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鄂尔多斯块体周缘地壳应力场与断层面参数的研究

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【摘要】:本论文基于地震孕育和预测的两个“关键问题”—应力与断层,围绕历史上强震多发、活动特色鲜明、正断层系的鄂尔多斯块体周缘开展详细研究,主要研究内容包括以下三方面:一是由P波初动资料,应用综合震源机制解法计算了鄂尔多斯块体周缘的地壳应力场,二是对其周缘的地震丛集群应用双差法进行重定位研究,三是基于重定位结果,应用由小震分布确定断层面的方法对1989年大同—阳高地震和1303年山西洪洞地震的发震断层面参数进行了研究,分述如下:首先,本论文将综合震源机制解法应用于鄂尔多斯块体周缘地壳应力场的计算,使用2007年8月1日——2013年7月21日鄂尔多斯块体周缘发生的8499个地震的49844个P波初动符号资料,所得的0.25°×0.25°应力场结果基本上覆盖了鄂尔多斯块体周缘地区。根据该结果,我们得到鄂尔多斯块体周缘地壳应力场具有以下特征:1、在环绕鄂尔多斯块体周缘的银川—吉兰泰断陷带、河套断陷带、岱海断陷带、山西断陷带和渭河断陷带内,综合震源机制解结果以正断层型为主,且综合震源机制解节面走向大体上与控制断陷带边界的主要断裂走向相一致,与鄂尔多斯块体周缘断陷带现今的拉张状态相一致。2、在鄂尔多斯西南缘,综合震源机制解类型主要为逆冲、逆冲走滑和走滑型,反映了鄂尔多斯块体在西南缘受到青藏高原北东向的挤压作用。鄂尔多斯西南缘应力场的主压应力方向在远处为东-西向,源自于青藏高原向东北挤压的作用,靠近鄂尔多斯块体表现为北东-南西向。3、P轴方位在局部地区变化较大,但总体呈现规律性变化。P轴方位在鄂尔多斯块体西缘,从南向北,主压应力轴方位更加偏北;在其北缘,由西向东,主压应力轴方位更加偏东。在其南缘和东缘,主压应力轴方位变化不大,大体上平行于控制各断陷带主要断裂的走向。P轴倾角在西南缘为近水平,在其周缘各盆地内P轴近直立。4、T轴方位总体表现为北西—南东向;在鄂尔多斯块体周缘各断陷带内,T轴走向大体上与控制断陷带主要断裂走向以及断陷盆地走向相垂直。5、鄂尔多斯块体在其西南角受到来自青藏高原的北东向挤压和其东北角深部物质上涌形成的北西-南东向拉张力联合作用,上述作用使得鄂尔多斯块体周缘地区除西南区为挤压区外,其余区域均为剪切拉张区,与先前研究认为鄂尔多斯块体周缘地区处于引张应力场作用相符合,较好地解释了环鄂尔多斯块体周缘的断陷盆地构造,亦符合鄂尔多斯块体东西两侧的右旋剪切拉张带以及南北两侧的左旋剪切拉张带的性质。其次,本论文将鄂尔多斯块体周缘分为:鄂尔多斯北缘、鄂尔多斯东缘、鄂尔多斯南缘、鄂尔多斯西南缘和鄂尔多斯西缘五个区域,利用双差法对地震丛集群进行重定位研究。所得研究结果中,仅鄂尔多斯块体东缘地区所得的重定位结果大体上覆盖了整个研究区域,其余研究区仅获得了局部地区的地震活动特点及其与地质构造的关系,未能体现整个研究区的地震活动特征。因此,有关重定位研究结果,我们仅给出关于鄂尔多斯块体东缘地震重定位结果的认识和总结。由山西断陷带地震的双差法重定位研究结果,我们获得以下认识:1、重定位后均方根残差的平均值大大降低,反映双差定位法提高了定位结果的精度;2、重定位后,震中的空间分布更加向断层附近集中,且其条带状展布更为明显;3、震源的深度分布在25 km以内,且大体上呈现出正态分布,南部的震源深度相对较北部要深一些,表明山西断陷带地震主要发生在地壳的中上部;4、盆地内部的震源深度相对较浅,盆地两端震源深度逐渐加深,总体上随着断陷带构造震源深度呈现出起伏变化。最后,基于地震发生在断层面上及其附近区域以及大震震源区地震活动的“长期性”假设,利用前面章节给出的地震丛集群重定位和地壳应力场研究结果,确定了1989年大同—阳高地震和1303年山西洪洞地震的发震断层面参数,1989年大同—阳高地震的发震断层走向为199°,倾向北西,倾角为64°,滑动角为-128°,发震断层为右旋走滑正断型;1303年山西洪洞地震的断层走向为17°,倾向南东,倾角为84°,滑动角为-176°,发震断层为右旋走滑型为主,有少许正断型分量。


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