2001年昆仑山口西地震前后人人构造带的应力状态变化.pdf

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1、第34卷第4期地震地质VoI．34．No．42012年12月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDee．，2012doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2012．04．0062001年昆仑山口西地震前后山西构造带的应力状态变化王凯英’马瑾-7桂苓Yu．Rebetsky。)王晓山闫小兵)1)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京1000292)河北省地震局，石家庄0500213)InstituteofPhysicsoftheEach，RussianAcademy

2、ofSciences，Moscow1238104)山西省地震局，太原030021摘要运用应力状态定量化参数反演方法(CAM)，对发生在山西构造带(简称山西带)l967—2010年期间的地震震源机制数据进行了应力状态反演。按这个时段中国发生的强震和山西省中强地震发生时间对数据进行了分时段研究。研究表明，在2001年昆仑山口西8．1级地震前后山西构造带的最大主压应力轴方向发生了明显变化。该地震前山西带最大主压应力轴方向以NW向分布为主；该地震后山西带的最大主压应力轴转变为NE向分布为主。值得强调的是，

3、在1967-2001年11月各时间段中主压应力轴方向没有明显区别，说明该地震对山西带应力状态变化起了重要作用。当最大主压应力轴为NW向分布时，山西带内的SN向构造段与NE向构造段的应力状态均以水平剪切为主；而当最大主压应力轴转为NE向分布时，山西带内SN向构造的应力状态分布表现为水平剪切，而NE向构造的应力状态分布表现为水平拉张。文中对产生应力主轴方向变化的原因进行了分析。与此同时，对山西带强震分布与构造条件的关系也进行了讨论。关键词CAM方法山西构造带应力状态变化中图分类号：P553文献标识码：

4、A文章编号：0253—4967(2012)04-0597—090定量化应力参数研究方法山西是中国历史上的强震活跃区。1303-1695年在400a的时段内，相距不足45km的范围内相继发生8级和7／12级的强震。为此，1993年马宗晋先生领导完成了重大研究项目，并主编了《山西临汾地震研究与系统减灾》专著，旨在预测和预防。作为城市地震预测预防的典范作品，此项研究成果一直是我们研究山西地震规律的借鉴。十几年过去了，山西发生强震的危险性依然存在。值此马宗晋先生80华诞之际，我们谨以“2001年昆仑山口西

5、地震前后山西构造带的应力状态变化”为题的短文表示祝贺。近年来俄罗斯科学院大地物理研究所基于震源机制资料、岩石破裂实验结果、强震区的地形和应力降等资料，开发了评价地震危险区应力状态参[收稿日期]2012—04—21收稿，2012—05—21改回。[基金项目]国家自然科学基金(41172180)和中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1204)共同资助。598地震地质34卷数的碎裂分析方法(CataclasticAnalysisMethod，简称CAM)(Rebetsky，1997a，b，2

6、003)，该方法主要包括以下几个步骤：(1)首先获取应力“同源”分区及各区的应力主轴方向和应力张量形状系数，其基本原理是：在每个应力“同源”区中所发生的地震节面方向在一特定范围内并通过使用塑性理论的能量准则加以限定；基于以下基本假定：在应力“同源”区中每个地震造成的应变增量由发震断层的面积和沿断层的平均位移量所决定，地震发生时应力“同源”区内部弹性能减少及弹性能最大释放，可应用各应力分区内的每组震源机制数据获得各分区的应力主轴方位及用来描述应力主轴相对大小的Lode—nadai系数。(2)在获得3

7、个主应力轴的方位以及Lode—nadai系数后，CAM方法基于岩石脆性行为的摩尔库仑定律，将第1步获得的结果结合摩尔圆图解的几何关系，可计算出有效应力和最大剪应力相对岩石内聚力的归一化值)=—a(1)／3一(子m十-K)]协／，●n●＼13一、●●，(2)一～丁式中+有效应力～p一P—Pr：(+p)=(1一IX)(n)一(1+)(n)+2／3亍==6r=(1一)nt一(1+)n￡其中，k为静摩擦系数；为应力椭球系数；p为孔隙流体压力；r=(．一0"3)／2，P=一(．+0"2+)／3；n和t(i：

8、1，2，3)是任意方向断层面法向和这个面上的剪应力在所求主应力轴坐标系下的方向余弦，P和是未知的平均应力和最大剪应力。(3)通过区域强震矩张量信息，可估算出岩石内聚力r并进而获得最大剪应力和有效应力的绝对值；在获取区域地形和岩石密度的基础上，可进一步得到区域孔隙流体压力的分布。相比现有的一些运用小震震源机制数据推断区域应力主轴的方法，该方法对于构造应力“同源”区域的判断和选择避免了应力分区的主观性，而且该方法不仅能够获得主应力轴的方向、应力张量的形状系数等，还可以在此基础上进一步确