基于GPS数据分析郯庐断裂带中南段构造应力—应变场及大震危险性

发布时间：2020-10-30 05:52

　　郯庐断裂带位于我国东部,跨越东北、渤海、山东、江苏、安徽等多个地区,是中国东部一条规模最大的断裂带,中国境内全长约2400公里。渤海湾以南郯庐断裂带中南段在第四纪以来活动断层最发育,历史上曾发生公元前70年安丘7.0级地震和1668年郯城8 ~1/_2级地震,是我国主要地震活动区域之一。2008年汶川8.0级地震发生后,地下流体多测项震后效应在郯庐断裂带中南段部分地区一直持续存在,同时速度结构研究结果表明该区域存在发生中强以上地震的介质速度结构条件。2011年日本宫城M_W9.0级地震对我国东部地区产生mm至cm级近东西向的同震水平位移。前人众多研究表明,太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用是华北地区孕震的主要动力来源之一。日本地区强震活动对我国华北地区的地震活动有重要影响。此外,历史地震、地震活动性、现代构造活动等资料都显示,郯庐断裂带中南段具有强震的深浅部孕震构造条件。因此加强对郯庐断裂带中南段现今地壳变形特征的认识与分析,对郯庐断裂带乃至华北地区未来地震危险性的判定具有重大意义。本文首先将郯庐断裂带中南段分为三段,从北向南依次为:安丘段、郯城段和新沂段,并基于刚性运动模型和最小二乘配置方法并采用1999-2007年和2013-2015年两期GPS水平运动场数据反演郯庐断裂带中南段应力-应变状态,并在已得结果的基础上对研究区域地震危险性进行讨论。最后,我们得到如下认识:1、基于两期GPS水平速度场数据计算研究区域的速度剖面,然后进行对比分析。结果表明郯庐断裂带中南段分段特征明显,1999-2007期速度剖面结果显示,垂直断层方向上郯城段以北表现为挤压应变特征,以南表现为拉张应变特征,走滑断层方向上郯城段以北表现为右旋剪切应变特征,以南表现为左旋剪切应变特征,此段属于区域应变变化的转换带。2013-2015期速度剖面结果显示汶川地震和日本宫城地震后郯庐断裂带中南段地表应变呈现出增强的变化趋势,且整体都表现出右旋剪切,并伴随挤压的应变特征。通过两期速度剖面结果综合对比,可以看出汶川地震和日本宫城地震后郯庐断裂带中南段区域应变场发生了较为明显的变化,推测该段仍受到两次地震震后效应的影响,且日本宫城地震对郯庐断裂带中南段震后的影响更为显著,这是现今郯庐断裂带中南段带有近东西向拉张应变的主因。2、利用最小二乘配置方法计算郯庐断裂带中南段的地表应变率。结果显示,汶川地震和日本宫城地震后研究区域的剪应变整体增强,而剪应变增强最为明显的区域位于郯城段,可能显示郯城段现今仍具有震后调整滑动。3、计算郯庐断裂带中南段库仑应力积累速率对研究区域地震危险性的判定有很大的帮助。1999-2007期数据反演结果显示,库仑应力积累速率从研究区域南部向北部逐渐减小。2013-2015期数据反演结果显示,研究区域库仑应力积累速率整体有增大的趋势,且安丘段的库仑应力积累速率达到最大,新沂-泗洪段次之,郯城段最小,说明安丘段发生高震级地震的危险性最大,其次为新沂段。4、对郯庐断裂带中南段的大震危险性进行讨论,结果表明该区域具有强震孕震环境。根据华北地区新的地震围空区图像推测该段未来可能发生的大震规模介于郯城地震和唐山地震之间,并且从前人反演结果与本文对研究区域应力-应变的计算分析综合来看,安丘段发生大震危险性最高,其次为新沂段,郯城段未来发生大震的可能性较低。
【学位单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P315.2
【部分图文】：

郯庐断裂带,渤海,郯城

图 1-1 郯庐断裂带构造简图（朱光等，2006）据历史记载，郯庐断裂带曾发生过公元前70年安丘7级地震、1548年和1597年渤海 7 级地震、1888 年渤海 7.5 级地震、1969 年渤海 7.4 级地震、1975 年海城 7.3 级地震和 1668 年郯城 8.5 级地震等。其中 1668 年 8.5 级郯城大地震是中

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可见现今小震活动密集带的分布范围应反映出这次地震震源区段或地震断层的位置与长度（图1-2）（李家灵，1994）。图 1-2 郯城断裂带南段段小震分布图（李家灵等，1994）1 全新世断层；历史地震时间及震级；3 1668 年地震烈度大于Ⅺ范围；4~6 小震，震级分别为 2.0~2.9；3.0~3.9；4.0~4.9大量地震与地质资料研究表明，活动断层的破裂过程在一次独立的地震事件中并非沿着整条断裂全部破裂，而仅仅是断层的其中一个段落破裂。并且破裂的位置由许多可识别出的物理性质或是地质结构来控制破裂的起点、传播和终止。

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