某地区区域现代构造应力场特征分析

2011-04-14杜研岩周志广

山西建筑 2011年8期

杜研岩周志广郭锐

1 概述

所谓区域现代构造应力场就是指新生代以来,在某一地区现今地壳中仍在活动的应力场。研究构造应力场,不仅在于探索应力场与断裂构造形态特征的关系,更重要的是认识地块中具有成生联系的构造形迹之间的组合类型、排列规律以及分布关系,从根本上认识某一地区构造运动发生、发展的转化规律。

2 区域现代地震震源机制解

震源机制解是指震源区地震发生时的力学过程。一般采用各种震源模型(点源模型和非点源模型)进行分析,在分析求解后,提供两组力学参数:一组为断层面走向、倾向和倾角;另一组为最大主应力轴和中等主应力轴的方位和产状。

据我国境内 150次地震震源机制解,P波初动符号项资料确定结果表明,大多数主压应力轴(P轴)和主张应力都近于水平,中等应力轴近于直立。我国以 SN向地震带为界,可将大陆最大主应力方向分布分成东、西两部分:东部以近 EW向为主,东北地区为NEE-SWW向,华北地区以NWW-NEE向为主,华南地区在不同深度上最大主压应力方向变化相对不稳定,多出现NE-SW, NW-SE向地应力;西部近SN向的最大主压应力占有一定的优势,其在西南地区较为明显,而在西北地区则以NE-SW,NW-SE向地应力为主。

根据吉林省地震局布置在长春、吉林、四平、通化、磐石、敦化等地的地震台自 1990年以来记录到的小震P波初动数据,康力等人给出了这 6个地区的单台小震综合断层面解(见表 1)。另外,张树林又分析整理了自 1960年以来前人所作的研究区及其邻区地震震源机制解(见表2)。

由小震综合断层面解和地震震源机制解分析可知:研究区及其邻区的两个主应力轴取向相对稳定,仰角变化不大,各处所在区域应力场相差不大。主压应力轴 P方位在 54°～96°或 241°～275°之间,P轴优势方向为NEE-EW向,仰角大部分小于45°,整体上主压应力以NEE方向为主;主张应力轴T方位在115°～177°或 296°～357°之间,T轴优势方向为 NNW向,除通化地区外,其他地区仰角都小于 45°,多在 7°～44°之间。由此可见,各地区地震震源类型主要为走滑、近走滑型断层和带有走滑分量的逆断层,其中通化地区地震震源类型为带有走滑分量的逆断层。

表1 研究区及其邻区各单台小震综合断层面解

5 结语

表2 研究区及其邻区地震震源机制解

3 地震等震线

本文收集了研究区及其邻区 1960年以来12次地震等震线资料(见表 3)。虽然等震线资料有限,且震级差别也较大,但等震线极震区长轴方位比较集中,长轴方位主要分布在NE和NW两组方向,即地震破裂面具有NE和NW两组方位,这与工作区地震震源机制解中两个节面走向优势方位一致(见图1)。

表3 地震极震区等震线长轴方位表

4 区域现代构造应力状态及地应力场

从宏观上看,本区位于太平洋板块俯冲带内侧的东北大陆地块,自新生代以来一直受到太平洋板块从NEE60°～NEE70°向南西西挤压,同时日本海扩张带从南东向北西挤压,而在区域上显示为近东西向挤压,这与地质力学所述的受力方式一致。在这种区域性地应力场作用下,区内 NNE向断裂构成了主体构造,而 NWW向断裂次之。

由震源机制解与等震线长轴方向结果表明,本区处于中国东部地区统一应力场中,表现出以NEE-EW向的主压应力和NWNNW向的主张应力为特点的区域应力场特征,该应力场控制着区内的中小型地震活动。区内最大主压应力随深度变化不大,与其他地区相比,较为稳定。

区内地应力实测资料较少,自 20世纪 60年代以来,主要是在研究区邻近地区部分矿山、水电站和活动断层或强烈地震区等一些地方进行了一些地应力实测活动,部分地应力实测数据见表 4。从表 4的前部分可以看出,本地区最大主应力随深度变化不大,较为稳定。综合吴满路、张顺等分别利用应力解除法和水致压裂法在黑龙江荒沟蓄能电站枢纽区和头台油田各个测点测量的地应力结果(见表 4),研究区地应力场与中国东部地区一样,其主导方向均为NEE至近于EW向。