华北地区700年来地壳应力场演化与地震的关系研究

摘要

目前地震断层相互作用问题已引起地震学家的广泛关注.许多研究表明一条断层的破裂可以影响附近其他断层趋于破裂的进程,两条断层间的确切作用取决于它们的相对位置、破裂机制、错动量和介质力学性质.本研究给出了华北地区700年来由于长期构造加载及地震断层错动导致的累积库仑破裂应力变化(△CCFS)的演化过程.长期构造加载场由GPS观测得到的地壳平均应变率场给出.关于历史地震断层破裂参数的估算,根据的是华北地区有现代仪器记录的大震资料归算地震烈度与断层破裂长度、震级和地震矩的统计关系;根据地质调查得到的地震断层走向、倾角以及本地区的构造应力场方向估计滑动角.考虑粘弹性成层介质地壳模型,计算长期构造加载和地震形变(同震及震后介质粘弹性驰豫变形)造成的累积应力场变化.将累积应力场变化投影到后续地震断层面和滑动方向上得到△CCFS,并研究其对后续地震发生的触发作用.对1303年以来华北地区发生的49个M≥6.5地震研究结果表明:△CCFS对48个后续地震中的38个有触发作用,触发率达到79.2%.应用当今累积应力场变化于华北地区1303年～2003年发生的M≥5地震,我们发现触发率达到75.5%,于1976年以来发生的M≥5地震触发率达82.1%.未被触发的地震中有些是发生在断层破裂区附近的余震,很可能是由于历史地震破裂参量估计的误差落入影区中,若排除这些影响,触发率会更高.研究表明△CCFS与发生的后续地震有很好的相关性.当前△CCFS显著上升的地区包括渤海及其邻域地区、西秦岭北缘断裂带、张家口-渤海地震带西端和太原盆地,其地震危险性应引起重视.