祁连山北缘断裂系东段地震过程库仑应力调整及其与强震的关系

来源 :中国地震局兰州地震研究所 | 被引量 : 3次 | 上传用户:wwyufo
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强震的发生是在一定的构造应力场条件下断层活动的结果,断裂的活动方式与该断裂所受构造应力息息相关。一次大地震的同震位错改变了周围断裂或邻近区域的应力状态,产生了同震库仑应力变化,从而可以改变邻近断层上发生地震的可能性,即通过持久性的改变施加在断层上的应力来触发地震。因此,一个地区地震后库仑应力变化的研究对于该区周边未来地震危险区判定及危险性评价具有极其重要的意义。本文首先根据研究区地震资料,基于Okada的弹性半空间模型,采用Coulomb3.3软件,对北祁连山东段及邻区自1561年以来的9次M≥6.0级的历史地震和近代强震作为研究对象,分别通过地震累加与单震的库仑应力变化对后续地震的触发关系进行了研究,并根据库仑应力变化结果计算年应力累积率及累积时间。同时,根据b值扫描的方法及Dieterich所提出的速率-状态摩擦定律分析出该研究区未来的地震活动性,得出以下结论:1)根据库仑应力变化的计算与分析,北祁连山东段由于处于统一的构造应力场背景及同一构造体系中,各断裂之间地震发生具有明显的触发作用。本文运用叠加方法计算了研究区内9次强震的库仑应力变化,除了门源地震位于应力影区外,其它前震活动对后续地震都产生了明显的触发作用,库仑应力变化在0.1-4.066bar之间,触发率达到87.5%之高;对于前一地震对后续地震的计算中,发现有一半地震具有很好的触发现象,而另一半则存在抑制作用。前震对后续地震是触发提前还是抑制延迟取决于源断层与接收断层的位置及断层活动性质。其中,断层距较小的地震之间相互触发的影响相对较大,强震对后续地震触发或延迟作用明显。2)根据年应力累积率及累积时间的计算,得出,中宁7级地震使得固原7级地震提前了70a发生,固原7级地震使得中卫7级地震晚了3a。但是通过累计库仑应力变化却使得其提早18a发生,中卫7级地震促使了随后银川8级地震7a发生,最重要的是1920年的海原8地震促使古浪8级地震提前9a发生,与此同时,古浪8级地震对门源6.4地震起到了抑制的作用,使其晚了13a发生。3)强地震发生对于区域应力场往往有大的调整,研究区内1920年和1927年连续发生两次8级以上大震,对于区内应力分布具有明显的调整作用;基于两次大震对区内活动断裂库仑应力变化的计算,库仑应力明显增加区位于东侧的云雾山以及西段景泰-天祝-古浪两个地区,具有地震提前触发的危险,随后发生的1990年天祝6.2级地震正好位于西段危险区内,是一个比较好的验证;综合考虑库仑应力触发及断裂地震活动历史等特征,未来地震危险性较强的区域应为云雾山断裂以及西段景泰-天祝-古浪地区的金强河断裂一带。4)研究区1400年以来,一共有两次地震活跃幕,第一次活跃幕是1477-1739年,历史周期为262年。其中发生7级以上地震3次,6级以上地震3次,发生6级以上频次为0.02;另一次是1852年至今162年内,一共发生了9次6级以上地震,强震频次为0.06,明显比第一次活跃幕发震时间间隔缩短了一半,说明该地区可能进入了强震活动时代。5)通过b值扫描的方法计算得出,研究区内b值都在0.7以下,其中在古浪往西,经过武威、门源段b值最低,天祝-景泰-永登区域内b值相对较高一些,大约在0.65,也就是说发生地震的概率较其他区域要高,自中卫向东区域b值也相对较小,但比门源以西地区值要大,即危险性小于门源以西区域。6)应用Dieterich速率/状态摩擦定律,分析了祁连山北缘东段系的地震活动性。得出:冷龙岭断裂以西,金强河断裂以北至民乐地区以及银川-平罗断裂、牛首山附近活动性最强,向南至六盘山附近地震相对减弱。其活动性呈同心圆状向外辐射,活动性长轴方向与附近断层走向基本一致,由中心向两侧地震活动性逐渐减弱,最强地区位于门源-古浪-武威地区。同时分析地震活动率与背景地震活动率之间的关系,显示出研究区冷龙岭断裂以西,金强河断裂以北至民乐地区(西部)引起的活动性最强,其次是银川-平罗断裂以南地区(东部)。西段和东段在6级及以上地震在未来100a内活动性都在背景地震活动性之上,直到100a后才恢复至震前状态,而中部地区由于海原地震的发生,导致能量的释放,库仑应力变化为负值,其活动性大大减弱,在未来一段时间内,中部地区活动性一直处于上升阶段,到600a左右才恢复原来状态;对于7级及以上地震的活动性,西部和东部地区的地震活动性要400a左右才能恢复到背景状态,中部地区在未来800a内都处于应力累积阶段,无法恢复到背景地震活动率;对于8级及以上地震的活动性来说,西、中、东三地区在未来800a内都无法达到背景地震活动性阶段,不同的是西和东部是应力处于释放阶段,其活动性大于背景地震,而中部则处于累积阶段,其活动性小于背景地震。
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