某地區(qū)區(qū)域現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征分析

杜研巖 周志廣 郭 銳

1 概述

所謂區(qū)域現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)就是指新生代以來(lái),在某一地區(qū)現(xiàn)今地殼中仍在活動(dòng)的應(yīng)力場(chǎng)。研究構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng),不僅在于探索應(yīng)力場(chǎng)與斷裂構(gòu)造形態(tài)特征的關(guān)系,更重要的是認(rèn)識(shí)地塊中具有成生聯(lián)系的構(gòu)造形跡之間的組合類型、排列規(guī)律以及分布關(guān)系,從根本上認(rèn)識(shí)某一地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生、發(fā)展的轉(zhuǎn)化規(guī)律。

2 區(qū)域現(xiàn)代地震震源機(jī)制解

震源機(jī)制解是指震源區(qū)地震發(fā)生時(shí)的力學(xué)過(guò)程。一般采用各種震源模型(點(diǎn)源模型和非點(diǎn)源模型)進(jìn)行分析,在分析求解后,提供兩組力學(xué)參數(shù):一組為斷層面走向、傾向和傾角;另一組為最大主應(yīng)力軸和中等主應(yīng)力軸的方位和產(chǎn)狀。

據(jù)我國(guó)境內(nèi) 150次地震震源機(jī)制解,P波初動(dòng)符號(hào)項(xiàng)資料確定結(jié)果表明,大多數(shù)主壓應(yīng)力軸(P軸)和主張應(yīng)力都近于水平,中等應(yīng)力軸近于直立。我國(guó)以 SN向地震帶為界,可將大陸最大主應(yīng)力方向分布分成東、西兩部分:東部以近 EW向?yàn)橹?東北地區(qū)為NEE-SWW向,華北地區(qū)以NWW-NEE向?yàn)橹?華南地區(qū)在不同深度上最大主壓應(yīng)力方向變化相對(duì)不穩(wěn)定,多出現(xiàn)NE-SW, NW-SE向地應(yīng)力;西部近SN向的最大主壓應(yīng)力占有一定的優(yōu)勢(shì),其在西南地區(qū)較為明顯,而在西北地區(qū)則以NE-SW,NW-SE向地應(yīng)力為主。

根據(jù)吉林省地震局布置在長(zhǎng)春、吉林、四平、通化、磐石、敦化等地的地震臺(tái)自 1990年以來(lái)記錄到的小震P波初動(dòng)數(shù)據(jù),康力等人給出了這 6個(gè)地區(qū)的單臺(tái)小震綜合斷層面解(見(jiàn)表 1)。另外,張樹(shù)林又分析整理了自 1960年以來(lái)前人所作的研究區(qū)及其鄰區(qū)地震震源機(jī)制解(見(jiàn)表2)。

由小震綜合斷層面解和地震震源機(jī)制解分析可知:研究區(qū)及其鄰區(qū)的兩個(gè)主應(yīng)力軸取向相對(duì)穩(wěn)定,仰角變化不大,各處所在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)相差不大。主壓應(yīng)力軸 P方位在 54°～96°或 241°～275°之間,P軸優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹EE-EW向,仰角大部分小于45°,整體上主壓應(yīng)力以NEE方向?yàn)橹?主張應(yīng)力軸T方位在115°～177°或 296°～357°之間,T軸優(yōu)勢(shì)方向?yàn)?NNW向,除通化地區(qū)外,其他地區(qū)仰角都小于 45°,多在 7°～44°之間。由此可見(jiàn),各地區(qū)地震震源類型主要為走滑、近走滑型斷層和帶有走滑分量的逆斷層,其中通化地區(qū)地震震源類型為帶有走滑分量的逆斷層。

表1 研究區(qū)及其鄰區(qū)各單臺(tái)小震綜合斷層面解

5 結(jié)語(yǔ)

表2 研究區(qū)及其鄰區(qū)地震震源機(jī)制解

3 地震等震線

本文收集了研究區(qū)及其鄰區(qū) 1960年以來(lái)12次地震等震線資料(見(jiàn)表 3)。雖然等震線資料有限,且震級(jí)差別也較大,但等震線極震區(qū)長(zhǎng)軸方位比較集中,長(zhǎng)軸方位主要分布在NE和NW兩組方向,即地震破裂面具有NE和NW兩組方位,這與工作區(qū)地震震源機(jī)制解中兩個(gè)節(jié)面走向優(yōu)勢(shì)方位一致(見(jiàn)圖1)。

表3 地震極震區(qū)等震線長(zhǎng)軸方位表

4 區(qū)域現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)及地應(yīng)力場(chǎng)

從宏觀上看,本區(qū)位于太平洋板塊俯沖帶內(nèi)側(cè)的東北大陸地塊,自新生代以來(lái)一直受到太平洋板塊從NEE60°～NEE70°向南西西擠壓,同時(shí)日本海擴(kuò)張帶從南東向北西擠壓,而在區(qū)域上顯示為近東西向擠壓,這與地質(zhì)力學(xué)所述的受力方式一致。在這種區(qū)域性地應(yīng)力場(chǎng)作用下,區(qū)內(nèi) NNE向斷裂構(gòu)成了主體構(gòu)造,而 NWW向斷裂次之。

由震源機(jī)制解與等震線長(zhǎng)軸方向結(jié)果表明,本區(qū)處于中國(guó)東部地區(qū)統(tǒng)一應(yīng)力場(chǎng)中,表現(xiàn)出以NEE-EW向的主壓應(yīng)力和NWNNW向的主張應(yīng)力為特點(diǎn)的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)特征,該應(yīng)力場(chǎng)控制著區(qū)內(nèi)的中小型地震活動(dòng)。區(qū)內(nèi)最大主壓應(yīng)力隨深度變化不大,與其他地區(qū)相比,較為穩(wěn)定。

區(qū)內(nèi)地應(yīng)力實(shí)測(cè)資料較少,自 20世紀(jì) 60年代以來(lái),主要是在研究區(qū)鄰近地區(qū)部分礦山、水電站和活動(dòng)斷層或強(qiáng)烈地震區(qū)等一些地方進(jìn)行了一些地應(yīng)力實(shí)測(cè)活動(dòng),部分地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 4。從表 4的前部分可以看出,本地區(qū)最大主應(yīng)力隨深度變化不大,較為穩(wěn)定。綜合吳滿路、張順等分別利用應(yīng)力解除法和水致壓裂法在黑龍江荒溝蓄能電站樞紐區(qū)和頭臺(tái)油田各個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量的地應(yīng)力結(jié)果(見(jiàn)表 4),研究區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)與中國(guó)東部地區(qū)一樣,其主導(dǎo)方向均為NEE至近于EW向。

表4 鄰近地區(qū)地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

1)研究區(qū)及其鄰區(qū)的兩個(gè)主應(yīng)力軸取向相對(duì)穩(wěn)定,仰角變化不大,各處所在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)相差不大。

2)各地區(qū)地震震源類型主要為走滑、近走滑型斷層和帶有走滑分量的逆斷層,其中通化地區(qū)地震震源類型為帶有走滑分量的逆斷層。

3)本地區(qū)最大主應(yīng)力隨深度變化不大,較為穩(wěn)定。

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