摘 要 分析以下幾個方面分析華北平原區(qū)地震的原因（1）華北平原區(qū)的地層特點及主要的地質(zhì)構(gòu)造；（2）華北地區(qū)地下水的變化與巖石能量的變化；（3）地下巖石能量的積累對于地震的影響，從而判斷華北地區(qū)地震的極限。進而綜述引發(fā)地震的可能性，運用自然現(xiàn)象和科學手段綜合判斷華北地區(qū)地震的可能性。

關(guān)鍵詞 華北平原區(qū)地震 地層特點 地質(zhì)構(gòu)造 地下水變化 巖石能量

引言，華北平原區(qū)地處于中國東部，位于北緯32°～40°，東京114°～121°。西起太行山和伏牛山，東到黃海、渤海和山東丘陵區(qū)，北依燕山，南至大別山一線于長江流域分界，跨越河北、北京、天津、河南、山東、安徽、江蘇等省，地域遼闊，人口眾多，地震的不斷發(fā)生給人們的生活造成了很大的傷害，本文就引起華北平原區(qū)發(fā)生地震的原因和發(fā)生地震的可能性做出討論。

一、概述華北平原區(qū)地層及地質(zhì)構(gòu)造特征

（一）地層特點

華北平原區(qū)地形平坦開闊，出路有不同時代的地層。華北地區(qū)地層時代古老久遠，大至包括約18億年以前的地質(zhì)歷史（“鐵堡運動”“五臺運動”“中岳運動”）地殼板塊相對薄弱，巖漿活動強烈，在這一時期為地層的相對穩(wěn)定建立了基礎(chǔ)；約在18億年-2億年之間，華北地臺主要為升降運動，以接受沉積為輔，伴隨有局部的剝蝕；約2億年以來，華北平原區(qū)處于不斷地下降階段，長期處于接受沉積過程，但在此期間伴隨有大規(guī)模的巖漿運動，在地殼的相對運動階段形成了現(xiàn)在地形的雛形。再此之后華北地區(qū)一直相對穩(wěn)定，并沒有出現(xiàn)什么大的劇烈升降和其他運動，華北地區(qū)一直處于沉積為主、風化、剝蝕為輔的過程中，其沉積地層厚度平均可達3000米，局部可超過5000米。

（二）華北地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

華北地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征，主要為2億年以來地質(zhì)板塊的運動和不斷變化而引起的，影響華北地震的地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶主要為，郯廬斷裂帶——位于華北平原東部北起沈陽肇興南至安徽廬江附近；華北平原區(qū)斷裂帶——橫貫于華北平原區(qū)呈東北西南走向大致包括唐山灤縣、北京、天津、衡水、滄州、邢臺、邯鄲至新鄉(xiāng)附近；太行山山前斷裂帶——主要為太行山東麓邊緣區(qū)大致呈南北走向，北起燕山南麓南至宿遷附近。

圖1 安陽-徐州斷面

以上所述為幾條重大斷裂帶，還有幾條如圖1所示，這些斷裂帶都是活動斷裂帶，都在數(shù)百年前甚至數(shù)十年之間發(fā)生過強震，甚至于近幾年還在不斷地變化和震動，是華北地區(qū)板塊震動薄弱區(qū)，地下巖石能量的變化將直接影響到華北地區(qū)板塊的穩(wěn)定性，對巖石能量的變化進行調(diào)查，有助于對地震的再一次發(fā)生進行推斷和預測。

二、分析華北地區(qū)地下水位變化與淺部巖石能量積累

（一）以河北地區(qū)為例進行分析，據(jù)相關(guān)分析，河北省平原區(qū)近30年地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀如圖2，圖3所示，

圖2 河北平原區(qū)淺層地下水分時段（年）開采量

圖3 1969-2003年河北省深層地下水累計開采量

可見隨著生產(chǎn)力的不斷提升和社會的不斷發(fā)展以農(nóng)業(yè)為主的華北平原區(qū)地下水在不斷的下降，經(jīng)公式

每年淺層地下水開采量=（M2-M1）/10

其中M1——前十年地下水開采量 M2——后十年地下水開采量

由此可得出河北平原區(qū)在50年內(nèi)淺層地下水的開采量分別為：1.084億m3/年、4.028億m3/年、2.809億m3/年、-0.162億m3/年、-1.06億m3/年，說明淺層地下水的開采量在逐年減少，但是地下水位下降量在不斷減少。河北平原區(qū)面積為10萬Km2，每年淺層地下水開采量為8.03億m3，平均算可得淺層地下水水位變化為每年每平方米下降0.1m。運用同樣的方法可得深層地下水每年每平方米下降量為0.5m。

利用1J=1N*m公式可以得出淺層地下水每年下降對于巖石所積累的能量大概為8*108J，深層地下水的開采量對于巖石的能量大概為8*109J，其產(chǎn)生地震的震級最大為4級地震。

三、分析華北平原地區(qū)地下巖石能量變化

華北地區(qū)處于太平洋板塊的邊緣，與歐亞板塊接壤，接觸帶活動強烈，地震頻發(fā)，主要是由于地下斷裂帶的不斷活動和地下巖石的斷裂而引起的。巖石內(nèi)部能量的變化暫且不論，主要討論外界能量的改變而引起巖石的斷裂和破壞。就總體而言，隨著太平洋板塊的不斷擴張，歐亞板塊和太平洋板塊的擠壓力在不斷地增加，巖石形態(tài)的變化也在增加，故地震的危險程度也在增加。就華北平原區(qū)而言，華北平原區(qū)地質(zhì)斷裂帶發(fā)育比較強烈，地質(zhì)構(gòu)造復雜多變，隨著巖石應力的變化，構(gòu)造破碎帶和地層斷裂帶的錯動會不斷的增加進而會引起華北平原區(qū)地震。

（一）首先從大范圍的角度來看，太平洋板塊和歐亞大陸板塊毗鄰，并接觸與我國東部，而華北平原區(qū)也受到太平洋板塊運動的直接影響，據(jù)相關(guān)分析，太平洋海中脊以69.6mm/a～149.6mm/a的速度在擴張，而太平洋在西側(cè)的擴張速度相對較快，但是隨著地球的轉(zhuǎn)動和地球本身慣性的影響，太平洋板塊和美洲板塊，正在以平均70mm/a的速度向歐亞靠近，這樣會給西太平洋與歐亞大陸的接觸地帶造成不斷的擠壓，致使地下溫度不斷升高，巖石能量不斷積累，巖石的破碎和破裂也在不斷的進行，華北平原區(qū)處在相互擠壓的位置，因此為華北平原區(qū)地震的發(fā)生創(chuàng)造了條件，也為華北平原區(qū)巖石能量的增加提供了源泉。

（二）從華北平原區(qū)進行分析，在前文所述，華北平原區(qū)主要有3條重大斷裂帶，其斷裂帶的變化將直接影響華北平原區(qū)的穩(wěn)定性。

（三）以斷裂帶上單位面積進行分析，假設(shè)面積為1m2，質(zhì)量為1kg，時間為300*24*60*60s，v為70*10-3m，簡單運用Ft=mv可以得出F=70*10-3/2*107 即3*10-10N，P=F/A 可見單位質(zhì)量體在單位面積上每年所受到10*10-9公斤的壓力。

利用定積分微元法分析

圖4

如圖4所示，選取地下中的一單元作為研究對象，在點（x，y）處的面密度為ρ（x，y），假定ρ（x，y）在D上連續(xù)則該單元體的質(zhì)量是多少，能量是多少？選取一小塊為研究對象，近似看做均勻薄片，△M≈ ρ（ξi， ηi）△бi 所有小塊質(zhì)量之和近似等于單元體的總質(zhì)量 即M=ρ（ξi， ηi） △бi

運用以上方法進行概略的分析，而在長達2400多公里的郯廬斷裂帶將受到可達 7*102公斤的壓力，而在長達400多公里的太行山前斷裂帶也會聚集多達1*102 公斤的壓力。在計算于斷裂帶在縱向方向的延伸其數(shù)量級將達到105公斤，在計入質(zhì)量上的變化其數(shù)量級最大將上升至1015公斤約合1016J，相當于一個8級地震的能量。（1J=1N/m=（1/9.8）kg/m）

四、結(jié)論

（一）監(jiān)測華北地區(qū)地下水動態(tài)變化

加強華北平原區(qū)地下水的動態(tài)變化監(jiān)測手段，準確測定每一個水文年每一個地區(qū)的地下水的動態(tài)變化幅度，對變化幅度大的地區(qū)加大監(jiān)測密度，提前做好地震預防工作。

（二）加強監(jiān)測太平洋板塊的運動情況

華北平原區(qū)地處于太平洋板塊與歐亞板塊的交接位置，太平洋的板塊的運動直接影響到了華北地區(qū)的穩(wěn)定，太平洋海底的不斷擴張已經(jīng)給太平洋周圍的地區(qū)帶來了不同的影響，首先根據(jù)日本地區(qū)和臺灣地區(qū)地動力變化來推測華北地區(qū)地震的可能性是比較有效的手段之一。

（三）加大地震實驗室的模擬力度分析地下巖石能量和地震波傳播的能量之間的關(guān)系

實驗室是實際情況的縮影，運用相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)和地動變化來模擬地震的發(fā)生，進而分析地震波傳播的能量的大小與巖石極限能量之間的關(guān)系，在者進一步分析在人為條件下地震發(fā)生時地震波傳播的能量和巖石斷裂時的能量以及巖石斷裂時轉(zhuǎn)化為熱能的關(guān)系，可進一步推斷和計算地震發(fā)生時釋放的最大能量和推測不同地區(qū)，在不同的巖石條件下發(fā)生的最大地震可能性。

本文的目的在于分析引起華北平原區(qū)地震的原因和分析地下巖石能量變化和轉(zhuǎn)化關(guān)系，希望進一步能分析地下巖石能量的變化和巖石能量的極限。

參考文獻：

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[4]中國科學院地球物理研究所 《地震學基礎(chǔ)》 1976

作者簡介：

劉玉庚.男.1988.10.畢業(yè)于河北地質(zhì)職工大學，現(xiàn)工作單位：中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，首都師范大學在讀研究生.