地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (2): 336-356.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.02.006
收稿日期:
2023-12-07
修回日期:
2024-02-06
出版日期:
2024-04-20
发布日期:
2024-05-29
通讯作者:
*雷建设, 男, 1969年生, 博士, 研究员, 主要从事地震波层析成像理论与应用研究, E-mail: 作者简介:
许永强, 男, 1998年生, 现为山西大同大学资源与环境专业在读硕士研究生, 主要从事小地震精定位、 震源机制解研究, E-mail: xuyongqiang_sx@163.com。
基金资助:
XU Yong-qiang1)(), LEI Jian-she2),*()
Received:
2023-12-07
Revised:
2024-02-06
Online:
2024-04-20
Published:
2024-05-29
摘要:
文中基于中国地震台网中心在大同火山群及周边地区记录到的2008年1月—2023年1月期间3 218个地震的到时资料, 采用双差地震重定位法开展了重新定位研究, 获得了2 447个事件的重定位结果。结果显示, 地震大多发生在16km深度以浅处, 集中分布于断陷盆地内及盆地边界的断裂带附近, 整体走向NE-SW, 与区域活动构造的活动断裂及其控制的地堑、 半地堑型断陷盆地的走向较为一致。这些地震 E-W 向、 S-N 向、 垂直向的平均定位误差约为0.21km、 0.22km、 0.30km, 平均均方根残差为0.14s。口泉断裂带附近的地震分布由南部的较深、 较集中变化为北部的较浅、 较分散, 可能与矿山开采活动有关。大同-阳高地震震源区的地震多集中在与大王村断裂平行的东侧隐伏断层的3~16km深度处, 该隐伏断层与团堡断裂和六棱山山前断裂交会, 可能与大同-阳高地震的余震活动有关。火山区内部的地震活动并不强烈。结合该区域新的背景噪声层析成像结果分析发现, 大多数地震发生在低速异常边界, 可能暗示了这些地震的发生与热物质上涌所携带的流体上升至地壳深度, 进而降低断面有效正应力密切相关。
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图1 大同火山群及周边区域的构造、 主要断层和地震分布 a 大同火山群及周边区域构造图; 黑色粗实线表示一级地块边界, 黑色细实线表示二级地块边界, 活动地块数据引自张培震等(2003); 红色矩形区域为图b研究区域。b 大同火山群及周边区域的主要活动断层和2008年以来的地震分布图; 黑色实线表示主要活动断层, 活动断层数据来源于中国地震灾害防御中心地震活动断层探察数据中心①(① https://www.activefault-datacenter.cn。); 黑色圆圈表示2008年以来的地震震中, 地震数据来自中国地震台网中心观测报告②(② https://news.ceic.ac.cn。); 红色矩形区域为图c研究区域。c 火山分布示意图; 大峪口火山包括2座小火山, 秋林火山包括4座小火山, 火山数据引自尹赞勋(1976)、 张世民等(1997)及安卫平等(2008), 东、 西分区引自陈文寄等(1992); 紫色矩形区域为图d研究区域。d 大同-阳高震区; 紫色五角星表示1989年以来发生的M≥5.0地震震中, 地震数据来自中国地震局地质研究所国家地震活断层研究中心③(③ https://data.activetectonics.cn。)
Fig. 1 Distribution of regional tectonics, main faults, and earthquakes.
图2 本研究所用的地震和台站分布 红色三角形表示大同火山群; 黑色三角形表示本研究所用的97个省级固定地震台站; 黑色圆圈表示2008年以来的地震震中; 黑色虚线圆表示火山区周边300km的范围; 黑色实线为活动断层
Fig. 2 Distribution of earthquakes and seismic stations used in this study.
图4 本研究所用的一维速度模型 VP模型(实线)通过总结前人研究(张成科等, 1998; 张学民等, 2003; 李春来等, 2005; Li et al., 2015; 靳玉科等, 2020; Wang et al., 2021)得出, VS模型(虚线)由波速比VP/VS=1.78计算得出(李凤英, 2020)
Fig. 4 1D velocity models used in this study.
图5 重定位前后的地震分布对比 a 重新定位前中小地震的震中分布平面图、 沿经纬度方向分布剖面图和深度分布频度图;b 重新定位后的地震分布。圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级, 颜色表示震源深度; 红色三角形为大同火山群, 黑色实线表示活动断层。KQSF 口泉断裂带南段; KQMF 口泉断裂带中段; KQNF 口泉断裂带北段; YTF 阳高-天镇断裂; TYBNF 天镇-阳高盆地北缘断裂; HBNF 怀安盆地北缘断裂; DHSF 岱海南缘断裂; CLSWF 采凉山西缘断裂; CLSEF 采凉山东缘断裂; HBSF 怀安盆地南缘断裂; SYF 水峪断裂; YBNF 阳原盆地北缘断裂; HRF 怀仁断裂; TBF 团堡断裂; DWF 大王村断裂; LLSF 六棱山山前断裂; YBSF 阳原盆地南缘断裂; STF 神头断裂; HSNFF 恒山北簏断裂
Fig. 5 Comparison between earthquakes before and after relocation.
图7 口泉断裂带中段及南段北部地震分布图 a 近平行于断层的地震分布纵剖面图, 其中的地震为距AA'纵剖面两侧各6km范围内的地震, 剖面图上方的线条表示沿剖面的地形。b—f 近垂直于断层的地震分布纵剖面图, 其中的地震分别为距BB'、 CC'和DD'纵剖面两侧各5km范围内的地震、 距EE'和FF'纵剖面两侧各3km范围内的地震。剖面图上方的线条表示沿剖面的地形, 粗垂线代表断层, KS 口泉断裂带南段, KM 口泉断裂带中段。g 地震震中平面图, 黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面位置。KQSF 口泉断裂带南段; KQMF 口泉断裂带中段; KQNF 口泉断裂带北段。圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级, 颜色表示距2008年1月1日0时的时间尺度
Fig. 7 Distribution of relocated earthquakes around the middle and southern segments of the Kouquan fault zone.
图8 口泉断裂带北段地震活动分布 a 近平行于断层的地震活动纵剖面图, 其中的地震为距AA'纵剖面两侧各6km范围内的地震, 剖面图上方的线条表示沿剖面的地形。b—e 近垂直于断层的地震活动纵剖面图, 其中的地震分别为距BB'、 CC'、 DD'和EE'纵剖面两侧各6km范围内的地震, 剖面图上方的线条表示沿剖面的地形, 粗垂线代表断层。KM 口泉断裂带中段; KN 口泉断裂带北段; S 水峪断裂; C 采凉山西缘断裂; Y 阳高-天镇断裂。f 地震震中平面图, 黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面的位置。KQMF 口泉断裂带中段; KQNF 口泉断裂带北段; YTF 阳高-天镇断裂; SYF 水峪断裂; CLSWF 采凉山西缘断裂。圆圈表示地震,圆圈大小表示震级, 颜色表示距2008年1月1日0时的时间尺度
Fig. 8 Distribution of relocated earthquakes around the northern segment of Kouquan fault zone.
图9 大同-阳高震区地震活动分布图 a 近平行于断层的地震活动纵剖面图, 其中的地震为距AA'纵剖面两侧各6km范围内的地震, 剖面图上方的线条表示沿剖面的地形。b—e 近垂直于断层的地震活动纵剖面图, 其中的地震分别为距BB'、 CC'、 DD'和EE'纵剖面两侧各2km范围内的地震, 剖面图上方的线条表示沿剖面的地形, 粗垂线代表断层。T 团堡断裂; L 六棱山山前断裂; D 大王村断裂。f 地震震中平面图。黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面位置; 紫色五角形表示1989年以来发生的M≥5.0地震。TBF 团堡断裂; DWF 大王村断裂; LLSF 六棱山山前断裂。圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级, 颜色表示距2008年1月1日0时的时间尺度。红色三角形为大同火山
Fig. 9 Distribution of relocated earthquakes around the Datong-Yanggao earthquake area.
图10 沿口泉断裂带重定位后的地震与S波速度结构(侯爵等, 2023)之间的关系 a、 b 近平行于断层的纵剖面图, 其中的地震分别为距AA'和BB'纵剖面两侧各6km范围内的地震, 红色代表低速异常, 蓝色代表高速异常, 其色标位于图底部。纵剖面图中的紫色线条指示莫霍面深度(He et al., 2014), 图上方的黑色线条为沿剖面的地形。c 口泉断裂带及周边地区地震的震中平面图, 黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面位置。KQSF 口泉断裂带南段; KQMF 口泉断裂带中段; KQNF 口泉断裂带北段; YTF 阳高-天镇断裂; SYF 水峪断裂; CLSWF 采凉山西缘断裂。圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级
Fig. 10 Relationship between relocated earthquakes and S-wave velocity structure (HOU Jue et al., 2023) along the Kouquan fault zone.
图11 大同盆地重定位后的地震与S波速度结构(侯爵等, 2023)之间的关系 a—c 近平行于断层的地震分布纵剖面图, 其中的地震分别为距AA'、 BB'和CC'纵剖面两侧各5km范围内的地震, 红色代表低速异常, 蓝色代表高速异常, 其色标位于图底部。纵剖面图中紫色线条指示莫霍面深度(He et al., 2014), 图上方的黑色线条为沿剖面的地形。d—g 近垂直于断层的地震分布纵剖面图, 其中的地震分别为距DD'、 EE'、 FF'和GG'纵剖面两侧各5km范围内的地震。h 大同盆地地震震中平面图, 黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面位置。LLSF 六棱山山前断裂; HRF 怀仁断裂。圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级。蓝色五角形表示1305年5月3日6.5级地震震中
Fig. 11 Relationship between relocated earthquakes and S-wave velocity structure (HOU Jue et al., 2023) in the Datong Basin.
图12 阳高盆地重定位后的地震与S波速度结构(侯爵等, 2023)之间的关系 a、 b 阳高盆地地震分布纵剖面图, 其中的地震分别为距AA'和BB'纵剖面两侧各6km范围内的地震, 红色代表低速异常, 蓝色代表高速异常, 其色标位于图底部。纵剖面图中的紫色线条指示莫霍面深度(He et al., 2014), 图上方的黑色线条为沿剖面的地形。c 阳高盆地地震震中平面图, 黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面位置。TYBNF 天镇-阳高盆地北缘断裂; CLSEF 采凉山东缘断裂。圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级
Fig. 12 Relationship between relocated earthquakes and S-wave velocity structure (HOU Jue et al., 2023) in the Yanggao Basin.
图13 火山群地区重定位后的地震与S波速度结构(侯爵等, 2023)之间的关系 a—c 地震分布纵剖面图, 其中的地震分别为距AA'、 BB'和CC'纵剖面两侧各4km范围内的地震, 红色代表低速异常, 蓝色代表高速异常, 其色标位于图底部。纵剖面图中的紫色线条指示莫霍面深度(He et al., 2014), 图上方的黑色线条为沿剖面的地形。d 火山群地区地震震中平面图, 黑色粗实线表示活动断层, 黑色细实线表示纵剖面位置, 圆圈表示地震, 圆圈大小表示震级, 红色三角形表示大同火山
Fig. 13 Relationship between relocated earthquakes and S-wave velocity structure (HOU Jue et al., 2023)around the volcanoes.
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