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基于观测应力场的大华北地区动力学机制探讨.pdf

第27卷第1期 地震学报 Vol_27,NO.1 2005年1月(1~10) ACTASEISMOLOGICASINICA Jan.,2005 文章编号:0253-3782(2005)01—0001—10 基于观测应力场的大华北地区 动力学机制探讨’ 冯向东1’3’ 魏东平” 陈棋福2’ 1)中国北京100039中国科学院研究生院计算地球动力学重点实验室 2)中国北京100036中国地震局地震预测研究所 3)中国石家庄050021河北省地震局分析预报中心 摘要采用伪三维有限元方法,利用观测应力场应力取向和应力状态作为主要约束,对华北 地区的构造应力场进行了数值模拟.结果显示,华北地区应力场主要受到来自太平洋板块和 青藏高原挤压作用的控制.太平洋板块的北西西向的挤压作用对这一地区,尤其是华北平原 地区构造应力场的影响更大.同时,上涌地幔沿盆地边缘法线方向的引张,对这一地区的应 力场的形成也起到一定的作用. 关键词 大华北地区 应力状态 有限元方法 动力学模拟 中图分类号:P553 文献标识码:A 引言 尔多斯地块与华北平原地块(图1).这3个地块的地质构造差异很大,鄂尔多斯地块刚性 很大且很稳定,周缘多被断陷盆地所围限,新生代以来内部活动较少,但其周缘断层带活 动强烈,地震活动频繁;华北平原地块自新生代以来的地质构造活动一直很强烈,内部地 震活动较多(徐煜坚等,1985);相对而言,燕山地块第四纪以来一直比较稳定. 利用震源机制解的最大主应力的方向(P轴)作为约束,采用二维板壳有限元模型,汪 得到了中国大陆应力场主要受印度板块、太平洋板块和菲律宾板块挤压作用及控制的结 论.其中以印度板块的控制作用最大,太平洋板块的作用次之;而华北地区水平最大主压 应力的方向为北东东向为主.安其美等(1985)则利用套芯应力实测资料,对华北地区应力 利用我国大陆地区的地震资料,编制了全国平均应力场的方向图.陈连旺等(1999)根据地 应力测量和震源机制解资料,进一步得到了华北地区三维应力场的分布,并讨论了内部断 层对这一地区应力场的控制作用,结果显示绝大多数地区处于走滑应力状态,郯庐断裂为 右旋逆冲走滑,山西地堑系处于正断层状态,内部断层与内部应力场相互影响.袁金荣等 *国家自然科学基金与中国科学院研究生院院长基金(yzjj200112)共同资助 2003—10—20收到初稿,2004—09—14收到修改稿并决定采用. 万方数据 地 震 学 报 张的主要特征.王绳祖和张流(2002)采用岩石圈塑性流动网和多层构造变形模型,探讨了 华北地区岩石层深部构造应力场与地震 有限差分层析成像技术,得到华北地区上 部地壳的速度结构,表明了该地区的地质 三维层析成像和布格重力异常结果,采用 层的三维密度分布. 目前,传统的方法仅仅利用观测应力 场的应力取向(stress 要约束,但对应力状态(stress 图1华北地块及其相邻区域 为一类重要观测资料,未能很好地加以应 同时利用观测应力场应力取向和应力状态作为约束来反演大地构造应力场.据此方法,本 力作用机制. 1方法及数据 首先建立华北地

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