唐山地震与地震危险区

本文考虑了对唐山地震发震构造的不同看法,利用有限单元法分析了唐山地震的发震构造模式,解释了唐山地震的特点。从区域应力方向和应力释放条件上对如何判定地震危险区的问题进行了探讨     

唐山7.8级地震前后微震震源参数

应用参考资料[1]中提出的方法,测定了唐山7.8级地震前后,震源及其邻近地区微震震源参数（地震矩、应力降、震源尺度）。结果表明:唐山地震前数年,唐山-宁河-滦县一带发生的震级相近的小地震,具有较高的应力降和较小的震源尺度;并自1974年7月以来,唐山地震震源区介质看来出现一个应力加速积累的过程;震后,相应地区内小地震的应力降减小,震源尺度增大,这与海城地震所得结果是一致的。     

1976年唐山地震成因解释的一个新模式

指出已有对唐山地震成因解释的不足，综合分析了唐山地震前后的地震现象．认为唐山及周围地区1973～1975年ML4地震密集，而同一时空范围内３级和２级地震并不活跃是最为显著的地震活动特征，并认为这一特征应与区域高应力及地壳介质相对较为完整这一物理实质相对应．假定中国大陆周边的强震活动大体上反映着相应板块对中国大陆作用的强弱，推论20世纪70年代华北地区存在多个动力过程，为唐山地震提供了最基本的力源．进而提出多动力过程和地壳局部弱化模式，以解释唐山地震的成因．这一模式能够较好地解释与唐山地震有关的诸多地震现象．      

唐山7.8级地震前后地下水位应力场的动态图象

研究了分析了井水位变化与含水层应力应变之间的定量关系,给出了利用承压井水位变化反演含水层应力变化的新方法,利用唐山地震前后井水位变化资料,反演了地震前后大区域应力场的动态调整变化,形成了时间与空间的演化图象,分析了唐山地震前后大区域应力场的动态调整变化特征。     

唐山地震序列应力触发的粘弹性力学模型研究

根据前人对唐山地震破裂分布、地壳波速和粘性结构的研究,考虑局部应力场、孔隙流体压力和断层附近软介质的影响,计算了唐山地震产生的,投影到后续大余震断层面和滑动方向上的库仑破裂应力变化。结果表明,随后发生的滦县地震和宁河地震均发生在唐山地震产生的库仑破裂应力变化为正的区域。为研究唐山地震、滦县地震和宁河地震对后续小震的触发作用,根据前人对该地区构造应力场和地震破裂分布的研究,假定构造应力量值为10 MPa,求得了震源附近各处可能的小震震源机制。将上述3次地震产生的应力变化投影到可能的小震破裂面和滑动方向上,发现唐山地震、滦县地震和宁河地震产生的正库仑破裂应力变化的ldquo;蝴蝶rdquo;形分布与后续小震发生的空间分布具有较好的一致性,95%的余震发生在库仑破裂应力变化增加的区域,说明唐山地震序列中前面的大震对后续小震的发生起到了调制作用。该研究结果对大震后余震的危险性快速评估具有一定意义。如果大地震发生后能够快速确定详细的破裂分布和震源区域详细断层及滑动特性资料,本文方法可用来预测未来大余震的发震位置。      

唐山地震前后的异常变化及孕震过程初探

本文概括了唐山地震前后各阶段异常变化的情况,指出了现象的复杂性及异常时空变化的图象和异常类型变化与强震事件之间的联系。唐山地震的实际观测资料给地震成因和前兆规律研究提出了一系列有待解释的问题。资料表明:应综合研究震源及源外更大范围内地壳深部和浅部的应力、地球物理、地球化学场的变化机制,建立符合观测实际的孕震过程和前兆成因理论,综合解释大地震前后震源及更大区域内异常变化的全过程,提取地震前兆信息。综合分析唐山地震的各种现象及地质构造条件,比较不同的理论,实验结果,可得出的重要认识是:产生异常复杂性的原因可能来源于前兆成因的多样性,并与复杂的地体环境有关。构造地震前在较大地区内显示的复杂前兆图象,可能是非均匀不连续地质体中多种局部力学过程的综合反映。文章分析了不同研究者室内实验的几种基本结果,认为可用非均匀不连续地质体在低应力状态下显示出相对均匀性及高应力状态下显示的不均匀性来解释唐山地震孕育和异常的发展过程。这可能是大陆内部构造地震孕育的一种基本过程。     

2015年9月14日河北昌黎4.2级地震及震中附近应力状态分析

2015年9月14日在河北昌黎发生了M_S4.2地震,这次地震位于唐山老震区,是2015年内首都圈地区最显著的地震。本文计算了这次地震的地震矩张量和2015年内发生在其附近小地震的震源物理参数,对比之前的研究成果讨论了小区域的应力状态。以往应力场研究侧重于最大应力主轴方向,本研究通过计算地震视应力参数估计了区域绝对应力水平下限,获得了有关应力状态的丰富信息。本文采用(1)反演地震矩张量的波形拟合法及(2)积分宽频带平均震源谱法2种方法计算出地震矩,得到的地震矩比较接近,说明本文计算流程和参数选择合理。综合分析得出下面两点认识:(1)区域应力场受到华北应力场控制,同时也表现出小区域特征;(2)地震视应力分布与10年前相比没有明显差别,可能意味着该区域的地震活动会维持现状。     

唐山地震前后的应力变化

在距唐山地震震源约百公里的大港油田,以水压致裂法,在深度1000——4000米之间,测定了69次地应力值,对比了1973——1980年大地震前后八年内的应力值变化.在主震前,构造应力场出现明显变化:(1)水平应力梯度降低,即在最大与最小水平主应力方向呈现应力松弛;(2)水平应力与深度的相关系数降低,即构造应力场受到扰动;(3)断层滑动系数增高,断层出现无震蠕动.此外,结合地质构造与应力测量结果,对唐山地震发生过程中的一些异常现象,如无震蠕动、地下水位变化、浅层和外围地区的应力松弛,以及应力沿断层面向深层和闭锁区的转移等,进行了分析和讨论.      

1976年盐源-宁蒗6.7级地震前后平均应力轴取向的时间特征

自从沙道夫斯基等人观测到中亚某些强震前压应力轴取向发生90°转动以来,许忠淮等研究了唐山地震前后京、津、唐、张地区应力场的方向特征,没有发现唐山大震前后应力轴取向的显著改变。华祥文研究了类似的问题,结果表明,1958—1971年期间京、津周围地区并没有形成统一的孕震应力场,自1972年开始才形成了一个与华北地区区域应力场方向大体一致的孕震应力场,但震前并未观测到平均应力轴取向发生转动。根据阚荣举等人的结论,龙陵地震前平均压应力轴的取向发生45°的转动,但是根据他的结     

2012年河北唐山M_S4.8地震前首都圈东部视应力时空变化特征

本文采用近震源Brune模式,采用国家数字测震台网数据备份中心提供的地震波形资料,测定了2011年1月至2012年5月期间首都圈东部85次ML≥2.0地震的视应力,分析了2012年4月28日河北唐山MS4.8地震前动力学参数的时空变化特征,并讨论了震源参数的标度关系。结果如下:1视应力时序变化显示,唐山MS4.8地震前首都圈东部视应力出现了明显的升高变化过程;2视应力空间分布显示,唐山MS4.8地震前,首都圈东部视应力在震源区出现了相对高值集中区。     

张渤带陆地段现代构造应力场的非均匀特征

依据活动构造展布及震中分布等情况,将张渤带(张家口-渤海断裂带)陆地段及邻近地区划分为6个应力区,利用格点尝试法计算了1967～2006年间这6个分区内的529个震源机制解.结果显示,6个分区的应力结构较为一致,均为走滑型应力结构;但在应力方向上有明显不同,其应力主轴方向有由西北端的NEE向至东南端的近EW向呈顺时针旋转的趋势.此外,以1976年唐山地震与1998年张北地震为时间界限,计算了张渤带陆地段3个构造交汇段(即张北-怀来段、南口-三河段、天津-塘沽段,简称西段、中段、东段)上的地震震源机制解及各构造段在不同时段的平均主应力轴分布,得到了应力场随时间的变化特征.其中,西段与中段的构造应力场变化复杂,其应力主轴方向在唐山地震后经调整已基本回复至唐山地震前的状态;而东段的平均应力主轴呈顺时针旋转,目前仍为近EW向.张渤带陆地段现代构造应力场的时空非均匀变化特征可能与周边块体的相互作用及两次中强地震(唐山地震与张北地震)有关.     

华北4次中、强地震前震源区及其附近应力场的变化

使用小震机制解资料 ,分析了 1975年海城 7 3级和 1976年唐山 7 8级强震及 1983年菏泽 5 9级和 1995年苍山 5 2级中强震前 ,震源区及其周围不同构造部位应力场的时、空变化 ,证实震前震源区附近应力场曾有某些异常改变 ,如唐山强震前震源区周围出现长达 4a多的小震机制解主应力轴一致性取向的现象 ,菏泽地震前小震机制解P轴“集中—转向” ,苍山地震前P轴偏转且一致性增强。同时还发现 ,唐山地震前应力场异常变化开始时间可能早于 1972年 ;震源区内的陡河台与源外区的昌黎台小震综合机制解反映出震前的受力差异 ;震源断层附近不同应力区内震源机制解和地震活动有时空动态差异。这些现象一定程度上提供了不同构造条件和应力背景下 ,中、强震前震源区不同构造部位力学状态的改变或地震孕育过程的信息 ,对研究不同地震的孕震过程及差异有一定意义。     

1976年唐山强震群震后库仑应力演化及其与2020年古冶5.1级地震的关系

采用能够综合协调长期变形和震后短期变形的Burgers流变模型,模拟了1976年唐山强震群引起的震后形变场以及同震和震后库仑应力变化。结果显示:1976年唐山强震群中主震的两个破裂面以及滦县和宁河两次强余震均对2020年古冶5.1级地震表现为库仑应力加载。岩石圈粘弹性松弛效应引起的库仑应力变化显示,震后15年前后,库仑应力演化状态呈现显著的差异性:震后15年内,库仑应力变化剧烈;而震后15年后,库仑应力呈现缓慢的稳定增加状态。该过程与唐山强震群余震区地震活动过程相似,可能暗示1976年唐山强震群余震区应力调整过程已基本稳定。     

由震源机制解推断唐山地震序列发震断层的分段特征

使用唐山地区2002年1月—2015年11月M_L≥2.5地震的255个震源机制解, 采用构造应力场均匀性的分段方法对唐山地震序列的发震断层进行分段． 在已有唐山地区震源机制解分区特征的基础上, 给出了5个参考应力张量, 并通过差异显著性的z值检验计算将唐山地震序列的发震断层分为宁河、 唐山、 滦县和卢龙等4个子段, 进而分别对4个子段的应力场进行反演． 结果显示: 4个子段的最大主压应力方向均呈近EW向, 且唐山、 宁河和卢龙子段的应力场均表现出较大的拉张分量; 唐山、 宁河子段的最佳应力张量与唐山主震对唐山断裂带两端点所产生的引张应力场的作用方式一致． 此外, 唐山子段的应力场符合基于接收函数给出的上地幔物质隆升模型, 滦县子段走滑型的应力状态反映了该区的共轭构造运动, 卢龙子段的最佳应力张量为正断兼右旋走滑． 从当前唐山地震序列发震断层分段的应力场特征可以推断, 现今唐山地区的地震活动具有继承性, 主要受区域构造应力场和该区深、 浅共存的断裂构造体系控制．      

Temporal and spatial variation characteristics of present stress field in the northern area of North China

From focal mechanism solutions of the earthquakes in the northern part of North China during the period of 2002～2006,the directions of principal stress axes in 4 stress sub-districts are analyzed using a grid test method.The characteristic of present crustal stress directions is discussed.Based on this result and on the focal mechanism solutions calculated for some events in the period of 1977～1998,in combination with some other study results,the temporal variation of present crustal stress directions in the northern part of North China is investigated.The re-sults confirm that the direction of crustal principal stress in some regions had somewhat rotated after the 1976 Tangshan M7.8 earthquake.The mean P axes of the focal mechanism solutions rotated clockwise not only in Tangshan sub-district,but also in Beijing and Xingtai sub-districts after the Tangshan earthquake.In Beijing and Xingtai sub-districts the orientations of principal stress axes in the period of 2002～2006 are consistent with that before the Tangshan earthquake,implying that the stress orientations has rotated back to the state before the Tang-shan earthquake in these two sub-districts.The directions of the mean P axes are nearly E-W in Tangshan sub-dis-trict since the M7.8 earthquake.The present stress field in the sub-district northwest to Beijing,or in the western part of the Zhangjiakou-Bohai fault zone,is relatively stable during the time period concerned in this study.Because of the limitation of data,this paper only states a possible variation of stress field in the northern part of North China in the recent decades.     

首都圈地区震源机制解及现今构造应力场时空变化特征研究

基于2009年1月至2017年11月首都圈地区发生的8 061个地震事件的23 293条P波初动极性数据,采用改进的格点尝试法计算了首都圈地区单次地震的震源机制解和小震综合断层面解。在初步分析这些数据的基础上,利用计算得到的单次地震的震源机制解和搜集到的已有历史地震的震源机制解数据,运用线性反演法对首都圈地区构造应力场的时空变化特征进行了研究。结果显示:① 研究区的地震震源机制解类型以走滑型为主,正断型次之,这些地震震源机制解的P轴方位大都为ENE向和近EW向,与该地区的构造应力场方向基本一致,仅有个别地震的P轴方位为NNW向;② 首都圈地区的构造应力场具有较好的一致性和连续性,最大主应力轴方位由西部的ENE向至东部的近EW向呈现顺时针旋转的趋势,应力类型整体上为走滑型,这与以往的研究结果相一致;③ 通过与已有研究结果相比较认为:京西北地区现今构造应力场是相对稳定的,最大主应力轴未呈明显改变;唐山地区和北京地区的构造应力场（最大主应力轴）在1976年唐山地震前后可能发生了变化,唐山地震后一年至今（1977—2017年）是否发生变化,依据现有的计算结果尚不得而知,需要更多的研究来进一步验证.      

唐山7.8级地震前后区域应力场的动态变化特征

利用文献[1]给出的由深井水位变化反演地壳深层应力变化的方法和华北地区井水位变化资料，反演了唐山7.8级地震前后大区域应力场的动态变化过程，分析了应力场的动态调整变化特征，结果表明，唐山地震前2年，在震中区及附近出现应力下降异常区，临震前异常幅度增大并且异常区向外围扩展，震后异常区收缩并逐渐消失。     

A possible change in stress field orientation due to the 1976 Tangshan earthquake

Two techniques are used to study the stress field in the Tangshan region. First, the mean directions of principal stress axes in three subregions of the Tangshan aftershock region are determined from 29 focal mechanism solutions. In doing so a slip-fitting technique is applied which determines the mean stress tensor by minimizing the angle between the observed slip direction on every fault plane and the calculated shear stress resolved onto the fault planes. Each of the two nodal planes of the focal mechanism solutions are alternately considered as a possible fault plane. Second, by making a grid search over all possible orientations of stress axes, the meanP,B andT axes in the Tangshan region, both before and after the Tangshan mainshock, are found on the basis of firstP-wave polarity readings from a number of small earthquakes. The results indicate that there is a possible azimuthal change of the principal stress axes in the focal region due to the occurrence of the mainshock.     

唐山地震序列的应力释放调整过程

本文搜集了1976年7月28日至1979年12月31日期间唐山地震序列中所有M_s≥4.0地震的初动资料。这些资料来自于68个地震台的记录图和其它14个地震台的数据。其中,167次地震得到可靠的断层面解。对这些断层面解的分析表明,震源区介质中的应力经历了一个由震前紧张平衡态,经主震后的极不稳定态,逐渐向松驰平衡态演变的释放调整过程;对于余震区的不同部分,该过程存在着细节上的差异。两种平衡态下应力主轴的空间取向基本相同,这意味着制约唐山地区构造应力场的周围环境因素没有因发生唐山地震而改变。因此,该地区的构造运动将有继承性,而地震活动将会间歇性地重现。     

1976年唐山7.8级地震成因探讨

根据唐山地区莫霍面隆升、大地构造、新构造运动特征,探讨1976年唐山7.8级地震发生的地质构造背景。唐山地震区位于辽翼台向斜北部,北邻燕山台褶带,地表发育规模不大的基岩断裂,为燕山期活动形成,新生代断裂活动性不强;地下发育深切地幔的深大断裂,与地表断裂位置相当。由震前地震前兆及震后异常现象,提出了地震发生的成因机制。唐山地震是由震前地幔拱起、岩浆上涌垂直力作用下,受NEE-SWW向区域应力场水平挤压,NNE-NE向唐山右旋剪切逆断裂活动,受阻于NW向蓟运河左旋剪切正断裂,地壳岩石间摩擦、破裂,两断裂在深部共轭交汇区应力闭锁、释放,最终导致该次地震的孕育、发生。