华北断块区均衡重力异常、构造特征及地震活动.pdf

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1、第37卷第2期地震地质Vo1．37．No．22015年6月SEISMOLOGYANDGEOLOGYJun．，2015doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2015．02．012华北断块区均衡重力异常、构造特征及地震活动黎哲君徐如刚张玮晶张毅李辉。’杨光亮。龙剑锋1)安徽省地震局，合肥2300312)中国地震局应急搜救中心，北京1000493)中国地震局地震研究所，武汉430071摘要均衡重力异常是地壳均衡状态的标志，地壳均衡状态与构造特征及地震活动密切相关。文中基于高阶地球重力场模型EGM2008自由空气异常，采用高精度数字地

2、形模型(DEM)ASTERGDEM2009和ETOPO1分别作为陆地和海底地形数据，通过基于DEM的严密地形一均衡改正方法计算得到华北断块区5×5’网格分辨率的Airy均衡重力异常。根据计算结果讨论了华北断块区均衡重力异常分布特征，并探讨了区内均衡重力异常与构造特征、地震活动的关系。结果表明，华北断块区均衡重力异常空间分布极不均匀，表现出明显的断块差异性；区内均衡重力异常大小主要受新构造运动控制，是地壳表层物质密度横向变化和深部构造差异共同作用的结果，构造运动对均衡重力异常的显著影响说明华北断块区地壳均衡调整尚未完成；华北断块区地震活动和均衡重力

3、异常之间有一定的联系，地震活动在显著的均衡重力异常高值区或低值区周围及正负均衡重力异常区过渡部位分布较为集中。关键词均衡重力异常华北断块区地震活动构造特征地球重力场模型中图分类号：P315．726文献标识码：A文章编号：0253—4967(2015)02—0496—14O引言华北断块区为中国最古老的岩石圈断块区，在早前寒武纪就已克拉通化并形成稳定的结晶基底，经过中生代燕山构造期较强烈的构造岩浆活动及新生代喜马拉雅构造期的新构造运动，形成了断块区内构造特征各异的次级断块并维持着较高的构造活动水平(张文佑等，1983；丁国瑜等，1989；汪一鹏等，1

4、989；邢集善，2002)，断块区内许多地方虽远离板块边界，却地震频发，华北断块区是中国强震活动较为集中的地区之一。为追踪华北地区地震形势，中国地震局在华北地区布设了流动重力监测网络，测网覆盖首都圈、内蒙古、辽宁、山西、河北、河南、山东、湖北、安徽、江苏等地区，监测数据在大华北地区年度地震趋势研判中发挥了积极作用，为了更好地利用流动重力观测数据来分析震情，迫切需要全面认清华北地区地壳重力均衡背景。20世纪80年代至今，许多学者(殷秀华等，1982；冯锐等，1987a，b，1989；唐新[收稿日期]2014-01—28收稿，2015—03—31改回

5、。[基金项目]地震科技星火计划项目(XH14028Y)、中国地震局地震行业科研专项(201308004)、安徽省地震科研基金(20130701)和安徽省地震局科研合同制项目(201323)共同资助。通讯作者：徐如刚，高级工程师，E—mail：xurugang@126．corn。2期黎哲君等：华北断块区均衡重力异常、构造特征及地震活动499分，对于ASTERGDEM2009数据未覆盖的海区则用ETOPO1数据补充，ETOPO1陆地高程数据来源于数字地形模型SRTM30，海底地形数据来源于世界大洋深度图(GEBCO)和海洋测深数据，网格分辨率为1×1

6、(Amanteeta1．，2011)，基本可以满足地形改正的需求。如此可将地形改正的外区范围扩展至全球，从而保证计算结果的准确性，并得到华北地区跨海、陆的完整均衡重力异常结果。2计算方法2．1地壳均衡模型及参数目前最为常用的地壳均衡模型有Airy模型、Pratt模型和维宁一曼尼兹模型等，实际应用中发现不同均衡模型的选择及模型参数较小的变化不会造成均衡重力异常结果的明显差异(冯锐等，1987；Woldetinsaeeta1．，2005)，本文不再就均衡模型的选择进行讨论。由于在华北地区Airy模型补偿效果略好于Pratt模型(张文佑等，1983)，

7、因此本文直接采用Airy均衡模型。Airy均衡理论认为山根密度与周围物质密度相同，地形相对于大地水准面的起伏越大，对应的山根或反山根越厚，按照式(2)计算Airy山根和反山根厚度，按照式(3)计算均衡补偿深度。t：=j4。(2二h：2．73hh<0．【P一PT=一(t+D)(3)式(2)、(3)中，t为山根或反山根厚度，P为标准地壳密度，取为2．67g／cm，P为标准地幔密度，取为3．27g／era，P为海水密度，取为1．03g／cm，h，为地形高程，为均衡补偿深度，D为标准地壳厚度。标准地壳厚度根据地壳模型CRUST2．0确定。由CRUST2．

8、0数据统计得到研究区域平均地壳厚度为35．88km，平均地形高程h=0．63km，在假设地壳达到均衡状态的情况下，由式(2)可知陆地平均