利用GPS同震位移观测数据反演尼泊尔Mw7.8地震滑动分布

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国内图书分类号:P315+.6密级:公开
国际图书分类号:528.3
西南交通大学
研究生学位论文
利用GPS同震位移观测数据反演尼泊尔Mw7.8
地震滑动分布
年级2015级
姓名刘绍英
申请学位级别工程硕士
专业测绘工程
指导老师钟萍副教授
二零一八年五月
Classified Index: P315+.6
U.D.C: 528.3
Southwest Jiaotong University
Master Degree Thesis
SLIP DISTRIBUTION OF THE Mw7.8 NEPAL
EARTHQUAKE FROM INVERTIONS OF GPS
COSEISMIC DISPLACEMENT OBSERVED DATA
Grade: 2015
Candidate: Liu Shaoying
Academic Degree Applied for:Master of Engineering
Speciality:Surveying Engineering
Supervisor: Associate Professor Zhong Ping
May,2018
摘要
地震会引起地表形变,利用地表形变观测数据可反演地震的滑动分布和破裂模型。

本文使用GPS同震位移观测数据精确反演了尼泊尔Mw7.8地震断层的滑动分布特征与破裂情况,计算了地震释放的能量和震级,同时,结合该地震在地表的破裂过程及造成的损害,分析了该地区的震间闭锁特征和应变积累释放情况,评估了震后的地震危险性,对认识中国藏南地区板块的运动特征具有重要意义。

为了反演尼泊尔Mw7.8地震的滑动分布,本文收集了中国藏南地区47个GPS测站和尼泊尔境内19个GPS测站的同震位移观测数据,利用SDM反演方法,基于均匀半空间和层状地球模型计算的格林函数,反演得到了该地震的断层滑动分布情况。

另外,本文讨论了数据分布、断层几何模型和不同的地球位错模型对反演滑动分布的影响。

反演结果表明,尼泊尔Mw7.8地震破裂造成的最大滑动量为4.24 m,平均滑动量为0.84 m,破裂面倾角为8°,走向为284°,地震矩张量为5.61×1020 Nm,对应的矩震级为7.8。

4 m以上的滑动量都位于距震中水平位置20 km以内(深度9~12 km)的区域。

此次地震为典型的低倾角逆冲型地震,地震自起始破裂点向东单侧破裂,平均深度为10 km,大部分的破裂集中在8~20 km的深度范围内,20 km以下几乎没有破裂,主喜马拉雅逆冲断裂带在浅部存在高度闭锁,积累的应变并未释放完全,震后形变可能会对中国藏南地区产生较大影响,需要持续密切关注。

通过对反演结果的讨论发现,GPS测站的位置分布对该地震滑动分布的影响较大,距离震中较近的数据能很好的反演出发震断层的滑动分布特征。

在不考虑其它参数影响的条件下,断层倾角偏差对断层滑动分布结果的影响很大,其中包括对矩震级、最大滑动量、数据-模型相关性以及平均滑动量等的影响。

倾角偏差小于10°时,最大滑动量差值可达30%;平均滑动量随倾角的增加而增加,当倾角从2°增加至12°时,平均滑动量增加了25%。

反演中使用的均为近场数据,且此次地震震源深度约为10 km,属于浅源地震,因此层状构造对其影响较小。

关键词:反演;滑动分布;尼泊尔地震;同震位移;地球模型
Abstract
Earthquakes can cause surface deformation, which can invert seismic slip distribution and fracture models using surface deformation observation data. This thesis uses GPS co-seismic displacement observation data to accurately invert the slip distribution and the rupture of the Mw7.8 Nepal earthquake, and calculates the energy and magnitude of the earthquake. Also, the characteristics of inter-seismic atresia and strain accumulation release in the area are analyzed and the risk after earthquake is assessed with consideration of the rupture process at the surface and the damage caused by the earthquake. It is of great significance for understanding the motion characteristics of the plate in the South of Tibet.
The co-seismic displacement observation data from 47 GPS stations in southern Tibet and 19 GPS stations in Nepal have been collected in this thesis to invert the slip distribution of the Mw7.8 Nepal earthquake. Using SDM inversion method and the Green’s function based on the uniform half-space and layered earth model, the fault slip distribution of the earthquake is obtained. In addition, this paper discusses the effects of data distribution, fault geometry models, and different earth dislocation models on inversion of the slip distribution.
The inversion results show that the maximum slip, the average slip, the fault dip angle, the strike and the seismic moment is 4.24m, 0.84m, 8°, 284°and 5.61×1020 Nm, respectively. More than 4 m of the slip is located within 20 km (with a depth of 9 to 12 km) from the epicenter. The earthquake is a typical low dip thrust type earthquake. The earthquake ruptures one-sided eastward from the initial rupture point, with an average depth of 10 km. Most of the ruptures are concentrated within a depth ranging from 8 to 20 km and there is almost no rupture when the depth is greater than 20 km. In the rupture, the main Himalayan thrust fault zone has a high degree of atresia in the shallow part, and the accumulated strain is not released completely. The post-earthquake deformation may have a greater impact on the southern part of China, which needs close attention in the future.
Through the discussion of the inversion results, it is found that the location of the data distribution of the seismic influence on the distribution of the sliding, close to the epicenter
of the data can be a very good inversion of seismic fault slip distribution characteristics. Without consideration of the influence of other parameters, the effects of the deviation of the fault dip angle on the fault slip distribution is great, , including the effects on the moment magnitude, maximum slip value, the correlation of data and model and the average slip value. When the deviation of dip angle is less than 10°, the difference of the maximum slip value can reach 30%; the average slip increases with the increase of the dip angle, and when the dip angle increases from 2°to 12°, the average slip increases by 25%. All the data used in the inversion are near field data, and the seismic source depth of this earthquake is about 10 km, which belongs to shallow earthquake, so the stratiform structure has little influence on it.
Key words:inversion;slip distribution;Nepal earthquake;Co-seismic displacement;earth model
目录
第1章绪论 (1)
1.1 研究目的及意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (1)
1.3 本文研究内容 (3)
第2章地震反演基础理论 (4)
2.1 物理基础 (4)
2.1.1 应力应变基础 (4)
2.1.2 弹性力学基础 (5)
2.2 地质构造基础 (6)
2.2.1 地球结构特征 (6)
2.2.2 板块运动模型 (7)
2.2.3 断层活动模式 (8)
2.3 位错理论 (9)
2.3.1 均匀介质模型 (10)
2.3.2 分层模型 (11)
2.4 SDM反演原理 (11)
2.5 本章小节 (12)
第3章尼泊尔Mw7.8地震同震形变特征 (13)
3.1 尼泊尔地质构造背景 (13)
3.2 数据来源 (14)
3.3 同震建模 (15)
3.4 滑动特征 (17)
3.5 本章小结 (22)
第4章尼泊尔Mw7.8地震滑动分布的影响参数讨论 (23)
4.1 数据分布对滑动分布的影响 (23)
4.2 断层模型对反演结果的影响 (29)
4.2.1 断层走向偏差带来的影响 (29)
4.2.2 断层倾角偏差带来的影响 (32)
4.3 不同地球模型的位错理论对反演结果的影响 (36)
4.3.1 半无限空间均匀介质地球模型与水平层状介质模型 (36)
4.3.2 不同层状地球模型对反演结果的影响 (39)
4.3.3 全球平均模型与区域模型对反演结果的影响 (43)
4.4 本章小结 (44)
第五章结论与展望 (46)
5.1 总结 (46)
5.2 接下来的工作 (47)
致谢 (48)
参考文献 (49)
第1章绪论
1.1 研究目的及意义
北京时间2015年4月25日,在尼泊尔首都加德满都以西大约80 km的地方发生Mw7.8大地震,震中在东经84.8°,北纬28.3°。

此次地震致灾范围包括尼泊尔、中国青藏高原南部、印度北部、巴基斯坦和孟加拉,地震总共造成1万4千余人受伤,7000多人遇难,损失非常惨重[1]。

这次地震发生在青藏高原南部和印度洋板块的交界处,位于全球陆地碰撞和垂直变形最激烈的地区,历史上曾发生过多次大地震[2],最近的一次是1934年发生的Mw8.2,1833年发生了Mw7.6地震[3]。

先前文献记录的喜马拉雅中部的大地震发生在现代仪器出现之前,因此还不能像现代一样,用先进的工具去分析与评估地震事件所引起的地表变形和震源特征,而2015年发生在尼泊尔的这一地震为我们研究喜马拉雅地区地震的地表响应和破裂特征提供了一个独有的机会,我们可以利用GPS测站的同震位移观测数据作为有效的约束和工具[4],来反演尼泊尔Mw7.8地震的断层滑动分布。

地震会引起地表形变,利用地表形变观测数据可以反演地震的破裂模型和滑动分布,计算地震释放的能量和震级,分析该地区的震间闭锁特征和应变积累释放情况,对评估该地区震后的地震危险性有特殊意义。

近几年来,随着形变观测技术和观测精度的不断提高,尤其是GPS观测技术的推广和发展,GPS站的大量布设,为滑动分布的反演提供了丰富的数据。

通过讨论数据分布、断层几何参数和不同位错理论的地球模型这三种因素对反演此次尼泊尔Mw7.8地震的滑动分布的影响。

利用GPS同震位移观测数据精确获取此次地震断层的滑动分布特征与破裂情况,理解尼泊尔Mw7.8地震的断层的滑动分布特征和发震机理,结合此次地震在地表的破裂过程及造成的损害,分析喜马拉雅地区震后的危险性,对认识中国藏南地区板块的运动特征,防震减灾有极其重要的意义。

1.2 国内外研究现状
张勇等[1]在地震发生后不久,利用远震地震波数据快速反演了地震破裂过程,此后又与少量的GPS数据采用联合反演,反演结果显示了此次地震是发生在低倾角俯冲断
裂上的一次单侧破裂事件,由于缺乏近断层强震和大地测量资料,采用简单断层模型,结果有一定的误差。

单新建等[5],利用日本ALOS-2和欧空局Sentinel-1A卫星获取的INSAR同震形变场,结合GPS同震位移观测数据,联合反演了断层的滑动分布特征,更精细的反演得到断层的位错分布。

反演结果表明滑动主要集中在沿走向150 km,沿倾向70 km的范围内,最大滑动量为5.59 m,平均滑动量为0.94 m。

反演结果还显示了,发震断层的倾角在地下不同深度有很大差异,在浅部时为7°,倾角随深度的增加而增加,在垂直深度为20 km时达到12°,初步判定主边界断裂(Main Boundary Thrust,简称MBT)为此次地震的发震断层。

谭凯[6]以国内外的GPS和INSAR同震形变为约束,采用CRUST2.0模型,考虑喜马拉雅断裂带岩石圈垂向和横向差异的影响,28°N以南测点,采用南部地壳分层模型计算格林函数,28°N以北使用北部地壳分层模型。

反演主震和余震引起的主喜马拉雅逆冲断裂的破裂面形状和滑动分布,结果显示,地壳介质不均匀性对破裂滑动分布的影响较大。

Jiang[7]利用GPS震后和同震位移反演了尼泊尔Gorkha Mw7.8主震的震后余滑和同震滑动分布,结果显示GPS震后位移主要来自深层的慢滑移,且震后最大移滑集中在同震破裂区往下33 cm处。

同震滑动模型显示的主要是挤压运动,伴随着在东南断层上轻微的右向滑动。

主破裂区位于主震和最大的余震之间,深度为7~16 km,主喜马拉雅断裂(Main Himalayan Thrust,简称MHT)的浅部仍处于锁定状态。

最大滑动量为6.24 m,位于14 km深处,矩震级为7.84,对应的地震矩张量为7.24 × 1020 Nm。

Tung[8]提出了一种名为MC-HVCE的联合反演算法,该方法结合了Monte Carlo 搜索方法和Helmert的方差分量估计方法,通过随机方法有效地优化了GPS和INSAR数据的相对数据权重,同时保持了固有的平滑约束。

作者使用10个GPS测站数据与INSAR联合反演,权重的最优比率是0.0268:0.973,发现联合反演明显优于每一组数据反演的结果。

该方法使我们能够将大地测量的多个数据集与地震层析成像相结合,从而更好地了解地壳异质性的地震断裂。

使用三维有限元模型(Finite Element Model. 简称FEM)计算格林函数,FEM能够模拟弹性材料特性的非均匀分布以及不规则地形表面的精确几何结构,同时满足分析预测。

反演结果说明,发震断层是低角度、北倾斜的表面,滑动量主要集中在15 km的深度,同时有最大6.24 m倾向滑动和2 m的走
向滑动。

滑动分布主要受四个因素的影响:数据分布、平滑因子、地球模型和断层几何参数。

国内外利用地表形变反演断层滑动分布的技术已经十分成熟,许多这方面的研究者做了大量的研究工作。

在数据方面,联合了GPS数据和INSAR数据[9-11],Zhang[12]利用地震波数据进行研究,少量的研究者联合了地震波数据与GPS数据[1];在地球模型方面,采用了均匀弹性半空间介质与分层模型[13-15],还考虑了地球的横向不均匀性[6]。

单独采用均匀半空间模型或一种分层模型反演是不够的,需要对比分析不同位错的地球模型的反演结果。

且需要定量分析断层几何模型偏差对滑动分布的影响。

对于尼泊尔Mw7.8地震的滑动分布影响因子的讨论中,本文主要有三个方面研究,一是采用不同分布的GPS数据;二基于不同的断层几何模型;三是分别使用不同的地球模型计算格林函数参与反演,分析比较其反演结果。

1.3 本文研究内容
本文主要利用GPS同震位移观测数据以反演尼泊尔Mw7.8地震滑动分布为目标,而且讨论不同的数据分布、断层几何参数和地球位错模型对反演此次地震滑动分布的影响,以获得相关研究成果。

本文主要围绕断层滑动分布的反演展开,共分为五章,各章的主要内容如下:
第1章阐述了本论文的研究背景、目的和意义,总结了前人的研究成果以及不足之处。

第2章详细介绍了地震反演的基础理论,包括应力应变和弹性力学跟地震的关系;地质构造基础,阐述了地震发生的原因与条件、地球的结构特征、地震与板块运动和断层活动的关系、地震引起地质的变化等;Okada均匀半无限模型、Wang水平层状模型位错理论的原理,本文使用的反演方法的原理,以及计算的步骤程序。

第3章详细介绍尼泊尔Mw7.8地震,包括此次地震的地质构造背景和同震形变特征,GPS数据的解算,对反演进行参数设置及同震建模,根据反演的结果分析断层的滑动分布特征及破裂情况,评估该地区震后的危险性。

第4章主要讨论数据分布、断层几何参数和地球位错模型对反演此次地震滑动分布的影响。

研究这些不同因素产生的结果的差异,并对这些差异进行定量分析。

第5章为总结与展望,谈论了本论文研究结果以及不足之处和以后的研究方向。

第2章地震反演基础理论
地震又称地动或者地振动,是地壳在发生破裂时快速释放能量过程中所造成的一种振动,期间会产生地震波的一种自发现象。

在地球内部传播的地震波称为体波,分为纵波和横波两种。

波的传播方向与振动方向一致的为纵波(P波),纵波引起地面上下颠簸。

波的振动方向与传播方向垂直的为横波(S波),能引起地面的水平晃动,是造成破裂的主要原因。

地震是岩体突发式脆性破裂,是构造运动中的特殊现象,属于一种特殊的力学问题[16]。

地球上板块与板块间的互相碰撞与挤压,造成板块边缘和内部产生破裂和错动,是引起地震的主要原因。

一次地震引起的地震断层两盘块体的相对位错量称为同震位移,当震级较大,引起大的错动与破裂时,可以通过地质调查与测量获得地表位移量,振动较小,引起的位移量较小时,只能根据地震仪记录或地壳形变测量数据求得。

利用地表形变观测数据又可以反演地震的滑动分布和破裂模型,计算地震释放的能量和震级,对评估该地区震后的危险性有特殊意义。

2.1 物理基础
2.1.1 应力应变基础
构造运动是在地质学中,地球内动力所引起的地壳(整个岩石圈)变形或变位的机械运动,会产生褶皱、断裂带、断层等各地质构造,引起海洋、大陆轮廓的变化,地壳的隆起和凹陷以及山脉和海沟的形成等,构造运动也是引起地震发生的重要原因,全球90%以上的天然地震都属于构造地震[17]。

大多数的地震都属于浅源地震,震源深度小于60 km,主要发生在地球最上层坚硬的地壳上。

地震是地下深处岩块中积累的地应力突然释放而引起的地壳快速震动,是地壳运动的一种特殊表现形式,主要反映的是岩体应力作用和岩体强度的矛盾[18]。

应力是作用在单位面积上的内力,国际单位是帕斯卡(Pascal),简称帕(Pa),即N/m2。

根据应力的性质、方向和作用面之间的关系,可分为合应力(S)、正应力(σ)和剪应力(τ)。

与受力物体作用面相垂直的应力称为正应力,与作用面相平行的应力
称为剪应力(或扭应力),剪应力与正应力的合力称之为合应力。

受力物体中的每一点都存在着一个与该点对应的瞬时应力状态,一系列瞬时点的应力状态所组成的空间称为应力场 [17]。

岩石应力场主要来源于以下三方面,一是由地球自转惯性,使得地块间相互作用引起岩体应力场,为惯性应力场;二是覆在地块上岩体的重力在各深度处产生的应力场,称为重力应力场;三是当岩体孔隙进入液体时,液体作用在岩体固体上的压力,称为孔隙压力[19]。

应变则是由临近质点间的相互作用所产生,是应力引起的物体变形的一种量度。

应变分三种,即为线应变、切应变和体应变。

应力和应变在弹性限度内均遵从胡克定律,即应力与应变成正比。

在描述介质弹性性质的时候,常使用以下几种弹性模量[18]。

杨氏模量E :在纯伸长或压缩情况下纵向应力F S 与纵向应变ΔL L 之间的比值。

体积模量K :纯流体在均匀的静压力P 下所引起的体积应变为ΔV V 。

切变模量G :又称为刚性系数,表示单纯发生切应力F S (剪应力)时,切应力与切应变∅(形变角)的比值,即G =F/S
∅。

泊松比µ:在与力相垂直的方向上所产生的形变和在沿力的方向上所产生的形变之间的比值,即μ=−∆d/d
∆L/L 。

定义拉梅常量λ=μE/(1+μ)(1−2μ),很多固体,特别是地表附近的岩石,其泊松比μ接近于14,拉梅常量λ=G 。

大部分地震都属于构造地震,它是由于地下深处的岩石发生破裂、错动把长期聚集起来的地应力释放出来,以地震波的形式向四周传播出去至地面,而引起地表、房屋破坏,反映的是岩体应力作用和岩体强度之间的矛盾。

2.1.2 弹性力学基础
物体受到不超过一定范围内外力时,会发生变形,当受到的外力去掉后,又能完全恢复到变形之前的状态,这种变形称之为弹性变形。

把能发生弹性变形的物体称为弹性体。

在弹性力学中一般采用如下四种假定:
连续性假定:假设物体是连续不间断的,整个物体的空间都被组成该物体的介质完全填满,没有留下任何孔隙。

均匀性假定:假设物体是均匀的,整个物体的介质都是同一种材料组成,物体的
任意部分弹性系数都是相同的。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,在物体中的同一点的不同方向上的弹性性能都一样。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体完全服从胡克定律[19]。

在研究地震波的传播问题时,需应用弹性力学的原理,并假设地球介质是连续的、均匀的、各向同性的和完全弹性的。

2.2 地质构造基础
2.2.1 地球结构特征
地球的外表被一圈大气所环绕,透过大气则为崎岖不平的固体地球表面,其大部分被海水所覆盖。

海洋盆地总面积为3.61×108 km2,占地表总面积的70.8%,其平均水深为3792 m,最深处为水深11034 m的西太平洋的马里亚纳海沟。

大陆面积为1.49×108 km2,占地球总表面积的29.2%,平均海拔为875 m,最高处为喜马拉雅山山脉的珠穆朗玛峰,海拔为8844 m。

按照地形的高程和地势起伏特征,大陆地形可分为山地、盆地、高原、丘陵和平原等类型,以上这些地形都是由于地球的内力作用所形成。

地球分为外部圈层和内部圈层两部分,外部圈层是包围着固体地球表层的地球物质组成部分,包括大气圈、水圈和生物圈,内部圈层主要是固体地球部分[16],地震主要是发生在地球内部圈层的地壳上。

地球的内部圈层由里及外可以分成地核、地幔和地壳三个圈层。

地壳是固体地球的最外一圈,是指由地表至莫霍面之间,它是地质学最直接的研究对象。

地壳主要由各类岩石组成,厚度变化比较大,大洋区比较薄,平均7 km,大陆区较厚,平均33 km,全球地壳的平均厚度大约为16 km,只有地球总半径的1/400。

地壳分为大陆地壳(陆壳)和大洋地壳(洋壳)两种类型。

陆壳厚度较大,但厚度不均匀,具有双层结构,上层称硅铝层,平均密度为2.7 g/cm3,主要岩石为酸性岩浆岩(如花岗岩)和变质岩(如片麻岩),故也叫花岗岩质层;下层称硅镁层,平均密度约为3.0 g/cm3,主要由基性岩浆岩(如玄武岩)组成,故又称玄武岩层。

洋壳厚度较薄,但厚度比较稳定,变化较小。

地幔是莫霍面和古登堡面(2891 km处)之间的地球部分,厚度达2865 km,占地球总体积的83%,平均密度为 4.5 g/cm3。

根据地震波速的变化进一步划分为上地幔
(33~400 km)、过渡带(400~670 km)和下地幔(670~2891 km)三层。

在深度为60~220 km存在一个地震波的低速层,特别是在100~150 km的深度范围内降低最为明显,称这低速带为软流圈,并将其上的由固体岩石组成的上地幔的一部分和地壳合称为岩石圈。

地核是古登堡面以下至地心的部分,占地球体积的16.2%,质量为1900×1024g,占地球质量的32%。

根据地震波速的变化分为外核、过渡带和内核三个次级圈层。

外核深度为2891~4640 km,平均密度为10.5 g/cm3,呈液体状态,这里纵波速度降低,横波不能通过。

过渡带为4640~5155 km,波速变化复杂,能测到低速的横波,介质由液态开始向固态过渡。

内核由5155 km至地心,为固体,平均密度约为12.9 g/cm3,内核的纵波速度为11.2 km/s,横波是速度为3.7 km/s。

地壳上部的的岩石是弹性体,受到力的作用时容易发生各种弹性变形。

原始状态中的岩石在应力的作用下不断发生各种形变,在岩石的弹性应变范围内,变形转化为应变的形式存储起来,伴随着能量的积累而使应力和应变不断加大。

当地球内部的岩石所能承受的最大应力超过了岩石所能接受的弹性变形范围时,岩石便会发生破裂,同时由于弹性回跳而发生震动,从而发生地震。

2.2.2 板块运动模型
关于地球动力学的假说,主要有大陆漂移学说、海底扩张说和板块构造学说。

现今比较公认的是板块构造学说,它是归纳了大陆漂移学说和海底扩张说所取得的成果,阐明了岩石圈活动和演化的许多重大问题。

板块构造学说的基本思想有四点,第一点,固体地球表层在垂向上可划分为刚性岩石圈和塑形软流圈;第二点,刚性岩石圈并不是整块的,而是由大小不一的板块构成,它们漂浮在塑形较强的软流圈上,由地幔物质对流带来驱动力做大规模运动;第三点,板块内部比较稳定,应力应变积累较少,而板块边缘是构造活动强烈的地带,在这里板块间的相互挤压碰撞,是发生构造运动、火山喷发、地震、岩浆活动及变质作用主要发生的场所;第四点,板块运动主要以水平运动为主,很少发生垂直运动,水平位移可达几千千米。

全球岩石圈可划分为七大板块,即欧亚板块、非洲板块、印度板块、太平洋板块、南极洲板块、北美洲板块和南美洲板块。

根据板块之间的相对运动方向和其物质的生长消减特征,可以将板块边界划分为三种类型。

分离型板块边界,是两个板块沿边界
相背运动,为拉张的应力状态,地幔对流物质不断沿边界涌出并添加到两侧板块边缘,形成新的洋壳,故也是板块生长的边界,见于大洋中脊和大陆裂谷,以浅源地震,火山活动,高热流为特征。

汇聚型板块边界又称破坏性边界,是板块作相对运动,发生挤压、对冲或碰撞形成,进一步可分为俯冲边界和碰撞边界。

俯冲边界为相邻的大洋与大陆板块发生叠覆,大洋板块俯冲到大陆板块下,也称消亡型板块。

碰撞边界指两个大陆板块互相碰撞,使大洋闭合,陆壳彼此受挤压形成高耸的山脉并伴随强烈的构造变形。

剪切型板块边界,两个板块沿边界互相水平错动,即相当于转换断层,没有板块生长,也没有板块消亡,但伴有频繁地震活动。

现今板块构造的三种边界定义型式皆是建立在地震研究基础上。

地震是地球活动的一个重要现象,全球的地震主要发生于环太平洋地震带。

地中海-喜马拉雅-印尼地震带、大洋中脊地震带及大陆裂谷地震带上,其分布位置与板块边界非常一致。

全球地震的能量约95%都是从板块边界地带释放出来的,其中大部分又集中在板块的汇聚型边界上,板块边界处的相互运动是引起地震的一种基本成因。

2.2.3 断层活动模式
在构造应力的作用下,岩层或岩体会发生破裂。

发生断裂时,两侧的岩石沿破裂面发生明显位移的断裂构造称为断层,是地壳中最重要的地质构造之一[16]。

断层的基本要素是指断层的组成部分以及阐明断层空间位置和运动性质,包括断层面、断盘、断层位移。

断层面是将岩体断开,被断岩块沿着它滑动的破裂面,是一种面状结构,走向和倾角规定了断层的产状,是断层的几何参数;滑动角用于描述断层的运动类型,是断层的运动参数[20]。

断层面与地面之间的交线称为断层线。

断盘是指在断层面的两侧的岩块,并且沿断层面发生明显位移。

倾斜的断层面上,位于断层面上侧的一盘为断层上盘,位于断层面下侧为断层下盘;直立的断层面上,相对于断层线的方位来描述,如东盘西盘等;如果断层两盘相对滑动,上升的一盘叫上升盘,而相对下降的叫下降盘[16]。

断层位移是指断层两盘岩块发生相对运动后的距离,用滑距或断距表示。

滑距是指在断层错动前的某一点,错动后分成两点之间的实际距离;总距是指断层错动前的同一断层,错断后被分成两个对应层之间的位移。

根据断层两盘相对位移关系,可将断层分为正断层、逆断层、平移断层和枢纽断层。

正断层:断层上盘沿断层面相对下降,下盘沿断层面相对下降的断层。

逆断层:。

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