鄂尔多斯块体周缘强震活动时空特征及地震危险性分析

采用公元 4 0 0～ 2 0 0 0年MS ≥ 6 .0地震资料 ,研究鄂尔多斯块体周缘 ( 34°～ 4 2°N ,1 0 4 .5°～ 1 1 4 .5°E)强震活动时空特征 .结果表明 ,鄂尔多斯周缘强震活动具有时间分期性、时空迁移有序性、填空性与重复性、大地震等间隔分布特点 .地震危险性分析表明下一个 7级地震可能发生在北部边缘的阴山地震带两端 .     

基于地震活动性资料估计鄂尔多斯块体周缘构造断层面倾角

本文以鄂尔多斯地区为研究对象,探讨了基于地震参数的鄂尔多斯周缘构造几何产状的研究方法.首先,以全国活动构造图为基础,结合地震活动性,确定了鄂尔多斯地区的地表活动构造分布图.其次,对这些活动断裂截取剖面,通过地震震源分布,运用最大似然估计法确定断层面的倾角.最后,结合震源机制解以及地质资料验证了所估计的倾角的可靠性.期望本文建立的鄂尔多斯地区断层几何模型,能为基于GPS观测开展该地区断层滑动速率反演、强震发震构造及强震危险性预测模拟等提供基础.     

鄂尔多斯块体周缘中强地震序列类型及其活动特征

系统分析了鄂尔多斯块体周缘1970—2002年发生的27次5级左右地震序列的震级结构,这些地震序列可分为孤立型、主震型、震群型三种。结果表明,该区27次中强地震序列中,有22％为孤立型,14．8％为震群型,其余为主震型。在已选取的地震序列中,无前震以及有1次前震的比例为18．5％,有2次或2次以上的占81．5％。同时在鄂尔多斯块体西南边缘地震以孤立型为主,在鄂尔多斯块体北东东向的主压应力轴线上发生的地露名为需群珏!f。以卜结果可作为鄂尔多斯块体地区震后趋势判断的依据。     

基于应变积累释放模型研究鄂尔多斯块体地震活动特征

利用1970年以来积累的仪器记录地震目录资料,基于G-R关系的应变积累释放模型,研究了鄂尔多斯块体周缘的应变积累释放分期特征及其所处的应变状态。结果表明,块体周缘的应变积累释放具有明显的两阶段分期特征,其周缘整体的应变释放和积累的分界线大致在公元2000年左右。块体周缘以及块体北缘、东缘、西缘目前均处于应变积累状态,应变积累时间均超过10年,未来将进入应变释放阶段,应变释放强度最大的为块体北缘、其次是块体的东缘和西缘;释放的应变量分别相当于6.5级和6.0级左右地震强度。南缘仍处于应变积累释放的起伏阶段。     

鄂尔多斯块体周缘地震类型研究

分析1970-2010年鄂尔多斯周缘发生的114次显著地震序列,结果表明,主余型序列占57％,孤立型序列占32％,多震型序列占11％.根据地震类型的空间分布特点,对鄂尔多斯周缘地震进行分区,各分区主余型地震占多数,多震型地震主要集中在鄂尔多斯北缘和东缘中北段,孤立型地震在鄂尔多斯西缘南段、南缘和东缘南段比例较高.     

鄂尔多斯地块周缘近期地震活动趋势分析

依据青藏块体东北缘与鄂尔多斯地块相互作用的“轮闸模型”的有关结论,结合鄂尔多斯地块周缘近年来中强地震活动特征和震源机制解以及青藏块体的地震活动特征,研究了鄂尔多斯地块的现今运动状态.结果表明,鄂尔多斯地块目前继续受青藏块体东北缘强烈左旋压扭作用的控制,其自身构造运动仍处于被完全抑制状态,致使其周缘自1815 年以来的地震活动格局基本未变,而维持着原有的活动水平.     

鄂尔多斯地块周缘大地震间相互作用研究

活动地块作为地质构造单元,其周缘的地震常常较为活跃,并且有时表现出大地震丛集发生的现象.鄂尔多斯地块处于受来自青藏高原NE向的主压应力等多重构造应力作用下的区域构造环境中,地块周缘大地震间相互作用的机制值得研究.本文以鄂尔多斯地块周缘的几次历史地震为例,分别研究了级联断层、地块同侧断层、地块不同侧断层间大地震间应力转移的现象,尝试对地块在其周缘发生大地震时的应力传递和转移行为获得新的认识.得到的结论有：1920年宁夏海原8 1/2级和1927年甘肃古浪8.0级地震分别使六盘山东麓断裂和香山-天景山断裂的大地震期望复发时间提前了800年和20年,六盘山东麓断裂当前的大地震危险性较高.1626年山西灵丘7级地震和1654年甘肃天水南8级地震分别使五台山北麓断裂的大地震复发期望时间提前了50年和279年,鄂尔多斯地块可能将其西南缘受到的部分库仑应力扰动传递到了东缘的五台山北麓断裂.

     

鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性研究

对布设在鄂尔多斯块体及周缘的固定和流动宽频带地震台网共111个台站记录作远震SKS（SKKS）波形资料偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索和叠加分析求得每一个台站的SKS（SKKS）快波偏振方向和快、慢波的延迟时间,获得了鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性图像.在鄂尔多斯块体西缘和北缘,各向异性的快波方向为NW-SE方向,一致性较好;在鄂尔多斯多斯块体南缘,快波方向主要是NWW-SEE和近EW方向;在鄂尔多斯块体东缘,快波方向总体表现为近EW方向,间有NEE-SWW方向和NWW-SEE方向.在鄂尔多斯块体内部,快波方向在北部是近NS方向,而南部则是近EW方向.快、慢波的时间延迟范围是0.48～1.50s,鄂尔多斯块体内部的时间延迟平均值小于其周缘地区.通过分析研究区各向异性特征,认为构造稳定的鄂尔多斯块体内部的各向异性主要来自于古老的华北克拉通保存的＂化石＂各向异性;青藏高原东北缘向NE方向的推挤,造成岩石圈NW-SE方向的拉张伸展,鄂尔多斯块体西缘和北缘下的上地幔物质沿NW-SE方向发生了形变,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变的方向;在鄂尔多斯块体南缘,刚性的华北块体和扬子块体碰撞作用,使得各向异性快波方向平行于两个刚性块体的碰撞边界和秦岭造山带的走向.结合该区域绝对板块运动和速度结构研究,认为在秦岭造山带下可能存在一个青藏高原物质东流的地幔流通道;在鄂尔多斯块体东缘的汾河地堑和太行山,相对复杂的各向异性特征可能由于西太平板块俯冲、区域伸展构造、造山运动等共同作用引起的.对于YCI台得到的各向异性参数（快波方向变化范围是45°～106°,时间延迟变化范围是0.6～1.5s）随事件反方位角呈现出π/2周期的变化,符合双层各向异性模型.基于0.125Hz的主频和实测的各向异性参数,我们模拟得到了最佳的双层各向异性模型,下层φlower=132°,δtlower=0.8s,上层φupper=83°,δtupper=0.5s.上层各向异性归功于古老克拉通保留的＂化石＂各向异性,下层各向异性则受到了青藏高原东北缘NE方向推挤导致的岩石圈NW-SE方向的拉张伸展作用.通过该区域各向异性快波方向与全球定位系统（GPS）的观测结果的对比分析,鄂尔多斯块体的周缘壳幔变形符合垂直连贯变形模式,而其内部变形复杂,有待进一步研究.     

软流圈物质运动对鄂尔多斯块体周缘断陷盆地运动特征的影响

研究软流圈物质运动及其对断陷盆地运动特征的影响,是揭示软流圈与岩石圈相互作用,认识华北克拉通破坏的深部动力学过程的基础.本文以鄂尔多斯块体周缘断陷盆地为研究对象,利用数值方法模拟了盆地底部软流圈物质的运动,进而分析了软流圈物质运动对周缘断陷盆地运动特征的影响.研究结果表明：（1）软流圈物质水平运动的区域流向为NWW-SEE向,流速基本一致,局部略有变化.随着深度增加,局部变化特征不再显著;（2）软流圈物质垂向运动存在区域性差异,其中鄂尔多斯体块体北部、西部以及北缘、西缘底部,物质以下沉流为主,尤其西缘下沉流更显著;块体中部、东部以及南缘、西南缘底部,以上升流为主;东缘底部,上升流与下沉流相间分布,以上升流为主.随着深度增加,上述区域性差异特征依然明显;（3）依据热物质的水平拖曳和垂向拉张作用对断陷盆地可能产生的影响,进一步推测,软流圈物质运动有利于北缘盆地的剪切走滑,东缘盆地的伸展拉张,南缘盆地的走滑兼拉张,西缘和西南缘盆地的走滑.

     

鄂尔多斯周缘地震活动性和近期地震趋势分析

利用历史地震资料，分析了鄂尔多斯周缘地区地震活动的时空分布特征、地壳应力特征、7级以上强震前的地震活动图象和强震活动和活动构造的关系。利用灰色预测理论预测了块体周缘未来5a内的发震时间。     

强震对大地震发生率的影响研究及在鲜水河断裂带的应用

根据弹性回跳理论,有些断层上的大地震复发具有准周期性.强震的发生会对断层上大地震的复发周期产生影响.利用布朗过程时间（BPT）模型能够定量计算出一次强震对同一断层上大地震复发的延后时间.本文对断层上的强震对大地震发生率的改变量进行了研究,并以鲜水河断裂的几次地震为例,将由BPT模型计算的强震对大地震发生率的改变量与由库仑破裂应力计算的结果进行了比较.本文的研究表明,对于强震对大地震发生时间的延后幅度,使用BPT模型和库仑破裂模型计算的结果差别不大.周边强震对断层状态的加载使大地震复发时间的提前幅度可由BPT模型和库仑破裂模型计算,模型计算结果与现实震例相符.2014年11月22日康定M6.3级和M5.8级地震使鲜水河断裂带乾宁-康定段的大地震复发期望时间延后了36年,使磨西断裂的大地震复发期望时间提前了9年,从公元2086年提前至公元2077年.     

福建地区地震活动空间分布及活动断裂特点研究

分析了1604年发生在泉州海外的8级大地震, 将所获结果结合其后400年间发生在该地区的地震活动作进一步的探讨。 在获取对该大地震的认识的基础上, 结合现代地震观测数据资料, 对福建地区的地震活动性进行再研究。 结果表明, 由于菲律宾板块向西挤压, 导致大陆东南沿海的应力积累, 从而诱发了当年泉州海外8级特大地震; 重要的是, 在震源区附近有一条近NE向活动断裂贯穿而过, 它在这400年间释放出的地震活动能量占福建地区(含近邻)所释放地震活动能量的绝大部分。 分析结果认为: 牛山岛-兄弟屿断裂这条基本平行于长乐-诏安主干断裂东约50 km海中的断裂才是福建地区近几百年来地震活动主要区域, 也是福建地区现今和今后一段时间易发生地震的构造部位, 是控制东南沿海近海地震带的主要活动断裂。     

运用古地震数据评价东昆仑断裂带东段未来百年的强震危险性

通过收集、整理和分析青藏高原东北部22条断裂带上古地震定量数据,拟定了该区的地震复发概率密度函数.根据此函数对区内东昆仑断裂带东段不同段落上未来100年内强震原地复发的条件概率进行了初步研究.结果表明,该断裂带上自西向东的3个破裂段中,玛沁段和塔藏段未来20、50、100年的复发概率值介于0.76%~7.36%之间,玛曲段未来20、50年的复发概率值介于2.0%~5.26%,属于低概率事件;玛曲段未来100年的复发概率值为10.82%,属于中概率事件;整个段未来100年内至少发生一次7级以上强震的联合概率可达21.87%,属于中概率事件.考虑到概率模型的不确定性,进一步对各段进行了危险性的定性分类,综合评价认为玛沁段在未来百年内发生大震的危险性较低,玛曲段和塔藏段未来百年发生大震的危险性较高.最后将本文拟合的概率密度函数与传统通用函数计算的条件概率值进行比较,发现通用的复发概率函数随着自变量t/R的增大,因变量P的反映不如本文拟合函数的敏感.     

运用古地震数据评价东昆仑断裂带东段未来百年的强震危险性

通过收集、整理和分析青藏高原东北部22条断裂带上古地震定量数据,拟定了该区的地震复发概率密度函数.根据此函数对区内东昆仑断裂带东段不同段落上未来100年内强震原地复发的条件概率进行了初步研究.结果表明,该断裂带上自西向东的3个破裂段中,玛沁段和塔藏段未来20、50、100年的复发概率值介于0.76%~7.36%之间,玛曲段未来20、50年的复发概率值介于2.0%~5.26%,属于低概率事件;玛曲段未来100年的复发概率值为10.82%,属于中概率事件;整个段未来100年内至少发生一次7级以上强震的联合概率可达21.87%,属于中概率事件.考虑到概率模型的不确定性,进一步对各段进行了危险性的定性分类,综合评价认为玛沁段在未来百年内发生大震的危险性较低,玛曲段和塔藏段未来百年发生大震的危险性较高.最后将本文拟合的概率密度函数与传统通用函数计算的条件概率值进行比较,发现通用的复发概率函数随着自变量t/R的增大,因变量P的反映不如本文拟合函数的敏感.     

鄂尔多斯地块周缘三维地壳速度结构研究

鄂尔多斯地块及周缘位于青藏高原与华北地块之间,其内部无大断裂分布,而周缘却由活跃的地震带——活动断陷带和弧形断裂带包围.因此,鄂尔多斯地块内部无6级以上大地震分布,而周缘地震活动则频度高、强度大(图1),历史上发生多次破坏性大地震,如:1654 年天水南8.0 级、1879 年武都南8.0级、1920 年宁夏海原81/...     

基于特大地震发生率的川滇地区地震危险性预测新模型

川滇地区是我国地震危险性较高的地区之一.本文基于对特大强震的风险性考虑,使用全球地震模型OpenQuake软件,建立了川滇地区地震危险性预测新模型.首先根据构造特征划分多个震源分区,并整理出这些震源分区内断层活动特征与滑动速率;基于震源分区和断层模型,使用GPS应变率转换成的锥形古登堡-里克特关系作为整个区域的地震积累率,并允许超过历史最大震级的特大地震的出现,结合活动断层滑动速率所积累的地震发生率,给出震源分区内断层地震源和背景地震源的地震发生率的比率分配关系;在活动断层分段上,保留了大型断裂或其主要部分,没有根据小的阶区来对断层进行详细分段,以便分配特大地震发生率;并使用地震率平滑方法分配背景地震发生率.最后在OpenQuake中加入地震动预测方程,计算出了川滇地区的PGA分布图,为区域地震危险性提供科学依据.

     

龙门山断裂带深部构造变形的黏弹性模拟及其与强震活动的关联性探讨

根据龙门山断裂带地区的主要构造特征,建立该地区的有限元模型,同时考虑地下深处的黏弹性蠕动和不同部位间的接触关系,模拟计算了研究区在强震轮回活动中的时间演化历程.模拟结果表明:龙门山断裂带深处的滑动速率比浅表的滑动速率大,龙门山断裂带周围是相对容易发生应变积累的地区,其5~19 km深度也是高应力聚集成核区,随时间推移的应力集中程度加剧而引发强震.本模拟分析证实了重复地震观测所揭示的龙门山断裂带存在深浅活动速率差异的现象,这在一定程度上可以解释出乎预料的汶川MW7.9地震的孕育机理.综合分析研究提出:应充分利用重复地震这一天然的"地下蠕变计(subsurface creepmeter)"来探测深部构造变形的活动,为强震危险性分析提供必要的"原位(in situ)观测"约束信息.