临汾市城区主要断裂活动性及地震危险性评价

摘要

临汾地区位于新构造活动强烈的汾渭断陷盆地中部，历史上曾发生过多次破坏性地震，是具有孕育和发生中强地震的构造条件。
　　论文基于临汾市活断层探测工作中利用建立第四纪标准地层剖面、反射波地震勘探、钻孔联合剖面、开挖探槽及大型剖面等方法取得的大量基础数据，对研究区内主要发震断层包括罗云山山前断裂和郭家庄断裂进行精确定位及分段，尽可能掌握断裂次级段落的几何学、活动性特征，并采取适合研究区构造特点的评价方法评价其潜在的地震最大震级、地震平均复发间隔及发生概率。得到主要成果包括:
　　(1)研究区地表出露的冲洪积物多是晚更新世至全新世地层，中更新世的湖积层较少出露。根据遥感影像、DEM影像分析及野外地质填图工作，综合绘制出研究区地貌特征图、第四纪地层分布图。由区内第四纪控制性钻孔数据加之参照前人有关研究结果综合分析，研究区内第四地层划分方案如下:全新统(Q4)0.0～0.4m，层厚0.4m;上更新统(Q3)0.4～80.8m，层厚80.4m;中更新统(Q2)，80.8～245m，揭露厚度164.2m。
　　(2)罗云山山前断裂控制临汾盆地的发育和主体构造格局，从断裂的几何结构、活动性质及时代划分，自北向南分为7段:罗云村段(F1)、万安段(F2)、亢村段(F3)、土门段(F4)、龙祠段(F5)、蔚村段(F6)及范家庄～西硙口段(F7)。
　　(3)罗云村段(F1)表现为三个呈左阶雁列分布的次级断层，最新活动时间为晚更新世早期，垂直位移速率为0.075mm/a;万安段(F2)断裂活动强度由北东往西南逐渐变弱，最新活动时间应是晚更新世中期偏晚，垂直活动速率为0.1mm/a;亢村段(F3) T2阶地面连续，晚更新世以来活动不强;土门段(F4)最新活动发生在8ka～12ka之间，为全新世早期活动断层，平均滑动速率0.06mm/a;龙祠段(F5)自晚更新世晚期以来发生过4次地震事件:最新一次事件断错了地表下2.5m、距今3ka的垆土层，可能与公元649年71/2级地震有关，全新世活动速率为0.41mm/a;蔚村段(F6)在晚更新世中、晚期发生过三次事件，活动速率为0.017mm/a;范家庄～西硙口段(F7)最新一次事件距今17ka±，活动速率在0.13 mm/a～0.22mm/a之间。
　　(4)罗云山山前断裂的右旋扭动主要发生在蔚村以北，沿断裂往南，断层右旋扭动量逐渐减小，在范家庄至西硙口段(F7)表现为是完全的正断层。
　　(5)罗云山山前断裂距今17ka以来存在3次事件，平均间隔7ka左右，E1事件可能与公元649年地震有关，垂直位移2.9m; E2事件距今8.14ka～10ka，垂直位移2.2m～3.0m; E3事件距今16.4ka～18.48ka，垂直位移3.0～3.5m。晚更新世中、晚期以来，除罗云村段(F1)以外，断裂的活动是连续分布、整体活动的，而最新一次活动仅在龙祠段(F5)有表现，该段为整条断裂活动最强烈的部分。
　　(6)郭家庄断裂是分割临汾凹陷甘亭和龙祠沉降中心的一条断裂，分为呈右阶展布的南、北两段，北段（北芦段）长9km，南段（郭家庄段）长16km。
　　(7)郭家庄断裂钻探揭示范围内，可见不同层位的地层都有不同程度错断，断距随深度加深而增大，最大可达1-1.5m。断裂至少错断年龄为66.6ka的晚更新世地层，结合前人资料及野外地质调查结果，该断裂最新活动时代为全新世。
　　(8)区域历史及现今地震时间分布具3个地震活跃期，活跃期中还存在持续10～30年、间隔为300年左右地震活动高潮时段;1970年以来现今中、小地震与M≥4.7级历史地震的空间展布都主要分布于太原盆地和临汾盆地，表明区域地震空间分布不均匀的特征;而这些地震大部分属浅源地震，主要分布于地表5-24km内。因此，区域上自1813年以来的地震活跃期尚未结束，作为区域地震主要分布区，临汾断陷盆地也是未来百年发生浅源强震活动的主要场所。
　　(9)震源机制解与构造应力场显示，研究区内最大主应力轴(σ1)产状(237°，8°)，最小主应力轴(σ3)产状(144°，21°)，中间主应力轴(σ2)产状(346°，67°)。结果与华北、山西地区的构造应力场完全一致。中强以上地震的优势破裂方向为NNE和NWW，震源错动为走滑类型，地震断裂为高角度正断性质。
　　(10)根据断裂相对危险段的判断标准，最终确定罗云山山前断裂除南端范家庄～西硙口段(F7)外，其余共90km长的部分为该断裂的相对危险段。郭家庄断裂整段共25km长的部分为相对危险段。
　　(11)依据邓起东、龙峰总结的华北经验关系（地震强度—破裂尺度）、WC经验关系（地震强度—地表破裂长度和破裂面积）、地震强度—地震矩的经验关系，得到对应的罗云山山前断裂相对危险段潜在地震最大震级分别为7.78、7.50、7.67，再赋予其不同的权系数，综合评估罗云山山前断裂相对危险段潜在地震最大震级为Ms=7.68。郭家庄断裂相对危险段潜在地震最大震级为Ms=7.05。
　　(12)罗云山山前断裂地震准间隔7ka，最新地震事件离逝时间为1366年，郭家庄断裂地震事件间隔为1800年，最新事件离逝时间为320年;对于泊松模型和布朗时间过程模型，综合得出罗云山山前断裂相对危险段潜在最大地震(Ms=7.68)未来50a、100a及200a的发震概率分别为0.009、0.018和0.033，郭家庄断裂相对危险段潜在最大地震(Ms=7.05)在未来50a、100a及200a的发震概率为0.033、0.066和0.128。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 1303年、1695年两次地震研究现状

1．2．2 临汾盆地构造研究现状

1．2．3 罗云山山前断裂研究现状

1．2．4 郭家庄断裂研究现状

1．2．5 地震危险性研究方法

1．3 选题依据及拟解决问题

1．3．1 选题依据

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 研究思路

第2章 区域地震构造环境

2．1 区域大地构造环境及演化

2．2 区域地层概况

2．2．1 区域新生代地层

2．2．2 临汾盆地第四纪地层

2．2．3 研究区构造地貌与第四纪地层

2．3 区域岩浆岩概况

2．4 区域主要活动断裂

2．5 区域新构造运动分区及特征

第3章 罗云山山前断裂活动性特征

3．1 罗云山山前断裂分段特征

3．2 罗云村段(F1)活动性特征

3．2 万安段(F2)活动性特征

3．3 亢村段(F3)活动性特征

3．4 土门段(F4)活动性特征

3．5 龙祠段(F5)活动性特征

3．6 蔚村段(F6)活动性特征

3．7 范家庄～西硝口段(F7)活动性特征

3．8 罗云山山前断裂活动性特征

3．8．1 罗云山山前断裂走滑特征

3．8．2 罗云山山前断裂晚第四纪活动速率

3．8．3 罗云山山前断裂古地震时空分布特征

第4章 郭家庄断裂活动性特征

4．1 郭家庄断裂分段特征

4．2 测线布设及浅层地震勘探

4．3 钻孔联合剖面探测

4．3．1 席村钻孔联合剖面

4．3．2 北芦村钻孔联合剖面

4．3．3 税务局宿舍钻孔联合剖面

4．4 郭家庄断裂活动性特征

第5章 断裂地震危险性评价

5．1 区域地震构造综合评价

5．2 区域地震活动特征

5．2．1 地震目录及区域地震概况

5．2．2 区域地震活动性分析

5．3 区域震源机制解与构造应力场

5．4 目标断裂相对危险段判定

5．5 罗云山山前断裂潜在地震最大震级与发生概率评估

5．5．1 由华北经验关系估计

5．5．2 由WC经验关系估计

5．5．3 由地震强度—地震矩经验关系估计

5．6 罗云山山前断裂潜在地震最大震级评估结果及其不确定性

5．7 郭家庄断裂潜在地震最大震级与发生概率评估

5．7．1 由华北经验关系估计

5．7．2 由WC经验关系估计

5．7．3 由地震强度—地震矩经验关系估计

5．8 郭家庄断裂潜在地震最大震级评估结果及其不确定性

5．9 相对危险段最大潜在地震发生概率评估

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果