山东半岛长岛和乳山震群发震机制研究

论文摘要

震群是指在时间和空间上丛集活动,并且没有明显主震的地震序列。震群通常发生在火山、俯冲板块等流体活跃区域,是板块运动和区域应力场调整的表现形式之一,也是区域地震活动性和地震危险性分析研究的重要基础资料。对震群发震机制的研究对于认识地球内部介质的演化、地震孕育和发生过程、流体与地震的关系等问题具有重要的科学意义。近年在山东半岛爆发了两次显著的震群,分别是在2013年10月开始的乳山震群和2017年2月开始的长岛震群,其中长岛震群已基本结束,乳山震群至今仍在持续。山东半岛地区地震活动相对较少,1970年-2017年期间,平均每年仅发生2.3次ML≥3.0级地震。而仅长岛和乳山震群在2013-2017年期间就发生了ML≥3.0级地震70余次。胶东半岛地区历史上大震较少,但却经常发生小震群,但这些小震群持续时间通常很短,一般持续几天,最多也不会超过1月。而长岛震群持续近1年时间,尤其是乳山震群已持续5年多时间,且频度和强度都较大,这在大陆东部地区甚为罕见。长岛和乳山震群分别发生在海域和陆地。对这两个震群开展深入研究一方面有利于山东半岛地震活动性的判断,同时也有利于认识震群的发生机制。本文分别开展了如下研究:1.首先利用模板匹配滤波技术对长岛震群2017年2月9日至8月20日期间的连续波形进行扫描,最终检测到15286个地震事件。检测事件是台网目录的6倍多,检测后的完备震级从1.0降到0.5。基于检测目录利用“传染型余震序列”（epidemic-type aftershock sequence,ETAS）模型定量检测了震群不同活动时段的地震活动,并分析了流体作用和自激发作用对震群发展的影响。其中流体作用触发地震的比例在16.9%-63.5%之间,震群起始阶段是31.9%,并表现出先上升后下降的趋势。这种趋势可能与流体的渗透过程有关。表明在震群的起始阶段流体发挥着较为重要的作用,而震群发展后期流体作用比例明显下降,地震活动主要是由自激发作用主导。震群的b值在0.85-1.3之间,高于该区域背景b值,b值通常与应力成反比,表明震群应力水平较低,可能由于流体的介入使得断层有效正应力降低,低应力下也能发生地震的丛集。2.利用基于波形互相关的双差定位方法研究了长岛震群的空间分布,并据此分析了震中迁移特征。震群总体呈NWW向展布,并表现出明显的空间迁移特征。地震起初发生在震群中部,蓬莱-威海断裂的南侧,然后沿穿过震群的NE向断裂自东北向西南方向迁移,进而NW向的四条平行断裂上也相继发生了地震。震群迁移的波前面符合流体扩散迁移模型,拟合得到扩散系数D=1 m2/s,在典型的扩散系数范围内（0.1-10 m2/s）。3.利用广义叠加反演方法估算了长岛震群的应力降,发现震群的应力水平要低于背景应力水平,且应力降值变化范围很大、与地震矩正相关、偏离的自相似理论、空间分布不均匀。这一系列特征与流体活动区内震群的应力降特征类似。4.利用相同方法和思路,对2014年5月至2015年6月期间的乳山震群进行研究。共检测到7500个地震事件,是台网目录的近4倍,完备震级从0.9降到0.1;流体作用所占比例在24.3%-45.9%之间,也表现出先上升后下降的趋势;b值在0.75-0.95之间,也高于背景b值;震群呈NWW向展布,并表现出一定的空间迁移,但迁移规律不明显,仅在研究时段的初期呈现流体扩散特征,拟合得到的扩散系数在0.01-0.03 m2/s之间;应力水平也要低于区域背景值,视应力值变化范围很大、空间分布差异较大、与地震矩正相关。5.综合分析认为,长岛震群初始阶段的地震是由流体触发引起的,而震群后期的地震是流体沿渗透性断裂的扩散与早期地震引起的应力调整共同作用的结果。而乳山震群在研究时段内应力调整发挥着更大的作用,但流体扩散贯穿于震群发展过程中,使得断层破裂强度下降,也发挥着一定的作用。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王鹏

导师: 王宝善,李永华

关键词: 震群,流体运移模型,模板匹配,模型,应力降

来源: 中国地震局地球物理研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 中国地震局地球物理研究所

分类号: P315.1

总页数: 136

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