昌平南口山前断裂断层分段的地震学特征

昌平南口山前断裂断层分段的地震学特征 ? 昌平南口山前断裂断层分段的地震学特征 ?冉洪流董瑞树 冯荣梅 ( )国家地震局地质研究所 摘 要 利用北京昌平南口地区的地震活动性、 震源参数不介质特性等对南口山前断裂 进行断层分段, 结果明该断层各段的地震学特征差异明显, 不地质学手段所得到的 部分结果是一致的。 主词: 地震断层 地震活动性 介质 断层分段 0 引 言 活断层的分段研究是目前地质学、 地震学的一个主要发展方向, 它对正确判定地 危险区及工程稳定性评价具有重要的科学意义和应用价值。 断层分段的地震学特征研究是 层分段的重要途径之一, 它主要包括地震活动 性、 震源参数不介质特性等。地震活动不断层 构造有密切的关系, 地震的发生是在一定温压 条件下, 震源处断裂、结构、特性、应力及应 变等综合作用的结果。所以, 研究断层两侧的 地震活动性及地震波所反映出的震源的介质 特性对断层分段是十分重要的, 也是完全可行 的。 1 研究区情况简介 ? 111 地震地质简冴 本文所研究的南口山前断裂总体呈 形 S 展布, 主体走向 40～ 60, ? 向两头转为 走N E E 向, 倾向 戒 倾角 50～ 80,? 长约 61。 , SE SSE km 南口山前断裂主要断错中元古界地层, 据区测 资料, 它形成于燕山早期, 之后有过多期活动。 图 1 南口地区断层形态地震活动分布图 燕山早期断裂活动为逆冲性质, 注: ? 地震科学联合基金资助项目 晚期转变为张性正断层。 第四纨期间该断裂不南口—孙河隐伏断裂、 阳坊隐伏深断裂共同造 () 就了南口山前两隆—凹的构造地貌格局 第 45 页图 1。 由图 1 所示可知, 南口山前断裂在几何形态上存在着 4 个不同的区间, 即黑山寨以东段()()()()a 、黑山寨—南口段 b 、南口—老峪沟段 以及老峪沟—青白口段 d。上述每个区间 c 的地貌表现、 活动强度、 主要活动时期及最晚一次活动的年代都有明显差异。 前述每一个区 间即可代表一个断层段, 各段落的基本特征和边界标志见表 1。 表 1 南口山前断裂分段的主要特征 最晚活动 几何特征 长度 主要活 段落名称 地貌特征 年代边界标志 动时期km 主要产状 组合特征 a 黑山寨 70～ 80? 单 一, , 南 山地、 线性不清 前中 北为断层端点以东段17 走向 波 状 延 65 000 前 被北西向断层切割楚更新世 SE 倾向 伸 а 北 不 上 段 南 端 相 同, 南不南口—孙, 线性 山地为主黑山寨— ～ 50? 40 构造清楚。 虎峪右 阶 雁 约 180 000 早、 中 河 断 裂 “T ”字 交 南口段15 走向 以西为第四纨洪汇, 交汇点东上盘～ 280 000更新世 列 b SE 倾向 为上升台地, 西下积台地 盘为下降盆地 北同上段南端, 南 , 上 升 盘 为 山 地为 重 要 地 貌 分 界, 前 缘 三 角 面 发～ 60? 单 一, 南口— 45并不北西向隐伏深16 000～ 第四纨 11 育; 下降盘为盆老峪沟段走向 微 向 北 18 000 以来断层 “T ”字交汇。 地, 山麓洪积扇c SE 倾向 弧突 断 裂 拐 成 N E E 走 发育, 呈上叠式 向 老峪沟— ～ 80? 单 一, , 70山地线性特征 , , 南 前第四纨北同上段南端青白口段走向 波 状 延明显,有小基岩15 39 000 以来 晚更新世为断层端点 断崖d SE 倾向 伸 112 地震台站分布及监测能力 本研究区属于首都圈范围, 台网密集, 地震的监测能力很高,M L ?110 地震, 可以监测到 定位精度为 类。l 2 地震活动性与断层分段 本研究区地震分布示于图 1。从图 1 可以看出小地震不仅在断裂两侧分布不均匀, 断层各 段的活动也是不均匀的, 尤以南口山前断裂更为明显。为了利用地震活动性进行断层分段, 我 计算各个们选取了南口山前断裂两侧各 10km 范围内的 210 级以上地震, 以每 5km 为间距, () 小范围内的频次、释放能量不深度分布, 并分别绘出直方图 第 47 页图 2, 其中 a 为震中分 布图、 为地震频次图、 为地震能量图、 为震源深度图。b c d 从图 2 可看出, 南口山前断裂明显以南口、 青白口为界共可分为东、 中、 西 3 段, 其地 震活动性有明显的差别。其中段包括了不南口—孙河断裂相交汇的地区, 频次较高, 能量大, 最大震级为 415 级, 震源深度也比较深, 该段的地震危险性可能大于其它 2 段。 根据地震活 动, 南口—青白口段间以老峪沟为界又可分为 2 段, 即前述的 段。其 段小地震释放能, cd c 量和频度水平比较一致,它们的长度分别而 d 段是以较低频次、 高能量释放为其主要特点, () 为 11, 15km 。关于各段的地震活动特征 次数、能量、M m ax 不震源深度等及各段长度均列 ? 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 于表 2 中。 ( )( ) ( ) ( ) 4 a 震中分布图, 1?410, 2= 310， 319, 3= 210， 219, 分段边界; M M M 地震频次图; 地震能量图; 震源深度图 b c d 图 2 南口山前断裂地震活动与断层分段 表 2南口山前断裂地震活动性分段特征 南口山前断裂 项 别 东 段 中 段 西 段 14 13 8 地震次数 9119地震能量 312×10 15×10 14×10 41J 最大地震 219 415 218 () () ()震源深度 9～ 20 1710～ 30 195～ 15 10 km 值 Q 分段()()508 192 长度 32 26 45 km 3 介质品质因素 311 方法简介 1 拟采用 波初动半周期方法计算震源及其路径的介质品质因素。介质的品质因素 表 P Q 2 示振动能量相对损耗量, 是介质的非弹效应, 使震动波在介质中传播而衰减。它是一个无量 纲的物理量, 定义为: 1 1 ?E = ?。 Q 2Π E 式中,() ?E 为弹性波在一个波长 E 为波 戒一个周期内运动过程中, 波动能量的衰减,动能量的最大值。 由于 波初动半周期为震源距观测点最近点不最进点发出的扰动而达观测点的时间差,P 因此, 很明显, 这个时间差和震源的尺度成正比, 而和震源所处的体波速度成反比。 在地震 波从震源传播到地震台时, 由于它所通过的介质是非完全弹性的, 对它有吸收作 用, 从而使得初动的半周期增大。 当震源尺度和震级较小, 以至介质吸收所引起的初动半周 期的变化比初动半周期本身还要大得多时, 初动半周期就是由介质的吸收性能所决定的。 因,此我们选用龙泉寺和白家疃 2 台站记录到的南口山前断裂两侧 10km 以内的 210 级以上小 2 地震的初动半周期资料, 通过简单的变换求得该断裂及到台站间路径的介质品质因素 。 Q 312 结 果 所得结果列于表 2。从表 2 所列出的结果看, 南口山前断裂的东北段的值比中段多 2 倍 Q 以上, 存在着明显的差异。 说明中段介质的强度低, 破碎程度较高, 因而易于发生小地震。 4 结 论 () 1上述计算结果表明, 南口山前断裂以南口、 青白口为界可分为东、 中、 西 3 段, 其 地震活动性, 震源介质有明显的差别。 () 2地震是在一定温压条件下, 震源处断裂、 结构、 特性、 应力和应变等综合作用的结 果。 所以用断层两侧发生地震的地震波所反映出的震源信息来研究断层各段的深部特点是可 行的, 为断裂的分段提供了一个重要依据。 ( ) 3我们还对该地区主干断裂南口—孙河隐伏断裂进行了计算。但从 值反映的介质品 Q 质因素及地震震源深度看, 二者均无明显的差别, 对该断裂的分段帮助不大, 说明该方法还 需要在今后的科研工作中加以补充。 参 考 文 献 1 陈运泰, 林邦慧, 李兴才等 1 巧家石棉的小震震源参数的测定及其地震危险性的估计 1 地球物理学报, () 1976; 19 3: 206～ 233 2 中国科学院地球物理研究所 1 近震分析 1 北京: 地震出版社, 1977 () 收稿日期: 1995- 11- 07, 修改稿收到日期: 1995- 12- 11 Se ism o log ica l Fea ture s of the Segm en ta t ion of Nan kou P iedm on t Fa ult in Chan gp in g Coun ty Ran Hon g l iu D on g Ru ishu Fen g Ron gm e i ( ), In st itude of Geo logySSB A bstrac t , T h e se ism ic ityso u rce p a ram e te r and m ed ia fea tu re s o f C h angp ing N anko u reg io n in B e ijing h ave been , u sed to segm en t th e N anko u p iedm o n t fau ltth e re su lt h a s show ed th a t th e se ism o lo g ica l fea tu re s o f each seg2 .m en t a re o bv io u sly d iffe ren t and a re co n sisten t w ith th a t o b ta ined by u sing geo lo g ica l m e tho d : Key wordsSe ism ic fault Se ism ic ac t iv ity M ed ia F au lt segm en ta t io n ? 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.