中国大陆及邻区构造应力场反演和断层滑动趋势分析

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本文选取中国大陆及邻区(65°~135°E,15°~55°N)为研究区域,使用Global CMT提供的1976年1月1日~2020年12月31日地震震源机制解数据,进行构造应力场反演,获取中国大陆及邻区较精细的构造应力场空间分布特征;在此基础上,通过对部分地区进行断层滑动趋势分析,进而探讨断层失稳的可能性。首先,根据中国大陆及邻区的地震空间分布及地质构造背景,将研究区域划分为4个二级子区域,便于进行中国大陆及邻区的构造应力场的分区讨论。本文采用含4821个地震(Mw≥4.9)的震源机制解数据,使用FMSI算法进行2°×2°网格的应力场反演。FMSI算法采用随机抽样(bootstrap)来约束断层面不确定的影响和优化的蒙特卡洛方法来分析反演的不确定性,并且在反演过程中进行阻尼分析,选取恰当的阻尼因子作为反演约束,从而减少时间和空间上分区产生的影响。结果显示:中国大陆及邻区最大主压应力轴σ1方向存在明显的顺时针的旋转,且最大主压应力轴1方向在川滇位置有从NNE-SSW到向NNW-SSE向的突变;中国大陆及邻区的最大主压应力轴1倾角大小整体处于低倾角的水平,说明该地区的构造应力场以水平运动为主,但在川滇地区有高倾角的突变。对于最大主压应力轴1方向和倾角在川滇位置的突然变化可解释为印度板块NNE-SSW向挤压青藏高原,导致青藏高原向SE方向运动,在此过程中受到华南块体的阻挡,使得青藏高原的运动方向由SE转向南运动。中国大陆及邻区的应力形因子R从西部到东部(除青藏高原北部及北东),从0.85变化到0.6,这表明,研究区域有从西部的挤压应力状态向东部(除青藏高原北部及北东)的剪切走滑状态逐渐变化的趋势。在此基础上,采用slip tendency方法,使用主应力差的比值R或应力形状比φ评估断层滑动失稳的风险。本文初步得到了新疆皮山、新疆于田、青海玛多、云南漾濞、云南腾冲地区的断层滑动趋势,结果表明:基于新疆皮山、新疆于田、青海玛多、云南漾濞、云南腾冲地区的应力场反演结果,这些地区的大多数断层具有较强的滑动趋势。新疆皮山具有较强滑动趋势的断层的产状为走向为60°~150°或者240°~330°之间,倾角在20°~60°之间;新疆于田具有较强滑动趋势的断层的产状为走向为30°~120°或者180°~240°之间,倾角在40°~70°之间;青海玛多具有较强滑动趋势的断层的产状为走向为60°~120°或者240°~300°之间,倾角在50°~90°之间;云南漾濞具有较强滑动趋势的断层的产状为走向为0°~60°、180°~240°或者270°~330°之间,倾角在50°~80°之间;云南腾冲具有较强滑动趋势的断层的产状为走向为0°~90°或者210°~270°之间,倾角在40°~80°之间。
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