长江三峡库区巴东Ms5.1级地震成因机制研究

发布时间：2017-11-06 00:09

  本文关键词：长江三峡库区巴东Ms5.1级地震成因机制研究

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【摘要】：2013年12月16日13时,三峡库区巴东县东北部发生Ms 5.1级地震,为有仪器记录以来,三峡地区发生的震级最大的地震之一。本文从震源机制解,构造应力场,卫星重力异常特征,地壳速度结构,地表活动断层调查和三峡水库对该地震的影响等多方面系统研究了三峡地区的地壳活动性,在此基础上综合探讨此次巴东Ms5.1级地震的成因机制。本文搜集了研究区内已公开发表的150个震源机制解,利用基于最小阻尼二乘法的软件SATSI (Spatial And Temporal Stress Inversion)反演研究区内巴东库区、三峡大坝及黄陵背斜地区的现今构造应力场。结果显示巴东地区的现今最大主压应力(σ1)方向大致呈S-N向至NE向。以长江为界,其南部地区σ1呈近S-N向,较为水平；长江以北地区逐渐转变为NE向,应力场细节特征表明,黄陵背斜地区的σ1轴走向近E-W,且倾伏角较大,中部近垂直,而在西部边缘倾伏角减小较为水平,表明黄陵背斜现今遭受垂向压力作用,推测其下部存在物质上涌,导致黄陵背斜继续上隆。本次巴东地震震源机制显示的NW向最大主压应力推测来自黄陵背斜上隆在震中地区产生的E-W向挤压应力和NE向背景应力场的叠加。深部构造方面,本文利用ICGRM (International Centre for Global Earth Models)提供的EIGEN-6C2模型研究了巴东地区8-638阶卫星重力异常,结果表明该地区场源深度为10公里的地壳为局部重力低异常,反映了该处物质密度较周围偏低,形成低密度层。同时,研究了该地区速度结构剖面,结果表明巴东地区地壳5-9公里及10-15公里深处存在上下两个低速层,上部低速层与水库渗水有关,下部低速层与地幔热流体的上涌有关。低密度层和低速层的确定为韧性流变层的存在提供了证据。该地区的以上构造特征表明,巴东Ms5.1地震的发生,与深部构造存在密切联系。震源机制解表明高桥断裂是此次巴东Ms5.1级地震的发震断裂,其运动性质为右旋走滑兼具逆冲分量,最大主压应力轴呈NW向,与野外调查的断层特征相符。根据上述应力场分布特征并结合深部构造环境,推测该主压应力是黄陵背斜上隆在其西部边缘产生的E-W向最大主压应力叠加NE向的背景应力场产生的。同时根据gCAP反演得到的震源机制解中包括非构造成因的成分,结合库区岩性及断裂特征,推测巴东Ms5.1级地震也与三峡水库蓄水有关。库水下渗降低了上地壳上部断层活动的阈值,引起断层不稳定,且2013年11月11日的175米试验性蓄水使库区岩石载荷增加,超过已经弱化的断层强度,对巴东Ms5.1级地震起到触发作用。通过以上研究认为,巴东Ms5.1级地震是受深部构造环境和浅部构造应力场控制的构造地震,同时由于三峡水库蓄水产生的库水下渗及库水载荷增加,一方面降低了断层强度,另一方面也改变了断层的受力状态,共同促使已处于临界应力状态的断层突然活动,触发了巴东Ms5.1级地震。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315.1

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