对地球磁场起源的探索,早在公元1600年前后就已经开始了,其主要假说有永磁体说、电流说、压电效应说、温差电效应说、发电机理论等,其中永磁体说被实验否定,电流说由于电阻问题而被人们放弃,压电效应说由于现实中的压电效应本身没有涉及温度的影响,其实验值都是在常温下获得的,据此推出的磁场强度微不足道而被人们抛弃,发电机理论由于不能说明南北磁极翻转而受到质疑。那么,地球的磁场是如何产生的呢? 只有存在运动电荷或电流才能产生磁场,因此,地球磁场应该与地球内部的带电结构有关。但是,地球磁场的南北磁极还存在着一种小范围的低速运动,这种运动表明地球磁场不仅仅是地球内部的带电部分作旋转运动产生的,在地球内部还应该存在着一个相对稳定的内部电流。那么,地球内部为什么会长期稳定地带电、并存在一个相对稳定的内部电流呢? 据分析,地球内部地幔的半径约为2900公里,温度大约在1500~3000℃之间,压力为50万~150万个大气压,地核的半径约为3500公里,温度在5540℃左右,压力大约为350万个大气压。在通常情况下,构成宏观物体的每个原子所带的正电量和负电量是等值的,这样,经中和后的宏观物体就不带电了。但由于地核及地幔下部物质受到的压力作用较大,温度也较高,笔者认为,一个在常温低压状态下被公认的常识,宏观物体不能自发地稳定带电的观点将不再成立,即在天体内部的高压状态下,物质都是带电量不等的离子体,高温等离子体、低温等离子体的“相等”是不可能的。 磁流体发电的实验表明,在上千度以上的温度状态下,物质中少量原子中的电子可以克服原子核引力的束缚而变成自由电子,同时原子则因失去电子变成带正电的离子,这种状态称之为低温等离子状态。地核的温度在5540℃左右,如此高的温度势必会使地核中少量原子的电子克服原子核引力的束缚,变成自由电子,同时令构成地核的少量原子失去电子变成带正电的离子,在压力不是很高的状态下,失去电子的原子及克服原子核引力束缚的自由电子通常以等离子状态存在,原子核的引力作用及热运动使自由电子不能长期与失去电子的原子脱离开来。但是,当物质是在超高压作用下以密度极大的状态存在时,克服原子核引力束缚的电子,将在地核压力产生的巨大挤压力作用下,趋于飘浮到地核与地幔的交界处,造成克服原子核引力束缚的自由电子与失去电子的原子长期脱离开来,笔者将这种现象称之为热压电效应。由于地核内部的原子总量非常巨大,可以产生大量的被分离电荷。 原子最外层电子云的分布几率,会受到邻近原子中电子的静电排斥作用,由于地核中物质所受压力作用较高,物质密度较大,受到邻近原子中电子的静电排斥作用也相应较强,原子的最外层电子云会部分地失去围绕原子核运动的空间,使原子最外层电子的分布向原子外扩张。与常压状态下金属中可自由运动的自由电子不同,在超高压压力作用下失去围绕原子核运动空间的电子,也不能在地核中其它邻近原子之间自由运动。由于整个地核的压力都较高,因此,地核中少量原子最外层电子云的分布几率将一直延伸到压力较低的地核与地幔交界处甚至地幔中上部。地核中部分以自由电子状态存在的电子在压力作用下,趋于朝压力较低的地核与地幔交界面附近甚至地幔中上部分布,使宏观的地核处于带正电状态,地核与地幔的交界面附近以及地幔中上部处于带负电状态,即发生热压电效应。 原子的基态通常处于较深的负能级状态,较弱的压力作用不能将其激发或电离,但较强的压力作用会以一种令原子最外层电子云运动空间减少的形式,改变原子最外层电子云的分布几率。由于更低的能态已经被其它电子占据,原子最外层电子云只能朝外扩张,使原子最外层电子云的分布几率可以延伸到地核与地幔的交界处甚至地幔中上部,并在地核与地幔的交界处外部形成一个电子壳层。 天体内部的热压电效应主要是将与原子分离的电子挤压出天体内部的高压区,如果电子没有与原子分离,则很难被大量地挤压出天体内部的高压区。 将地核视为一个巨大的带正电荷的原子核,将地核与地幔的交界处外部覆盖整个地核的带负电荷的电子壳层视为一个巨大的带负电荷的电子气海洋,地核所带的正电量和地核周围电子壳层所带的负电量是等值的,这样,经中和后的宏观地球外表就不带电了。电子气的比重极小,在超高压与高温共同作用产生的强大浮力作用下,地核中以离子状态存在的电子克服原子核的库仑作用,趋于飘浮到地核外部,并在浮力作用与地核中所有失去电子的原子的库仑作用相平衡的位置,也即在地核与地幔的交界面附近,形成一个覆盖地核的电子壳层。将地核与电子壳层视为一个巨大的“原子”,地球磁场的产生就与这个巨大 “原子”的存在有关。 必须强调,由于电子具有波动性,每个飘浮到地核外部的电子的分布位置并不是固定不变的,而是有一定的范围,其飘浮的范围甚至有可能一直延伸到地球表面上来,也就是说地球的表面有可能带有负电荷,在我们的周围也应该存在一个可以测量到的电势梯度,但不知为何没有被测量到。 由于电子气海洋的存在,产生了地核与地幔的交界面层。美国的科学家通过实验观察发现,地核的自转与地壳和地幔并不同步。地核与地幔之间接触面积非常巨大,按照“常识”,充满液态岩浆的地核与地幔之间接触面上产生的摩擦力应非常巨大,足以使质量巨大的地核与地幔之间的相对运动在几小时或几分钟的“瞬间”趋于同步,并将其相对运动所具有的动能转化为热能和冲击波,同时在地球内部产生巨大的震动,由于地壳的厚度只有微不足道的几十公里,地核与地幔所具有的动能足以冲破地壳,产生直冲大气层的岩浆巨浪,可地核的旋转运动竟然能在上亿年的时间里与地幔不同步,这是为什么呢? 众所周知,当原子相互作用形成离子或分子时,有获得特殊稳定构型的倾向,其中最重要的是惰性气体结构。在通常情况下,非惰性气体结构的元素只能以原子结合成分子来形成惰性气体结构,但在大量电子以自由状态存在的电子壳层中,原子会趋于直接与电子结合成具有惰性气体结构的带电粒子,以使系统处于相对较低能量状态。原子直接与以自由状态存在的电子结合成具有惰性气体结构的带电粒子,造成电子壳层中大量原子处于特殊稳定构型的负离子状态。电子壳层中大量电子的静电屏蔽作用,还能令电子壳层中原子之间失去相互作用,不能相互结合生成分子。 根据量子力学理论,存在于具有惰性气体结构原子轨道上的电子的排列不是任意的,电子将趋于由自旋平行且反向的自由电子双双组成电子对。具有惰性气体结构的金属阴离子物质在常温常压下是不存在的,但由于地核与地幔交界面上电子壳层的存在,令地核与地幔接触面上充满了具有惰性气体结构的铁、镍等负离子物质。带有电子的铁、镍等元素的性质非常特殊,由于元素之间没有相互作用,相对运动时产生的摩擦力作用极小,具有惰性气体结构的铁、镍等负离子物质就如同是具有超流动性的液氦。在地核与地幔的接触面上充满了具有超流动性润滑剂的状态下,地核的旋转运动即使与地幔不同步,地核与地幔在“接触面”上产生的摩擦力也是微不足道的。由于具有惰性气体结构的负离子物质具有超流动性,使电子壳层底部的物质不随地幔或地核作同步旋转运动。 有证据表明,地壳及地幔的旋转速度在多种因素影响下会发生变化,但影响地壳及地幔旋转速度的各种因素,有些对地核的旋转运动并不产生同样影响。此外,由于太阳和月亮的引力作用,以及地核内部的铁核、钴核中的稳定同质异能素在高温高压作用下发生同质异能素转化核反应时释放核能的不均匀性,造成覆盖地核表面的电子壳层不同区域存在较大温差,使电子壳层底部的负离子物质发生大规模定向运动,尽管巨大的负离子物质风暴的摩擦力对地核与地幔都微不足道,但由于电子气海洋中的铁、镍等金属负离子物质风暴,造成地核与地幔都不断地有大量物质与电子壳层底部中物质进行交换,并给地核与地幔的旋转运动带来不同影响,经过几十亿年的漫长岁月,就会造成地幔与地核之间的旋转运动不同步。因此,地幔与地核的旋转运动不同步,自然也就不奇怪了。 不难想象,太阳和月亮的引力作用,以及地核内部的铁核、钴核中的稳定同质异能素在高温高压作用下发生同质异能素转化核反应时释放核能的不均匀性,会造成电子壳层中具有超流动性物质的密度及分布发生巨大波动,由此产生的在地核与地幔之间的电子壳层底部中负离子物质大风暴会非常强烈,强烈的负离子物质大风暴又会产生强大的交变电磁场。 将电子壳层中的多余电子视为超自由电子,由于有大量超自由电子和自由电子的存在,按金属导电的经典电子说,电子壳层的电阻由于电子壳层中的原子与超自由电子之间不存在固有的库仑作用联结。当超自由电子和自由电子在外电场的作用下作定向运动时,超自由电子不会通过电磁相互作用将定向运动所具有的能量传递给电子壳层中的原子物质,构成电子壳层的原子物质的无规则热运动也不会影响到超自由电子在外电场的作用下的定向运动,因此,地球内部地核与地幔之间的电子壳层是一个没有电阻的高温超导地层。 根据量子力学理论,电子具有波动性,具有波动性的超自由电子在电子壳层中传播时,由于波长与电子壳层中物质自由电子相差极大,其波长要比电子壳层中物质自由电子大很多,传播时不会受到电子壳层中原子物质散射(或偏析),使超自由电子在电子壳层中的传播不会受到阻碍,因此,电子壳层中的“固有”电阻对波长与其自身的自由电子相差极大的超自由电子的影响是微不足道的。 根据量子力学理论,存在于具有惰性气体结构原子轨道上的电子的排列不是任意的,超自由电子将趋于由自旋平行且反向的电子双双组成电子对。将地核与电子壳层视为一个巨大的“原子”,电子壳层中大量的超自由电子会双双组成大量的电子对,这种电子对组态可使系统的能量降低,形成稳定的结合。于是,在电子壳层中大量的超自由电子将趋于形成电子对组态。由于电子对的惯性质量极小,其热运动不会与电子壳层中的原子产生热能交换,换句话说,超自由电子形成的电子对的热运动不受电子壳层中原子热运动的影响,故利用电子壳层中大量的超自由电子和/或超自由电子组成的超自由电子对来传输电磁场能量,则电子壳层的电阻率将与电子壳层中超自由电子组成的电子对的密度成反比。由于地核的体积极大,温度和压力又相对较高,热压电效应造成电子气海洋中超自由电子组成的超自由电子对的密度极大,电子壳层的导电率极高,堪称是高温超导地层,使得存在于其中的电流就如同存在于超导线圈中的电流那用,可以永不消失地在其中流动,也使得在地球上形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。如上所述,太阳和月亮的引力作用,以及地核内部释放核能的不均匀性,会造成电子壳层中具有超流动性物质的密度及分布发生巨大波动,由此产生的在地核与地幔之间的负离子物质大风暴会非常强烈,强烈的负离子物质大风暴又会产生强大的交变电磁场,使得存在于电子壳层的电流分布发生变化,造成地球磁场的南北磁极发生一种低速运动,这种低速运动在历史上曾经多次造成地球的南北磁极翻转。 天文观测表明,太阳和木星具有很强的磁场,其中木星的磁场强度大约是地球磁场的20---40倍。太阳和木星上的元素主要是氢和少量的氦、氧等这类较轻的元素,其内部并没有大量的铁磁质元素,而地球上则含有大量的铁、钴、镍等铁磁质元素,那么,太阳和木星的磁场为何比地球还强呢? 众所周知,地核的半径约为3500公里,温度在5540℃左右,压力大约为350万个大气压。而木星内部的温度约为30000℃左右,压力也比地球内部高的多,太阳内部的压力、温度还要更高。热压电效应可在太阳和木星内部产生更加广阔的电子壳层,太阳和木星内部电子壳层的带电量也比地球内部电子壳层的带电量大的多,再加上木星的自转速度较快,其自转一周的时间为9小时56分30秒,木星内部电子壳层的运动的线速度也远高于地球内部的电子壳层,其磁场强度自然也要比地球高的多。 事实上,如果天体的内部温度超过铁、钴、镍的居里点,则天体的磁场强度与其内部是否含有铁、钴、镍等铁磁质元素无关,因为在居里点温度以上,它们的铁磁质性质会发生突变,这时它们已经转化为顺磁质元素了。 正是由于太阳、木星内部的压力、温度远高于地球,因此,太阳、木星上的磁场要比地球磁场强的多。而火星、水星的磁场比地球磁场弱,则说明火星、水星内部的压力、温度远低于地球。 此外,由于中微子具有磁矩,天体的磁场还可能与其引力作用俘获的冷中微子数量的多少有关。众所周知,在宇宙中存在着大量的中微子,其中部分中微子的运动速度相对较低,有可能被天体的万有引力作用俘获,堆积在天体的内部。对于引力较强的天体,其内部被俘获的冷中微子数量会较多,如果冷中微子在弱相互作用下,在天体的内部组合成结构较稳定的暗物质,因其不受“明”物质热运动的影响,其可在天体的内部按照一定顺序方向排列,则也会产生一定强度的磁场。
这里有以下文章:微地震监测技术及其在油田开发中的应用 微地震的线性方程定位求解及其病态处理 微地震技术在煤矿“两带”监测领域的研究与应用 微地震监测技术在油田开发中的应用 微地震监测揭示的采场围岩空间破裂形态 微地震相分析在河流储层精细描述中的应用 微地震研究及在深部采动围岩监测中的应用
引言 近几年来,华北地区中上地壳构造探测与研究取得了新的重要成果,对地震与地质构造的空间关系研究产生了很大影响,例如对1966年邢台地震、1679年三河—平谷地震、1695年临汾和1303年洪洞地震等大震区的研究表明:a)深浅构造是不连接的形态、产状、力学性质不同的两套断裂系统;b)直接的发震构造是地壳深部的高倾角断层;c) 浅层的铲形正断层消失在10km以内的地壳上部。这些观测事实和地震活动空间分布与浅层构造间的种种不协调现象都证明,不能简单地用地表断层代替地壳深处的发震构造。因此,研究地壳深断裂特征及其与浅层构造的对应关系是地震学的重要课题。然而现有多震层深断裂探测资料很少,短期内不可能编制出区域性深断裂展布图件,更难了解其活动性。目前最现实的思路是,采用以地震活动图象和震源机制为主要资料的构造分析方法,研究现代活动的震源断层。 1989年和1991年大同—阳高两次地震发生在山西剪切拉张带北部的晋北拉张区内,是本世纪在山西断陷构造带内发生的最大地震,这两次地震的发生提供了深入研究在张性断陷构造条件下地震成因机制的良好机会。本文以地震地质思想为指导,采用地震活动图象�平面和剖面和震源机制资料构造分析为主的方法,结合宏观烈度分布和地质构造资料,研究大同—阳高两次地震震源断层的三维特征,讨论震源断层与地质构造的关系。 1 地震活动图象分析 傅承义院士(1963)在记述地震预报的地震地质方法时指出,用高灵敏度的高频地震仪可以划分出地下微弱震动的震中汇集带,这可能就是地下深处地震成因断裂在地面的痕迹,可以补地质方法之不足,对了解地震的地质条件大有帮助。本节以震中平面带状分布图象显示大同—阳高两次地震震源断层在地面的投影图象,即震源断层的平面特征;以震源分布图象显示震源断层的剖面特征。大同—阳高地震序列位于大同遥测台网的最佳控制范围,台网记录了整个地震序列,并且有较高的震源定位精度,为分析地震活动图象提供了良好的条件。我们使用山西省地震局提供的序列目录分阶段进行地震活动图象分析。 a)第一阶段:1989年10月18日22时59分(5.7级地震)—10月19日00时52分(5.8级地震前)。这个阶段主要是5.7级地震及其余震活动,震中分布如图1a所示。图中显示出NE25°和NW80°地震活动带的交叉图象。5.7级地震和10月18日23时15分4.1级、23时41分4.0级地震发生在NE25°带内。 b)第二阶段:10月19日01时01分(Ms5.8地震)至10月19日12时30分。这个阶段是5.8级主震和10月19日02时20分5.6级地震及其余震活动。震中分布如图1b所示。图中显示出NE20°和NW60°地震活动带的交叉图象,若与图1a比较,NE20°地震活动带明显向SW方向延伸,5.8级和10月19日01时26分4.7级、10月19日05时02分4.8级地震发生在这个带内。5.6级地震发生在NW60°带内。图1a1989年大同—阳高地震序列第1阶段地震震中分布图 图1b1989年大同—阳高地震序列第2阶段地震震中分布图图1c1989年大同—阳高地震序列第3阶段地震震中分布图 图1d1989年大同—阳高地震序列第4阶段地震震中分布图图1e1989年大同—阳高地震序列地震震中分布图 c)第三阶段:10月19日18时29分(5.2级地震)至10月21日23时39分。本阶段表现为5.2级地震及其余震活动。图1c是震中分布图,图中显示出十分清楚的NE25°地震活动带。5.2级地震和10月19日20时32分4.4级、21时59分4.2级、10月20日01时56分4.3级、19时41分4.2级地震都位于NE25°地震活动带内。 d)第四阶段:10月23日21时19分(5.3级地震)至10月29日09时34分。本阶段表现为5.3级地震及其余震活动,震中分布如图1d所示,由图可以看出,NE25°地震活动带仍有清楚的显示,10月24日01时07分4.2级、10月24日23时36分4.0级地震发生在这个带内。在该带东侧形成一条NW70°的分支地震活动带,5.3级地震位于这个带内。 与上个阶段相隔近17个月发生的5.8级地震子序列。由图1e震中分布图象可以看出,5.8级地震发生在NE25°地震活动带内。该带东侧出现一条NW45°地震活动带。此外,还在该带的ES方向上形成了另一条NE25°的地震活动带,两条NNE向带呈明显的斜列图象。 在图1a~图1e中,由震中密集程度勾划出来的地震活动带是十分明显的,若统计图中带外离散地震与地震总数比值,各阶段均小于0.2,说明这样的划分是可取的。 以地震活动条带表示震源断层,图1a~图1e所示的大同—阳高地震序列震源断层分布平面图象的特征是:1)全序列各阶段都是由NNE和NW—NWW向的共轭震源断层组合;2)全序列各阶段出现的NNE向震源断层是一条主干断层,长约20km,它自始至终贯穿于全序列的破裂过程,在时间和空间上都具有鲜明的稳定性。两次地震的主震都发生在这条断层上,成为主震震源断层。此外5.7级、5.2级地震和10次4.0级~4.8级地震也发生在这个断层面上;3)NNE向主干震源断层由两条断层斜列组成,以北面的一条为主,南面的一条是在序列破裂发展的最后阶段形成的。 为求得NNE向主震震源断层垂向剖面特征,作出了该断层的纵向和横向剖面图�由于1991年的震源定位精度不高,故未采用,由图2可以看出,两次地震的主震震源分布在10km和12km深度上。主震震源断层是近似垂直的高倾角断层,断层面埋深5km~17km,断面宽度为12km。图2a1989年大同—阳高地震震源断层横剖面图 图2b1989年大同—阳高地震震源断层纵剖面图 通过以上地震活动图象(平面与剖面)分析,我们得到了一条走向NNE向,长20多千米,埋深5km~17km,断面宽12km的高角度震源断层。 2 震源机制资料的构造分析 以上通过地震活动图象分析得到了大同—阳高地震两个主震震源断层的静态特征。为进一步研究主震震源断层的力学性质和受力状况,使用在NNE向地震活动带内发生地震的震源机制资料进行构造分析。 2.1 4.0级以上地震震源机制解 以概率振幅模型利用初动符号计算得到NNE向地震活动带内发生的9个4.0级以上地震的震源机制解,列于第18页表1。按照地震活动图象分析得到的地震活动带(见图1),取与震中所在震源断层一致的节面为断层面,将9个位于NNE向地震活动带内的地震断层标在图3上。由表1和图2a可以看出,在NE25°地震活动带上,各地震断层走向与带走向基本一致,两次地震震源断层走向分别为25°和31°,与地震活动带一致或十分接近。大多数震源断层的倾角在60°以上,两个主震震源断层倾角为86°和85°,这与地震活动带横剖面所表示的接近直立的断层一致。各地震断层的滑动矢量与走向的夹角均小于15°,均为右旋以走滑为主的错动性质。再从P,T轴各参数来看,P轴仰角多数小于20°,平均值为15.9°;T轴仰角多数小于20°,平均值为15.6°。P,T轴的优势方位分别为NEE—SWW和NNW—SSE向,P轴平均方位为NE73.7°,T轴平均方位为NW7.3°。图3 NNE向活动带上4.0级以上地震震源机制反映的破裂图象 2.2 小地震综合断层面解 小地震综合断层面解是一种汇集小地震震源信息的方法,常用来研究震源区应力场。李钦祖等最早提出利用单台小地震资料确定台站所在地区的地壳应力场。许忠淮等利用北京周围地区地震台站的地震P波初动资料,分区研究了综合断层面解得到区应力场方向。经验表明,一个地区小地震综合断层面解反映的应力状态信息的可靠性可与一次强震相当。本文试图使用这个方法汇集由小地震带来的震源破裂信息,进一步论证由地震活动图象和单个较大地震震源机制资料得到的大同—阳高地震NE25°地震活动带上的多个小震P波初动资料,求得小地震综合断层面解,这个结果可以抑制震源断层破裂过程的局部复杂因素,取得由小地震反映的主震震源断层的主体特征。 使用均匀分布于NNE向地震活动带内的多个小地震的879个初动符号,得到综合断层面解,使矛盾符号比为15%,将这个结果也列于表1中。它汇集了由主震断层面上发生的众多小地震带来的震源破裂总体信息。取节面Ⅱ为断层面,走向NE29°,倾角89°,滑动矢量与走向的夹角9°,为右旋走滑断层,P和T轴仰角小于10°,方位分别为NE74°和NW16°。序号 时间年-月-日T时:分 震级Ms 震源深度h/km 震中位置 节面1 节面2 P轴 T轴 N轴 资料 φN(°)(′) λE(°)(′) 走向(°) 倾向 倾角(°) 滑动角(°) 走向(°) 倾向 倾角(°) 滑动角(°) (°) (°) (°) (°) (°) (°) 矛盾符号比 1 1989-10-18T22:57 5.7 10 39°56.9′ 113°49.0′ 39.7 NW 70.7 173.2 131.9 NE 83.6 19.4 264.4 9.9 357.3 18.2 149.4 69.6 30/120 0.25 2 1989-10-19T01:01 5.8 10 39°56.6′ 113°49.8′ 115.3 NE 82.9 3.7 24.9 NW 86.3 172.9 70.3 2.4 333.9 7.6 178.0 82.1 31/102 0.30 3 1989-10-19T01:26 4.7 11 39°53.9′ 113°46.8′ 27.5 NW 30.6 173.0 123.0 NE 86.5 59.6 239.2 34.4 5.4 40.7 125.6 30.3 8/37 0.22 4 1989-10-19T05:02 4.8 14 39°58.0′ 113°50.0′ 39.7 NW 71.8 -179.8 309.6 SW 89.8 -18.2 263.2 12.9 356.1 12.6 128.9 71.8 8/48 0.17 5 1989-10-19T13:29 5.2 10 39°58.3′ 113°51.3′ 306.3 SW 76.7 3.3 215.6 SE 86.8 166.6 261.7 7.1 170.2 11.7 22.4 76.3 24/90 0.27 6 1989-10-19T20:32 4.4 15 39°54.5′ 113°54.5′ 42.2 NW 36.1 -164.8 290.7 SW 81.0 -54.9 243.5 43.0 2.4 27.4 113.4 34.6 10/34 0.29 7 1989-10-19T21:59 4.2 13 39°58.1′ 113°58.1′ 25.3 NW 61.2 -179.4 295.0 SW 89.5 -28.8 264.4 20.3 343.9 19.5 144.2 61.2 6/33 0.18 8 1989-10-20T01:56 4.3 13 39°58.2′ 113°58.2′ 214.6 SE 79.6 -173.1 123.4 NE 83.2 -10.5 78.7 12.2 169.3 2.5 270.8 77.5 10/46 0.22 9 1991-03-26T02:02 5.8 12 39°57.6′ 113°57.6′ 122.0 SW 83.0 5.1 31.0 NW 85.0 172.9 256.0 1.0 166.0 8.0 353.0 82.0 10 综合断层面解 118.9 81.0 179.4 209.0 89.4 9.0 73.6 5.8 164.3 6.8 303.0 9.0 132/879 0.15 由表1可以清楚地看出,由众多小地震和9个4.0级以上较大地震的断层面解得到的震源破裂信息有较好的一致性。尤其是小地震综合断层面解与两次地震主震断层面解十分接(见图4、图5),并且与地震活动图象(平面和剖面)反映的震源断层特征也十分一致,它们共同揭示出大同-阳高主震震源破裂面是在近水平的应力场作用下,产生的一条NNE向高倾角右旋走滑断层。图4a 1989年大同—阳高地震震源断层综合断层面解图4b 1991年大同—阳高地震震源断层综合断层面解图4c 两次大同—阳高地震震源断层综合断层面解图5 震源断层上5级以上地震震源机制解与综合断层面解的比较 3 震源断层与地壳分层结构及等震线的相互验证 80年代以来对大陆地壳内的地震研究发现,大多数地震发生在一个多震层层位内。大陆地壳热力学剖面研究指明,陆壳中、上部存在一个温压适中的介质高强度带;陆壳岩石学剖面表明多震层的岩石结构易于表现弹性行为;地壳地球物理环境的研究发现,多震层之下存在着低速层与高导层,这可以作为促使其上部岩石层易于断错的底部边界条件。于利民[4]等利用深源体波记录反演得到的大同一带的低速层深度为14km~19km,两次主震发生在12km和10km处,恰在地壳低速层之上,多震层位之中。 虽然1989年大同—阳高地震的极震区等震线不甚规则,但长轴方向仍然显示出NNE向的优势方向,1991年5.8级地震的极震区等震线非常清楚地显示出与震源断层的走向[5]、长度等大体相当[6]。 以上所述表明我们得到的震源断层结果有着构造发生学的基础和地表破裂的解释,因此是可靠的。 4 结论与讨论 通过上述地震活动与震源机制解分析,我们认为1989年与1991年大同—阳高地震发生在同一条地震断层上。1991年地震破裂面略向南有所扩展,但总体上没有太大的变化。地震活动图象是震源断层在平面上的投影。平面上震源断层分布显示出为走向NE25°,长20多千米,剖面上为一陡立的断层,埋深在5km~17km范围内,宽度12km左右。由地震带上小震综合断层面解和两次地震主震及单个4级以上地震的震源机制解结果表明,它们得到的断层面解是一致的,共同揭示出一条NNE向右旋走滑的高角度断层。此震源断层与地壳分层结构及等震线等资料一致。 从区域地壳浅层地质构造环境看,大同—阳高地震序列发生在山西剪切拉张带北部的拉张区内。震区的主体构造是NEE向的大同断陷盆地,长130km的六棱山北麓断裂是控制大同盆地东南边界的主控性构造,该断裂晚更新世—全新世强烈活动,表现为张性倾滑活动。然而大同—阳高地震序列震源断层与浅层主体构造有明显差异,以右旋走滑为主的NNE向震源断层在地下深处斜穿大同断陷盆地及六棱山北麓正断裂(见图6),表现出深浅断裂的不协调现象。图6 大同—阳高地震构造简图 苏宗正和程新原[7]根据野外调查、物探及钻探资料,发现斜切大同盆地的两条断裂,一条走向NE40°左右、长48km,称为大王村断裂,该断裂至少在晚更新世末有明显活动;另一条走向NW40°左右,长为47km,称为团堡断裂。大王村断裂与大同—阳高地震序列的震源断层大体吻合,是地壳浅层与地壳深部相对应的发震构造。参考文献:[1]王椿镛,王贵美,林中洋,等.用深地震反射方法研究邢台地震区的地壳细结构[J]地球物理学报,1993,36(4);410-415.[2]张家茹,邵学钟,殷秀华,等.深部构造背景和强震的深部孕震环境[A],高学闻、马瑾.首都圈地震地质环境与地震灾害[C]北京:地震出版社,1993.58-78.[3]刘国栋.山西临汾地区的地壳上地幔构造裂谷模型和大地震震源结构[A],辽宁省地震局。发展中的地震科学研究——纪念海城地震成功预报20周年学术讨论会论文集[C],北京:地震出版社,1995.180-190.[4]于利民,刁桂苓,李钦祖,等.由深源远震体波记录反演华北北部地壳上地幔速度结构[J]。华北地震科学,1995(3):11-19.[5]阎海歌,安卫平,王国强,等.1989年大同—阳高地震的震害和灾害评估[J].山西地震,1992(1):48-61.[6]王国强,安卫平,兰龙青,等.1991年大同—阳高5.8级地震宏观烈度与地震构造[J].山西地震,1992(1):41-47.[7]苏宗正,程新原.1989年大同—阳高地震的地质环境与地震构造[J].山西地震,1992(1):19-30.
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