沂沭带形变、重磁场时空变化特征与地震活动

综合利用流动水准和流动重磁复测资料,分析沂沭断裂带上地壳形变场和地球物理场的时空强变化特征,揭示沂沭断裂带活动特征是以鲁中隆起的继承性活动为主,沂沭带北端的双山-李家庄断裂两盘的垂直形变受区域断裂控制并与区域地震活动有关,与1983年荷泽地震和1995年苍山地震有较好对应关系;沂水附近地磁场有“窗口效应”,尤其与南黄海地震活动及沂沐断裂带上的小震活动有关。     

沂沭断裂带重复地震识别及断裂深部活动速率的估算

利用山东及邻区数字地震台网2001- 2012 年的地震观测报告及波形资料分析了沂沭断裂带及周缘地区的地震活动并利用识别出的重复地震估算了断层深部滑动速率。重新定位后的地震图像清晰展示了沂沭断裂带南北两段及东西两侧地震活动的显著差异,在研究时段内,60%以上的地震发生在沂沭带东侧的两条断裂上,震源深度分布与研究区的深部构造吻合。根据波形意义上相似地震(cc≥0.8)的定义,识别出了沂沭断裂带及其周缘相似地震共50例,组成相似地震对和多重相似地震对共19组,相似地震对的复发间隔较为随机,从数小时到数百天不等。通过对相似地震对震源位置- -致性的强约束后,基于1组重复地震估算出安丘-莒县断裂在地表以下5.9km处的滑动速率估计值为2.19mm/a,与GPS和地质等浅表观测的滑动速率值基本一致。     

1668年郯城8.5级地震的发震构造

本文探讨了1668年郯城8.5级地震的震中位置及该次地震的发震构造。认为其震中可定在泉源、李庄、岌山一带,地理位置为东经118.5°,北纬34.8°。认为郯庐断裂带上强震的发生有其一定的规律。郯城地震发生在沂沭断裂带强活动、空间上强转移以及复发间隔长的地段,该地段位于鲁西断块和沂沭断裂带扭曲变形的构造部位,是特定的发震构造。     

沂沭断裂带内部的差异活动及其成因分析

郯庐断裂带在山东境内被称为沂沭断裂带的部分是其新构造活动最为强烈的一段.许多学者对沂沭断裂带做过大量研究工作,指出沂沭带活动存在差异性,但较少关于差异活动的原因分析.本文在前人研究工作基础上,较为深入地分析了沂沭带5条断裂的主要活动规律及其特点,对沂沭带进行了新的分段,并归纳了沂沭带不同断裂之间、同一断裂不同段落之间的活动差异及其差异的基本特征.在此基础上,从地貌、断裂结构、断裂空间组合、现代运动、深部构造环境等几个方面,分析阐述了造成沂沭带差异活动的可能原因,为更深入地研究沂沭带提供了新鲜的启示和思路.     

沂沭断裂带及附近地区垂直形变特征分析

利用小波变换分析方法提取沂沭断裂带及其分支断裂跨断层流动短水准和长水准趋势变化成分, 计算分析不同断裂的垂直形变速率和受力状态, 结果表明: 沂沭断裂带及其北西向分支断裂近期垂直形变速率均较小, 没有明显的速率异常和受力状态改变; 同一断裂具有分段和分时活动特征, 断裂活动性质与地质考察结果基本一致; 大部分水准观测场地在1995年苍山5.2级、 2011年日本9.0级地震前后断裂垂直形变速率和受力方式发生了变化; 山东近几年出现的跨断层水准异常基本结束, 仅存的冯家坊子水准异常存在一定干扰, 沂沭断裂带及附近地区近期发生强震的形变背景尚不明显。     

郯庐断裂带的分段与沂沭断裂的活动性

郯庐断裂带是中国东部的主要强震构造带,活动性分段明显,大致可分:黑龙江鹤岗—铁岭段,为弱活动深震、中深震段;下辽河—莱州湾段,为强活动、高频强震段;鲁苏沂沭段,为强活动、低频强震带和南部大别山—广济的弱活动弱震段。其中鲁苏沂沭段中规模最大的沂沭断裂带,在第四纪以来的新构造活动分段尤为明显,以临沂汤头至莒南大店一线为界,北部以高角度正断或逆冲、蠕滑为主。在活动时代上早于或相当于更新世晚期。南部除更新世活动外,全新世以来至少有三次强活动迹象。而且从莒南岭泉的左山至新沂何庄,延续 120公里范围内有1668年郯城8.5级地震形变带和地震断层,这也是郯庐断裂带的最新活动段。     

沂沭断裂带及其两侧块体现今构造应力场与地震活动

运用格点尝试法推断了沂沭断裂带现状构造应力场的分段受力环境,初步分析了沭断裂带及其两侧块体在中强地震前后构造应力环境的变化特点。其变化特点为：震前３个区主应力方位值有一个明显的增大趋势;３个区的增大变化为不同步;沂沭带主应力方位值增大出现时间较晚,增幅较大,为阶跃性增大;山东东部的主张应力方位值幅度增大,持续达４年以上,震后３个区主应力方位值出现明显的同步性回落,沂沭带的主应力降幅巨大。     

沂沭断裂带垂直形变特征与异常分析

利用跨断层水准测量资料,结合长水准测量成果,重点分析了沂沭断裂带及其附近地区垂直形变特征及末区中强地震前异常形态。结果表明：沂沭带附近的地壳变形明显受新构造活动的控制,断层的最大垂直运动速率为０．５０ｍｍ／ａ,沂沭带断层垂直运动平均速率合成值约为０．３４ｍｍ／ａ,现今总体活动水平较低;沂沭带北段及北西向断裂近期呈反向运动,南段呈继承性构造运动,部分测点在本区中等及中强地震前异常较典型,主要异常形态     

沂沭断裂带两侧地区地震能量释放与块体相对运动的关系

日本M_W9.0地震后沂沭断裂带及其两侧地区中小地震活动频繁。文中利用连续GPS数据和滑动块体模型研究了上述地震活动的能量释放过程与沂沭断裂带两侧块体相对运动过程的关系,为该地区的地震危险性分析提供依据。结果表明:1)沂沭断裂带周围250~500km、时间窗长为3~10月的地震总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动呈较好的相关性,最优相关系数为0.74,T检验显示两者显著线性相关;2)两者相关性的空间分布显示两侧块体的相对运动对沂沭断裂带北部至胶东半岛地区及鲁西南—河南交界地区的地震能量释放影响明显;3)研究区总释放能量折算震级M与两侧块体的相对运动速率V呈M=0.51×V+3.9的线性关系,2015年底—2016年研究区存在地震能量积累现象,2017年发生的长岛震群可能与此有关。     

沂沭断裂带小地震空间分布特征

本文分析了沂沭断裂带近十几年来小地震的空间分布特征。认为近期沂沭带上的小震受活动构造的控制,震中分布具有明显的分段差异性,且与1668年郯城——莒县8.5级地震有关;小地震深度分布具有南浅、北深、中部宽的特点;小震时空分布受邻区强震或中等地震的影响,表现为在邻区地震发生前后,沂沭带相应一侧的地震明显减少或消失,这可能是由于这些地震发生前后震中周围地区出现地震空区所致;带上小震活动的某些指标基本上属于正常范围。     

沂沭断裂带重力场及地壳结构特征

沂沭断裂带为郯庐断裂带山东段,新构造运动显著,是华北地区的强震活动带之一。文中收集了该地区的布格重力数据,利用小波多尺度分析方法对重力场进行有效分离,研究区域地壳结构特征及断裂空间展布,并应用Parker变密度模型对区域莫霍面进行反演分析,得到以下几点结论:1)重力区域场显示,沂沭断裂带形成了NNE走向的大型重力梯度带,分隔了鲁西、鲁东地块,成为区域内重要的地球物理分界线。2)重力局部场显示,中上地壳结构复杂,沂沭带内部呈现两堑一垒的重力异常格局,5条主干断裂形成线性梯度带分布于东、西地堑内,鲁西块体的多条NW向活动断裂交切于沂沭断裂带,多数断裂只交切于西地堑,而蒙山山前断裂和苍尼断裂横穿沂沭断裂带;下地壳结构相对简单,发生明显的褶曲构造,表现出大规模高、低密度异常相间排列的典型特征。3)区域莫霍面形态东高西低,沂沭断裂带形成了莫霍面陡变带,造成了东西分异格局,潍坊东—莒县—临沂一线出现莫霍面上隆区,具有强震发生的深部孕震环境。4)区域内地震多发于高、低重力异常转化带之间,特别是活动断裂对应的重力梯度条带之上,地震的发生与断裂活动有着密切的关系,沂沭断裂带地震活动性最强,且东地堑强于西地堑。     

郯庐断裂带沂水-汤头断裂南段晚第四纪活动新证及构造意义

以往对郯庐断裂带沂沭段各条断层第四纪活动性研究工作都集中在有历史地震记录的东地堑断层,而对断裂带西地堑断层却极少涉及,仅有的关于西地堑2条断层活动性的研究也至今没有定论。针对沂沭断裂带南段西地堑2条断层开展系统的浅层地震勘探和钻孔联合剖面相结合的研究,明确了鄌郚-葛沟断裂(F4)可能是第四纪早期断裂,而活动性较强的沂水-汤头断裂(F3)属于晚更新世活动断裂,其最新1次活动时间发生在距今(91.2±4.4)~(97.0±4.8)ka。结合断裂带其他断层的最新研究成果,对比东、西地堑活动断层最新活动时间,揭示出沂沭断裂带南段晚第四纪活动是断裂带对来自两侧应力的构造响应。沂水-汤头断裂可能是该区域未来中强地震的潜在发震构造。     

沂沭断裂带现代构造应力场和震源错动性质

本文系统地研究了沂沭断裂带小震震源机制解,推断了本区现代构造应力场取向及其分段差异性,以及震源断层面产状、错动性质。同时考察了沂沭带现今活动断裂的性状及构造形变特征,进而对断层错动方式、特征进行了分析。最后讨论了沂沭断裂带的受力模型及未来地震危险地段。     

沂沭断裂带两侧构造水系的变形与地震活动性

根据沂沭断裂带两侧构造水系的牵引弯曲形态,论证了沂沭断裂带右旋走滑的基本特征和不同地段水系所表现出的不同特征,估算了各段右旋水平走滑量,证实该断裂带具有北强南弱和水平位移为主的特点。地震活动在宿迁以北震级大、频度低,震中分布与断裂和水系关系紧密;宿迁以南地区,震中分散,频度相对较高,震源深度表现为北深南浅,震源以宿迁为界分布在两个不同的层次上。     

2011年日本MW9.0地震对沂沭断裂带及其两侧地区地壳运动的同震影响研究

2011年日本M_W9.0地震（简称日本地震）后沂沭断裂带及其两侧地区地震活动显著增强,研究日本地震对该地区地壳运动及地震潜势的影响十分必要.为此,本文通过112个连续GPS观测站获取了研究区高空间分辨率的日本地震同震形变场并得到如下认识：（1）8个定点地球物理观测的同震响应验证了本文同震形变场的可靠性;日本地震的东向拉张使研究区整体上处于张性同震应变状态,但存在局部挤压区域,其中莱州湾至海州湾的挤压条带穿过沂沭断裂带并对断裂带南北两段产生了不同的同震作用,对南段具有拉张作用,对北段产生挤压作用;（2）同震形变场在鲁东隆起和鲁西断块产生了显著的剪应变,地震b值显示上述区域的构造应力在日本地震后增强,因此同震形变场可能改变了这些区域的应力特征;（3）地震矩张量叠加分析显示,同震形变场短期内对鲁西断块、鲁东隆起区和沂沭断裂带南段累积了地震矩,可能有助于上述区域在日本地震以后的地震活动增强;日本地震对沂沭断裂带北段的地震矩具有释放作用,或许是该区域地震活动减弱的原因.     

沂沭断裂带构造区光弹实验与地震危险区判定研究

在对沂沭断裂带的地质构造环境、断裂带分布特征进行详细分析的基础上,采用聚碳酸酯材料制成沂沭断裂带构造区域的地质模型,分别运用集中、2点和均布等加载方式,使用光弹实验方法模拟特定构造框架下应力、应变场的变化特征。通过对光弹实验数据的分析,在对比不同加载方式下应力积累区域和地震危险区的基础上判定沂沭断裂带构造区中的地震危险区域。     

沂沭断裂带及相邻区域地震活动特征及趋势性分析

本文利用历史地震资料,对沂沭断裂带及相邻区域地震活动特征进行了初步讨论,对该区历史地震序列做了平静—活动期划分,研究了该区中强地震分布特征和迁移规律,对该区今后地震趋势做了初步探讨。     

沂沭断裂带地壳垂直形变的演化及其构造含义

本文使用多期精密水准资料，经采用统一的计算方法和起算标准处理后，分别对沂沭断裂带上的山东和苏鲁皖地区地壳垂直形变场及其演化特征进行了深入的分析，并结合地震地质背景、区域应力场、地震活动特征等研究了地震危险性问题。     

沂沭大陆裂谷的生成与演化

本文从沂沭断裂带的大地构造背景、边界断裂、地貌、沉积岩相、火山和地震活动、地壳深部结构、重力、地热等的分析,说明沂沭断裂是一条中生代的裂谷,并给出了裂谷的形成机制及其演化特征     

沂沭断裂带及周边区域Pn波速度结构与各向异性

沂沭断裂带位于鲁西隆起、胶辽隆起与苏鲁褶皱带之间,是郯庐断裂带地震活动最为强烈的部分,上地幔顶部Pn波速度结构与各向异性研究对于认识沂沭断裂带对地震活动的控制作用具有重要意义.本研究通过手工拾取与观测报告相结合的方法,最终挑选出研究区域2008—2019年期间290个台站记录到的1665个地震事件的26598条Pn走时数据,通过反演获得一个新的沂沭断裂带及周边区域上地幔顶部Pn波速度结构及各向异性结构模型.结果显示,研究区域上地幔顶部Pn波速度结构存在显著的横向变化,华北盆地南端、太行山造山带、鲁西隆起、胶辽隆起表现为低速异常,华北盆地内部速度结构存在显著的横向不均匀性,其强高速异常表现出明显的分块现象.沂沭断裂带呈现明显的分段特征,其两侧速度结构存在明显差异,表明沂沭断裂带可能延深至上地幔顶部.强震多数发生在上地幔顶部具有高速和低速异常变化特征区域上方的地壳内,说明强震的孕育发生与上地幔顶部结构有关.太行山造山带、胶辽隆起区Pn波各向异性快波方向与地质构造的伸展方向趋于一致,但与SKS波分裂结果不同,说明在岩石圈形变一定深度范围可能存在局部解耦现象.南黄海盆地Pn波各向异性快波方向与断裂走向基本一致,暗示扬子块体北向挤压在南黄海地区形成的部分断裂的深度已达上地幔成为岩石圈尺度的断裂.