关键词:
鄂尔多斯
地震活动性
地震序列
多重时空聚类
b值
地震能量
摘要:
鄂尔多斯块体处于中国东西部的构造转换带上,是中国大陆北部一个相对完整的近刚性块体。地震记录表明,鄂尔多斯块体内部很少发生地震,且发生地震的最大震级也从未超过6级,然而在鄂尔多斯地块周缘的边界断层及构造带上地震活动剧烈,经常发生破坏性地震。因此,研究鄂尔多斯地块及其邻区的地震活动性对于该区的防震减灾及安全生产具有重要意义。已有的研究表明鄂尔多斯及邻区的地震活动存在很强的时空不均匀性,东西边界的地震活动性远大于南北边界且存在明显的时间交替特征。在汶川地震后,鄂尔多斯块体西南缘、渭河地堑的最西部、河套地堑东部和西部、山西地堑中部发生地震的概率较高。这些研究大多仅依据地震分布及b值等方法,可靠性及分辨率还较低,需要进一步验证这些推测和结论及深入研究鄂尔多斯地区的地震活动性。地震序列被定义为一组在连续时间和空间范围内发生的地震事件,与介质结构和应力分布密切相关,同时也是地震孕育过程、应力变化,断层滑动的重要线索。因此,地震序列的研究可以推测区域应力变化、地震活动趋势等信息。地震序列经常在时间和空间上重叠并淹没在海量的背景地震事件中,使得准确高效地识别地震序列仍然存在难度。为此,本研究收集了鄂尔多斯地区1990~2019年的地震数据,并进行了重新定位,采用本研究发展的多重时空聚类算法提取了地震序列,并结合地震能量理论和b值,研究鄂尔多斯地区的应力变化、能量释放及地震序列类型等特征,并深入分析整个地区的地震活动性。论文在以下几个方面开展研究,并取得了新认识:(1)本文基于ST-DBSCAN和DBSCAN算法发展的多重时空聚类算法解决了单次聚类容易产生错分事件的问题,避免了使用时空耦合距离时所导致的权值选择问题,同时可以获得地震序列的关键统计参数,为揭示地震构造、发震机理、地震活动性提供了定量依据。(2)山西断陷盆地的b值在0.85左右,地震能量主要在大同盆地西部的六棱山断裂和恒山北麓断裂的阶区、太原盆地北部、临汾盆地北部释放。地震序列的分布很好地描述了整个山西断陷盆地的展布方向,并在很大的程度上刻画了几个次级盆地分布情况。(3)渭河断陷盆地的地震活动总体处于平稳阶段,但是空间上分布不均匀,存在小区域的地震聚集现象。三个地震序列均分布在断裂带上,地震能量主要在渭河盆地西部和渭河盆地中部的华山山前断裂和渭河断裂的交汇区域释放。(4)海原-六盘山断裂带的地震能量主要沿着断层的走向分布,在六盘山断裂东南段的东北一侧和海原断裂东端存在着聚集。六盘山断裂东南段存在一个大面积的高b值区,地震序列也在此处出现高密度的聚集。香山-天景山断裂和烟筒山断裂的区域,存在跨断层的震群,推测可能存在转换断层。(5)银川-吉兰泰断陷盆地的地震活动主要在南部的银川盆地。地震分布和能量的释放主要在银川盆地,沿着黄河-灵武断裂走向呈现条带状分布。地震序列也很好地表明了整个区域的地震活动主要在银川盆地,尤其在银川盆地的南部,地震群非常密集且都靠近黄河断裂。银川盆地南缘出现的低b值区,可能是未来大地震的发生地。(6)河套断陷盆地的地震活动主要位于中部的白彦花盆地及周围的断裂交汇区;河套盆地西部的临河盆地,呈现出明显的低b值异常,且该区域地震分布稀疏,判断为未来的强震风险区;河套盆地东部呼包盆地的地震活动主要分布在断裂带上。总体而言,本文使用的多重时空聚类算法结合b值和能量对鄂尔多斯周缘地区进行地震活动分析,表明在近三十年,鄂尔多斯周缘的地震活动主要集中在山西断陷盆地、海原-六盘山断裂带以及银川盆地,渭河断陷盆地和河套断陷盆地的地震活动相比而言处于低水平,只存在部分区域的地震聚集。银川盆地南部、河套盆地西部、海原断裂东段、六盘山断裂南段是未来需要注意的强震风险区。