多源观测约束下的海原断裂带凹凸体确定研究

作     者：周中正 

作者单位：武汉大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许才军

授予年度：2020年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

主      题：海原断裂带 块体模型 凹凸体 b值 滑动亏损速率 

摘      要：凹凸体模型作为解释地震破裂模式的一种重要模型,对研究断层应力积累和地震起裂位置有着重要作用。而海原断裂带作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,属于青藏高原块体向大陆挤压的最前沿,是研究地震破裂模式的理想试验区。因此,精确探测海原断裂带的凹凸体分布,研究海原断裂带的地质构造运动以及地震活动性有着重要的科学意义。为研究海原断裂带的凹凸体分布情况,本文先采用b值法探测海原断裂带凹凸体,利用全国地震目录数据,对海原断裂带的b值分布进行计算。考虑到1920年海原地震和1927年古浪地震的影响,本文将海原断裂带分为托莱山-冷龙岭断裂、金强河-老虎山断裂和海原断裂(狭义),并将地震目录资料按照地震发生时间(海原地震、古浪地震)分割,分别分析断层上b值的变化情况和凹凸体分布。结果显示托莱山-冷龙岭断裂西部b值下降,存在潜在凹凸体;金强河-老虎山断裂中西部b值下降显著,大概率存在凹凸体;海原断裂(狭义)西部原本存在凹凸体,但因为海原地震释放了该位置的应力积累,该处变为非凹凸体。为进一步确定凹凸体的边界,并研究海原断裂带的凹凸体分布和构造运动,本文采用大地测量法对海原断裂带凹凸体进行探测,利用1998年～2018年的GNSS速度场资料,基于块体模型和三角位错元对海原断裂带的断层震间滑动亏损速率进行反演。结果显示海原断裂带滑动速率自西向东逐渐递减,从托莱山断裂7.31mm/yr降至海原断裂东段4.58 mm/yr。结合倾滑速率和走滑速率的分布情况可知,从托莱山断裂到海原断裂东段,海原断裂带的构造活动以逆冲构造运动为主逐渐变为以走滑运动为主。震间滑动亏损速率的反演结果表明,托莱山-冷龙岭西部存在凹凸体;金强河-老虎山断裂中西部存在凹凸体;这一分布结果与b值法结果一致。为了提高凹凸体探测的精度,本文结合b值法和大地测量法,提出一种精确定位凹凸体边界的多源观测数据融合探测方法——双阈值搜索法(b值+滑动亏损速率)。方法融合地震目录数据和GNSS速度场资料,以b值凹凸体边界和滑动亏损速率凹凸体边界最相符为准则,通过区间搜索获得b值和震间滑动亏损速率的最优阈值组合,进而划分精确的凹凸体边界。结果表明海原断裂带存在两个凹凸体:(1)托莱山-冷龙岭断裂凹凸体东西边界为100.22°E-101.22°E,下边界深度为5.60 km;(2)金强河-老虎山断裂凹凸体东西边界为102.46°E-103.44°E,下边界深度为12.23 km。