河北唐山5.1级地震(20200712)发震断层判定及其区域构造意义

职场   2025-01-14 20:01   山东  

摘要:2020年唐山古冶5.1级地震是唐山地区继1995年古冶M5.0地震以后时隔20多年发生的又一次超过5级的地震,但有关此次地震的发震断层尚无准确判定,这增加了唐山地区未来地震危险区域的判断难度。文中基于唐山地区的构造活动特征分析,结合震后应急科学考察、 野外地质地貌调查、 区域形变场数据、 震源参数和小地震重定位等资料,综合分析得出唐山古冶地震的地表宏观震害呈NE向和NW向十字交叉形态,震害和应力集中区域内只有NW向的抹轴峪断裂为一条中更新世断层,NE向的唐山-古冶断裂是区域最重要的全新世活动断层,且2条共轭断层的性质与唐山古冶地震的震源参数和地震序列重定位结果具有很好的一致性。由于唐山断裂带呈右旋走滑运动且区域主压应力方向为NE—NEE, 唐山-古冶断裂在向E扩展过程中受到青龙山复背斜的阻挡, 深部资料显示青龙山复背斜是区域物性差异的分界部位, 因此综合判定唐山-古冶断裂和抹轴峪断裂为唐山古冶地震的共轭发震断层。唐山古冶地震是华北平原一次典型的中等强度走滑型地震。晚更新世晚期以来, 华北平原内的地震以走滑型为主, 这是华北克拉通对来自青藏高原向E扩展的远程效应和太平洋、 菲律宾板块向W俯冲共同作用下的应变响应。

引用:曹筠, 周依, 高晨, 刘书峰, 陈安, 张素欣, 冯向东, 吴鹏, 陈肇东. 2020年7月12日河北唐山5.1级地震发震断层判定及其区域构造意义[J]. 地震地质, 2024, 46(5): 993-1011.

0 引言

据中国地震台网中心测定, 北京时间2020年7月12日6时38分河北省唐山市古冶区发生M5.1地震, 震中位于(39.78°N, 118.44°E), 震源深度约10km  。这是继1995年10月6日唐山古冶M5.0地震后时隔20多年以来唐山地区发生的又一次5级以上强震。此次地震的震中位于自1996年以来唐山地区NW向展布的M4.0以上地震的密集带中(张素欣等, 2020)。震后部分学者分别基于震源参数、 小地震重定位和唐山断裂带三维模式, 分析认为此次唐山古冶地震的发震断层为唐山断裂带中的唐山-古冶断裂(王想等, 2021; 王亚玲等, 2021; 周依等, 2022)。由于在此次地震中并未发现同震地表破裂, 地震序列位置与唐山-古冶断裂也存在一定距离, 因此也有部分学者基于唐山地区近十年地震的重定位结果, 提出唐山古冶地震的发震断层为震中附近未发现的隐伏断层(郭蕾等, 2021), 但并未给出这条隐伏断层存在的证据。这些发震断层的判定都是依据地震学的计算结果所给出的, 均未对比分析震后多学科的相关调查和研究结果综合开展唐山古冶地震发震断层的判定。

自1976年7月28日举世震惊的唐山7.8级地震后, 唐山地震的余震序列一直持续不断, 且多次5级以上强震造成当地的严重破坏, 给人民生活和财产安全带来了一定损失(蔡华昌等, 1992; 苏幼坡等, 1998)。如何减轻中国东部如唐山大地震余震区范围内中强地震及其链生灾害损失的问题, 一直是中国防灾减灾工作的重点和难点, 这一问题在经济发达人口密集的中国东部显得尤为突出。唐山7.8级大地震15个小时后在其东北部的滦县发生了7.1级地震(图1), 但这2次地震的发震构造并不相连, 形成了地震破裂空区。该区域近20a中小地震频发, 构造复杂(刘蒲雄等, 2011; 张素欣等, 2020)。2020年唐山古冶地震恰好发生在该区域范围内, 但有关该区域的构造模式则至今无研究涉及。由此可见, 唐山古冶地震的构造属性和区域构造孕震环境等科学问题均未被充分讨论, 这也增加了唐山地区未来强震危险区域判定的难度。因此, 充分分析唐山古冶5.1级地震的发震断层和区域构造模式具有重要的科学和社会意义。

唐山及其邻区是华北平原中强地震比较密集的区域, 主要受华北平原内新生的唐山-河间-磁县断裂带整体构造运动的影响, 唐山地区的中强地震具备华北平原典型强震的特点, 这些中强地震的发生是华北克拉通破坏后地壳最新构造变形的直接响应。因此, 了解唐山地区中强地震的震源机理过程并据此讨论华北克拉通破坏后华北平原最新构造运动是最有效的方法和手段。本文在区域地震构造环境分析的基础上, 综合震后应急考察资料、 野外地质地貌调查、 区域形变场数据、 震源参数和小地震重定位等多学科相关资料,综合讨论唐山古冶地震的发震构造和区域构造模式, 并基于收集到的华北平原区的地震资料讨论华北平原中强地震的发震构造模式及华北克拉通的最新构造运动。这些结果既有助于深入认识唐山古冶地震的破裂机制, 也有助于对唐山地区断层间相互作用的区域构造模式和未来地震危险区域判定等关键问题提供重要的科学辅助, 更有助于为华北平原最新构造运动所引起的未来强震的判断提供科学参考。

1 区域地震构造环境

唐山地区位于燕山褶皱带东段南缘与冀鲁断块坳陷的交界地带, 自元古界至中生代, 该区域经历了多期构造运动, 区域构造格局复杂。受燕山运动影响, 该区形成了一系列以NE走向为主的褶皱和断裂, 并伴生NW走向的断裂, 这构成了区域的基本构造格架。新生代以来, 区域南、 北构造运动差异明显, 北部形成残山, 南部持续下降接受沉积形成平原, 因此覆盖了大面积新生代地层, 向N超覆的同时伴随有断裂活动。新生代以来的构造运动使得本区形成3组走向分别为NE、 NNE和NW向的断裂, 与整个华北地区的构造格架一致(虢顺民等, 1977; 郭慧等, 2011; 张素欣等, 2020)。唐山地区内, 由几条深大断裂所包围的唐山菱形块体隶属于华北地区新生的唐山-河间-磁县断裂带的东北段(徐杰等, 1996), 块体的南边界为宁河-昌黎断裂, 北边界为榛子镇断裂(F6), 二者走向均为NEE; 东边界为滦县-乐亭断裂(F7), 西边界为蓟运河断裂, 二者走向总体呈NW向; 块体中部发育一条NE走向的唐山断裂带, 该断裂带自西向东由陡河断裂(F1)、 唐山-巍山断裂(F2)、 唐山-古冶断裂(F3)组成, 断裂带向S与蓟运河断裂相连, 向N并未与滦县-乐亭断裂相连, 而是受阻于青龙山复背斜(图1)。断裂带中的陡河断裂和唐山-巍山断裂局部断层段为晚更新世活动断层, 大部分段落为早中更新世断层, 而唐山-古冶断裂为全新世活动断层(虢顺民等, 1977; 闻学泽等, 2006; 郭慧等, 2011)。

青龙山复背斜区域自震旦世开始下陷沉积, 之前与山海关古陆连成一体, 由此形成主要的岩石地层单元, 包括震旦纪白云岩、 寒武系灰岩、 奥陶系灰岩和白云岩。燕山运动使凹陷形成一系列褶皱、 断裂, 并缺失中生代地层。新生代以来该区南、 北构造差异明显, 北部上升, 南部受黄骅坳陷牵动逐步下沉, 沉积了上千米厚的陆源碎屑物, 形成了该区域范围内只出露青龙山复背斜岩体、 周边形成巨厚新生代沉积物的沉积构造  (李海龙等, 2008)。

1976年7月28日唐山7.8级大地震的发震断裂为唐山菱形块体中间发育的NE走向的唐山断裂带, 震后考察获得该断裂的同震地表破裂长8~11km, 总体走向N30°E, 破裂带以右旋走滑为主, 最大右旋位移为2.3m, 垂直位移为0.2~0.7m(虢顺民等, 1977; Butler et al., 1979; 王景明等, 1981; 国家地震局《一九七六年唐山地震》编辑组, 1982; Robinson et al., 2005; 闻学泽等, 2006)。郭慧等(2011)基于探槽和钻孔联合剖面认为唐山地震的地表破裂向S延长至丰南西河, 长约47km。唐山大地震主震震源破裂当天, 触发了菱形块体东边界NW走向的滦县-乐亭断裂发生7.1级地震, 地震地表破裂由南、 北2条分支构成, 其中北支长度>2km, 走向NNE, 南支长度>4km, 走向NNW, 破裂带右旋走滑0.1~0.25m(王景明等, 1981; 国家地震局《一九七六年唐山地震》编辑组, 1982)。近年来开展的古地震探槽研究获得该断裂全新世以来的大地震重复周期约为7.5ka(Guo et al., 2017)。1976年7月28日当天菱形块体西南发生6.2级地震, 3个半月后的11月15日又发生6.9级强震。这2次强震并未形成同震地表破裂。根据震后科考得到的震害分布分析, 认定2次地震的发震断层为菱形块体的北西边界断层——蓟运河断裂(李志义等, 1979; 国家地震局《一九七六年唐山地震》编辑组, 1982), 但是最近雷生学等(2022)通过地质地貌调查和小地震精定位结果, 认为宁河6.9级地震的发震断层为付庄-高庄断裂。40多年以来, 唐山7.8级地震的余震序列衰减基本符合规律, 地震强度逐渐减弱, 地震频度逐渐降低。但1996年以来唐山地区M4.0以上中强地震主要发生在唐山断裂带与滦县-乐亭断裂之间, 并形成了一条NW向的密集条带, 该地震条带可能预示了区域现今的构造应力状况和区域构造运动模式。

2 唐山古冶5.1级地震的震害特征

本次唐山古冶地震未造成人员伤亡, 仅震中附近的村庄出现了墙体开裂、 房梁掉落、 房顶瓦片脱落等现象, 且震害相对严重的村庄基本沿塔山营村、 后水峪村、 抹轴峪村呈NW向或沿后水峪村—大水峪村呈NE向展布。距震中更远的西北部的葛家庄、 东北部的赵百户营村和西南部的古冶区都只是感受到地震的晃动, 并未出现房屋开裂等破坏现象(图2)。

房屋破坏是这次地震中出现最为严重的地震灾害。在震中附近的塔山营村出现了砖木房屋石膏顶棚掉落、 房屋檩条断裂、 墙体开裂现象(图2a, b); 震中东北部的后水峪村出现房顶瓦片脱落(图2e, f); 后水峪村个别房屋由于建在人为改造形成的陡峭边坡处, 在瞬时外力作用(地震震动)下房屋变形较大、 开裂严重(图2c); 而抹轴峪村仅个别相对老旧的房屋出现轻微的墙体开裂现象; 大水峪村只有个别石头地基砖木房屋有轻微裂纹。而更远的葛庄村和赵百户营村则只是感受到地震晃动, 并没有造成相对严重的地震破坏。1976年唐山地震后, 当地加强了抗震设防工作, 建筑物基本以砖混和钢混结构为主, 这是本次地震没有造成人员伤亡的重要原因。

由于此次地震的相对破坏性震害范围仅集中在相邻的几个村庄, 村民的生活条件和房屋建筑风格、 结构基本一致。综合震后应急灾害调查情况发现, 地表宏观震害分布形成了一条长的NW向条带和一条短的NE向条带, 在2个条带交会部位的后水峪村破坏最为严重。

3 地表断层和区域形变场

地震灾害的线性分布对研究和讨论发震构造可能存在一定的启示, 因此我们沿着破坏最严重的NW和NE方向开展了实地地质调查。在抹轴峪村西北侧人工开挖的坑道中发现断层剖面, 该位置正好位于区域1︰20万地质图(唐山幅)中抹轴峪断裂的沿线。抹轴峪基岩断裂起源于中生代, 是由碎裂岩及糜棱岩组成的弧形破碎带, 走向N70°W, 表现为逆冲型断层, 近断裂处发育挤压片理, 擦痕发育不充分, 同时伴随横切主断裂的平推断裂。在基岩断裂的前缘、 青龙山复背斜的山间洪积扇前缘部位发现抹轴峪断裂最新的活动断层剖面, 剖面中断层断错震旦纪灰白色白云岩, 白云岩顶面的断距约为55cm。断层走向N130°E, 倾向SW, 倾角为56°。断层带宽约1m, 带内发育断层碎裂岩和红棕色断层泥, 其中还混杂第四纪沉积物, 断层附近碎裂岩呈定向排列。断层向上断错顶部第四纪时期棕红色黏土和小砾石互层的坡积物, 第四纪坡积物受断层影响在断层带附近形成拖拽现象, 并在断层带顶部存在崩积的混杂堆积。在剖面位置形成高约1m的线性陡坎, 陡坎向NW方向延伸很好, 在遥感影像中可清晰地观察到陡坎地貌现象沿NW向延伸(图3)。根据地震灾害的线性分布范围, 还对青龙山复背斜中NW向的白云山断裂开展了野外调查, 发现该断裂发育于震旦纪白云岩中, 断层带宽近1m, 断层泥固结, 没有发现断层活动的迹象。断层走向N45°W, 倾向SW, 倾角为34°。断层带附近第四纪以来的地貌现象并没有受到断层运动影响而出现变形(图4)。因此, 综合野外地质调查, 地震灾害区第四纪时期存在构造运动的断层为抹轴峪断裂。

依据区域第四纪地层的最新研究成果  (河北省区域地质矿产调查研究所, 2017), 中更新统赤城组为残坡积的棕红色黏土夹砾石或红黄色砂质黏土, 所夹砾石自下而上减少。上更新统迁安组以灰黄色含砾粗砂、 细砂为主, 局部夹薄层砂质黏土、 黏土质粉砂。对比剖面地层和区域岩性地层, 抹轴峪断裂断错了中更新统棕红色含砾黏土并向上延伸至晚更新统灰黄色黏土底部。因此, 判定抹轴峪断裂在第四纪时期有过断层活动。

为了验证这条NW走向的抹轴峪断裂是否在第四纪时期存在长期活动, 本研究采用欧空局(ESA)2017年3月—2019年3月(约2a)覆盖唐山地区的共26景Sentinel-1A SLC数据(升轨T69轨道)作为数据源进行PS-InSAR处理以提取形变场信息。Sentinel-1A卫星SLC数据为C波段成像, 工作模式为干涉宽模式(Interferometric Wide, IW), 卫星轨道数据采用POD精密定轨星历数据, 数字高程模型数据(DEM)采用空间分辨率为30m的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)数据。

在时序InSAR数据处理过程中, 利用ISCE软件和StaMPS软件, 采用PS-InSAR技术进行时间序列数据处理。首先选取2018年1月10日的影像作为主影像, 将主影像分别与辅影像进行精确配准。然后结合DEM数据进行差分干涉处理, 共生成25对差分干涉对。设置相干性阈值为0.4, 根据相干系数和振幅离差阈值法等准则筛选永久散射体(PS点), 共获取研究区内100 365个PS点。基于PS点进行误差分析及相位解缠, 获取干涉相位及误差贡献, 基于线性函数模型估算永久散射体(PS点)的线性形变速率。在进行大气误差分析时, 使用GACOS模型(Yu et al., 2018)估计并去除大气误差相位贡献。

为了对研究区的整体形变趋势进行分析, 将PS点形变速率转换为GIS格式。整体而言, 白云山断裂(F4)和抹轴峪断裂(F5)两侧均存在一定的地表差异性运动, 其他断裂两侧的差异运动则不明显, 总体以抹轴峪断裂两侧的地表差异最为显著(图5)。

为了更好地分析抹轴峪断裂的现今运动特征, 选取跨断裂的剖面AB, 剖面线长5km, 宽2km(图5)。由于InSAR测量技术提取得到的断层附近AB剖面内的形变点位数量较多, 通常存在一些因误差过大而不能真实反映断层实际运动状态的点位, 因此仅保留2倍标准差以内的点位, 对标准差较大的点位进行剔除(黄星等, 2022)。对跨断层两侧形变点位的LOS向形变速率进行拟合, 结果显示在抹轴峪断层两侧存在一定的形变速率差异, 断层北侧的平均形变速率约为-0.36mm/a, 断层南侧约为0.45mm/a, 两侧相对形变速率约为0.81mm/a(图6)。可见抹轴峪断裂两侧存在形变量差。

综合野外地质地貌调查和区域InSAR形变场可知, 抹轴峪断裂在第四纪时期存在构造运动, 且这种构造运动持续存在。因此, 抹轴峪断裂至少是中更新世断层, 不排除其活动时间更新的可能性。

4 震源参数和小地震重定位

地震后, 多个机构通过反演给出的唐山古冶地震的震源机制解结果(表1)显示, 震源过程以走滑运动为主, 具有一定的倾滑分量, 2个节面的走向分别为NE和NW, 这与震后的灾害调查结果基本吻合(图2)。

针对唐山古冶地震序列与区域其他地震之间的关系, 本次工作搜集了2010—2020年研究区域内(39° 30'~39° 55'N, 118° 10'~118° 40'E)ML>1.0的地震波形事件。为保证结果的可靠性, 挑选数据时删除震中距走时曲线偏差较大的地震数据, 且要求每次地震事件至少有4个台站的震相记录, 最终选取得到2 623个地震事件。采用结合波形互相关的双差定位法对地震事件进行重定位, 选用郭蕾等(2021)在唐山获得的一维速度模型作为参考模型, 地震对之间的最大距离为15km, 选取以台站为中心250km范围内的地震, 采用3阶谱域的双谱法(Du et al., 2004)计算波形的互相关系数, 并对相关延时进行检验。重新定位后, 地震走时残差均方根由初始的0.71s降至0.32s。

重新定位后, 区域内近10年的地震分布较为收敛, 呈2个明显的条带状分布区域, 其中一条主要沿唐山-古冶断裂呈NE向分布, 在唐山-古冶断裂与抹轴峪断裂交会部位地震密集分布。另一条位于唐山-古冶断裂东端, 近SN向分布。在唐山古冶地震周边小地震密集带作AA'和BB' 2个剖面, 剖面显示该区域的震源深度主要集中在5~15km。重定位后, 获得唐山古冶地震主震的震源深度为14.8km, 其余地震序列的震源深度集中在9~16km, 主要位于唐山古冶地震主震的浅部, 地震序列整体呈现向SW倾斜的特征, 位于抹轴峪断裂的SW向, 这与抹轴峪断裂倾向SW具有一致性。唐山古冶地震序列的倾角由浅部向深部逐渐变缓, 这又与抹轴峪断裂早期挤压逆冲断层性质所形成的低角度断层性质具有一定的契合度。

5 区域构造孕震机制的分析与讨论

5.1 唐山古冶地震的发震构造

从唐山地区整体构造图像(图1)可以看出, 唐山断裂带与滦县-乐亭断裂之间存在青龙山复背斜, 背斜轴向NWW, 由青龙山背斜、 宋家峪向斜、 关脸子山背斜、 抹轴峪断裂和白云山断裂等主要构造组成, 由震旦纪白云岩和太古宙片麻岩构成(图8)。唐山断裂带右旋走滑运动的向E扩展受到了青龙山复背斜阻挡, 唐山断裂带中的唐山-巍山断裂和陡河断裂止于青龙山复背斜西南, 而全新世活动的唐山-古冶断裂沿青龙山复背斜的南侧向W延展, 但并没有突破青龙山复背斜的范围, 也没有与滦县-乐亭断裂相连, 未能与滦县-乐亭断裂构成区域第四纪时期活动的共轭断层系。在现今华北地区的构造应力场作用下, 青龙山复背斜受到挤压缩短的应力作用, 因此背斜西南翼的抹轴峪断裂和白云山断裂处于挤压构造的应力环境下, 存在早期逆冲断层再活动的条件(图9)。1996年以来唐山地区M4.0以上地震主要发生在唐山-古冶断裂与青龙山复背斜的交会区域, 预示该区域是目前唐山地区应力积累的区域。

唐山古冶地震的震中位于抹轴峪断裂与唐山-古冶断裂相交的区域, 重新定位后震中位于抹轴峪断裂西南侧(图7), 恰好位于唐山-古冶断裂和青龙山复背斜交会的应力积累区域, 且地表宏观震害严重区域也在该区域内呈十字交叉现象(图2)。综合野外地质调查和InSAR形变分析, 结果显示青龙山复背斜中NW走向的抹轴峪断裂在第四纪时期存在断层活动, 而白云山断裂在第四纪时期不存在断层活动(图35)。震后部分学者将唐山-古冶断裂认定为震源机制解中的NE向节面, 并将其作为发震断层(王想等, 2021; 王亚玲等, 2021; 周依等, 2022)。但地质调查和深浅物探结果均显示唐山-古冶断裂倾向SE(尤惠川等, 2002; 刘保金等, 2011a), 而唐山古冶地震序列倾向SW(图7), 因此不能简单地将唐山-古冶断裂作为此次地震的发震断层。野外调查显示抹轴峪断裂的走向为N130°E, 倾向SW, 倾角为56°(图3), 这些都与唐山古冶地震震源机制表(表1)中的节面2有很好的一致性。抹轴峪断裂中生代形成逆冲断层, 而在现今构造应力场作用力下, 断裂受到剪切挤压作用, 存在早期断层再活动条件的继承性, 而早期逆冲断层形成低角度断面, 在现今应力场下断层继承性的再次活动并在近地表发育高角度断面, 这与唐山古冶地震序列重定位结果所显示的发震断层从浅部向深部倾角逐渐变缓的现象及抹轴峪断裂的构造属性相契合。唐山古冶地震的震源机制中节面1与唐山-古冶断裂存在一定的契合性, 且唐山-古冶断裂的走滑运动也使发震区域成为唐山地区应力集中的区域。基于P波的区域速度结构结果显示, 唐山古冶地区在深度15km的平面切片上, 发震位置恰好位于西侧低速体与东侧高速体的过渡部位, 剖面上唐山古冶地震序列也是主震破裂后余震向浅部延伸并终止于高速体之下(Guo et al., 2022)。这个局部的高速体应该与区域范围内唯一重要的青龙山复背斜岩体有关。

综上所述, 唐山古冶地震的发震原因是在现今区域应力环境下, 由于唐山断裂带右旋走滑运动, 断裂带向E延伸受到青龙山复背斜阻挡, 并与青龙山复背斜中的NW走向断裂相交构成局部的共轭断层系, 断裂交会部位应力积累且存在物性差异, 是唐山地区现今中小地震频发地区。因此, 综合考虑唐山古冶地震震害分布、 地表地质地貌调查、 区域形变场数据、 震源参数和小地震重定位结果, 唐山-古冶断裂和抹轴峪断裂作为唐山古冶地震的2个共轭发震断层可能更为合理。

5.2 华北平原地区中强地震发震构造的特点

从整个华北平原的构造变形分析可知, 太平洋-菲律宾板块向W俯冲和青藏高原向E推挤是华北平原产生SEE向平移和逆时针旋转的主要原因(Zhang et al., 2018; 徐锡伟等, 2019)。最新GPS结果显示华北平原左旋剪切速率约为(3.5±0.3)mm/a, 致使平原内部形成一系列NNE向右旋走滑断裂带, 如郯庐断裂带、 唐山-河间-磁县断裂带、 山西断陷盆地带等, 平原内部中强地震的发生与这些大型断裂带相关(Zhao et al., 2017; Wang et al., 2020)。唐山古冶地震的发生就是华北平原、 河淮平原等块体与太行山块体边界断裂的唐山-河间-磁县新生断裂带东北段构造运动的结果。

本研究统计了华北地区2002—2020年705个2.5级以上地震的震源机制解, 结果显示华北平原内的地震主要以走滑型为主(图10)。其中, 平原内2个地震密集地区为唐山和邢台, 邢台和唐山地区中强地震的发生都与唐山-河间-磁县断裂带的构造运动有关, 该断裂带南部还发生了1830年磁县 71/2级地震。邢台和唐山地震的研究结果均证明发震断层为中下地壳中向上扩展的陡倾角走滑断层(徐杰等, 1988; 王椿镛等, 1993; 徐锡伟等, 2000; 刘保金等, 2011a), 基于现今小地震获得的1830年磁县地震的发震断层也是高倾角左旋走滑断层, 这与野外地质调查结果一致(江娃利等, 1996; 刁桂苓等, 1999)。基于华北平原内的历史强震研究可知, 1679年三河-平谷8级地震的发震断层为新生、 陡倾角的夏垫断裂, 该断裂切割了夏垫铲形正断层, 并形成长度>10km的地表断层陡坎(刘保金等, 2011b; 徐锡伟等, 2019)。

除上述大地震及其余震外, 华北平原内自1970年以来发生的比较典型的中强地震包括1983年菏泽5.9级地震、 1995年苍山5.2级地震及2006年文安5.1级地震, 这3次中强地震均表现为走滑型震源机制(表2)。苍山地震的发震构造为高倾角(60°~80° )的万家庄断裂(王志才等, 1999); 菏泽5.9级地震则是由NE向聊考断裂和NW向东明-成武断裂共同作用的结果, 2条断裂均为高角度断层(王华林等, 1995; 刘西林, 1996); 文安地震虽然在区域上并没有已知的发震构造, 但震源参数显示该地震的发震断层也是一条高角度断层(刁桂苓等, 2006; 黄建平等, 2009)。近年来华北平原区内针对M4地震的地震学研究结果也显示这些地震的发震断层为陡倾角走滑型震源机制(李赫等, 20192020)。

华北平原区内大量的地震研究结果显示, 新生代早期华北克拉通破坏是由于地壳拉张伸展形成的铲形正断层, 但这些铲形正断层并不是现今地震的主要发震构造。而晚更新世以来, 华北平原的最新构造运动表现为新形成的陡倾角走滑断层切割早期的铲形正断层, 而这些陡倾角的走滑断层才是区域地震的发震断层, 因此未来应更多关注这些华北平原区内陡倾角断层的活动(Qi et al., 2010, 徐锡伟等, 2019)。这是由于晚更新世晚期以来, 青藏高原向E扩展与刚性鄂尔多斯块体碰撞所产生的应力作用已影响至华北地区, 因此华北地区现今构造变形是青藏高原向E扩展的远程效应和太平洋、 菲律宾板块向W俯冲共同应力作用下的构造响应(Zhu et al., 2012; Zhang et al., 2018; 朱日祥, 2018; 徐锡伟等, 2019; 张岳桥等, 2019)。

6 结论

1)在最新的构造应力场作用下, 唐山断裂带与青龙山复背斜的交会部位是唐山地区现今应力集中的区域。综合分析唐山古冶地震的震后应急震害统计、 野外地质地貌调查、 区域形变场数据、 震源参数和小地震重定位结果等资料分析认为, 唐山-古冶断裂和抹轴峪断裂的共轭断层系是2020年7月12日唐山古冶M5.1地震的发震断层。

2)华北平原现今地震主要以走滑型地震为主, 这是华北克拉通对来自青藏高原向E扩展的远程效应和太平洋、 菲律宾板块向W俯冲共同作用下的应变响应。

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来源:测绘学术资讯

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