地震地质 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (2): 395-413.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.02.008
余占洋1,2)(
), 沈旭章1,2),*(
), 梁浩1,2), 郑文俊1,2), 刘旭宙3)
收稿日期:2021-02-01
修回日期:2021-05-17
出版日期:2022-04-20
发布日期:2022-06-14
通讯作者:
沈旭章
作者简介:余占洋, 男, 1997年生, 2021年于中山大学获构造地质学专业硕士学位, 主要研究方向为地震精定位和构造应力场, E-mail: 1364284271@qq.com。
基金资助:
YU Zhan-yang1,2)(
), SHEN Xu-zhang1,2),*(
), LIANG Hao1,2), ZHENG Wen-jun1,2), LIU Xu-zhou3)
Received:2021-02-01
Revised:2021-05-17
Online:2022-04-20
Published:2022-06-14
Contact:
SHEN Xu-zhang
摘要:
文中选取2009年1月1日—2018年6月30日渭河-运城盆地地区的震相报告资料, 共包括14381个地震事件, 剔除其中地震信息不完整和台站记录过少的地震事件, 剩余11856个地震事件。由于研究区域较大, 为减少不同区域结构影响, 将渭河-运城盆地划分成3个较小的区域, 分别使用双差定位法进行重定位, 定位过程中使用52个台站的数据, 得到了8106个地震事件的重定位结果。采用格点尝试法反演震源机制解, 通过最小空间旋转角将其与前人使用其他方法得到的震源机制解结果进行定量比较, 发现两者基本一致。此外, 文中确定了区域内346个ML≥2地震事件的震源机制解, 经分析可知, 正断型和走滑型地震事件分布广泛, 占全部地震事件的60%以上, 且大多集中在断裂带附近。根据震源机制解和应力张量阻尼反演方法使用MSATSI程序包反演得到了渭河-运城盆地地区1°×1°网格的地壳应力场, 并垂直断层截取了一定数量的深度剖面进行分析。结果显示: 与定位前的分布相比, 重定位后的地震事件分布更集中, 在平面上基本沿断裂走向分布, 在垂向上沿断层面密集分布。山西地堑带内部及周边地震活动频繁, 但震级普遍较小; 而渭河断陷带内地震活动性相对较弱。重定位前震源深度集中分布在5~10km, 重定位后震源深度的分布发生了明显改变, 集中分布在10~25km范围内, 总体上震源深度集中在20km以内, 小部分地震发生在25~35km深度处。盆地内部的震源深度相对较浅, 以5~15km为主, 盆地两端震源深度有加深的趋势, 最深约达30km, 与前人的研究结果较为一致。对截取的深度剖面进行分析, 结果显示, 研究区域内大部分断层面的倾角较大, 与地表产状相近, 有的断层面甚至接近直立状态。断裂构造的运动性质和震源机制解指示研究区内断层性质以正断和走滑为主; 应力场反演结果显示, 除东南缘部分地区的R值较大外, 其余地区的R值均<0.5; 渭河-运城盆地地区的应力状态偏向于拉张, 最大水平主应力方向在渭河断陷带呈近EW向, 在山西断陷带南部呈NNE和NEE向, 与前人研究基本一致。
中图分类号:
余占洋, 沈旭章, 梁浩, 郑文俊, 刘旭宙. 基于地震活动性和震源机制解研究渭河-运城盆地主要断裂带的特征及应力场分布[J]. 地震地质, 2022, 44(2): 395-413.
YU Zhan-yang, SHEN Xu-zhang, LIANG Hao, ZHENG Wen-jun, LIU Xu-zhou. THE CHARACTERISTICS OF MAJOR FAULTS AND STRESS FIELD IN WEIHE-YUNCHENG BASIN CONSTRAINED BY SEISMIC ACTIVITY AND FOCAL MECHANISM SOLUTIONS[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2022, 44(2): 395-413.
图 1 渭河-运城盆地主要断裂分布图(图中断裂根据国家地震局“鄂尔多斯周缘活动断裂系”课题组(1988)修改) 不同颜色的圆表示2009年1月1日—2018年6月1日该区域ML≥3的不同震级和深度的地震事件。F1秦岭北缘断裂; F2渭河断裂; F3口镇-关山断裂; F4华山山前断裂; F5韩城断裂; F6双泉-临猗断裂; F7中条山山前断裂; F8罗云山山前断裂; F9霍山山前断裂; F10太谷断裂; F11交城断裂
Fig. 1 Distribution of main faults in Weihe-Yuncheng Basin(The fault in the figure was modified according to the Research Group of Active Fault System around Ordos, 1988, issued by China Earthquake Administration).
图 3 数据拟合残差与应力场反演模型长度的折中曲线 蓝色十字为最优阻尼系数, 空心圆圈表示反演中采用的阻尼参数所得出的结果
Fig. 3 Trade-off curve between model length and data fitting misfit in the stress field inversion model.
图 4 研究区域内重定位前(a)、 后(b)地震事件的分布以及定位所用台站的分布图
Fig. 4 The distribution of seismic events and stations before(a)and after(b)relocation in the research area.
| 类型 | P轴倾角/(°) | B轴倾角/(°) | T轴倾角/(°) |
|---|---|---|---|
| NS | ≥40且<52 | ≤20 | |
| SS | <40 | ≥45 | ≤20 |
| SS | ≤20 | ≥45 | <40 |
| TS | ≤20 | ≥40且<52 | |
| TF | ≤35 | ≥52 | |
| U | 上述类型之外的震源机制解 |
表1 震源机制解的类型划分表
Table1 Categories of tectonic stress regime for focal mechanism
| 类型 | P轴倾角/(°) | B轴倾角/(°) | T轴倾角/(°) |
|---|---|---|---|
| NS | ≥40且<52 | ≤20 | |
| SS | <40 | ≥45 | ≤20 |
| SS | ≤20 | ≥45 | <40 |
| TS | ≤20 | ≥40且<52 | |
| TF | ≤35 | ≥52 | |
| U | 上述类型之外的震源机制解 |
| 发震日期 | 发震地点 | 格点尝试法结果 | 前人研究结果 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | ||
| 2010-09-30 | 山西清徐 | 344 | 44 | 113 | 348 | 62 | 141 |
表2 利用不同方法得到的震源机制解
Table2 Focal mechanism solutions of earthquakes obtained by different methods
| 发震日期 | 发震地点 | 格点尝试法结果 | 前人研究结果 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | ||
| 2010-09-30 | 山西清徐 | 344 | 44 | 113 | 348 | 62 | 141 |
| 发震日期 | 发震地点 | 格点尝试法的结果 | 前人的研究结果 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | ||
| 2009-11-05 | 陕西高陵 | 275 | 29 | -81 | 259 | 33 | -88 |
| 2010-01-24 | 山西河津 | 239 | 42 | -26 | 256 | 48 | -39 |
| 2016-04-27 | 山西高平 | 109 | 42 | -74 | 113 | 53 | -74 |
表3 通过不同方法得到的MS>4.0地震的震源机制解
Table3 Focal mechanism solutions of earthquakes above MS4.0 obtained by different methods
| 发震日期 | 发震地点 | 格点尝试法的结果 | 前人的研究结果 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | 走向/(°) | 倾向/(°) | 倾角/(°) | ||
| 2009-11-05 | 陕西高陵 | 275 | 29 | -81 | 259 | 33 | -88 |
| 2010-01-24 | 山西河津 | 239 | 42 | -26 | 256 | 48 | -39 |
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