摘要：搜集了東大別地區(qū)震源機(jī)制解資料，利用應(yīng)力張量平均法、FMSI法計(jì)算得出該地區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征并加以分析。結(jié)果表明：多數(shù)地區(qū)最大主壓應(yīng)力軸方位為近EW或NEE向，最小主壓應(yīng)力軸方位為近NS或NNW向，應(yīng)力軸的傾角較小;應(yīng)力張量平均法計(jì)算結(jié)果顯示西邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為91°，東邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為267°;FMSI方法計(jì)算結(jié)果顯示，西邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為87°，東邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為260°。

　　關(guān)鍵詞：東大別地區(qū);構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng);應(yīng)力平均張量法;FMSI

　　0引言

　　構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是地球動(dòng)力學(xué)研究的核心問題之一，中國大陸受印度板塊、太平洋板塊和菲律賓板塊的碰撞、擠壓和俯沖，應(yīng)力來源較為復(fù)雜，現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)具有明顯的分區(qū)性，表現(xiàn)為不同地區(qū)應(yīng)力作用方向和應(yīng)力結(jié)構(gòu)的不同[1]。板內(nèi)塊體斷裂的相互作用是導(dǎo)致應(yīng)力性狀非均勻分布的主要原因，各應(yīng)力區(qū)邊界稱為應(yīng)力轉(zhuǎn)換帶[2]，其兩側(cè)的應(yīng)力性狀可能存在較為明顯的不一致，因此可能在應(yīng)力轉(zhuǎn)換帶內(nèi)的斷層造成應(yīng)力積累或強(qiáng)閉鎖的現(xiàn)象。而地震是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下積累大量應(yīng)變能達(dá)到一定程度后，導(dǎo)致巖石突然破裂或快速錯(cuò)動(dòng)的一種自然現(xiàn)象，地震激發(fā)的地震波往往包含震源應(yīng)力場(chǎng)的信息，因此利用地震波資料可以反演地震的震源機(jī)制解，大量的震源機(jī)制解結(jié)果可以反映區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征。利用上述思路開展應(yīng)力場(chǎng)的研究很多，并取得了許多成果與認(rèn)識(shí)[1-5]。

　　東大別山位于秦嶺—大別造山帶東端，是該造山帶的重要組成部分，東至郯廬斷裂帶，西至商城—麻城斷裂，南至襄樊—廣濟(jì)斷裂，北至壽縣—定遠(yuǎn)斷裂[6]，是華北塊體和華南塊體的接壤部位，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分區(qū)顯示東大別地區(qū)是華北、華南地區(qū)現(xiàn)代地殼應(yīng)力控制區(qū)域之間的分界線[7]。東大別地區(qū)現(xiàn)代地震的震源深度均比較淺，而由淺源地震的震源機(jī)制解資料推斷的應(yīng)力狀態(tài)可以反映地殼中上部脆性層中的應(yīng)力狀態(tài)，如劉澤民等利用該地區(qū)219個(gè)震源機(jī)制解資料[8]，得到該地區(qū)最大主壓應(yīng)力軸的方向和傾角分別為267°和5°，最小主壓應(yīng)力軸的方向和傾角分別為358°和4°;倪紅玉等利用東大別地區(qū)內(nèi)的“霍山窗”地區(qū)62個(gè)震源機(jī)制資料[9-10]，得到該地區(qū)的最大主壓應(yīng)力軸的方向和傾角分別為92°和9°，最小主壓應(yīng)力軸的方向和傾角分別為2°和0°，而該區(qū)域內(nèi)的金寨沙坪溝的水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)量顯示最大水平主應(yīng)力場(chǎng)方向數(shù)學(xué)平均值為63°[11]。上述研究有的是將東大別地區(qū)作為一個(gè)整體來研究其構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，有的是研究東大別地區(qū)內(nèi)部某個(gè)小范圍或地點(diǎn)的應(yīng)力場(chǎng)，鮮有東大別地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的空間分布特征研究。隨著地震臺(tái)網(wǎng)的不斷加密，特別是數(shù)字地震觀測(cè)的發(fā)展，加上震源機(jī)制反演方法的改進(jìn)，該地區(qū)近年來積累了大量準(zhǔn)確的震源機(jī)制解資料。本文系統(tǒng)地收集了該地區(qū)1970年以來的震源機(jī)制解反演計(jì)算資料，利用應(yīng)力張量平均法、FMSI方法計(jì)算該地區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征。東大別地區(qū)在構(gòu)造上相對(duì)獨(dú)立，是一處構(gòu)造復(fù)雜、自印支期造山運(yùn)動(dòng)以來有多期活動(dòng)、且全新世以來破壞性地震頻繁活動(dòng)的區(qū)域，因此研究東大別地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征，對(duì)解釋東大別地區(qū)強(qiáng)震的發(fā)生具有重要的科學(xué)意義。

　　1地震構(gòu)造背景和地震活動(dòng)

　　東大別地區(qū)地處安徽、江西、湖北、河南4省交界地區(qū)，構(gòu)造較為復(fù)雜，東邊界郯廬斷裂帶是東亞大陸上的一系列NE向巨型斷裂系中的一條主干斷裂帶，南邊界襄樊—廣濟(jì)斷裂帶歷來被視作印支—燕山期秦嶺—大別山造山帶與古揚(yáng)子板塊北部邊緣強(qiáng)烈變形帶之間的大地構(gòu)造邊界，西邊界商城—麻城斷裂控制著新洲—麻城晚白堊世紅色沉積盆地的形成與演化[12]。除4條邊界斷裂外，內(nèi)部還存在肥中斷裂、六安斷裂、梅山—龍河口斷裂、磨子潭—曉天斷裂和落兒嶺—土地嶺斷裂(圖1)。

　　歷史地震資料記錄以來，該地區(qū)共記錄到M≥5.0地震29次，M≥6.0地震4次，最大為1831年安徽鳳臺(tái)東北M6�仸幒�1917年安徽霍山M6�帵伒卣�。從空間分布上看(圖1，紅色實(shí)心圓)，29次M≥5.0地震主要分布在東大別的4條邊界斷裂附近和落兒嶺—土地嶺斷裂附近。1970年以來ML≥3.5的現(xiàn)代地震(圖1，藍(lán)色實(shí)心圓)在空間上也有類似的特征。

　　2震源機(jī)制解資料和應(yīng)力場(chǎng)反演方法

　　震源機(jī)制解資料是研究構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的最主要資料來源。研究區(qū)地處安徽、湖北、河南和江西4省交界地區(qū)，其中1970—2002年的ML≥2.7地震利用垂直向振幅比[13]方法計(jì)算震源機(jī)制解，詳見劉東旺等[14]，共計(jì)159條震源機(jī)制解資料;2002年以來ML≥2.3地震利用三分向振幅比和極性法[15]及相應(yīng)的反演程序[16]計(jì)算得到，共計(jì)207條震源機(jī)制解資料;2005年江西九江—瑞昌Ms5.7和Ms4.8地震的震源機(jī)制資料采用呂堅(jiān)等的結(jié)果[17]。為了使震源機(jī)制解資料更為客觀地反映構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，筆者剔除了部分地震序列(含震群)的余震資料，總計(jì)得到研究區(qū)內(nèi)368次地震的震源機(jī)制解資料。從空間分布上看，震源機(jī)制資料主要集中在東大別地區(qū)的4條邊界斷裂附近和東北區(qū)域，西南區(qū)域的資料較少。

　　3東大別地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征

　　為了反演得到東大別地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的空間分布特征，首先將研究區(qū)在NS和EW向均按0.3333°的步長(zhǎng)劃分網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)搜索周邊50km范圍內(nèi)的震源機(jī)制解資料，如震源機(jī)制解資料少于10個(gè)，則認(rèn)為該網(wǎng)格點(diǎn)資料較少，反演結(jié)果有可能不可靠，現(xiàn)有資料不能準(zhǔn)確反演該網(wǎng)格點(diǎn)的應(yīng)力場(chǎng)，反之則利用應(yīng)力張量平均法[18]和FMSI法[19]反演該網(wǎng)格點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。最后將每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的最大主壓應(yīng)力軸和最小主壓應(yīng)力軸投影到地圖上，給出研究區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布圖(圖3)，其中：紅色箭頭所示方向表示最大主壓應(yīng)力軸的方位角，藍(lán)色箭頭所示方向表示最小主壓應(yīng)力軸的方位角，箭頭的長(zhǎng)度表示應(yīng)力軸傾角的大小，箭頭長(zhǎng)度越長(zhǎng)，傾角越小，反之則越大。對(duì)比2種方法反演的應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果，絕大多數(shù)的網(wǎng)格點(diǎn)應(yīng)力軸的方位角差異較小，但部分網(wǎng)格點(diǎn)方位角差異較大，傾角的差異相對(duì)方位角更大，可能不同方法的反演原理不同導(dǎo)致的結(jié)果亦不同�；�于相同的資料，雖然2種方法計(jì)算結(jié)果存在一定的差異，但不同方法計(jì)算結(jié)果給出的應(yīng)力場(chǎng)在空間上的變化特征總體上是一致的，這種一致性在一定程度上反映了本研究所得結(jié)果的可靠性，即本研究區(qū)應(yīng)力場(chǎng)空間分布真實(shí)的變化特征。

　　研究區(qū)的西南部分地區(qū)由于震源機(jī)制解資料的限制，未能得到構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果。2種方法計(jì)算得到的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征顯示，絕大多數(shù)網(wǎng)格點(diǎn)最大主壓應(yīng)力軸方位為近EW或NEE向，最小主壓應(yīng)力軸方位為近NS或NNW向，應(yīng)力軸的傾角較小，顯示主要受水平應(yīng)力的作用。整體空間分布特征與前人的研究結(jié)果[3，8]高度吻合。對(duì)比研究區(qū)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的應(yīng)力軸方位，整個(gè)研究區(qū)似乎沒有出現(xiàn)明顯的應(yīng)力場(chǎng)方向變化的分界線，局部地區(qū)沒有準(zhǔn)確得到構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)信息的除外。徐紀(jì)人等認(rèn)為東大別地區(qū)是華北、華南地區(qū)現(xiàn)代地殼應(yīng)力控制區(qū)域之間的分界線[7]，根據(jù)筆者所得到的該地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征，也許可以從大范圍將東大別地區(qū)作為華北、華南地區(qū)現(xiàn)代地殼應(yīng)力控制區(qū)域之間的分界線，或者分界帶，單獨(dú)來看東大別地區(qū)內(nèi)部并不存在應(yīng)力場(chǎng)較為明顯的方向突變分界線。

　　研究區(qū)東邊界郯廬斷裂帶附近的應(yīng)力場(chǎng)方向變化幅度明顯高于東大別地區(qū)，主要表現(xiàn)為郯廬斷裂帶31.33°～32.33°附近地區(qū)，最大主壓應(yīng)力軸的方位角明顯較東大別地區(qū)逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象一直延伸到郯廬斷裂以東地區(qū)，可能是郯廬斷裂帶對(duì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生一定的控制和擾動(dòng)[20]導(dǎo)致，郯廬斷裂帶31°以南地區(qū)由于資料限制，是否有類似的現(xiàn)象仍不清楚。此外研究區(qū)內(nèi)其他斷裂附近未出現(xiàn)大范圍、大幅度的應(yīng)力軸方向變化的現(xiàn)象，可能與其他斷裂的規(guī)模相對(duì)較小有關(guān)。

　　4東大別地區(qū)邊界構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

　　為了進(jìn)一步探討東大別地區(qū)的4條邊界斷裂的應(yīng)力場(chǎng)特征，本文采用研究區(qū)附近的震源機(jī)制資料，利用應(yīng)力張量平均法和FMSI方法，反演研究區(qū)邊界的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向。研究區(qū)最大主壓應(yīng)力軸方位為近EW或NEE向(圖3)，東大別的東邊界和西邊界為NNE向，與最大主壓軸的方位夾角較大，構(gòu)造作用力的方向利于驅(qū)動(dòng)構(gòu)造或塊體運(yùn)動(dòng);北邊界的走向與最大主壓應(yīng)力軸的方位基本平行，很難造成應(yīng)力積累;南邊界的震源機(jī)制資料相對(duì)較少，且分布不均勻，因此本文只研究東大別地區(qū)東邊界和西邊界的應(yīng)力場(chǎng)方向特征。

　　選取東大別地區(qū)東邊界郯廬斷裂帶和西邊界商城—麻城斷裂兩側(cè)各25km內(nèi)的震源機(jī)制解資料，利用上述2種應(yīng)力場(chǎng)反演方法，計(jì)算得到東大別地區(qū)東、西邊界的最大主壓應(yīng)力軸的方向(圖4)。其中應(yīng)力張量平均法[18]計(jì)算結(jié)果顯示西邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為91°，東邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為267°;FMSI方法[19]計(jì)算結(jié)果顯示，西邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為87°，東邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位為260°。2種方法計(jì)算結(jié)果均顯示研究區(qū)東西邊界均受到近EW向的擠壓作用。

　　5結(jié)論與討論

　　本文收集、計(jì)算了東大別地區(qū)368次地震的震源機(jī)制解資料，利用應(yīng)力張量平均法和FMSI方法精確反演研究區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布特征，得到主要結(jié)論如下：

　　1)將研究區(qū)均按0.3333°的步長(zhǎng)劃分網(wǎng)格，收集每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)50km范圍內(nèi)的震源機(jī)制解資料，利用應(yīng)力張量平均法和FMSI法2種方法反演研究區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的空間分布特征，結(jié)果顯示絕大多數(shù)網(wǎng)格點(diǎn)最大主壓應(yīng)力軸方位角為近EW或NEE向，最小主壓應(yīng)力軸方位角為近NS或NNW向，應(yīng)力軸的傾角較小，顯示該研究區(qū)主要受水平應(yīng)力的作用，整體特征與前人的研究結(jié)果[3，8]高度吻合。研究區(qū)的東邊界郯廬斷裂帶附近的應(yīng)力場(chǎng)方向變化幅度明顯高于東大別地區(qū)，主要表現(xiàn)為郯廬斷裂帶31.33°～32.33°附近地區(qū)，最大主壓應(yīng)力軸的方位角明顯較東大別地區(qū)逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，一直延伸到郯廬斷裂以東地區(qū)，這種現(xiàn)象可能是郯廬斷裂帶對(duì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生一定的控制和擾動(dòng)[20]，這種逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)有利于郯廬斷裂帶的右旋走滑，可能會(huì)對(duì)該斷裂帶的中強(qiáng)地震產(chǎn)生一定的影響，其影響程度需進(jìn)一步深入研究。

　　2)從研究區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間分布來看，似乎沒有出現(xiàn)明顯的應(yīng)力場(chǎng)方向變化的分界線，徐紀(jì)人等認(rèn)為東大別地區(qū)是華北、華南地區(qū)現(xiàn)代地殼應(yīng)力控制區(qū)域之間的分界線[7]，筆者認(rèn)為也許可以從大范圍將東大別地區(qū)作為華北、華南地區(qū)現(xiàn)代地殼應(yīng)力控制區(qū)域之間的分界線，或者分界帶，從局部來看，東大別地區(qū)內(nèi)部并不存在應(yīng)力場(chǎng)較為明顯的方向突變分界線。

　　3)利用應(yīng)力張量平均法和FMSI法2種方法反演了研究區(qū)東、西邊界的應(yīng)力場(chǎng)特征，其中應(yīng)力張量平均法計(jì)算結(jié)果顯示西邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位角為91°，東邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位角為267°;FMSI方法計(jì)算結(jié)果顯示，西邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位角為87°，東邊界的最大主壓應(yīng)力軸方位角為260°，東西邊界主壓應(yīng)力軸方位角差異較小，顯示研究區(qū)東西邊界均受到近EW向的擠壓作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]崔效鋒，謝富仁，張紅艷.川滇地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)及動(dòng)力學(xué)意義[J].地震學(xué)報(bào)，2006，28(5)：451-461.

　　[2]謝富仁，崔效鋒，趙建濤，等.中國大陸及鄰區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)[J].地球物理學(xué)報(bào)，2004，47(4)：654-662.

　　[3]許忠淮，汪素云，黃雨蕊，等.由大量的地震資料推斷的我國大陸構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[J].地球物理學(xué)報(bào)，1989，32(6)：636-647.

　　[4]鄭建常，王鵬，李冬梅，等.使用小震震源機(jī)制解研究山東地區(qū)背景應(yīng)力場(chǎng)[J].地震學(xué)報(bào)，2013，35(6)：773-784.

　　[5]孫業(yè)君，黃耘，江昊琳，等.郯廬斷裂帶魯蘇皖段構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及分段特征研究[J].地震，2015，35(3)：66-75.

　　[6]饒揚(yáng)譽(yù)，劉小利，付艷玲，等.東大別山夷平面研究[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2013，33(6)：62-67.

　　[7]徐紀(jì)人，趙志新，石川有三.中國大陸地殼應(yīng)力場(chǎng)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)區(qū)域特征研究[J].地球物理學(xué)報(bào)，2008，51(3)：770-781.

　　[8]劉澤民，劉東旺，李玲利，等.利用多個(gè)震源機(jī)制解求東大別地區(qū)平均應(yīng)力場(chǎng)[J].地震學(xué)報(bào)，2011，33(5)：605-613.

　　[9]倪紅玉，劉澤民，洪德全，等.“霍山窗”地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究[J].中國地震，2012，28(3)：294-303.

　　[10]倪紅玉，劉澤民，何康.郯廬斷裂帶安徽段中小地震震源機(jī)制及現(xiàn)代應(yīng)力場(chǎng)特征[J].地震工程學(xué)報(bào)，2013，35(3)：677-683.

　　[11]秦向輝，陳群策，郝越進(jìn)，等.安徽金寨沙坪溝礦區(qū)地應(yīng)力測(cè)量與現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)研究[J].地球?qū)W報(bào)，2016，37(2)：223-231.

　　[12]王椿鏞，張先康，陳步云，等.大別造山帶的地殼結(jié)構(gòu)研究[J].中國科學(xué)(D輯)，1997，27(3)：221-226.

　　[13]梁尚鴻，李幼銘，束沛鎰，等.利用區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)P、S振幅比資料測(cè)定小震震源參數(shù)[J].地球物理學(xué)報(bào)，1984，27(3)：249-257.

　　[14]劉東旺，劉澤民，沈小七，等.安徽淮河構(gòu)造變形帶及鄰近塊體現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征[J].中國地震，2004，20(4)：364-371.

　　[15]SnokeJA，MunseyJW，TeagueAG，etal.AprogramforfocalmechanismdeterminationbycombineduseofpolarityandSV-Pampli-tuderatiodata[J].EarthquakeNotes，1984，55(3)：15-20.

　　[16]劉澤民，倪紅玉，張炳，等.基于FOCMEC方法反演震源機(jī)制解的交互式程序研制與使用[J].華北地震科學(xué)，2015，33(1)：19-24.

　　[17]呂堅(jiān)，鄭勇，倪四道，等.2005年11月26日九江—瑞昌MS5.7、MS4.8地震的震源機(jī)制解與發(fā)震構(gòu)造研究[J].地球物理學(xué)報(bào)，2008，51(1)：158-164.

　　[18]鐘繼茂，程萬正.由多個(gè)地震震源機(jī)制解求川滇地區(qū)平均應(yīng)力場(chǎng)方向[J].地震學(xué)報(bào)，2006，28(4)：337-346.

　　[19]GephartJW，F(xiàn)orsythDW.Animprovedmethodfordeterminingtheregionalstresstensorusingearthquakefocalmechanismdata：ap-plicationtotheSanFernandoearthquakesequence[J].JournalofGeophysicalResearch，1984，89(B11)：9305-9320.

　　[20]陳連旺，陸遠(yuǎn)忠，張杰，等.華北地區(qū)三維構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[J].地震學(xué)報(bào)，1999，21(2)：140-149

---

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自：http://www.jinnzone.com/gongyeshejilw/67173.html