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 |
2016-04-27 | 山西高平 | 109 | 42 | -74 | 113 | 53 | -74 |
[1] | 白相东. 2018. 秦岭北缘断裂带活动性对地质灾害影响研究[D]. 哈尔滨: 中国地震局工程力学研究所. |
BAI Xiang-dong. 2018. Influence study from the activity of the northern margin fault zone of Qinling Mountains on geological hazard[D]. Institute of Engineering Mechanics, CEA, Harbin. (in Chinese) | |
[2] |
毕丽思, 何宏林, 徐岳仁, 等. 2017. 山西霍山山前断裂冲沟S-A双对数图、 凹曲指数与陡峭指数的构造响应特征[J]. 地震地质, 39(6): 1158-1172. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.005.
DOI |
BI Li-si, HE Hong-lin, XU Yue-ren,et al. 2017. Responses of the S-A double-log graph, concavity index and steepness index of channels to the tectonic movement of the Huoshan piedmont fault[J]. Seismology and Geology, 39(6): 1158-1172. (in Chinese) | |
[3] | 蔡妍, 吴建平, 房立华, 等. 2014. 鄂尔多斯东缘地震重定位及拉张盆地过渡区的地震分布特征[J]. 地球物理学报, 57(4): 1079-1090. |
CAI Yan, WU Jian-ping, FANG Li-hua,et al. 2014. Relocation of earthquakes in the eastern margin of Ordos block and their tectonic implication in the transition zones of extensional basin[J]. Chinese Journal of Geophysics, 57(4): 1079-1090. (in Chinese) | |
[4] | 陈九辉, 刘启元, 李顺成, 等. 2009. 汶川 MS8.0 地震余震序列重新定位及其地震构造研究[J]. 地球物理学报, 52(2): 390-397. |
CHEN Jiu-hui, LIU Qi-yuan, LI Shun-cheng,et al. 2009. Seismotectonic study by relocation of the Wenchuan MS8.0 earthquake sequence[J]. Chinese Journal of Geophysics, 52(2): 390-397. (in Chinese)
DOI URL |
|
[5] | 崔华伟, 黄骥超, 万永革, 等. 2019. 帕米尔-兴都库什地区构造应力场反演及拆离板片应力形因子特征研究[J]. 地球物理学报, 62(5): 1633-1649. |
CUI Hua-wei, HUANG Ji-chao, WAN Yong-ge,et al. 2019. Inversion for the tectonic stress field and the characteristic of the stress shape factor of the detachment slab in the Pamir-Hindu Kush area[J]. Chinese Journal of Geophysics, 62(5): 1633-1649. (in Chinese) | |
[6] | 郭春杉, 李文巧, 田勤俭, 等. 2019. 中条山北麓断裂解州段晚更新世滑动速率研究[J]. 地震, 39(4): 13-26. |
GUO Chun-shan, LI Wen-qiao, TIAN Qin-jian,et al. 2019. Study on late Pleistocene slip rate of Xiezhou section of the northern Zhongtiaoshan faults[J]. Earthquake, 39(4): 13-26. (in Chinese) | |
[7] | 郭祥云, 蒋长胜, 王晓山, 等. 2017. 鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征[J]. 大地测量与地球动力学, 37(7): 675-685. |
GUO Xiang-yun, JIANG Chang-sheng, WANG Xiao-shan,et al. 2017. Characteristics of small to moderate focal mechanism solutions stress filed of the circum-Ordos block[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 37(7): 675-685. (in Chinese) | |
[8] | 国家地震局“鄂尔多斯活动断裂系”课题组. 1988. 鄂尔多斯周缘活动断裂系[M]. 北京: 地震出版社. |
Research Group on Active Fault Systems around the Ordos Massif, State Seismological Bureau. State Seismological Bureau. 1988. Active Fault Systems around the Ordos Massif[M]. Seismological Press, Beijing. (in Chinese) | |
[9] | 扈桂让, 李自红, 闫小兵, 等. 2017. 韩城断裂西庄村-西南村一带断裂展布及晚第四纪剖面[J]. 地质科技情报, 36(4): 36-41. |
HU Gui-rang, LI Zi-hong, YAN Xiao-bing,et al. 2017. Distribution of Hancheng Fault between Xizhuang village and Xinan village, and late Quaternary profiles[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 36(4): 36-41. (in Chinese) | |
[10] | 胡惠民. 1987. 山西地堑系的现代构造活动特征[J]. 中国地震, 3(4): 67-73. |
HU Hui-min. 1987. The characteristics of recent tectonic activity in Shanxi graben system[J]. Earthquake Research in China, 3(4): 67-73. (in Chinese) | |
[11] | 李斌, 李自红, 宋美琴, 等. 2019. 山西原平ML4.7地震矩张量反演[J]. 太原理工大学学报, 50(5): 598-605. |
LI Bin, LI Zi-hong, SONG Mei-qing,et al. 2019. The moment tensor inversion of Yuanping ML4.7 earthquake in Shanxi Province[J]. Journal of Taiyuan University of Technology, 50(5): 598-605. (in Chinese) | |
[12] | 刘林飞, 梁向军, 吴叔坤, 等. 2017. 2010年1月24日河津 MS4.8 地震的震源机制解[J]. 山西建筑, 43(33): 32-34. |
LIU Lin-fei, LIANG Xiang-jun, WU Shu-kun,et al. 2017. Focal mechanism solution of the Jan. 24, 2010 Hejin, Shanxi earthquake of MS4.8[J]. Shanxi Architecture, 43(33): 32-34. (in Chinese) | |
[13] | 米丰收, 韩恒悦, 靳金泉, 等. 1993. 口镇-关山断裂的现今活动特征[J]. 西安地质学院学报, 15(2): 40-47. |
MI Feng-shou, HAN Heng-yue, JIN Jin-quan,et al. 1993. Nowadays active features of Kouzhen-Guanshan Faults[J]. Journal of Xi'an College of Geology, 15(2): 40-47. (in Chinese) | |
[14] | 盛书中, 万永革, 王晓山, 等. 2016. 2013年吉林松原震群重定位及发震构造解[J]. 地学前缘, 24(2): 212-219. |
SHENG Shu-zhong, WAN Yong-ge, WANG Xiao-shan,et al. 2017. Relocation of the 2013 Songyuan earthquake swarm in Jilin Province and its seismogenic structure[J]. Earth Science Frontiers, 24(2): 212-219. (in Chinese) | |
[15] | 司苏沛, 李有利, 吕胜华, 等. 2014. 山西中条山北麓断裂盐池段全新世古地震事件和滑动速率研究[J]. 中国科学: 地球科学(D辑), 44(9): 1958-1967. |
SI Su-pei, LI You-li, LÜ Sheng-hua,et al. 2014. Holocene slip rate and paleoearthquake records of the Salt Lake segment of the northern Zhongtiaoshan Fault, Shanxi Province[J]. Science in China(Ser D): Earth Science, 44(9): 1958-1967. (in Chinese) | |
[16] | 孙昌斌, 谢新生, 江娃利. 2012. 河流冲沟裂点展布对全新世断层活动事件的响应--以山西交城断裂为例[J]. 地震地质, 34(2): 254-268. |
SUN Chang-bin, XIE Xin-sheng, JIANG Wa-li. 2012. Distribution of the knickpoints in fluvial gullies in response to the events of Holocene fault activity: A case study of the Jiaocheng Fault in Shanxi[J]. Seismology and Geology, 34(2): 254-268. | |
[17] | 孙昌斌, 谢新生, 许建红. 2011. 罗云山山前断裂带阶地调查研究及其构造意义[J]. 中国地震, 27(2): 126-135. |
SUN Chang-bin, XIE Xin-sheng, XU Jian-hong. 2011. Research on terraces investigation of Luoyunshan fault zone and its tectonic implication[J]. Earthquake Research in China, 27(2): 126-135. (in Chinese) | |
[18] | 田建梅, 李有利, 司苏沛, 等. 2013. 中条山北麓中段洪积扇上全新世断层陡坎的发现及其新构造意义[J]. 北京大学学报(自然科学版), 49(6): 986-992. (in Chinese) |
TIAN Jian-mei, LI You-li, SI Su-pei,et al. 2013. Discovery and neotectonic significance of fault scarps on alluvial fans in the middle of northern piedmont of the Zhongtiao Mountains[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 49(6): 986-992. (in Chinese) | |
[19] | 田勤虎, 周本刚, 段蕊, 等. 2014. 渭河断裂东段中更新世晚期以来活动速率[J]. 灾害学, 29(4): 76-81. |
TIAN Qi-hu, ZHOU Ben-gang, DUAN Rui,et al. 2014. Activity rate of the east section of Weihe Fault in late middle Pleistocene[J]. Journal of Catastrophology, 29(4): 76-81. (in Chinese) | |
[20] | 万永革. 2019. 同一个地震多个震源机制中心解的确定[J]. 地球物理学报, 62(12): 4718-4728. |
WAN Yong-ge. 2019. Determination of center of several focal mechanisms of the same earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 62(12): 4718-4728. (in Chinese) | |
[21] | 王明秋. 2011. 宝鸡地区活动断裂发育特征及其地震活动性分析[D]. 西安: 长安大学. |
WANG Ming-qiu. 2011. The characteristics of active faults and analysis of seismic activity in Baoji area[D]. Chang'an University, Xi'an. (in Chinese) | |
[22] | 许忠淮, 阎明, 赵仲和, 等. 1983. 由多个小地震推断的华北地区构造应力场的方向[J]. 地震学报, 5(3): 268-279. |
XU Zhong-huai, YAN Ming, ZHAO Zhong-he,et al. 1983. Evaluation of the direction of tectonic stress in North China from recorded data of a large number of small earthquakes[J]. Acta Seismologica Sinica, 5(3): 268-279. (in Chinese) | |
[23] | 朱艾斓, 徐锡伟, 周永胜, 等. 2005. 川西地区小震重新定位及其活动构造意义[J]. 地球物理学报, 48(3): 629-636. |
ZHU Ai-lan, XU Xi-wei, ZHOU Yong-sheng,et al. 2005. Relocation of small earthquakes in western Sichuan, China and its implications for active tectonics[J]. Chinese Journal of Geophysics, 48(3): 629-636. (in Chinese) | |
[24] | Aki K. 1966. Earthquake generating stress in Japan for the years 1961 to 1963 obtained by smoothing the first motion radiation patterns[J]. Bulletin of the Earthquake Research Institute, 44(2): 447-471. |
[25] |
Guiraud M, Laborde O, Philip H. 1989. Characterization of various types of deformation and their corresponding deviatoric stress tensors using microfault analysis[J]. Tectonophysics, 170(3-4): 289-316.
DOI URL |
[26] | Hardebeck L L, Michael A J. 2006. Damped regional-scale stress inversions: Methodology and examples for southern California and the Coalinga aftershock sequence[J]. Journal of Geophysical Research, 111(B11): B11310. |
[27] |
Martinez-Garzon P, Kwiatek G, Ickrath M,et al. 2014. MSATSI: A MATALAB package for stress inversion combining solid classic methodology, a new simplified user-handling and a visualization tool[J]. Seismological Research Letters, 85(4): 896-904.
DOI URL |
[28] |
Michael A J. 1984. Determination of stress from slip data: Faults and folds[J]. Journal of Geophysical Research, 89(B13): 11517-11526.
DOI URL |
[29] |
Michael A J. 1987. Use of focal mechanisms to determine stress: A control study[J]. Journal of Geophysical Research, 92(B1): 357-368.
DOI URL |
[30] |
Waldhauser F, Ellsworth W. 2000. A double-difference earthquake location algorithm: Method and application to the northern Hayward Fault, California[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 90(6): 1353-1368.
DOI URL |
[31] |
Wessel P, Luis J F, Uieda I,et al. 2019. The Generic Mapping Tools Version 6[J]. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20(11): 5556-5564.
DOI |
[32] |
Zoback M L. 1992. First and second order patterns of stress in the lithosphere: The World Stress Map Project[J]. Journal of Geophysical Research, 97(B8): 11703-11728.
DOI URL |
[1] | 樊文杰. 2021年5月21日漾濞MS6.4地震及周边的构造应力场特征和动力学意义[J]. 地震地质, 2023, 45(1): 208-230. |
[2] | 邓文泽, 刘杰, 杨志高, 孙丽, 张雪梅. 青海玛多MS7.4地震震源破裂过程反演结果的初步分析[J]. 地震地质, 2022, 44(4): 1059-1070. |
[3] | 王雨晴, 冯万鹏, 张培震. 交角约90°共轭断裂的现今形变及对构造应力场的指示意义——以2019年MW≥6.4菲律宾地震序列为例[J]. 地震地质, 2022, 44(2): 313-332. |
[4] | 张致伟, 龙锋, 赵小艳, 王迪. 川滇地区的震源机制解及应力场特征[J]. 地震地质, 2022, 44(1): 170-187. |
[5] | 赵韬, 王莹, 马冀, 邵若潼, 徐一斐, 胡景. 2021年青海玛多7.4级地震序列重定位和震源机制特征[J]. 地震地质, 2021, 43(4): 790-805. |
[6] | 王莹, 赵韬, 胡景, 刘春. 2021年云南漾濞6.4级地震序列重定位及震源机制解特征分析[J]. 地震地质, 2021, 43(4): 847-863. |
[7] | 崔仁胜, 赵翠萍, 周连庆, 陈阳. 2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震序列的活动特征和发震构造[J]. 地震地质, 2021, 43(2): 329-344. |
[8] | 李金, 蒋海昆, 魏芸芸, 孙昭杰. 2020年1月19日伽师6.4级地震发震构造的初步研究[J]. 地震地质, 2021, 43(2): 357-376. |
[9] | 刘旭宙, 沈旭章, 何骁慧, 蒲举. 2019年夏河M5.7地震的余震序列重定位及发震构造[J]. 地震地质, 2021, 43(1): 197-208. |
[10] | 崔华伟, 郑建常, 张正帅, 李冬梅, 柴光斌. 长岛地区小地震断层面参数拟合及应力场特征[J]. 地震地质, 2020, 42(6): 1432-1445. |
[11] | 梁姗姗, 徐志国, 盛书中, 张广伟, 赵博, 邹立晔. 2019年四川长宁6.0级地震主震及中强余震(MS≥4.0)的震源机制及其应力场[J]. 地震地质, 2020, 42(3): 547-561. |
[12] | 阎春恒, 周斌, 李莎, 向巍, 郭培兰. 利用小震分布和区域应力场确定龙滩库区地震断层面参数[J]. 地震地质, 2020, 42(3): 562-580. |
[13] | 张志斌, 赵晓成, 任林. 新疆天山中段的震源机制解与构造应力场特征分析[J]. 地震地质, 2020, 42(3): 595-611. |
[14] | 詹慧丽, 张冬丽, 何骁慧, 沈旭章, 郑文俊, 李志刚. 基于地震活动特征的鄂尔多斯西缘现今构造变形模式的限定[J]. 地震地质, 2020, 42(2): 346-365. |
[15] | 吴微微, 魏娅玲, 龙锋, 梁明剑, 陈学芬, 孙玮, 赵晶. 2017年8月8日四川九寨沟M7.0地震及其余震序列的震源参数[J]. 地震地质, 2020, 42(2): 492-512. |
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