2016年M6.2呼图壁地震发震构造及其对天山构造带隆升的启示:来自中近场钻孔应变观测的证据
发布时间：2021-11-10 02:33
天山山脉在新生代经历了强烈的构造隆升和地壳缩短作用,其周缘发生的地震活动是了解这一构造模式的窗口.对2016年呼图壁地震的发震构造有两种解读:向南倾斜的低角度逆断层和向北倾斜的高角度逆断层.中近场四台钻孔应变仪记录到了本次地震的同震响应,本文采用均质模型对IGP-CEA和USGS震源机制解进行模拟,结果显示发震断层为向北陡倾的反冲断层,15个原始方位和8个N-S、E-W方位观测值全部与预测值一致.对比天山北缘常见的低角度逆冲断层,反冲断层对构造隆升的贡献更有效,以断层倾角70°和19°计算,二者对隆升和缩短贡献比例分别为2.89:1和1:2.76.这一结果表明天山构造带内部的反冲构造同样具有单独发震的可能性,它们对天山现今的隆升高度同样起着不可忽视的作用.
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
呼图壁地震余震空间展布，左边来源于中国地震局地球物理研究所，右边来源于Lu等（2017).(a,b）为余震的平面投影；（c,d）为余震在IGP-CEA震源机制解辅助节面的垂面投影；（e,f）为余震在其主节面的垂面投影，具体震源参数参考表1
如图7所示，应变对数值大体上随震中距呈线性递减，拟合方程为log10(Y)=-0.021 X-6.57，斜率和截距95%置信区间分别为-0.029～-0.012和-7.27～-5.87，衡量拟合优度的可决系数R-square等于0.65．这一趋势符合理想状态下弹性应变的分布规律，在理想弹性体中，断层位错导致的库伦应变与震中距R3呈负相关（Manga and Wang,2015）．在非对数坐标系下对测量值进行幂函数拟合，得到最优解为R-2.34，指数95%置信区间为-11.47～6.79，跨度比较大，但最优解的可决系数高达0.59，说明这一数值的统计学意义是可信的，应变观测值随震中距呈幂函数衰减，并且与理论状态下的衰减关系具有一定的可比性．4 讨论
为了更直观地体现理论应变与实际观测值之间的关系，图9和图10分别展示了IGP-CEA和USGS震源参数在0.1km深度N-S和E-W方向理论应变场，相同方向的测量值则通过公式（1）和四分量的实际方位角计算得出（表6）．四组节面在近地表形成的应变与实际观测值同样十分接近，特别是E-W分量，四组预测值与观测值应变性质全部一致．主要差别在于对石场和榆树沟N-S分量的解读：IGP-CEA辅助节面预测石场和榆树沟N-S分量张应变增强，与观测到的压应变增强完全相反；USGS主、辅助节面对石场N-S方向的计算值与观测值符号相反；而IGP-CEA主节面所有预测值与观测值全部一致．由于仅有四个台站记录到了本次地震的库伦应变响应，其分布密度无法支持更精细的对比分析，然而综合考虑构造背景、南北和东西向应变分量以及原始四分量的分析结果，基本上可以排除IGP-CEA辅助节面49°/27°/50°，相对于USGS主、辅助节面而言，该节面与观测值不匹配的频率更高；此外，从余震分布的角度考虑，低角度逆冲断层最可能为该节面，在排除它之后，最合理的断层面为向北倾斜的高角度逆冲断层．故此，我们认为本次地震的发震断层面是一条向北倾斜的高角度逆断层，断层面参数更接近IGP-CEA震源机制解主节面（273°/70°/108°）．
【参考文献】：
期刊论文
[1]Source models for the 2016 Mw6.0 Hutubi earthquake, Xinjiang,China: A possible reverse event[J]. Gang Liu,Xuejun Qiao,Wei Xiong,Yu Zhou,Zhaosheng Nie,Chuanjia Xia. Geodesy and Geodynamics. 2017(05)
[2]西天山巨型金铜铅锌成矿带构造成矿演化和找矿方向[J]. 薛春纪,赵晓波,莫宣学,陈毓川,董连慧,顾雪祥,张招崇,Bakhtiar NURTAEV,Nikolay PAK,李志丹,王新利,张国震,亚夏尔亚力坤,冯博,俎波,刘家瑛. 地质学报. 2014(12)
[3]对当前四分量钻孔应变观测的审视——以应变不变量为标尺[J]. 刘序俨,王紫燕,方宏芳,黄声明,王林. 地球物理学报. 2014(10)
[4]天山南北麓中-新生界碎屑锆石U-Pb年代学记录、物源体系分析与陆内盆山演化[J]. 李忠,彭守涛. 岩石学报. 2013(03)
[5]星星峡石英闪长质片麻岩的锆石年代学:对天山造山带构造演化及基底归属的意义[J]. 贺振宇,张泽明,宗克清,王伟,于飞. 岩石学报. 2012(06)
[6]RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用[J]. 李涛,陈群策,欧阳祖熙,宁杰远,陈征,吴立恒. 北京大学学报(自然科学版). 2011(04)
[7]Palaeozoic tectonic evolution of the Tianshan belt,NW China[J]. Jacques CHARVET,Sébastien LAURENT-CHARVET,Michel FAURE,Dominique CLUZEL,Koen De JONG. Science China（Earth Sciences）. 2011(02)
[8]Abnormal Phenomena Recorded by Several Earthquake Precursor Observation Instruments Before the Ms 8.0 Wenchuan,Sichuan Earthquake[J]. OUYANG Zuxi~*,ZHANG Hongxun,FU Zizhong,GOU Bo and JIANG Wali~* Institute of Crustal Dynamics,China Earthquake Administration,Beijing 100085,China. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2009(04)
[9]四分量钻孔应变观测的实地相对标定[J]. 邱泽华,石耀霖,欧阳祖熙. 大地测量与地球动力学. 2005(01)
[10]中国西部钻孔应变仪台网工作回顾与前瞻[J]. 欧阳祖熙,张宗润,舒桂林. 岩石力学与工程学报. 2004(23)
本文编号：3486396
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
呼图壁地震余震空间展布，左边来源于中国地震局地球物理研究所，右边来源于Lu等（2017).(a,b）为余震的平面投影；（c,d）为余震在IGP-CEA震源机制解辅助节面的垂面投影；（e,f）为余震在其主节面的垂面投影，具体震源参数参考表1
如图7所示，应变对数值大体上随震中距呈线性递减，拟合方程为log10(Y)=-0.021 X-6.57，斜率和截距95%置信区间分别为-0.029～-0.012和-7.27～-5.87，衡量拟合优度的可决系数R-square等于0.65．这一趋势符合理想状态下弹性应变的分布规律，在理想弹性体中，断层位错导致的库伦应变与震中距R3呈负相关（Manga and Wang,2015）．在非对数坐标系下对测量值进行幂函数拟合，得到最优解为R-2.34，指数95%置信区间为-11.47～6.79，跨度比较大，但最优解的可决系数高达0.59，说明这一数值的统计学意义是可信的，应变观测值随震中距呈幂函数衰减，并且与理论状态下的衰减关系具有一定的可比性．4 讨论
为了更直观地体现理论应变与实际观测值之间的关系，图9和图10分别展示了IGP-CEA和USGS震源参数在0.1km深度N-S和E-W方向理论应变场，相同方向的测量值则通过公式（1）和四分量的实际方位角计算得出（表6）．四组节面在近地表形成的应变与实际观测值同样十分接近，特别是E-W分量，四组预测值与观测值应变性质全部一致．主要差别在于对石场和榆树沟N-S分量的解读：IGP-CEA辅助节面预测石场和榆树沟N-S分量张应变增强，与观测到的压应变增强完全相反；USGS主、辅助节面对石场N-S方向的计算值与观测值符号相反；而IGP-CEA主节面所有预测值与观测值全部一致．由于仅有四个台站记录到了本次地震的库伦应变响应，其分布密度无法支持更精细的对比分析，然而综合考虑构造背景、南北和东西向应变分量以及原始四分量的分析结果，基本上可以排除IGP-CEA辅助节面49°/27°/50°，相对于USGS主、辅助节面而言，该节面与观测值不匹配的频率更高；此外，从余震分布的角度考虑，低角度逆冲断层最可能为该节面，在排除它之后，最合理的断层面为向北倾斜的高角度逆冲断层．故此，我们认为本次地震的发震断层面是一条向北倾斜的高角度逆断层，断层面参数更接近IGP-CEA震源机制解主节面（273°/70°/108°）．
【参考文献】：
期刊论文
[1]Source models for the 2016 Mw6.0 Hutubi earthquake, Xinjiang,China: A possible reverse event[J]. Gang Liu,Xuejun Qiao,Wei Xiong,Yu Zhou,Zhaosheng Nie,Chuanjia Xia. Geodesy and Geodynamics. 2017(05)
[2]西天山巨型金铜铅锌成矿带构造成矿演化和找矿方向[J]. 薛春纪,赵晓波,莫宣学,陈毓川,董连慧,顾雪祥,张招崇,Bakhtiar NURTAEV,Nikolay PAK,李志丹,王新利,张国震,亚夏尔亚力坤,冯博,俎波,刘家瑛. 地质学报. 2014(12)
[3]对当前四分量钻孔应变观测的审视——以应变不变量为标尺[J]. 刘序俨,王紫燕,方宏芳,黄声明,王林. 地球物理学报. 2014(10)
[4]天山南北麓中-新生界碎屑锆石U-Pb年代学记录、物源体系分析与陆内盆山演化[J]. 李忠,彭守涛. 岩石学报. 2013(03)
[5]星星峡石英闪长质片麻岩的锆石年代学:对天山造山带构造演化及基底归属的意义[J]. 贺振宇,张泽明,宗克清,王伟,于飞. 岩石学报. 2012(06)
[6]RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用[J]. 李涛,陈群策,欧阳祖熙,宁杰远,陈征,吴立恒. 北京大学学报(自然科学版). 2011(04)
[7]Palaeozoic tectonic evolution of the Tianshan belt,NW China[J]. Jacques CHARVET,Sébastien LAURENT-CHARVET,Michel FAURE,Dominique CLUZEL,Koen De JONG. Science China（Earth Sciences）. 2011(02)
[8]Abnormal Phenomena Recorded by Several Earthquake Precursor Observation Instruments Before the Ms 8.0 Wenchuan,Sichuan Earthquake[J]. OUYANG Zuxi~*,ZHANG Hongxun,FU Zizhong,GOU Bo and JIANG Wali~* Institute of Crustal Dynamics,China Earthquake Administration,Beijing 100085,China. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2009(04)
[9]四分量钻孔应变观测的实地相对标定[J]. 邱泽华,石耀霖,欧阳祖熙. 大地测量与地球动力学. 2005(01)
[10]中国西部钻孔应变仪台网工作回顾与前瞻[J]. 欧阳祖熙,张宗润,舒桂林. 岩石力学与工程学报. 2004(23)
本文编号：3486396
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