华北地区地震和深部构造关系及其破裂机制
大陆强震的主要特点与机理的讨论(1)-院士讲座系列
d
CT Image and AE Events of Mayet Granite (Mg25)
a-before deformation, b-after deformation, c and d-AE events in cross section and in profile a b c
A
B
C D
Hierarchical failures Hierarchical failures
Dynamic microcracking
Quasi-static nucleation
Dynamic fracturing of asperities
Quasi-static nucleation of faulting
断层的破裂过程是“特征尺度”控制的分级破裂过程 小尺度的动态破裂可以勾画大尺度破裂的成核过程 强震发生过程及前兆取决于发震断层上凹凸体的数 量和大小
含障碍体的断层失稳前应力－应变的变化
凹凸体破坏在前，断层失稳在后—断层的整体错动引起失稳， 凹凸体变形破坏伴随的物理场变化可作为失稳前兆
均匀断层的一次粘滑失稳过程
鄂尔多斯地块周边4级以上地震M-t图 A
E D B C
把鄂尔多斯地块周边作为一个整体，其地震活动显示了一定 的规律。可分六个地震活动期 ,活跃期约300年左右，平静期 约100多年 。说明地震活动不是以断陷带为活动单元，而是 以地块为活动单元。
B C
鄂尔多斯周边交叉断层的 交替活动
自公元500年以来山西断陷带与渭河断陷带均可划分出三个地震活 跃期。二者的活动期交替发生,但山西带的活动显然强于渭河带。
川 滇 菱 形 块 体
丽江-小 金河断裂 带的错动
9 H2
工程地质学知识点
第一章绪论1、概念（1）、工程地质学研究人类工程活动与地质环境之间相互制约的关系，以便科学评估，合理利用，有效改进和妥善保护地质环境的科学。
（2）、工程地质条件指工程建筑物所在地区与工程建筑有关的地质环境各项因素的综合。
（3）、工程地质问题工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。
（4）、岩土工程土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
2、简述人类活动与地质环境的关系（1）地质环境对人类活动的制约①影响工程活动的安全②影响工程建筑的稳定性和正常使用（2）人类活动对地质环境的制约（工程活动破坏地质环境）（3）工程活动与地质环境之间的相互制约人类开采矿产会对地质环境造成破坏，形成各类地质灾害。
地质环境影响人类工程活动，比如工程建设必须作地下水保护论证、渗漏评价、地质灾害危险性评估、压覆矿产调查等等3、工程地质条件主要包括哪些？①岩土类型及性质（地层岩性与性质）②地质构造（断层、褶皱、节理等）③地形地貌（平原、丘陵、山区等）④水文地质（地下水成因、埋藏、动态、成分等）⑤不良地质现象（滑坡、岩溶、泥石流等）⑥天然建筑材料（砂砾、石块等）4.工程地质问题主要包括哪些？①区域稳定性问题②地基稳定性问题③斜坡稳定性问题④围岩稳定性问题5.工程地质学的研究内容和任务是什么？（1）区域稳定性研究与评价一由内力地质作用引起的断裂活动，地震对工程建设地区稳定性的影响（2）地基稳定性研究与评价一指地基的牢固，坚实性（3）环境影响评价一指人类活动对环境造成的影响总的来说就是研究工程建设与地质环境的相互制约关系，促使矛盾转化和解决，既保证工程安全，经济，正常使用，又合理开发和利用地质条件6.说明工程地质在土木工程建设中的作用。
建筑场地工程地质条件的优劣直接影响到工程的设计方案类型，施工工期的长短和工程投资的大小，影响基础建设7•何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；它们既影响场地稳定性，也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。
深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论
项目名称：深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论首席科学家：冯夏庭中国科学院武汉岩土力学研究所起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：中国科学院一、研究内容1、拟解决的关键科学问题根据国家重大需求、国际科学前沿和国内外研究现状，本项目紧密围绕深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论的基础研究，从多学科交叉的视角，凝练出拟解决的四个关键科学问题。
科学问题一：深部岩体结构与地应力特征及其对灾害的控制作用深部岩体的物质性、结构性及赋存性是有别于其它材料的本质特征。
深部岩体的“三性”及其相互关系是控制深部工程灾害的关键因素。
就“物质性”而言，本项目的研究对象是深部硬岩；就“结构性”而言，深部工程岩体结构和地质缺陷具有高度的隐蔽性、不确定性和时空变异性。
因此，如何识别深部岩体的地质特征成为需要研究的首要关键问题，比如，如何采用弹性波正反演理论、瞬变电磁波反演理论以及这两种方法的综合方法，解译并识别岩体结构及相关构造，等等。
为合理表征岩体结构特征，需要综合深部岩体探测结果与基于围岩表面岩体结构精确测量结果，建立考虑体积密度、空间RQD和几何分布特征的三维岩体结构参数化模型。
同时，需要研究高应力强卸荷作用下岩体结构时空演化规律、岩体力学行为的结构控制、结构与应力协调控制和结构控制转化为应力控制的机制、条件和模型。
针对深部岩体的“赋存性”，需要研究岩体复杂的应力环境特征及高精度的测试方法；重点需要揭示具有强烈构造活动特征的工程区地应力场形成机制，建立考虑强烈构造活动和复杂地形地貌形成过程以及非线性边界条件的深部长大工程区三维地应力场反演理论；需要研究高应力强卸荷作用下深部工程围岩应力场演化过程的分析方法，建立典型深埋长大工程区的三维地应力场形成与开挖扰动引起的演化模型。
本科学问题的研究为深部重大工程灾害的孕育演化机制、时空预测与调控理论研究提供必要的地质模型、应力模型及其相关数据。
科学问题二：深部强卸荷作用下裂隙岩体与围岩力学行为的演化规律考察岩体有三个基本视角：地质属性、力学行为和工程性质。
引起华北平原区地震的原因
试论引起华北平原区地震的原因摘要分析以下几个方面分析华北平原区地震的原因（1）华北平原区的地层特点及主要的地质构造；（2）华北地区地下水的变化与岩石能量的变化；（3）地下岩石能量的积累对于地震的影响，从而判断华北地区地震的极限。
进而综述引发地震的可能性，运用自然现象和科学手段综合判断华北地区地震的可能性。
关键词华北平原区地震地层特点地质构造地下水变化岩石能量引言，华北平原区地处于中国东部，位于北纬32°～40°，东京114°～121°。
西起太行山和伏牛山，东到黄海、渤海和山东丘陵区，北依燕山，南至大别山一线于长江流域分界，跨越河北、北京、天津、河南、山东、安徽、江苏等省，地域辽阔，人口众多，地震的不断发生给人们的生活造成了很大的伤害，本文就引起华北平原区发生地震的原因和发生地震的可能性做出讨论。
一、概述华北平原区地层及地质构造特征（一）地层特点华北平原区地形平坦开阔，出路有不同时代的地层。
华北地区地层时代古老久远，大至包括约18亿年以前的地质历史（“铁堡运动”“五台运动”“中岳运动”）地壳板块相对薄弱，岩浆活动强烈，在这一时期为地层的相对稳定建立了基础；约在18亿年-2亿年之间，华北地台主要为升降运动，以接受沉积为辅，伴随有局部的剥蚀；约2亿年以来，华北平原区处于不断地下降阶段，长期处于接受沉积过程，但在此期间伴随有大规模的岩浆运动，在地壳的相对运动阶段形成了现在地形的雏形。
再此之后华北地区一直相对稳定，并没有出现什么大的剧烈升降和其他运动，华北地区一直处于沉积为主、风化、剥蚀为辅的过程中，其沉积地层厚度平均可达3000米，局部可超过5000米。
（二）华北地区地质构造特征华北地区地质构造特征，主要为2亿年以来地质板块的运动和不断变化而引起的，影响华北地震的地质构造断裂带主要为，郯庐断裂带——位于华北平原东部北起沈阳肇兴南至安徽庐江附近；华北平原区断裂带——横贯于华北平原区呈东北西南走向大致包括唐山滦县、北京、天津、衡水、沧州、邢台、邯郸至新乡附近；太行山山前断裂带——主要为太行山东麓边缘区大致呈南北走向，北起燕山南麓南至宿迁附近。
地理教案：构造运动与地震 (2)
地理教案：构造运动与地震一、地质构造运动与地震的概念及关系地质构造运动指的是地球上岩石层之间发生的位移、变形和破裂等现象，是地壳不断演化变化的结果。
而地震则是由于地质构造运动引起的地球表面振动现象。
本文将从构造运动与地震的关系、构造运动的类型以及引发地震的原因等方面着重探讨这一主题。
二、构造运动与地震的关系1. 构造运动引发了大部分地震构造运动是引起地震最主要的原因之一。
当地下岩石受到巨大压力或张力作用时，就会出现位移和变形，随着应力积累到一定程度，岩石就会超过其弹性极限，发生断裂释放能量，并以波传播方式向周围传递能量，即产生了地震。
经过观测和统计数据分析可知，在全球范围内绝大多数中等及以上能量级别的地震都与板块运动有关。
2. 地震揭示了内部结构通过对不同类型、大小和深度的地震进行观测记录及研究，科学家们能够分析地震波的传播速度和路径，从而推测出地球内部的物质组成及结构特征。
例如，利用地震资料可以确定地球内核的边界、地幔的不同层次以及板块之间的相互作用等信息。
三、常见的构造运动类型1. 推力型构造运动推力型构造运动是指岩石被挤压或挤入另一片岩石中而形成新山脉或岗丘的现象。
这种构造运动往往伴随着大规模抬升和断裂活动，最典型的代表是喜马拉雅山脉的形成。
2. 剪切型构造运动剪切型构造运动主要由于两个板块相对水平移动而导致断层产生，引发了地震。
在板块边界上，断层线处于强大剪切应力下，当应力积累到一定程度时，就会发生滑动释放能量。
例如旧金山附近的圣安德烈亚斯断层就是常见的剪切断层。
3. 弯曲型构造运动弯曲型构造运动是指岩石层被挤压或拉伸后出现的弯曲和拗断变形。
这种构造运动产生地震的原因主要是因为在强大的压力和挤压力下，岩石发生变形和断裂。
阿尔卑斯山脉的形成就是典型的弯曲型构造运动。
四、地震引发机制1. 板块边界地震板块边界是地球上最常见也最具活动性的地质构造带之一。
当两个板块在紧密接触时，由于彼此之间存在巨大应力积累，当释放能量超过岩石强度极限时，就会发生地震。
由GPS速度场导出的最大水平应变率场-UCLA
摘要
地震的发生源于地壳脆性层内断层面上累积的构造 应力场达到极限产生的突然失稳。在断层强度相近 的情况下构造应力集聚较高的断层上地震发生的危 险性就会增加。因此，寻找构造应力释放缺失地区 对于地震危险性估计具有重要的实际意义。本研究 给出了华北地区700年来由于长期构造加载及地震 断层错动导致的累积库仑破裂应力演化过程。长期 构造加载场由GPS观测得到的地壳平均应变率场给 出。关于历史地震断层破裂参数估算，根据华北地 区有现代仪器记录的大震资料归算地震烈度与断层 破裂长度、震级和地震矩的统计关系；根据地质调 查得到的地震断层走向、倾角以及本地区的构造应 力场方向估计滑动角。考虑粘弹性成层介质地壳模 型，计算长期构造加载和地震形变（同震及震后介 质粘弹性弛豫变形）造成的累积库仑应力场变化。 将累积库仑应力场变化投影到后续地震断层面和滑 动方向上得到并研究其对后续地震发生的触发作用。 对1303年以来华北地区发生的49个M≥6.5地震研究 结果表明：48个后续地震中累积库仑应力变化对39 个有触发作用，触发率达到81.3％。应用当今累积 库仑应力变化于华北地区1303年~2003年发生的 M≥5地震，我们发现触发率达到75.5％，于1976年 以来发生的M≥5地震触发率达82.1%。未被“触发” 的地震中有些是发生在断层破裂区附近的余震，很 可能是由于历史地震破裂参量估计的误差落入影区 中，若排除这些影响触发率达到90％。研究表明累 积库仑应力变化与后续地震发生有很好的相关性。 当前累积库仑应力变化显著上升的地区包括渤海及 其邻域地区、西秦岭北缘断裂带、张家口－渤海地 震带西端和太原盆地，其地震危险性应引起重视。
由GPS速度场导出的最大水平应变率场
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18-中国的断裂体系
程裕淇等划分的中国断裂系-4
2．特提斯型 断裂系统 ③右江断猎系， 为一束以右江、 紫云—南丹断 裂为主干的 NW向兼有左 旋走滑断裂带。
程裕淇等划分的中国断裂系-5
3．华夏—滨太 平洋型断型系 统 卷入的古老断 裂带有四堡期 歙县—德兴、 绍兴—萍乡— 北海拼接带等。 总体可分为以 下两大系统。
黄汲清等划分的中国断裂系-2
1. 古亚洲断裂体系 包括西伯利亚地台之南，塔里木—华北 （中朝）地台之北中亚—蒙古地槽以及 塔里木—华北（中朝）地台之南昆仑一 秦岭地槽中的一系列深断裂系。这是一 个元古代—古生代的深断裂体系，控制 中亚—蒙古地槽和昆仑—秦岭地槽以及 相邻地台古生代的大地构造发展。
程裕淇等划分的中国断裂系-3
1．古亚洲型断裂 系统： 南部为昆仑—秦 岭断裂系，总体作 NWW向展布，以 秦昆结合带为主干， 包括昆仑—秦岭活 动带北缘断裂带和 扬子陆块北缘逆冲 推覆断裂带等。
程裕淇等划分的中国断裂系-3
1．古亚洲型断裂系统： 古亚洲型断裂系统的伴 生断裂有近南北向的张 裂带，NEE— NNE、 NWW — NNW“X”型 剪切断裂，其中塔里木 陆块东南部以规模巨大 的阿尔金南缘断裂带为 主干，组成一个NEE向 作显著左旋走滑的断裂 系。
超岩石圈深断裂带简述 -4
金沙江—红河深 断裂带 沿断裂在 德荣、德钦，元江 等地已发现蛇绿岩 套或蛇绿混杂岩和 泥砾混杂岩。南段 为著名的苍山、哀 牢山变质带。哀牢 山西南侧已发现蓝 闪石片岩。可能是 早中生代的板块俯 冲带。
超岩石圈深断裂带简述 -5
东昆仑—南秦岭深 断裂带 沿断裂从布 尔汉布达山到积石 山分布有长数百公 里的二叠—三叠系 蛇绿岩套和混杂岩 带。断裂北侧布尔 汉布达山有绵延800 公里的花岗岩带。 可能是晚古生代的 板块俯冲带。
地震活动与地质构造的关系分析
地震活动与地质构造的关系分析地震活动与地质构造有着密切的关系。
地球是一个复杂的系统，地壳的构造和运动会引发地震活动。
通过分析地震活动与地质构造之间的关系，可以加深我们对地球内部的认识，并为地震预测和防灾减灾提供重要依据。
地震活动与地质构造之间的关系主要体现在以下几个方面：1. 地震带的分布地震带是指地球表面上分布着大量地震的带状区域。
地震带通常与地球上的板块边界重合，例如太平洋火环地震带、环地中海地震带等。
这些地震带的分布与板块构造有着密切关系。
当板块之间发生相对运动时，会导致地壳的应力积累，当应力积累超过断裂强度时，就会引发地震活动。
2. 地震震源深度地震的震源深度也与地质构造有关。
通常情况下，地震的震源深度与板块的相对运动速度、板块的性质以及板块内部的构造有关。
在板块边界附近，地震震源通常较浅，而在板块内部，地震震源则较深。
这是因为板块边界附近的地壳相对薄弱，容易发生断裂；而板块内部的地壳相对稳定，需要更大的应力积累才能发生地震。
3. 地震类型与构造形式的对应关系地震的类型通常与构造形式有所对应。
例如，在剪切应力作用下，会发生剪切型地震；而在挤压应力作用下，会发生挤压型地震。
这些地震类型与地质构造形式密切相关，可以通过分析地震波形和震源机制来对地壳的构造形式进行解释。
4. 地震活动与构造活动的相互影响地震活动和构造活动是相互促进的过程。
地壳的构造活动会引发地震活动，而地震活动又会对地壳构造产生影响。
地震会导致断层的破裂和滑动，进一步改变地壳的应力状态，从而影响地壳的构造演化。
通过对地震活动与地质构造的关系进行深入研究，可以揭示地球深部的构造特征和演化规律，对地震的发生机制和预测提供重要的科学依据。
同时，也为地震防灾减灾工作提供参考，帮助我们更好地了解地震对人类社会的影响，并采取相应的措施来降低地震灾害的风险。
综上所述，地震活动与地质构造存在着密切的关系。
通过对地震带分布、地震震源深度、地震类型与构造形式的对应关系以及地震活动与构造活动的相互影响的研究，可以深化对地球内部的认识，为地震预测和防灾减灾工作提供科学依据。
北京平原区夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征
北京平原区夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征北京平原区夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征地震是地球上一种重要的地质灾害，其爆发会造成严重的人员伤亡和财产损失。
其中，地表破裂带可以提供重要的地质信息，帮助研究人员了解和研究地震的发生机理和规律。
本文将重点研究位于北京平原区的夏垫断裂，它在1679年的三河—平谷8级地震中地表破裂带的特征。
夏垫断裂位于华北地台东缘的平原地区，总长约60公里，宽度在数十米至数百米之间，西北-东南走向。
它是一条长期处于活动状态的断裂带，历史上曾发生过多次地震。
其中，1679年的三河—平谷8级地震对夏垫断裂造成了显著的破裂。
夏垫断裂地表破裂带的主要特征是沿断裂线两侧出现的地面裂缝。
这些地面裂缝呈线状，沿断裂线走向延伸，并有明显的右旋位错。
地表破裂带的长度约为15公里，宽度在数米至数十米之间，最宽处达到了50米。
地面裂缝在垂直方向上呈现出较大的高差，最大高差可达到1米，分别位于断裂线两侧。
地面裂缝的表面形态也提供了重要的地质信息。
通常，裂缝两侧土壤受到断裂带应力的拉伸和剪切，会导致土壤沉降和滑动。
因此，地面裂缝的两侧往往会出现不对称性，其中一侧会低于另一侧，形成沉降槽。
此外，沉降槽会伴随着土壤的断裂破碎，形成断块滑动的迹象。
地面裂缝表面还可以观察到多种断裂标志，如剪切带、断块滑移和溢流痕迹。
这些标志可以帮助研究人员分析地震时断层面的运动方式。
夏垫断裂地表破裂带的研究还发现了一些其他特征，例如断裂带沿线的土壤物理性质的变化。
由于断裂带存在强烈的地动作用，会造成土壤颗粒重新排列和压实，使得土壤的密实度增加。
同时，断裂带通常会导致水土流失和土壤侵蚀，形成所谓的断裂带痕迹，这些地质地貌特征也可提供地震活动的重要信息。
总的来说，夏垫断裂在1679年的三河—平谷8级地震中产生了明显的地表破裂带。
这些破裂带的特征包括地面裂缝、沉降槽、断裂标志和土壤物理性质的变化。
地震活动与板块构造的关系
地震活动与板块构造的关系中国是一个地震多发区，地震活动频繁。
作为一个位于板块交界处的国家，中国地震活动与板块构造之间有着密不可分的关系。
本文将探讨地震活动与板块构造的相互作用。
首先，我们来了解一下板块构造的概念。
地球的外壳被分为数个大块，称为地壳板块，它们以大约几厘米到几十厘米的速度在地球表面移动和变形，造成了地震、火山和山脉的形成。
板块构造是地球表面变形和演化的基本模式，也是地震活动的主要原因之一。
地震活动是地球内部能量释放的结果，它与板块构造密切相关。
当两个板块相互碰撞、挤压或剪切时，地壳的应力积累到一定程度就会引发地震。
例如，中国大陆位于欧亚板块和印度板块的交界处，这里地壳的应力积累非常明显。
当板块间的应力超过地壳的抗震破裂强度时，就会发生地震。
不同类型的板块边界对地震活动的影响也是不同的。
在板块边界上，地震活动最为频繁。
例如，在构成“环太平洋火山带”的太平洋板块和亚太板块交界处，地震活动集中在这个地区，称为“环太平洋地震带”。
这个地区的地震活动非常剧烈，常常伴随着强烈的火山喷发，给当地居民带来巨大的灾难。
除了板块边界，板块内部的地震也是常见的。
在板块内部，由于板块的运动导致地壳的应力分布不均，这也会引发地震活动。
中国大陆的四川盆地就是一个例子。
四川盆地位于华北板块和华南板块的交界处，因为板块的相对移动，四川盆地一直处于被挤压的状态。
在这个地区，地震活动频繁发生，而且地震强度通常较大。
除了造成地震活动，板块构造还对地震的规模和性质产生影响。
在板块边界上，板块之间的相对运动速度较快，地震活动通常伴随着巨大的破坏力，造成大面积的灾害。
而在板块内部，地震活动相对较弱，通常只有中等强度，对地表破坏较小。
总结起来，地震活动与板块构造之间存在着密切的关系。
板块构造不仅是地震活动的主要原因之一，而且它还对地震的分布、规模和性质产生重要影响。
深入研究地震活动与板块构造之间的关系，对于地震预警和减灾工作具有重要意义。
[整理]GB17741-2005《工程场地地震安全性评价》宣贯教材20060216.
![[整理]GB17741-2005《工程场地地震安全性评价》宣贯教材20060216.](https://img.taocdn.com/s3/m/54ed60d85ef7ba0d4a733bb0.png)
国家标准GB 17741－2005《工程场地地震安全性评价》宣贯教材二○○五年十二月序地震安全性评价是《中华人民共和国防震减灾法》确立的一项法律制度，涉及人民生命财产安全和国民经济的可持续发展，同时，地震安全性评价工作专业性强、技术含量高、综合性强，国家标准GB 17741－1999《工程场地地震安全性评价技术规范》对地震安全性评价工作的基础资料、技术思路等作出了明确规定和具体要求。
该标准实施以来，在新建、扩建、改建建设工程及大型厂矿企业、城镇、经济建设开发区的选址和抗震设防要求确定，以及社会经济发展规划、防震减灾对策的制定等工作中发挥了重要作用。
随着《地震安全性评价管理条例》和国家标准GB 18306－2001《中国地震动参数区划图》的颁布实施，各行业建设工程对地震安全性评价工作提出了新的要求，原标准中部分技术内容与现行法规和相关标准已不相适应；地震安全性评价技术在工程实际应用中不断发展和相关领域研究工作的深入也为标准的进一步完善创造了条件。
为了保证与现行法规和相关标准的协调，尽力满足建设工程对地震安全性评价工作的需求，吸纳近年来地震安全性评价工作经验及最新科研成果，使地震安全性评价工作更好地服务于工程建设，在原国家标准的基础上，修订完成的国家标准GB 17741-2005《工程场地地震安全性评价》，已经由国家质量技术监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准发布，并于2005年10月1日正式实施。
为了保证国家标准GB 17741-2005《工程场地地震安全性评价》的贯彻实施，便于从事地震安全性评价工作有关的工程技术人员更好地理解和正确使用，中国地震局组织编写了这本宣贯教材。
本宣贯教材对标准条文进行了逐条解释，对关键技术内容、技术方法、工作深度、基础资料的详细程度、评价结果的合理性及适用性等进行了详细阐述和例证。
本宣贯教材涵盖了地震安全性评价工作的各个环节，内容丰富，结构清晰，对国家标准的贯彻实施和正确使用具有积极的指导作用。
如何进行地震地表破裂的测绘和分析
如何进行地震地表破裂的测绘和分析地震是地球表面的一种自然现象，它发生时会引起地表的破裂和位移。
地震的测绘和分析是地震学的重要组成部分，通过对地震地表破裂的测绘和分析，可以了解地震的发生机制和破坏程度，从而为地震灾害的预防和减轻提供科学依据。
一、测绘地震地表破裂的方法和工具地震地表破裂的测绘通常采用的方法有地面测量和遥感技术。
地面测量包括全站仪、GNSS测量等。
全站仪是一种高精度的测量仪器，可以测量地表断层的形态和位移量。
GNSS测量利用卫星导航系统的数据，可以实时监测地震破裂带的位移情况。
遥感技术则利用卫星或飞机上的传感器，对地表破裂带进行高分辨率的影像获取，以得到地震破裂带的形态和状况。
二、地震地表破裂的测绘工作流程地震地表破裂的测绘工作通常由以下几个步骤组成：确定测量区域、获取数据、数据处理和分析。
首先，根据地震发生的区域和规模，确定需要进行测绘的区域。
然后，通过地面测量或遥感技术，获取相关的数据。
数据获取后，需要进行数据处理，包括数据校正、配准和重构等。
最后，通过对数据进行分析，得出地震破裂带的形态、位移量和破坏程度等结果。
三、地震地表破裂分析的方法和意义地震地表破裂分析是对地震破裂带的形态、破坏程度和活动性等进行评估和分析的过程。
常用的方法包括断层面滑动量的测量、破裂带的变形分析、震源机制的反演等。
通过这些分析，可以了解地震的发生机制、规模和危害程度，从而为地震的预测和减灾工作提供科学依据。
地震破裂带的测绘和分析具有重要的意义。
首先，它可以及时获得地震破裂带的信息，有助于地震的预测和预警。
其次，对地震破裂带的测绘和分析可以提供地震的发生机制和破坏程度的信息，为地震灾害的风险评估和减轻工作提供科学依据。
此外，地震地表破裂的测绘和分析还可以为地震构造与地壳运动的研究提供数据支持，对于了解地球深部结构和地壳演化具有重要意义。
总之，地震地表破裂的测绘和分析是地震学中的重要内容，通过对地震破裂带的形态、位移和破坏程度等进行测绘和分析，可以了解地震的发生机制和破坏程度，为地震灾害的预防和减轻提供科学依据。
地震的特点及其形成的原因
地震的特点及其形成的原因地震的特点及其形成的原因地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。
下面是店铺给大家整理的地震的特点及成因，希望能帮到大家！地震的特点一、突发性强地震发生十分突然，持续时间只有几秒至几十秒钟，但在这如此短暂的时间内，就会造成大量建筑物倒塌和人员伤亡，这是其它自然灾害难以相比的。
二、破坏性大发生在人口稠密和经济发达地区的大地震，往往会造成大量人员伤亡和巨大经济损失。
1976年7月28日3时42分中国唐山7.8级地震，一个百万人口的城市化为一片瓦砾。
唐山地震共造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，仅唐山市区终身残废的就达1700多人；毁坏公用房屋1479万平方米，倒塌民房530万间；直接经济损失高达到100亿元人民币。
2008年5月12日14时28分汶川8.0级特大地震，致使阿坝州、绵阳市、成都市、德阳市、广元市乃至相邻的陕西、甘肃、重庆等省市受到严重损失，人员伤亡之多、受灾范围之广、救灾难度之大历史罕见。
我州13县、215个乡镇、69.3万人受灾。
遇难20278人，失踪7668人，受伤45100人，直接经济损失超过1800亿元。
三、次生灾害严重地震发生后，除了因建筑物破坏引发的灾害以外，还会引起一系列次生灾害，如火灾、水灾、海啸、山体滑坡、泥石流、毒气泄漏、流行病、放射性污染等。
公元1556年1月23日，陕西华县发生8级地震。
震后水灾、火灾等次生灾害相继发生，瘟疫流行，加上当时正值旱灾，人民饥饿，没有自救和恢复能力，共造成83万多人死亡，使这次地震造成的死亡人数成为古今中外历史记载之最。
1906年美国旧金山8.3级地震导致市区消防设施毁损，全市50多处起火，大火整整烧了三天三夜，整个市区几乎全部烧光，火灾损失比地震直接损失高三倍。
四、社会影响深远由于大地震突发性强、伤亡惨重、经济损失巨大，往往会产生一系列连锁反应，对一个地区甚至一个国家的社会生活和经济活动造成巨大冲击，因此必然会引起社会、政府乃至国际上的高度重视。
华北地区自然灾害多发的自然原因和人为因素
华北地区自然灾害多发的自然原因和人为原因华北地区的自然灾害主要有洪涝、干旱、地震、土地盐碱化和农作物病虫害等。
黄河流域洪涝灾害十分严重。
黄河泥沙每年的堆积量十分惊人，河床平均每年以1厘米多的速度淤积抬升，成为举世闻名的“悬河”。
黄河是中国历史上水患最多的大河，解放前2000余年决口竟达1500余次，新中国成立以后，政府拨巨款加强黄河的治理，所以40多年未发生洪水决堤，但下游的“悬河”终究是一大隐患。
此外，海河、淮河也在历史上多次发生水患。
黄淮海平原是中国范围最广、强度最大和灾情最重的干旱中心。
受旱灾面积占全国受旱灾面积的46.5%，因干旱造成的粮食损失，占全国干旱粮食损失的32.1%。
此外，华北平原又是多地震地区。
1679年9月2日三河—平谷发生8级地震，1830年6月12日邯郸南发生7.5级地震，1937年8月1日山东菏泽发生7级地震，1966年3月22日河北邢台发生7.2级地震，1976年7月28日河北唐山发生7.8级地震，都是破坏性地震，给华北平原的经济与人民的生命财产造成了巨大损失。
华北地区位于黄河、秦岭以北，长城以南的黄淮海平原与黄土高原地区。
这里是全国旱涝灾害最频繁、影响最严重的地区。
特别是春季，该区增温快，风速大，蒸发强，降水少，又是冬麦生长发育的关键期，故有“春雨贵如油”的说法。
6月以后，雨季开始，旱情缓解或消除。
如雨季到来迟或降水量小，还可形成春夏连旱或春夏秋连旱。
这时，河川径流枯竭，工厂、城市用水，农村生活用水都可能发生极大的困难。
华北地区靠近西北地区的沙源地，地表植被覆盖率低，当从西北蒙古高原方向吹过来较强冷空气时，华北地区出现浮尘扬沙天气。
同时处于冬季风的通道上，容易引发寒潮、霜冻等灾害天气。
该区本身城市密集、人口集中，生产和生活用水量大，大量抽取地下水，导致地面下沉，海水倒灌，引发土地盐碱化。
该区又有重要的商品粮生产基地，因此一旦成灾，后果十分严重。
华北地区的自然灾害多发区的形成原因是综合的、系统的，兼有自然原因和人为原因。
华北地区地震和深部构造关系及其破裂机制探讨
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黄海活动地块（ ） Ｋ。
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图 １ 华 北 地 区 活动 地块 划 分 ¨ ８ ］
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级 地 块 ：华 北地 块 ；二 级 地 块 ：鄂 尔 多 斯 活 动地 块 （ ） Ｋ１ 、华 北 平 原 活 动 地 块 （ ２ 和 鲁 东 Ｋ）
引 言
华 北地 区远离 板块 活动 边界 ， 表形 变测 量 和 ＧＰ 地 Ｓ观测 结果 表 明Ｅ ｓ， 区相对 于 我 ｌ］ 该 －
国西部 地 区 ， 主要 断裂 带滑 移速 率低 ， 表变形 小 ， 体上 属于 稳定 的华北 克拉 通地 区 。 地 总 但
华 北地 区 的地 震 活动 却 十 分 活 跃 。大 华 北 包 含 华 北 平原 和鄂 尔多 斯 及 周 边 地 区 ，历史 上
隆 。应 用 应 力 摩 尔 圆 和 库 伦 破 裂 准 则 ，利用 上 涌 模 型 和 地 壳 减 薄 模 型 研 究 地 壳 岩 石 破 裂 机 制 ， 结 果 表 明 ， 在 上 地 幔上 隆 和低 速体 的 地 区 的 地 壳 岩 石 比其 它 地 区 更 易 于 发 生 破 裂 。 存 华北 地 区
华 北地 台 （ 北盆 地 与 鄂 尔 多斯 及 周 边 ） 有 统 一 的前 寒 武 结 晶基 底 ，在 古 生 代 期 间 华 具
（ 白垩 纪之前 ） 有相 同 的演 化历 程 ；白垩纪 开始 ，其 演 化才 开 始有 所 区别 ，其 中鄂 尔 多 斯 也
＊ 收 稿 日期 ：２ １ １ １ ；修 改 回 日期 ： ０ ２ ０ — ８ ０ １１ ０ ２ １ － ３０
地 震活跃 区多数位 于地 表变 形 强 烈 的地 区 ， 我 国西南 川 滇 地 区和 西北 南 疆 地 区 等 ， 如 Ｉ 但 华北 地 区为什 么会是 地表 平静 而地 震频 繁 的“ 外冷 内热 ” 情形 ？其平 静 的外 表下 隐藏 着 怎
由震源机制解分析华北地区构造应力场
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华 北 地 震 科 学
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由震 源 机 制 解 分 析 华 北 地 区构 造 应 力 场
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18-中国的断裂体系
据叶天竺等：中华人民共和国1∶250万地质图-2004 年
据叶天竺等-2004 年
据程裕淇等：中国区域地质概论-1994
程裕淇等划分的中国断裂系-2
1．古亚洲型断裂系统 主要发育于古亚洲构造域本部，主体断裂作 近东西向展布，呈波状。
程裕淇等划分的中国断裂系-2
1．古亚洲型断裂系统 北部天山—兴安地区 以艾比湖—西拉木伦 结合带为界，分为南、 北陆缘两大断裂系： 北部有包括克拉麦 里—二连、额尔齐 斯—德尔布干、华北 陆块北缘等断裂带， 并以发育蛇绿混杂岩 带、蓝闪片岩带为特 征。
超岩石圈深断裂带简述 -4
金沙江—红河深 断裂带 沿断裂在 德荣、德钦，元江 等地已发现蛇绿岩 套或蛇绿混杂岩和 泥砾混杂岩。南段 为著名的苍山、哀 牢山变质带。哀牢 山西南侧已发现蓝 闪石片岩。可能是 早中生代的板块俯 冲带。
超岩石圈深断裂带简述 -5
东昆仑—南秦岭深 断裂带 沿断裂从布 尔汉布达山到积石 山分布有长数百公 里的二叠—三叠系 蛇绿岩套和混杂岩 带。断裂北侧布尔 汉布达山有绵延800 公里的花岗岩带。 可能是晚古生代的 板块俯冲带。
黄汲清等划分的中国断裂系-2
1. 古亚洲断裂体系 包括西伯利亚地台之南，塔里木—华北 （中朝）地台之北中亚—蒙古地槽以及 塔里木—华北（中朝）地台之南昆仑一 秦岭地槽中的一系列深断裂系。这是一 个元古代—古生代的深断裂体系，控制 中亚—蒙古地槽和昆仑—秦岭地槽以及 相邻地台古生代的大地构造发展。
黄汲清等划分的中国断裂系-9
3．滨（环）太平洋断裂体系
滨（环）太平洋断裂体系是一个以西太平洋贝尼奥 夫带为主干的深断裂系统。中国大陆部分（大陆边 缘活动带）的断裂以NE、NNE方向为主导，其中最 重要的如郯城—庐江，大兴安岭—太行山—武陵山、 东南沿海等深断裂系。它们都是以挤压型或挤压一 剪切型断裂为主的断裂系。主要的张裂系有：汾渭 地堑张裂系，下辽河—华北张裂系、苏北—北黄海 张裂系、南海海盆张裂系等。与NE向断裂互相交切 的NW向断裂的普遍发育，是这个断裂体系的一个重 要特点。
从壳幔地震各向异性初探华北地区壳幔耦合关系
2010年 第55卷 第29期：2837 ~ 2843 英文版见: Gao Y, Wu J, Yi G X, et al. Crust-mantle coupling in North China: Preliminary analysis from seismic anisotropy. Chinese Sci Bull, 2010, 55, doi:10.1007/s11434-010-4135-y论 文《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS从壳幔地震各向异性初探华北地区壳幔耦合关系高原①, 吴晶②, 易桂喜③, 石玉涛①① 中国地震局地震预测研究所, 北京 100036; ② 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; ③ 四川省地震局, 成都 610041 E-mail: gaoyuan@ 2010-05-04收稿, 2010-07-07接受国家自然科学基金(40674021)和中国地震局地震预测研究所基本科研专项(2007-13)资助摘要 根据首都圈地震台网、国家地震台网、IRIS 台站资料, 并比较了流动的华北地震台阵部分台站资料的结果, 利用地震各向异性分析, 得到减少局部构造影响后的华北地区(至少是华北地区北部)的地壳背景水平主压应力方向为北东95.1°±15.4°, 穿透壳幔的SKS 分裂的快剪切波偏振平均值为北东110.2°±15.8°. 而台站分析也显示, 地壳内近场资料的快剪切波偏振与SKS 快剪切波偏振总是相差十几度以上. 不同周期下的Rayleigh 面波相速度方位各向异性快波优势方向也同样揭示出随深度增加快波优势方向的变化. 这个特征暗示华北地区的壳幔耦合关系可能既不是简单的壳幔解耦型, 也不是壳幔强耦合型, 可能是两种模式共存的不均匀分布, 或者是物理性质介于两者之间的渐变模式. 研究表明, 在分析穿透整个岩石圈的SKS 分裂和地表的GPS 观测的基础上, 增加揭示地壳各向异性的近场资料剪切波分裂, 结合面波的方位各向异性, 可以更准确地多方位刻画壳幔各向异性性质, 进而探讨壳幔的耦合关系.关键词地震各向异性 壳幔耦合 快剪切波偏振方向 剪切波分裂 地壳主压应力 华北地区地壳和地幔的耦合关系到深部地球物理过程和深部地质运动, 对现今板块运动和地球动力学模式有关键性的影响. 中国大陆的华北地区从地表看有燕山、太行两个隆起区和华北盆地凹陷区, 从地质上被划分为3个不同的新构造单元, 区内存在着许多全新世及晚更新世活动断裂, 属于中国大陆构造活动比较活跃的地区之一[1,2], 无论从地表地质还是深部地质构造, 都具有丰富而复杂的特征. 人工源深部地震探测资料反演得到的东亚地区地壳厚度分布结果表明, 渤海湾盆地的地壳厚度为28~30 km, 相对周边地带Moho 界面上隆约4 km, 被认为在东亚地区复杂的构造格局与深层动力过程背景下, Moho 界面起伏变化必然受到板块碰撞、挤压和深部物质分异、调整及热物质交换等制约的结果[3]. 层析成像和接收函数研究显示, 在华北的渤海湾及其周边地区的地壳速度结构受地表主要构造单元和深大断裂的影响, 速度扰动异常大多为NE-NNE 向展布, 具有东西分带、南北分块的特点, 发现局部地区存在上地幔隆起[4~7].从更大的范围看, 作为地球表面最重要的一类构造单元, 华北地区主要以克拉通的形式存在. 一般说来, 由于密度低、温度低和巨厚的岩石圈根, 克拉通是地球上最稳定的地区, 而华北克拉通由被破坏的东部块体和基本稳定的西部块体组成, 与地球上其他地区的克拉通表现出明显的不同[8,9]. 华北克拉通破坏的主要机制可能是化学侵蚀[10]或拆沉作用[8], 华北克拉通岩石圈的主要特征之一是岩石圈减薄. 一个新的看法认为, 华北克拉通岩石圈减薄的主要机制可能是俯冲侵蚀[11]. 地震各向异性的研究显示出华北盆地区的SKS 剪切波分裂时间延迟比中国大2010年10月 第55卷 第29期2838陆的隆起区中西部地区要更小一点[12~14], 这个证据从侧面暗示了岩石圈厚度的差异.穿透深部介质的地震波是研究深部构造的重要信息来源. 华北地区地壳和地幔是否解耦是研究中国东部地区现今深部动力学形态的关键因素之一, 关系到东亚地区深部介质运动模型的最终建立. 用地震波各向异性特性研究壳幔耦合关系是一种有效的方法[15,16]. 上地幔地震各向异性能够揭示深部岩石圈介质的形变特征, 反映深达上地幔深部介质运移特征和应力环境[14,17,18].已有的研究采用较低频率的远震资料, 通过SKS 分裂获得的各向异性结果研究壳幔的耦合关系[15], 但SKS 反映的是整个岩石圈的平均信息, 如果能增加地壳内的相关信息, 显然对探讨壳幔耦合、准确地揭示壳幔性质有重要意义. 有研究者[19]采用不同深部界面反射地震波和折射地震波震相研究中国东部的地震各向异性特性并与板块运动特性进行对比, 但局限于资料, 得到的初步结论可信度还有待提高. 地壳介质的地震各向异性虽然是与地壳中定向排列的裂隙直接有关, 但实质上是与地壳的应力相关联[20~23]. 地壳各向异性可以通过分析天然地震的波形记录获得[22,24,25], 也可以通过人工地震的方式获得[26,27]. 但在有效运行多年的高密度地震台网地区, 采用天然地震记录是一个好的选择. 不同资料不同方法得到的地震各向异性特征反映的是区域地震各向异性特征的不同侧面[28]. 研究壳幔的耦合关系除了采用较低频率的远震资料各向异性结果比较地表的GPS 应变测量外, 再增加较高频率的近场地震资料各向异性结果, 显然有益于更深入的讨论. 加入地壳各向异性分析, 结合壳、幔各向异性和地表GPS 观测, 是壳幔耦合关系研究的重要推进.1 资料和方法中国国家地震台网(简称NSNC)在华北北部主要有5个台站, 分别是北京台、太原台、红山台、泰安台和大连台. 由于管理分类, 国家台网的北京台是短周期记录, 北京台(BJT)是属于参与国际交换的IRIS 宽频带记录台站. 根据研究需要, 本研究采用IRIS 台站BJT 的宽频带记录. BJT 台地震计为STS-2, 太原台(TIY)、红山台(HNS)和大连台(DL2)的地震计为CTS-1, 泰安台(TIA)的地震计为JCZ-1, 都是宽频带记录. 本研究收集了上述5个台站的远震宽频带记录,选择标准是震级大于5.8级以上、震中距大于85°的全球地震记录, 对于4个NSNC 台站获得了连续5年的记录, 对于1个IRIS 台站BJT 台, 获得了1995~ 2004年共连续10年的记录. 对符合条件的有清晰SKS 震相的记录进行计算.国际上目前主要有两种SKS 分裂计算方法, 一种是Silver 和Chan 的计算方法[18], 以下简称SC 方法; 另一种是Vinnik 等人[17]提出的方法, 以下简称Vinnik 方法. 在本研究区域内, 北京台的SKS 分裂结果最早是通过Vinnik 计算方法得到的[11]. 随后的一个研究在增加了更多的记录数据后, 采用SC 计算方法得到的北京台SKS 分裂结果与前者非常一致[14], 也与其他独立的研究结果一致[13,29,30]. 目前国际上计算SKS 分裂的通用方法主要是SC 方法, 本研究也采用SC 方法, 计算了更多的数据记录以增加结果的可靠性. 在具体计算中, 使用的数据选择、分类和分析技术主要与文献[14]一致, 更详细的介绍可见文献[31,32].地壳各向异性计算采用的是地壳剪切波分裂的综合分析方法, 称之为SAM 计算分析技术[33]. SAM 主要是基于偏振分析[20], 加入了相关分析和时间延迟的扣除技术[33], 大量的研究表明[22~24,34~38], 使用这种SAM 计算技术得到的结果是可靠的.地壳剪切波分裂使用的近场记录的直达剪切波, 台站记录的地震波形需要符合剪切波窗口的约束, 即是剪切波射线入射角要小于全反射临界角[39]. 本研究中用于地壳剪切波分裂计算的地震震源深度分布在5~30 km 范围内. 近场记录资料使用首都圈数字地震台网(Capital Area Seismograph Network, CASN)的记录. 根据CASN 的分布和资料情况, 本研究收集并整理了CASN 记录的2002~2005年的地震数据. 根据首都圈地震目录报告中的地震参数, 严格挑选波形记录, 进行剪切波分裂计算.2 华北地区壳幔地震各向异性特征把华北地区的NSNC 和IRIS 共5个台站的记录进行SKS 分裂计算, 通过严格的数据选择, 最后得到81个高质量波形记录的SKS 分裂计算结果(表1). 图1显示出这5个台站的SKS 分裂平均快剪切波偏振.对于地壳剪切波分裂结果, 尽管全部的CASN 有107个台站, 但根据数据筛选计算获得60多个台站的结果. 由于快剪切波偏振会受到台站下方或台表1 华北地区国家地震台网台站的SKS快剪切波偏振方向地震台站地震台网SKS快剪切波偏振方向/(°)标准偏/(°) 事件个数BJT IRIS104.5 22.2 46 DL2 NSNC 101.7 11.3 4 HNS NSNC 94.7 18.1 20TIA NSNC 135.3 10.2 5 TIY NSNC 114.8 2.6 6站附近断裂的明显影响[22,40,41], 而不规则地表地形也会影响到快剪切波偏振[42], 因此本研究把明显受到地表构造影响的台站结果去掉. 为了数据结果讨论的可靠性, 把有效数据≤5条的台站也删除不用, 得到21个台站的结果可用于本研究的讨论(图1), 把每个台站的快剪切波偏振结果按台站计算得到快剪切波偏振平均值(表2). 在华北, CASN的SKS分裂和中国地震局地球物理研究所布设的华北地震台阵部分台站的SKS分裂, 常利军等人[29,30]已经根据SC计算方法获得. 图1显示出位于本研究区域内的共62个台站的SKS分裂快剪切波偏振结果, 平均值计算结果列于表2. 从图1可知, 两个独立研究组的SKS快剪切波偏振结果非常一致. 而位于华北北部的地壳直达剪切波的快剪切波偏振, 较之SKS快剪切波偏振也大体一致. 通过表2可以看到, 本研究得到的穿透壳幔的SKS分裂的快剪切波偏振平均值为110.17°, 与文献[29,30]在更多台站上得到的108.92°平均值相差仅1.25°. 而地壳直达剪切波的快剪切波偏振平均值为95.12°, 与本研究得到的SKS快剪切波偏振平均值相差15.02°. 这表明地壳主压应变方向(实际也是主压应力方向)与岩石圈内的平均主压应变方向有15°的差别. 图2更直观地显示了SKS快波偏振与地壳内剪表2 华北地区SKS的快剪切波偏振与近场地壳的快剪切波偏振统计结果华北地区数据平均值/(°) 标准差/(°) 台站个数本研究得到的地壳各向异性: 快剪切波偏振方向95.12 15.35 21本研究得到的SKS快剪切波偏振方向110.17 15.77 5从常利军等人[29,30]得到的SKS快剪切波偏振方向108.92 10.22 62图1 华北地区地震各向异性快轴分布黄色线段是地壳快剪切波偏振在每个台站的平均结果, 红色线段是本研究得到的SKS快剪切波偏振在每个台站的平均结果, 蓝色线段是文献[29,30]中得到的SKS快剪切波偏振在每个台站的平均结果28392010年10月 第55卷 第29期2840图2 快剪切波偏振等面积投影玫瑰图(a) 黄色玫瑰图是本研究得到的SKS 快剪切波偏振; (b) 绿色玫瑰图是文献[29,30]在华北地区SKS 快剪切波偏振结果; (c) (a)和(b)图的叠加结果, 黄色部分和绿色部分与前面的意义相同, 而红色显示了两个结果完全重合的部分; (d) 蓝色玫瑰图是地壳快剪切波偏振结果切波快波偏振的异同.在华北地区, BJT 台的SKS 结果由多个研究者计算得出, 文献[43]得到的快波偏振方向为59°±5°, 结果明显不同. 考虑到采用不同计算方法的文献[12]和采用相同计算方法的文献[13,14,29]结果的一致性很好, 而本文的结果来自10年记录的46条高质量数据, 因此BJT 台SKS 快波偏振方向为104.5°±22.1°是可信的.对于BJT 台SKS 分裂结果差异的问题, 文献[43]使用的数据是2000~2002年3年的远震共6条地震记录[43,14], 数据量较少是可能的原因. 随后的研究使用已经东移了的新的流动台阵记录, 分析推断鄂尔多斯块体和华北造山带的原生代合并造成SKS 各向异性, 而华北造山带东部到华北克拉通东部一带的SKS 各向异性可能是中生代到新生代期间岩石圈回复(rejuvenation), 但BJT 台的结果没有更新[44]. 必须注意到, BJT 台处于盆地和隆起的边界带(见图1)[23,24],且也位于可能的近似正交的两个岩石圈拉张区域的边界[44]. 深部复杂结构和射线方位不同也会造成地震记录波形的改变, 但另一个独立研究的结果在BJT 以北和以西的几个台的结果也有所不同[13,14,43,44], 这个现象还需要更深入的探讨.为了更好地分析华北地区各向异性的深度分布, 本研究根据双台互相关方法得到Rayleigh 面波相速度频散资料, 反演Rayleigh 面波相速度方位各向异性[45,46], 本研究得到了研究区域内25～85 s 周期Rayleigh 面波相速度方位各向异性(图3). 由图3可见,不同周期下的Rayleigh 面波相速度方位各向异性快波优势方向也有所不同. 通过分辨核函数特性[45,47]可以知道, 不同周期的面波对应不同的深度分辨区间, 大体上25~35 s 周期的分辨深度相当于25~50 km图3 华北地区不同周期的相速度方位各向异性图像黑色短线条表示各向异性的强度与快波方向. (a) T =25 s; (b) T =35 s; (c) T =50 s; (d) T =85 s深度范围, 50~80 s周期的分辨深度相当于50~160 km 深度范围. 面波各向异性的结果表明, 不同深部不同尺度的面波相速度方位各向异性有明显的不同.3 华北地区地震各向异性及壳幔耦合的讨论壳幔变形的运动学模型主要有两种, 都是基于板块驱动力假设之下, 分别是简单软流圈流动模型(simple asthenospheric flow, SAF模型)[48]和垂直连贯变形模型(vertical coherent deformation, VCD模型)[49]. 王椿镛等人[16]根据SKS分裂信息和GPS地表速度观测, 推断了青藏高原内部的壳幔变形属于VCD壳幔强耦合模型, 青藏高原外部的云南地区的壳幔变形方式则属于SAF壳幔解耦模型, 有着不同的力学驱动机制. 然而对于华北地区, 特别是华北盆地, 由于地表有厚厚的覆盖沉积层, 地表的GPS测量与上地幔的观测进行直接比较显然不太合适, 因此必须增加对地壳特性的观测.近场记录的剪切波分裂主要使用地壳内地震的直达剪切波, 其剪切波分裂反映的各向异性是地壳内的特性. 尽管震源机制资料和深井钻探资料给出华北地区的平均最大主压应力方向大致为北东71.6°, 但华北块区的区域主压应力方向总体上呈现近E-W 方向特征[50], 来自GPS华北最大主压应变北东85°方向的结果显示出与地震资料得到的最大主压应力较好的相关性[51]. 首都圈地区近场地震资料的剪切波分裂研究得到的快剪切波平均偏振方向为北东85.7°±41.0°, 表明华北中部和北部地区的主压应力场就是北东东近E-W方向, 与GPS最大主压应变北东85°方向的结果有极好的一致性[23]. 为了减少断裂和不规则构造的影响, 并去掉可靠性较差的较少数据样本的台站, 本研究从64个台站中选取了21个台站, 根据地壳直达剪切波的快剪切波偏振方向为95.1°± 15.4°, 这个方向也就是华北地区(至少是华北北部)的地壳水平主压应力的背景方向. 穿透地壳和上地幔的SKS分裂的快剪切波偏振平均值为110.2° ±15.8°. 最近的研究认为, 中国东部的SKS分裂更可能的范围不仅仅是岩石圈内, 而是包括岩石圈底部的上地幔范围, 快剪切波偏振与下插的太平桥板块相对欧亚板块向西的运动一致, 主要起因是地幔流[14].为了更准确地分析地壳中近场资料的快波偏振方向和壳幔SKS分裂的快剪切波偏振的异同, 把同时得到SKS分裂和近场剪切波分裂两个结果的台站进行直接的比较(表3). 通过表3可以看到, 在全部6个台站上得到的两个结果都是明显不同的, 快剪切波偏振平均方向相差在13°以上.不同周期下的Rayleigh面波相速度方位各向异性快波优势方向也同样显示出不同, 揭示出随深度增加快波优势方向也逐渐由NW方向转向NNW方向. 这个特征表明, 华北地区的壳幔耦合关系可能既不是简单的壳幔解耦型的SAF方式, 也不是壳幔强耦合型的VCD方式. 由于华北地区壳幔结构的不均匀特征[3~7], 该地区的耦合关系可能是两种模式共存的不均匀分布或者是物理性质介于两者之间的渐变模式. 考虑到上地壳和岩石圈快剪切波偏振平均约15°的差异, 假如上地壳和其下部物质的变形产生于不同地质历史时期, 则也可能造成这种观测结果, 但这种解释能否成立还需要进一步的验证. 由于华北地区壳幔耦合模式对东亚乃至全球地球动力学和深部构造的重要性, 还需要更多研究者的深入研究.表3 穿过地幔的SKS的快剪切波偏振与近场地壳的快剪切波偏振对比地震台站穿过地幔的SKS的快剪切波偏振/(°) 事件个数近场地壳剪切波分裂的快剪切波偏振/(°) 事件个数BBS 102.0 20 129.17 6CHL 134.8 6 93.33 6DOH 105.7 6 90.12 121LBP 106.1 14 92.75 8LQS 114.9 12 84.50 20MDY 100.7 16 87.47 17致谢美国Missouri University of Science and Technology 的Kelly Liu教授和Stephan Gao教授提供了部分IRIS数据并在SKS分裂资料分析上有多次讨论和帮助, 刘瑞丰帮助提供了国家台网的数据, 在此一并表示感谢.28412010年10月 第55卷 第29期2842参考文献1 丁国瑜. 中国岩石圈动力学概论. 北京: 地震出版社, 1991. 1—6002 徐锡伟, 吴为民, 张先康, 等. 首都圈地区地壳最新构造变动与地震. 北京: 科学出版社, 2002. 1—3763 滕吉文, 曾融生, 闫雅芬, 等. 东亚大陆及周边海域Moho 界面深度分布和基本构造格局. 中国科学D 辑: 地球科学, 2002, 32:89—1004 张岭, 刘劲松, 郝天珧, 等. 渤海湾盆地及其邻域地区地壳与上地幔层析成像. 中国科学D 辑: 地球科学, 2007, 37: 1444—1455 5 张成科, 张先康, 赵金仁, 等. 渤海湾及其邻区壳幔速度结构研究与综述. 地震学报, 2002, 24: 428—4356 Ai Y, Zheng T. 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华北地区地震和深部构造关系及其破裂机制研究张路张世民中国地震局地壳应力研究所摘要华北地区的地震活动格外活跃，其地壳深部构造的独特性决定了其地震活动性。
多条地学断面和地震剖面等地球物理研究表明，华北地区的地震带（即活动构造带）一般均存在低速体或上地幔上隆；华北强震区的地球物理详细勘测发现，强震区也都存在低速体或上地幔上隆。
应用应力摩尔圆和库伦破裂准则，利用上涌模型和地壳减薄模型研究地壳岩石破裂机制，结果表明，地壳存在上地幔上隆和低速体的地区的地壳岩石比其它地区更易于发生破裂。
华北地区的地壳深部构造决定了地震的空间分布格局。
1引言华北地区远离板块活动边界，地表形变测量和GPS观测结果表明，该区相对于我国西部地区，主要断裂带滑移速率低[车兆宏等，唐方头等，郭良迁等]，地表变形小[沈正康，Zhu S],总体上属于稳定的华北克拉通地区。
但华北地区的地震活动却十分活跃。
大华北包含华北平原和鄂尔多斯及周边地区，历史上（-780~1911年）发生过6次8~8.5级地震、19次7~7.9级地震，1912年以来又发生过6次7~7.9级地震，是我国大陆强震活动频度和强度仅次于青藏高原的地区。
地震活跃区多数位于地表变形强烈的地区，如我国西南川滇地区和西北南疆地区等，但华北地区为什么会是地表平静而地震频繁的“外冷内热”情形？其平静的外表下隐藏着怎样的深部孕震机制？2华北地区的深部构造与地震带华北地台（华北盆地与鄂尔多斯及周边）具有统一的前寒武结晶基底,在古生代—侏罗纪期间也有相同的演化历程；白垩纪开始,它们的演化才开始有所区别,其中鄂尔多斯基本保持相对稳定的状态,而华北盆地与鄂尔多斯周边在新生代都有不同程度的裂陷伸展、地壳减薄(程裕淇等,1994)。
中国大陆晚新生代和现代构造变形以活动地块运动为主要特征。
活动地块是被形成于晚新生代、晚第四纪至现今强烈活动的构造带所分割和围限、具有相对统一运动方式的地质单元。
根据新生代构造演化，大致以太行山为界，华北地区可分为构造特征有明显差异的两个地区，西边为鄂尔多斯块体及周缘断陷盆地带，东边为华北东部盆地。
张培震等(张培震等，韩竹军等)以山西断陷盆地带和郯庐断裂带为界，将华北地区分为鄂尔多斯(K1，)、华北平原(K2)和鲁东—黄海(K3)等3个二级活动地块，华北平原地块内部又可以划分出更次一级的地块，如太行山、冀鲁、豫淮等次级地块(图1)。
断块划分所依据的活动构造带涵盖了华北地区的强震、活动断层，也涵盖了现今的小震（图2，图3）。
从图中看出，强震一般分布于二级活动地块边界，但华北盆地内部的1830年磁县、1937年菏泽和1966年邢台等强震位于三级活动地块边界。
二级活动地块边界代表了穿越地壳的深部活动构造带，三级活动地块边界是壳内活动构造带，可以说这些位于三级活动地块边界的地震应该代表了“更纯粹的板内地震”。
图2强震的震源机制解反映出华北地区的强震是由走滑断层发震，并且该区的最大主应力为近水平，方向为北东东。
华北盆地的西边界太行山山前断裂前第四纪活动强烈，但第四纪以来它的很多分段活动性很弱或基本不活动（韩竹军，Xu Jie,徐杰），并且是发育于上地壳的拆离滑脱断裂（王椿镛），它没有被作为断块边界。
唐山－河间－磁县活动构造带作为新生地震构造带，现今地震活动频繁，晚第三纪以来，它已经成为分隔渤海拉分构造系统与西边太行山构造系统的边界带（韩竹军）。
图1华北地区活动地块划分（自韩竹军2003）一级地块:华北地块.二级地块:鄂尔多斯活动地块(K 1)、华北平原活动地块(K 2)和鲁东－黄海活动地块(K 3);三级地块:太行山次级活动地块〔K 2-1)、冀鲁次级活动地块(K 2-2)和豫淮次级活动地块(K 2-3).一级活动地块边界带:鄂尔多斯西－北缘活动构造带(D 1-1.)、秦岭－大别山活动构造带(D 1-2)、张家口－北京－蓬莱活动构造带(D 1-3).二级活动地块边界带:山西断陷盆地带(D 2-1)、郊庐断裂带(D 2-2).三级活动地块边界带:安阳-荷泽-临沂活动构造带(D 3-1)、唐山－河间－磁县活动构造带(D 3-2).图2华北地区强震（M≥7.0）和活动断裂的分布。
现代强震给出震源机制解；粗红线表示全新世活动断裂，粗粉红线表示晚更新世活动断裂，细红线表示第四纪活动断裂，黑色细线表示一般断裂1920.12海原M8.6级1976.7唐山M7.81969.7渤海M7.41937.8菏泽7.01966.3邢台M7.2图3华北地区历史强震和现代小震及活动断裂的分布。
图4华北地学剖面（a）内蒙喀喇沁旗－湖北随县地学剖面和内蒙阿拉善左旗－上海奉贤地学剖面的华北段三维演示（b）内蒙喀喇沁旗－湖北随县地学剖面，内蒙阿拉善左旗－上海奉贤地学剖面和内蒙满都拉－江苏响水地学剖面位置（蓝线）以及三维剖面位置（白线）1990～1995全球地球科学断面研究项目(Global Geoscience Transects,简称GGT)是世界岩石圈计划的重要组成部分（滕吉文12）。
中国负责11条断面。
其中三条通过华北地区：内蒙喀喇沁旗－湖北随县地学断面，内蒙阿拉善左旗－上海奉贤地学断面和内蒙满都拉－江苏响水地学断面(图4(b))。
这些断面提供了华北地区岩石圈深部构造的依据。
图4（a）为前2条剖面华北段的三维剖面图像。
对比图4和前几个图件，可以发现，剖面在穿过活动地块边界（亦地震带或活动构造带）的位置，显示地壳内均有低速层，并且在鄂尔多斯东缘和西缘上地幔上隆。
内蒙满都拉－江苏响水地学剖面在穿越山西断陷盆地带和郯庐断裂带时同（a ）（b ）样表现出地壳内存在低速层（马杏垣，刘昌铨）。
另外，天津－北京－赤诚地震剖面（嘉世旭，2009）和北京－怀来－丰镇宽角反射/折射剖面（祝治平1997）穿越张家口－北京－蓬莱活动构造带时发现地壳内的低速体的存在。
华北地区的其他深部地球物理探测在穿越构造活动带时也同样发现地壳内的低速体的存在，不在此一一例举了。
华北地区的地震带（即活动构造带）的地壳内一般均存在低速体或上地幔上隆，活动构造带的地壳异常结构与地震的发生存在直接关系。
3华北地区深部构造与强震1976年唐山M7.8地震是我国百年来对人类影响最大的地震之一，人们对此进行了大量的工作，其中包括地壳深部构造的研究。
图5显示几条地震剖面的速度结构图，该图明确表明了唐山地震震源区的地壳中存在低速体。
从图5（4）的张家口－唐山剖面波速图可以看到，在剖面穿过1679年三河－平谷8.0历史地震的震源区时也存在明显的低速体。
对唐山强震的其它深部研究也同样发现震源区地壳内存在低速体（张先康，2002）。
图5有关唐山地震的深部构造地震探测剖面右下角图指示各剖面位置(1)穿过唐山震区剖面波速图（齐诚，2006）,(2)沧州－天津－喀左剖面波速图(3)柏各庄－丰南－丰宁－正蓝旗测深剖面波速图(刘昌铨，1986),(4)张家口－唐山剖面波速图,(5)天津－唐山剖面波速图.（刘启元，2007）1966年邢台M7.2地震是我国现代地震研究较早较多的地震，图6显示了有关邢台地震(1)(2)(3)(4)(5)区域的地震探测剖面，表明邢台地震震源区存在低速体且上地幔上隆，该区的其它地壳结构研究也说明这一事实（王椿镛，1993；刘昌铨，1997；祝治平,1995）。
图6（1）说明地壳内不仅有低速体，还存在岩浆侵入（王椿镛，1994）。
图6有关邢台地震深部构造的地震探测剖面右下角图为剖面位置图(1)临城－巨鹿剖面（东西向）和任县－宁晋剖面（南北向）和地表的三维表示图（王椿镛，1994）,(2)忻州－泰安地震勘探剖面速度结构图（嘉世旭，1996）华北地区1937年于菏泽发生M7.1地震，菏泽－长治地震测深剖面和郑州－济南剖面(嘉世旭，1991；任青芳，1998)分析了震源区的深部地壳结构，发现在震源区的上地壳下凹、上地幔上隆，使中上地壳变薄；在震源区的中下地壳中也存在低速体。
临近华北的1975海城M7.3地震也有较多研究，闾阳－海城－东沟剖面深地震测深资料中发现震源区的地壳中存在低速体、而且有上地幔上隆（卢造勋，1985，1990,1992）。
对华北地区（指盆地区）现代强震的深部地壳结构研究发现，几乎所有强震震源区的地壳内都存在低速体、且大部分强震的地壳之下存在地幔上隆。
(1)(2)4华北地区地壳结构与地震破裂机制华北地区的特殊地壳结构很早就被认识到（滕吉文），对其强震发震机制进行研究较多，有人认为地幔上隆或岩浆等流体的垂直作用力在华北强震中起重要作用（曾融生，刘启元），有人通过数值分析、模拟得出华北地区的地壳低速体是强震发生的重要因素（李炳乾，刘洁）。
低速体相对于周围的岩石，其弹性模量较低，一般具有高温、高电导率物理性质，关于它的成因有多种解释。
有人认为,地壳内低速体可能是上地幔岩浆入侵导致(丁志峰，刘启元)；它也可能是深部的韧性剪切带(滑脱带)，剪切摩擦产生热量，岩石糜棱岩化，一些矿物脱水，使岩石成为较低弹性模量、高热和高电导率，产生低速带。
华北地区强震在平面上主要分布于不同尺度的块体边界,震源深度多数集中在中下地壳低速带之上的相对高速区域。
这种强震分布特征表明,强震的孕育和发生不仅受块体边界控制,而且显著受深部动力的影响,包括块体的结构、底边界以及层间解耦和深部塑性流动等,其中,深部塑性流动是断层活动(Roy et al.,2000a,b)、块体运动(Bourne et al.,1998)、块体层间解耦(Royden,1996;Waltham et al.,2000;Brown et al.,2000)以及地震孕育(Savage,2000;Bokelmann et al.,2000)等的主导因素,板块边界驱动力远程传递和板内构造变形有可能是通过下地壳和岩石圈地幔塑性流动来实现的(王绳祖,1999;周永胜2002)。
为说明华北地区的地震发生与震源区地壳结构的关系，本文使用上涌模型和地壳减薄模型解释该区的地震破裂机制。
（1）上涌模型华北地区地震带或震源区多数存在上地幔上隆构造，它可能是上地幔上涌造成的；还有人将强震区的低速体解释为上地幔岩浆入侵(刘启元)。
这样，震源区的应力场产生了作用于地壳的垂直向上的力。
我们知道，垂直作用于受束缚平板的力会在平板内产生远远大于该力的张力；受上涌力作用，震源区地壳内的水平应力场之P 1和P 3将同步减小(图7(a))。
图7(b)使用应力摩尔圆和破裂准则解释上涌模型的破裂行为：斜线为破裂线，虚线摩尔园为震源区外的地壳应力状态，如果由于上涌力在平板内产生Δσ张应力，σ1、σ3将减少Δσ，震源区的应力摩尔圆将沿水平虚线向左移动Δσ，与破裂线相切，地壳岩石发生破裂。
图7上涌模型(a)震源区应力场(b)应力摩尔圆及库伦破裂准则（2）地壳减薄模型华北地区地震带或震源区的地壳内几乎都存在低速体，低速体的弹性模量低于周围岩石，在力学上，相当于在这些位置地壳相对减薄。