到了更加可信的结果。     

华北地区地震活动图象反映的地震构造特征

本文主要依据国家地震局分析预报中心出版的1:600万《中国地震震中分布图(M_L≥2,1970—1989)》,对华北地区地震活动基本图象进行了构造解释。由获取的中上地壳构造信息发现,本区具有清楚的共轭地震构造特征。并且指出,华北平原拗陷区的深、浅构造具有某些不协调特征。     

The temporal-spatial evolutionary features of the seismic phases in the North China block and the greater North China

This paper has made a study of the relationship between the phases of seismic activities from 1966 to 1976 in the region of the North China Block and the temporal and spatial evolution of temperature anomalies from February 1960 to January 1979 of the greater North China. The main conclusions are: (1) The temperature variation from February 1960 (rise) to January 1977 (drop) and the temperature rises of September 1975 and February 1976 are connected with the beginning and conclusion of phases of seismic activity. (2) The relation between the time-duration and the extent of temperature anomaly and that between these two parameters and the energy released by an earthquake have high credibility. (3) If the time period of 16.5 years between February 1960 and July 28, 1976, the occurrence time of the the great Tangshan earthquake, is divided into 18 time intervals according to 0.618^N, the earthquakes in this phase of seismic activity and temperature rises fall just into the same intervals. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 76–82, 1993.     

Background Seismicity and Its Application to Seismic Hazard Assessment in the North China Region

The historical earthquake activity is intense in the North China region. However, no middle-sized earthquakes have occurred in the last decades in the region since the MS6.2 earthquake in the Zhangbei region in 1998. The quiescence of moderate and strong earthquakes is quite prominent in North China. In this paper, we use small earthquake records in 1970~2009 to study background seismic activity in the North China region. The spatial distributions of seismic parameters are presented, including b-value, the maximum magnitude and annual occurrence probability of earthquakes of M≥6.0. Our results show regions with low b-value that include the Yuncheng region in the Shanxi rift, the Suqian region located in the Tancheng-Lujiang fault zone and the Shijiazhuang region in the Taihangshan block. Our analysis on the synthetic spatial pattern of seismicity indicate that seismicity in the North China region is mainly affected by the regional dynamic factors of deep structures.     

华北地区地震震源机制分区特征

利用华北地区（北纬36°—42°;东经111°—125°范围）2010年1月至2014年6月≥M_L2.5的918个地震事件波形资料,采用FOCMEC方法计算震源机制,根据参与计算的清晰初动数量及振幅个数,以及在分别采用5°、10°、15°不同步长搜索震源机制解结果必须为同一组接近解的原则,我们共得到572个可靠的震源机制解.对于震级相对较大且波形低频部分信噪比较好的地震,同时采用TDMT全波形反演方法反演了矩张量,最终得到14个地震的矩张量,并与利用FOCMEC方法得到的震源机制解进行了比较.同时我们还搜集了1937年以来华北地区中强地震的震源机制解结果.根据震源机制类型特征及构造特点,我们从空间上对震源机制结果进行了分区分析.结果表明：研究区内中小地震的震源机制类型相对复杂,但仍能看出中小地震震源机制有显著的分区特征,震源机制主要类型是正断型和走滑型,并且大部分正断型震源机制分布在山西断陷带、唐山老震区、海城老震区内.该现象表明研究区内主要变形以平移和拉张为主;同时通过大于4级以上地震震源机制类型主要为走滑型可得出,走滑型应力在华北地区应力场上占绝对优势,但是局部地区的正断型应力也比较显著,比如山西断陷带、海城老震区、唐山老震区、渤海内（烟台—蓬莱段局部地区）.

     

鄂尔多斯盆地深部热结构特征及其对华北克拉通破坏的启示

基于二维稳态热传导方程,利用有限元数值模拟方法,选取东西向横穿鄂尔多斯盆地地质与地球物理解释大剖面进行了深部温度场数值模拟研究,得到了华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地下伏岩石圈热结构特征.地幔热流变化范围:21.2~24.5 mW·m-2,体现为东高西低特征.壳幔热流比(Qc/Qm)介于1.51~1.84之间,为"热壳冷幔".与华北东部地幔热流对比表明,西部的鄂尔多斯盆地相对处于稳定的深部动力学环境.在岩石圈热结构研究基础上,对克拉通地震岩石圈与热岩石圈厚度差异进行了对比,研究表明:鄂尔多斯盆地西部地震岩石圈与热岩石圈厚度差异约达140 km,而东部的汾渭地堑,渤海湾盆地二者差异逐渐减小.华北克拉通自西向东,地震岩石圈厚度与热岩石圈厚度差异不断减小,意味着华北克拉通岩石圈下部的软流圈地幔黏性系数自西向东逐渐降低,本文从地热学角度可能印证了太平洋俯冲脱水作用对华北克拉通的影响.     

汾渭带和华北平原带强震活动的群集特征

根据描述地震活动时间间隔统计特征的系数Ｃｖ，汾渭带和华北平原带强震活动（ＭＳ≥７．０和Ｍｓ≥６．０）过程显示出明显的非泊松的群集统计特征（Ｃｖ＞１）；对于自公元５００年以来的Ｍｓ≥７．０大地震活动过程，其累计频度（ΣＮ）表现出满足ｌｎ（ｌｎΣＮ）＝Ａ＋Ｂｔ关系的逐步加速释放能量的群集时间结构；对于自公元１０００年以来的Ｍｓ≥６．０强地震活动过程，则表现出几十年－几百年尺度的密集和平静交替发生的幕式群集时间结构。     

大华北地区二种不同空间分布类型的地震活动性分析

对大华北地区地震资料相对可靠的20世纪以来第三、第四活动期的地震活动做了分析,发现前后二地震活动期有着不同的空间分布类型, 但彼此联系密切又相对完整。通过对比研究发现, 二个活动期地震活动的主体区域基本上互不重复, 地震活动有等间距发生的特征, 认为这一现象对于分析今后地震活动的地点具有重要意义。     

华北地区2级以上地震活动图像研究及预测意义

对华北地区1970年以来的2级以上地震活动图像按一定标准进行全时空扫描, 共扫描出115条符合标准的异常。 经过与华北地区的中强震进行相关性讨论, 认为华北地区出现40天以上长轴超过300 km, 短轴超过100 km的2级地震平静; 局部地区出现周围比较平静的2级地震集中区; 出现持续30天以上的周围比较平静的2级地震条带、 空区, 可以作为华北地区发生中强以上地震的短期异常信号。     

Tectonic setting of the Helong Block: Implications for the northern boundary of the eastern North China Craton

The Helong block, located in southeastern Jilin Province, was thought to be an Archean geological unit in the most northeast part of the North China Craton (NCC)[1,2]. Previous geological survey sug-gested that this block is mainly composed of two parts: Jinchengdong Archean metamorphic supracrustal rocks intruded by Archean TTG complex[3―5], and the Bailiping granite[6,7] distributed in the Shiliping-Bai- liping-Guangping area. Both of them were thought as the Jinchengdong (or Helong…     

地壳介质非均匀性对华北地区强震活动的影响

华北地区是我国地震灾害最频繁的地区之一,该区域的强震空间分布可能与地壳介质的不均匀性有关.本文建立了华北地区岩石圈三维Maxwell模型,并尝试采用剪切波分裂参数为新的约束条件,对区域地壳运动场和应力应变场进行了模拟,探讨地壳介质不均匀性与区域地震活动的关系.研究结果表明:外部动力源控制了华北地区整体的地壳运动方式,地壳介质的横向、纵向不均匀性则影响了区域的变形特征.华北地区东西两部分的地震活动差异主要受到地壳介质横向差异的影响:华北地区东部介质较软,弹性应变能积累较大,地震活动频繁;鄂尔多斯地壳介质相对较硬,弹性应变能积累相对较小,地震活动水平低.     

地震活动因子预测方法在华北地区的应用研究

为探索地震活动性前兆异常图像在1年尺度上的时空演化特征,应用地震活动因子预测方法,对华北地区进行了全时空扫描分析,筛选出对应效果较好的4个因子进行了全程统计。结果表明,震前1年左右扫描区域内异常小区由多到少到发震的现象,以及发震构造单元的异常小区所占比例较高的现象。归纳出根据异常小区数从多-少-发震的时间预测方法和根据构造单元的异常小区高比值的地点预测方法,它是利用地震活动因子进行预测的更易于识别的时空异常特征指标,经R值评分检验在一定程度上提高了预报效能。     

华北北部三次地震前的应变释放加速特征

强地震发生前,区域地震活动往往出现应变释放加速(AMR)现象。本文以华北地区的1976年唐山7.8级地震、1998年张北6.2级地震、2006年文安5.1级地震作为目标地震,分别分析三次主震前4~8年期间、40~120 km半径范围内的AMR现象及其特征。结果显示,唐山7.8级地震与张北6.2级地震之前均不同程度出现AMR异常,但文安5.1级地震之前并未出现。另外,本研究发现80 km半径可能是研究区寻找AMR异常有效、合理的空间扫描尺度。基于这三个震例研究的认识,本文进一步针对晋冀蒙交界地区和首都圈地区进行分析计算,结果识别出首都圈地区至目前存在AMR异常地区,这可作为判定华北北部未来强震危险性的参考。     

鄂尔多斯地块深部岩石圈电性结构研究

近年来新的研究成果反应出鄂尔多斯地块岩石圈并不是一个具有深根的完整的刚性块体,尤其在鄂尔多斯北部以及河套地堑发现有大范围的下地壳-上地幔低速低阻物质,如果这一情况属实,那么人们对鄂尔多斯地块的认识将发生大的变化.为此,我们在华北克拉通西部布设了一条穿过鄂尔多斯地块、河套地堑和阴山造山带的南北向大地电磁剖面,试图通过深部电性结构的探测提供更多信息.该剖面全长约850 km,共布设54个宽频测点和17个长周期测点.二维和三维反演结果均表明：鄂尔多斯地块内部以38° N为界,南部和北部电性结构存在明显差异.鄂尔多斯地块南部地壳至上地幔150 km深度范围内整体表现为高阻,具有刚性克拉通的特征;鄂尔多斯地块北部到河套地堑之间下地壳出现低阻层,特别是鄂尔多斯北端与河套地堑接壤地段,深部存在一个规模较大的下地壳-上地幔低阻异常体,该异常体从河套地堑开始,横向上向南延伸到鄂尔多斯地块内部约200 km,纵向上从下地壳向下延伸到上地幔（约100 km深度）.根据该异常体的空间特征,参考该区地震波低速异常体的分布,我们认为鄂尔多斯北部及河套地堑中下地壳到上地幔存在热物质,其原因与深部的构造活动有关（软流圈热物质上涌、侧向流动等）,这一情况可能反映出鄂尔多斯地块北部岩石圈深部正处于被改造（或者破坏）阶段,这对进一步认识青藏高原东北缘与华北克拉通之间的深部关系具有一定的启示作用.

     

华北平原地下水开采对区域地震活动性的影响

华北作为中国大陆强震区,同时也是我国人口最多的平原,20世纪60年代以来经历了大规模的地下水开采.本文基于华北平原1959—2016年地下水水位变化,结合区域地质背景建立了有限元孔隙弹性模型,定量分析地下水开采对区域地震活动性的影响.结果显示,地下水开采引起的卸载作用导致区域地壳隆升,最大约35 mm,同时在垂直方向上产生拉伸,地下10 km深度处拉应力最大达92 kPa.根据华北地区历史地震震源参数计算库仑应力变化,结果表明地下水弹性卸载增大了断层面上的正应力,但开采引起的孔隙压力减小使开采区内库仑应力变化为负,而开采区外结果为正.通过分析认为库仑应力变化结果受断层产状、位置等的影响,华北平原地下水开采减小了该地区强震发生的可能性,但随着开采速率放缓及未来可能的水位抬升,会对区域地震活动性产生进一步影响.

     

华北地区中强地震活动周期的一些特征

介绍了确定中强震活动在时间上弱优势分布特征的方法 ,结合全国地震目录 ,对华北地区中小震弱优势分布的一些特征进行了分析 ,得出中小震活动在时间上弱优势分布峰值时间的经验公式 :t=0 .0 0 2 74× 10 ( - 1 .91 0 .86 * ML) ,根据历史地震资料得出中强震活动在时间上弱优势分布峰值时间的经验公式 :t=0 .0 0 2 74× 10 ( 0 .40 7 0 .5 38* M) ,采用外推的方法分析了华北地区强震活动周期的一些特征。结合震级—频度关系 ,分析了华北地区中强震活动周期的一些特征。     

伪三维有限元地震活动模型及其在华北地区的应用

对伪三维地震活动模型做了进一步研究，主要是对无预设破裂方向的单元，引入应力摩尔圆方法来判定破裂发生的时间。该方法首先在一个简单的理论模型上加以应用，给出了一些计算结果，以检验所提方法的可行性。在此基础上，将这个模型应用到华北地区，得到了一些初步计算结果。这些研究结果为将地震活动的理论模型应用到实际地震活动中，提供了一种可能的研究途径。     

Mantle anisotropy across the southwestern boundary of the Ordos block,North China

Located at the northeastern margin of the Tibetan plateau,the Ordos block is a stable tectonic unit in North China.With its active boundary fault zones,the Ordos block played an important role in the eastward extrusion mechanism of the Tibetan plateau.Peking University deployed a linear array of 15 portable broadband seismometers across the western Weihe graben during September 2005 to August 2006 and later a 2-D seismic array(Southwest Ordos Array) of 14 portable broadband seismometers during 2007-2008 at its southwestern boundary.Analyses of shear wave splitting of SKS and SKKS phases at these stations show that the fast directions trend ～110° with an average delay time of 0.9 s in the southwestern margin of the Ordos block.The agreement between the lithosphere deformation indicated by GPS data and Quaternary fault slip-rate observations and the mantle flow represented by shear wave splitting implies that accordant deformation patterns from lithosphere to asthenosphere in relation to the eastward extrusion of the Tibetan plateau could extend at least to 200 km depth.Spatial distribution of splitting polarization directions indicates that the mantle flow driven by the Tibetan plateau is blocked by the Ordos block and locally restricted in a narrow channel along the Qinling-Dabie fault zones between the Ordos block and Sichuan basin.     

由跨断层形变测量反映的华北地块近期断裂活动特征

通过对华北地块不同构造部位、不同地震活动时段的跨断层测量资料研究表明，华北地块对于NE走向断裂作用为主的构造单元(包括地块和边界带)的强震活跃时段的断层运动速率明显小于强震不活跃时段；对于NW走向断裂作用为主的构造单元，其强震活跃时段的断层运动速率明显大于强震不活跃时段；对于NE、NW走向断裂共同作用的构造单元，断层运动速率变化特征类似于NW走向断裂作用为主的构造单元。结果还表明，华北地块现今强震活动主要受NW走向断裂的控制。