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        由地殼速度結(jié)構(gòu)判斷郯廬斷裂帶江蘇段未來大震位置①

        2016-01-18 05:22:09梅衛(wèi)萍,李清河,張?jiān)?/span>
        地震工程學(xué)報(bào) 2015年3期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        由地殼速度結(jié)構(gòu)判斷郯廬斷裂帶江蘇段未來大震位置①

        通信作者: 李清河,研究員,博士生導(dǎo)師。E-mail:qh_li2005@163.com。

        梅衛(wèi)萍1,2, 李清河2, 張?jiān)?, 金淑梅2

        (1. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),安徽 合肥 230026; 2.江蘇省地震局,江蘇 南京 210014;

        3.中國地震局蘭州地震研究所,甘肅 蘭州 730000)

        摘要:用多震相地震走時(shí)成像法反演郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)三維地殼速度結(jié)構(gòu)。一些地區(qū)如郯廬斷裂帶臨沭到定遠(yuǎn)及以東地區(qū)在中地殼的20~25 km出現(xiàn)低速層,一些地區(qū)莫霍面埋深有變化。淺層速度結(jié)構(gòu)的分段與斷裂活動(dòng)的分段相一致,表明新沂到泗洪是活動(dòng)斷裂的閉鎖段。對比1668年山東郯城8級地震區(qū)和研究區(qū)的深部速度結(jié)構(gòu),結(jié)合與郯廬帶相交的斷裂、地震活動(dòng)、活動(dòng)斷裂的閉鎖段、中地殼低速層及莫霍面深度變化,綜合判斷郯廬斷裂帶江蘇段未來可能發(fā)生大震的地區(qū)為33.4°~34.1° N,118.2°~118.8° E,重點(diǎn)是宿遷、沭陽、泗陽和泗洪。震級估計(jì)可達(dá)8級。

        關(guān)鍵詞:郯廬斷裂帶江蘇段; 地殼三維速度結(jié)構(gòu); 低速層; 莫霍面深度; 大震位置

        收稿日期:①2014-11-14

        基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(40974031);江蘇省科技發(fā)展項(xiàng)目(BE2009691);宿遷市活動(dòng)斷裂與地震危險(xiǎn)性評價(jià)

        作者簡介:梅衛(wèi)萍(1972-),女,湖北黃梅人,高級工程師,主要從事地震監(jiān)測和研究工作。E-mail: 582759703@qq.com。

        中圖分類號:P315.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2015.03.0693

        Location of Future Large Earthquakes in Jiangsu Segment

        of Tanlu Fault Zone Based on the Crustal Velocity Structure

        MEI Wei-ping1,2, LI Qing-he2, ZHANG Yuan-sheng3, JIN Shu-mei2

        (1.UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,Anhui,China; 2.EarthquakeAdministrationofJiangsu

        Province,Nanjing210014,Jiangsu,China; 3.LanzhouInstituteofSeismology,CEA,Lanzhou730000,Gansu,China)

        Abstract:The Tancheng-Lujiang Fault Zone (simplified as the Tanlu Fault Zone) is the biggest in east China. In 1668, an M8 earthquake occurred along this fault zone in Tancheng, Shandong Province, China. Seismologists are focusing on the most likely location of the next major earthquake along this fault, particularly in the areas near Shandong and Jiangsu provinces. The multiphase travel time inversion (MUTI) algorithm was developed to invert the three-dimensional crust velocity structure of the Shandong-Jiangsu segment of the Tanu Fault Zone and its adjacent area (30°~37° N, 113°~122° E). The crust can be divided into three layers, the upper (10~15 km thick), the middle (10~15 km thick) and the lower (10~12 km thick). The segmentation of the shallow velocity structure is consistent with that of fault activity, and indicates that the area from Xinyi to Sihong comprises the active fault block section. There is a low velocity layer at a depth of 20~25 km in the Tanlu Fault Zone from Linshu to Dingyuan and its eastern area. A low velocity layer can also be found in the middle crust of the source region of the 1668 Tancheng earthquake. In this study, we present the variation of Moho depths in Suqian, Siyang, Shuyang, and Tancheng. The Wuxi-Suqian fault, the Hongze-Goudun fault, and the Jiashan-Xiangshui fault all intersect with the Tanlu Fault Zone, and the intersection area of these faults may be dangerous. By comparing the depth velocity structure features of the Jiangsu segment along the Tanlu fault zone with the source area of the 1668 Tancheng M8 earthquake, combined with data regarding seismic activity, the active fault block, the low velocity layer in the middle crust, the depth variations of the Moho, and the fault intersections, the area of next large earthquake can be estimated for the Jiangsu segment of the Tanlu fault zone. The most likely position is 33.4°~34.1° N and 118.2°~118.8° E, in Suqian, Shuyang, Siyang and Sihong in particular. The estimated maximum magnitude is 8.

        Key words: Jiangsu segment of Tanlu fault zone; 3-D crustal velocity structure; low velocity layer; Moho depth; location of large earthquake

        0引言

        多年來, 各國科學(xué)家特別是中國科學(xué)家在大地震區(qū)做了大量的深部探測和研究,以了解其深部環(huán)境和背景。我國科學(xué)家對1668年山東郯城8級地震區(qū)[1]、1966年邢臺7.2級地震區(qū)[2]、1975年海城7.3級地震區(qū)[2]、1976年唐山7.8級地震區(qū)[2]、1977年伽師6級震群區(qū)[2]、1920年海源8.5級地震區(qū)[3]、張渤地震帶[3]、臨汾地震區(qū)[3]、1998年張北6.2級地震區(qū)[3]、1989年大同—陽高5~6級震群地震區(qū)[3]、1679年三河—平谷8級地震區(qū)[3]、1937年菏澤7級地震區(qū)[3]、1979年溧陽6.0級地震區(qū)[3]、2008年汶川8.0級地震區(qū)[2]、天水8級地震區(qū)[4]、福建—廣東陸緣地震區(qū)[3]、 瓊東北—雷州半島地震區(qū)[3]及河南林縣地震區(qū)[3]等進(jìn)行了深部探測,分析各自的深部結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究地殼上地幔結(jié)構(gòu)和大地震孕育發(fā)生的深部環(huán)境和背景。

        由于計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)和數(shù)字地震的發(fā)展,用天然地震探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)已成為探測的主要方法,近年來在走時(shí)層析成像、波形反演、地震臺陣觀測和反演,噪聲成像等方面已取得多個(gè)研究成果。

        盡管各種方法對不同震區(qū)所得出的深部結(jié)構(gòu)及大震發(fā)生的深部環(huán)境和背景不同,但有兩點(diǎn)是基本相同的,即:大震區(qū)均存在殼內(nèi)低速層[2-3],大震發(fā)生在低速層的上面或下面;殼內(nèi)大震區(qū)下部的莫霍面深度均有深淺變化[2-3]。前人對殼內(nèi)低速層在大震孕育中的作用和機(jī)理進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究[5]。應(yīng)該指出的是,絕大多數(shù)探測結(jié)果都是對已發(fā)生大震區(qū)域的后驗(yàn)探測,僅有極少數(shù)文章涉及預(yù)測未來可能發(fā)生大震的位置和強(qiáng)度[6]。

        通過研究斷裂構(gòu)造的活動(dòng)性和大震復(fù)發(fā)周期,郯廬斷裂帶江蘇段歷來被判定為大震危險(xiǎn)地段,但具體危險(xiǎn)位置的判定尚存在不確定性。斷裂在地表,而地震發(fā)生在地下深部,因此深部環(huán)境及背景是判斷大震發(fā)生的重要判據(jù),此前因探測手段和方法的缺陷使得對這方面的研究程度不夠。

        使用1980—2011年間的天然地震Pg、Sg、Pm、Sm、Pn、Sn震相到時(shí)資料,用多震相地震走時(shí)成像法(反演網(wǎng)格是30 km×30 km)反演郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)(30°~37° N,113°~122° E)的三維地殼速度結(jié)構(gòu),獲得成像結(jié)果,并分析其中地殼低速層的展布特征和莫霍面埋深狀況,對比 1668年8級地震的深部結(jié)構(gòu),結(jié)合斷裂及地震分布,對該帶及附近未來可能發(fā)生大地震的位置做出預(yù)測判斷。

        1研究方法

        采用多震相地震走時(shí)成像法[7-10]反演地殼上地幔三維速度結(jié)構(gòu)。該方法使用天然地震的Pg、Sg、Pm、Sm、Pn、Sn、pP、sS震相到時(shí)資料,并聯(lián)合利用人工地震測深資料進(jìn)行約束反演,以保證三維地殼結(jié)構(gòu)成像的有效先驗(yàn)信息利用和反演信息綜合約束。采用三維射線追蹤逐次迭代法進(jìn)行射線追蹤,反演方法最優(yōu)化過程采用非線性全局優(yōu)化方法的遺傳算法[11-13],反演結(jié)果用檢測板試驗(yàn)檢驗(yàn)。

        2資料及主要結(jié)果

        2.1資料

        研究區(qū)域?yàn)?1°~37°N, 116°~121°E, 反演范圍擴(kuò)到30°~37°N, 113°~122°E;地震資料的時(shí)間段為1980年1月-2011年12月。要求每個(gè)地震事件被3個(gè)以上臺站記錄到。共有6 278個(gè)地震參與反演, 有123 022個(gè)(包括Pg、Sg、Pm、Sm、Pn和Sn震相)能夠參加反演計(jì)算震相到時(shí)資料。用Sg-Pg走時(shí)和Pg走時(shí)構(gòu)成檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的函數(shù),剔除不可靠數(shù)據(jù)以確保資料的可靠性。反演前先對使用的地震進(jìn)行重新定位。

        模型網(wǎng)格數(shù)確定為22×22×7,網(wǎng)格大小不等,沿緯度方向(X軸)分別為130、30、30、…、30、137.1 km;沿經(jīng)度方向(Y軸)分別為80、30、30、…、30、97.6 km;沿深度方向(Z軸)分別為2、3、5、5、5、5、20 km。地殼P波速度模型參考了HQ-13人工地震測深速度剖面資料[14]。選用的地震臺站、地震事件和計(jì)算網(wǎng)格見圖1。

        圖1 地震事件和臺站分布及計(jì)算網(wǎng)格分布(圖中    圓圈是地震事件,三角形是地震臺站,虛線    是坐標(biāo)線,實(shí)線是網(wǎng)格線) Fig.1 Distribution of seismic events, seismic stations and     computational grid Circles denote seismic events, tria-     ngles denote seismic stations, dashed lines show coor-     dinate system, and solid lines show computational grid

        用檢測板進(jìn)行分辨率檢驗(yàn)。限于篇幅, 僅給出10~15 km層的檢測板(圖2)。由圖可見, 研究區(qū)內(nèi)各層的分辨率均較高, 其結(jié)果可信。

        圖2 10~15 km 分辨率檢測板 Fig.2 The resolution Checkerboard at 10~15 km Section

        2.2基本結(jié)果

        我們曾以40 km×40 km網(wǎng)格對29°~38°N, 114°~124° E范圍的地殼三維速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算, 獲得該區(qū)地殼速度結(jié)構(gòu)特征的基本認(rèn)識[15],與人工地震測深結(jié)果基本一致[14,16]。本文研究范圍較之縮小,資料更豐富,計(jì)算網(wǎng)格更小,獲得的結(jié)果也更精細(xì),但兩者的主要結(jié)果基本相同,且在其他文章中也有論述[17-18],故本文不再贅述。本文僅以郯廬帶蘇魯段速度結(jié)構(gòu)中的低速層和莫霍面深度分布特征及用來判斷未來大震區(qū)位置來加以分析。

        2.3中地殼存在低速異常區(qū)

        本研究區(qū)0~2 km、2~5 km、5~10 km、10~15 km及15~20 km各層均未發(fā)現(xiàn)低速層存在, 但20~25 km層則在部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)。圖3(a)是15~20 km層的速度分布。此層是中地殼,其中間速度為6.48 km/s,速度擾動(dòng)約1.6%。從圖可見, 郯廬斷裂帶及附近速度約為6.50~6.52 km/s, 高于中間速度,在本層沒有發(fā)現(xiàn)低速層。從圖2檢測板圖可以看到,絕大部分地區(qū)模型恢復(fù)很好,表明分辨較高,結(jié)果可信。

        圖3(b)為20~25 km速度成像結(jié)果。此層是中地殼下部和下地殼上部,本層中間速度為6.47 m/s,速度擾動(dòng)率約1.6%,層內(nèi)速度變化不大。從圖可見,郯廬斷裂帶速度可分為三段:約35.2°N以北,速度較高,約為6.51~6.52 km/s;中間較低,約6.47~6.50 km/s, 包括沿郯廬帶蒼山、郯城、新沂、宿遷、泗洪到定遠(yuǎn)及以東的地區(qū);而32.3°N以南,速度又較高,約6.51~6.52 km/s。研究區(qū)內(nèi)絕大部分地區(qū)分辨率較高,結(jié)果可信。

        本研究區(qū)15~20 km層的中間速度為6.48 m/s,而20~25 km層的中間速度為6.47 m/s,說明在此層已出現(xiàn)低速層,在32°~35°N間速度更低.特別值得注意的是郯廬斷裂帶魯—蘇—皖段、安徽西北地區(qū)速度更低些。為對比,我們從圖3(a)、(b)中選擇一些地方給出各自的層速度(表1),可見部分地區(qū)在20~25 km層存在低速層。

        由圖3(b)可見,中地殼存在低速異常帶的地區(qū)主要自臨沭向東南到天長,自臨沭向西南到明光的三角形區(qū)域(見圖中紅線輪廓區(qū)域)。

        圖3  15~20 km和20~25 km 速度成像 Fig.3 Velocity tomography at 15~20 km and 20~25 km sections

        地名坐標(biāo)緯度/(°)經(jīng)度(°)層速度/(km·s-1)5~20km20~25km是否低速沂水35.79118.626.516.51沂南35.55118.466.536.51是莒縣35.58118.836.536.51是臨沂35.11118.356.526.51是莒南35.18118.836.516.51-臨沭34.92118.656.506.48是郯城34.62118.366.506.48是新沂34.37118.356.516.49是睢寧33.91117.946.506.51-宿遷33.96118.276.516.48是沭陽34.11118.806.546.49是泗陽33.72118.706.586.48是淮安33.61119.016.556.48是盱眙33.01118.546.506.48是泗洪33.46118.216.516.48是五河33.15117.886.486.48-明光32.78117.986.526.48是

        圖4為幾條深部速度結(jié)構(gòu)剖面。圖4(a)是沿東西方向的剖面(34° N,116° E~34° N,121° E)??梢钥吹?18°~119° E間在中地殼下部存在低速體,位于郯廬帶下方,即34°~34.3° N,118.1°~118.4° E間宿遷和新沂間均存在低速體。

        圖4(b)是沿南北方向切的剖面(31° N,118.5° E~36° N,118.5° E)??梢钥吹窖?18,5° E線,實(shí)際是118.2°~118.7° E間均是這個(gè)圖像,在郯城、臨沭下方中地殼存在低速層,即1668年山東郯城8級地震震中位置。在33°~34° N間,即泗陽、宿遷下方存在低速體。

        圖4(c)是沿 NW-SE方向的深度-速度剖面(34.68° N,116° E~33.40° N,120° E)。該剖面在過郯廬帶的33.9°~34.1° N間(即宿遷附近)在中地殼存在低速體。

        綜合以上分析,郯廬斷裂帶臨沭到定遠(yuǎn)及以東的地區(qū), 即郯廬帶相應(yīng)地段及以東的地區(qū),包括宿遷、泗陽、沭陽、淮陰、睢寧、泗洪和五河、天長、六合、明光(嘉山)等地區(qū)的中地殼存在低速體。

        2.4莫霍面埋深變化

        圖4 不同結(jié)構(gòu)的深度-速度剖面 Fig.4  Depth-velocity section for different structure

        盡管郯廬帶內(nèi)外盡管莫霍面深度有變化, 但變化幅度不大,一般為2~4 km,不同于其他莫霍面深度變化很大的大震區(qū)。

        3由速度結(jié)構(gòu)判斷郯廬帶江蘇段大震位置

        3.1大震區(qū)的深部速度結(jié)構(gòu)環(huán)境

        從速度結(jié)構(gòu)看,大震區(qū)的深部環(huán)境主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):

        圖5 研究區(qū)莫霍面深度分布 Fig.5 The Moho depths distribution in research area

        (1) 中地殼存在低速層[2-3]:前人對大震區(qū)速度結(jié)構(gòu)的研究表明,大震區(qū)均存在中下地殼低速層或低速異常體。周永勝等認(rèn)為,地殼中震源深度多集中在地殼強(qiáng)度剖面的強(qiáng)度峰值段,且其深度常處于中下地殼低速帶之上的相對高速區(qū)域,這表明強(qiáng)震孕育不僅受塊體邊界控制,也明顯受深部動(dòng)力的影響,包括塊體結(jié)構(gòu),底邊界及層間解耦和深部塑形流動(dòng)等[5]。

        (2)莫霍面埋深變化:大震均發(fā)生在莫霍面深度由深到淺或由淺到深的變化區(qū)內(nèi),上地幔局部隆起或下沉可能是上地幔內(nèi)部物質(zhì)和能量交換、運(yùn)移和上湧的結(jié)果[2],也可能是構(gòu)造的深部邊界。

        (3) 深大斷裂的交匯:通常大地震區(qū)均存在深部斷裂, 盡管這些深部斷裂不一定和淺部斷裂直接相通或隱伏,倘若是大活動(dòng)構(gòu)造塊體邊界的深大斷裂,則發(fā)生大震的可能性更大。較大斷裂交匯附近容易局部積累應(yīng)變能,且屬于應(yīng)力弱化區(qū)域, 容易發(fā)生大地震。

        圖6 郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰近地區(qū)地震構(gòu)造圖 Fig.6 Sesismotectonics map of the Shandong-Jiangsu-Auhui segment of the Tanlt fault zone and adjacent areas

        (1) 郯廬斷裂帶內(nèi)及兩側(cè)速度結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,而西部比東部更復(fù)雜,呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非均勻性,表明郯廬斷裂帶深部主斷裂面向西。

        (2) 中地殼上部和下部均存在低速層,上部低速層主要出現(xiàn)在斷裂帶西部, 深度約16~19 km,下部低速層深度約20.7~23.3 km。中下地殼速度橫向變化較大。

        (3) 莫霍面埋深變化。

        (4) 郯廬斷裂帶電阻率內(nèi)部低于外部,郯廬帶下部處于兩個(gè)高電阻率區(qū)之間,電阻率高低的分界可能是郯廬斷裂帶的邊界。

        (5) 地震多發(fā)生在速度高低變化較大地方,偏向高速一側(cè),同時(shí)也是電阻率變化較大的地方。

        3.3本區(qū)斷裂分布特征

        圖6是研究區(qū)地震構(gòu)造圖。本文涉及范圍屬于郯廬帶中段南部,濰坊至嘉山段稱為沂沭斷裂帶,可分成三段:安丘段、莒縣—郟城段和新沂—泗洪段,是三個(gè)獨(dú)立的破裂單元。這三段均是晚第四紀(jì)活動(dòng)斷裂,而泗洪以南是早第四紀(jì)斷裂。其幾何結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、最大位移量、最新活動(dòng)時(shí)代、大震復(fù)發(fā)周期、現(xiàn)代活動(dòng)狀態(tài)以及探部構(gòu)造背景等均具獨(dú)立性[20]。

        研究表明,郯廬斷裂帶是深大斷裂,可能深到地殼底部[18],并且是華北斷塊、揚(yáng)子斷塊、蘇魯斷褶帶的構(gòu)造分界斷裂,郯廬帶速度結(jié)構(gòu)的分段性可延至地殼底部,且與構(gòu)造分界吻合。郯廬帶東西兩側(cè)速度差異明顯,說明此斷裂很深[18],發(fā)生大地震的可能性很大。在此區(qū)域的走向基本為NNE向, 該帶與NW向、 近EW向和NEE向斷裂多處相交。值得注意的是蒙山山前斷裂、蒼山—尼山斷裂與郯廬帶相交,即控制該處NW向深部結(jié)構(gòu),控制了1668年8級大地震的震源體范圍,故這兩條斷裂與郯廬帶相交匯區(qū)域是應(yīng)變能積累區(qū)域。除了這兩條斷裂之外,與本研究區(qū)郯廬帶相交的斷裂主要還有:無錫—宿遷斷裂(NW向,在宿遷附近與郯廬帶相交)、嘉山—響水?dāng)嗔?NE向,在嘉山(明光)附近與郯廬帶相交)及洪澤—溝墩斷裂(NE向,在嘉山附近與郯廬帶相交)。這些斷裂相交部位容易局部積累應(yīng)變能,且屬于應(yīng)力弱化區(qū)域。

        圖7為本區(qū)域5級以上地震分布圖。其中郯廬帶安丘段在公元前70年發(fā)生了7級地震, 莒縣—郯城段發(fā)生了1668年8級大地震,現(xiàn)今中小地震也較多。但郯廬斷裂帶在32.5°~34.5° N間,即新沂—泗洪段沒有發(fā)生過5級以上地震,特別是32.5°~34° N間也很少發(fā)生小震。這有兩種可能:一是此處不具備發(fā)生地震的條件;二是目前雖然地震不多不大,但它處于應(yīng)力積累的過程, 不發(fā)生或很少發(fā)生地震反而是未來會發(fā)生大地震以釋放積累的應(yīng)變能的體現(xiàn), 如2008年汶川8級地震。

        圖7 研究區(qū)域5級以上地震分布 Fig.7 earthquake distribution of M≥5 in research area

        對0~2 km淺層的速度結(jié)構(gòu)分析表明, 速度結(jié)構(gòu)也存在與上述構(gòu)造分段幾乎完全相同的分段,與地質(zhì)學(xué)家給出的不同破裂段相同。這絕非偶然,表明郯廬帶新沂到泗洪段可能是斷裂的閉鎖段,未來有可能發(fā)生較大地震[18]。

        3.4綜合判斷未來大震危險(xiǎn)地區(qū)

        圖6和圖7顯示郯廬帶新沂至泗洪段是現(xiàn)今活動(dòng)斷裂,且是活動(dòng)斷裂的閉鎖段。圖3(b)顯示的中地殼低速層在郯廬帶臨沭至嘉山間及以東地區(qū)。圖5顯示了莫霍面深度變化區(qū)域。 考慮到郯廬帶與NE、NW向較大斷裂的交匯,可以判斷郯廬斷裂帶江蘇段未來可能發(fā)生大震的地區(qū)為33.4°~34.1° N,118.2°~118.8° E,包括新沂、睢寧、宿遷、沭陽、泗陽、泗洪、盱眙及嘉山等地,重點(diǎn)是宿遷、沭陽、泗陽和泗洪。

        假定障礙體長度為未來大震震源體長度,根據(jù)現(xiàn)今活動(dòng)構(gòu)造斷裂長度和中小地震活動(dòng)閉鎖段長度, 郯廬帶蘇魯段障礙體范圍大約是33°~34.5° N。郭增建[21]和張國民[22]各自給出了震級和震源體的關(guān)系:

        式中:M是震級;L是地震震源體的尺度, 以km為單位。按上面的公式計(jì)算, 未來此段發(fā)生的地震震級可達(dá)8級。(必須說明, 本文給出了可能發(fā)生大地震的背景和深部構(gòu)造環(huán)境,并非地震預(yù)報(bào))。

        4結(jié)論與討論

        使用1980—2011年期間的天然地震Pg、Sg、Pm、Sm、Pn、Sn震相到時(shí)資料,用多震相地震走時(shí)成像法(反演網(wǎng)格是30 km×30 km)對郯廬斷裂帶魯蘇皖段及鄰區(qū)(30°~37° N, 113°~122° E)反演三維地殼速度結(jié)構(gòu),獲得成像結(jié)果。對比1668年8級地震區(qū)和研究區(qū)的深部速度結(jié)構(gòu),主要分析殼內(nèi)低速層的分布和莫霍面分布特征,結(jié)合斷裂活動(dòng)和地震活動(dòng),給出未來可能發(fā)生大震地區(qū)的判定。

        (1) 在中地殼的20~25 km一些地區(qū)出現(xiàn)低速層,位置是郯廬斷裂帶臨沭到定遠(yuǎn)及以東的地區(qū), 重點(diǎn)是靠近郯廬帶的宿遷、泗陽、沭陽、淮陰、睢寧、泗洪和五河、天長、六合、明光(嘉山)一帶,存在低速體。

        (2) 宿遷、沭陽、泗陽和泗洪是莫霍面埋深變化較大的地方。另外五河、明光一帶也有變化。

        (3) 與郯廬帶相交的斷裂主要有:無錫—宿遷斷裂(NW向,在宿遷附近與郯廬帶相交)、嘉山—響水?dāng)嗔?NE向,在嘉山(明光)附近與郯廬帶相交)和洪澤—溝墩斷裂(NE向,在嘉山附近與郯廬帶相交)。

        (4) 由地震活動(dòng)的分布、淺層斷裂活動(dòng)的分段性及淺層速度結(jié)構(gòu)的分段性可判斷新沂到泗洪是活動(dòng)斷裂的閉鎖段。

        (5) 綜合判斷郯廬斷裂帶江蘇段未來可能發(fā)生大震的地區(qū)為33.4°~34.1° N,118.2°~118.8° E,重點(diǎn)是宿遷、沭陽、泗陽及泗洪。震級估計(jì)可達(dá)8級。

        (6) 關(guān)于中地殼低速層的存在,本研究沒有從地質(zhì)學(xué)和巖石學(xué)角度仔細(xì)分析其成因,陳滬生等[23]認(rèn)為下?lián)P子中下地殼低速高導(dǎo)層是重要的滑移面,即韌性剪切帶,也是重要的均衡調(diào)節(jié)層,此層是地殼內(nèi)的弱化層,可以作為應(yīng)力加載邊界,使脆性層更易積累應(yīng)力。郯廬帶莫霍面深度有變化, 但變化幅度不大,在地質(zhì)演化過程中莫霍面可能是大規(guī)模走滑運(yùn)動(dòng)中的底部拆離面[24],但不大的差異依然可以反映孕震構(gòu)造。郯廬帶軟流圈頂部上隆[14,16,25],或許是太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的末端[26],其位置恰在本研究區(qū),故本區(qū)斷裂以逆沖擠壓兼走滑為主要運(yùn)動(dòng)方式或許是地幔的向上沖力與太平洋板塊的水平推擠共同作用的結(jié)果。

        誠然,僅用本文的指標(biāo)作為大震發(fā)生的判據(jù)是不夠的,我們不僅研究了地殼速度結(jié)構(gòu),還研究了地殼介質(zhì)的衰減特征[27]、泊松比特征、小尺度介質(zhì)非均勻性特征[28]`,這些結(jié)果指向基本一致,反應(yīng)了從介質(zhì)非均勻性角度,結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)判斷未來大震位置是可信的。

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