鄂尔多斯地块是我国华北地区在新生代和现代构造活动中起重要作用的活动地块^[1], 又是紧邻青藏高原的一个重要过渡区, 其构造活动、动力学问题和地震活动性特征一直受到地学工作者的关注^[1-10]。鄂尔多斯地块的运动特征、动力来源与现今地震活动，对于研究华北地区第四活动期不同活跃幕地震活动规律，尤其是第六活跃幕地震活动特征具有指导意义。

1 地块周缘的构造活动特征

鄂尔多斯地块包括鄂尔多斯周缘断陷系和鄂尔多斯稳定地块。鄂尔多斯地块作为Ⅱ级构造地块，其东、南、西及北部边缘分别展布的山西断陷系、渭河断陷系、银川断陷系和河套断陷系属于鄂尔多斯地块内的次级构造单元。其中，位于地块东缘的山西断陷系主要由5个规模较大的断陷盆地及盆地边缘断裂组成，位于地块南缘的渭河断陷系主要由渭河盆地及渭河盆地南缘断裂系组成，位于地块西缘的银川断陷系主要由银川和吉兰泰盆地组成，位于地块北缘的河套断陷系由呼包凹陷、白彦花凹陷及临河凹陷组成(图 1)。

鄂尔多斯地块东、南、西、北缘的断陷系主要由盆地组成，并受断裂控制。地块周缘盆地边缘山地的倾斜方向差异较大，东缘山地的倾斜方向主要向东-南东倾斜，南缘山地向南倾斜，西缘山地向东北倾斜，北缘山地则主要向北-北东倾斜。地块周缘盆地的倾斜方向差异也较大，地块东缘从北到南依次主要向南-北-东向倾斜，地块南缘主要向南倾斜，西缘则向北东东方向倾斜，北缘则主要向北倾斜。鄂尔多斯地块周缘山地和盆地倾斜方向的不同，反映了地块周缘构造活动的巨大差异，这种差异性在地块周缘的地震活动上表现尤为明显(图 1)。

鄂尔多斯地块周缘有记录以来的6.0级以上地震表明，地块周缘的地震活动水平差异较大，东缘、南缘、西缘均发生过8.0级以上地震和多次7.0级以上地震，比如东缘山西洪洞1303年曾发生8.0级地震，南缘陕西华县1556年发生8.3级地震，西缘宁夏平罗1739年发生8.0级地震，而北缘却从未发生过8.0级以上地震，有记录的7.0级以上地震也仅有849年包头7.0级地震1次(图 1)。

2 鄂尔多斯地块的水平运动特性 2.1 鄂尔多斯地块的基本运动特征

鄂尔多斯地块除西南边界为挤压边界外，四周被共轭剪切拉张带所围限，东西缘和南北缘分别为右旋和左旋剪切拉张带^[6]。地块周缘的水平运动差异较大^[7-8]，东西缘与南北缘分别为右旋与左旋运动，整体运动性质相矛盾。多数研究认为，鄂尔多斯地块自晚新生代以来的运动稳定^{[2, 5, 9]}。

鄂尔多斯地块的现今水平运动状态可以认为是两种运动的叠加：一种是鄂尔多斯地块本身的逆时针旋转，另一种是鄂尔多斯地块与中国东部大陆的整体运动，二者叠加形成了现今鄂尔多斯地块水平运动状态的宏观表现形式^[2]。

2.2 鄂尔多斯地块的最新运动结果

利用1999~2015年华北地区GPS区域网数据，经过融合解算、日本大地震同震位移扣除等得到华北地区分时段速度场，在此基础上进行整体运动扣除并利用多核函数方法得到滤波后的速度场(图 2)^[11-12]。结果显示，华北地区1999~2007年、2009~2013年和2013~2015年的速度场随着时间推移均发生明显变化，特别是鄂尔多斯地块的东北缘、西北缘、西南缘、东南缘速度场的变化结果更为显著。

与鄂尔多斯地块整体运动方向相同，逆时针方向分析1999~2015年鄂尔多斯地块各个边缘的运动方向和运动速率。1999~2007年的速度场结果显示(图 2(a))，鄂尔多斯地块东缘整体运动的优势方向为NEE，平均运动速率约1.5 mm/a；北缘整体运动的优势方向为NNW，平均运动速率约1.6 mm/a；西缘整体运动的优势方向为NNE，平均运动速率约2.0 mm/a；南缘整体运动的优势方向为SEE，平均运动速率约1.5 mm/a；鄂尔多斯地块东缘和西缘显示了右旋运动特征，而北缘和南缘显示了左旋运动特征，与鄂尔多斯地块基本运动特性一致。鄂尔多斯地块内部优势运动方向为NW-NE，尽管运动速率较小，平均运动速率只有不到1.0 mm/a，但显示了一定的逆时针旋转的运动特性。由2009~2013年鄂尔多斯地块各个边缘的运动方向和运动速率(图 2(b))可以看到，地块东缘的优势运动方向为NNW-EES向，速率只有约0.7 mm/a；北缘的优势运动方向为NW向，而且各个区域的运动方向一致性较好，平均运动速率约为2.0 mm/a；西缘的运动方向从北到南依次为NE-NW向，平均运动速率约1.8 mm/a；南缘的优势运动方向为ES向，平均运动速率约1.0 mm/a。2013~2015年的速度场结果(图 2(c))显示，地块东缘的优势运动方向为NE向，平均运动速率约0.8 mm/a；北缘的运动方向变化较大，从东到西为NE向和NW向两种运动方向，平均运动速率约2.0 mm/a；西缘从北到南的运动方向依次为NNE-NW向，平均运动速率约3.0 mm/a；南缘优势运动方向为NEE向，平均运动速率约2.5 mm/a。

对比分析1999~2007年、2009~2013年、2013~2015年3个时段鄂尔多斯地块速度场结果可以发现，相同地理位置、不同时段的运动场不论是运动方向还是运动速率均有显著差异，表现较为明显的区域包括东北缘、西北缘以及西南缘。3个时段的观测结果显示，东北缘所在晋冀蒙交界地区、京西北地区的运动方向为NEE-ESS-NEE，第2时段运动方向发生近90°的变化，到第3时段又恢复了第1时段的方向。呼和浩特地区尽管前两个时段的运动方向差别不大，但是第3时段呼和浩特南部区域的运动方向发生明显偏转，由NW向转为NE向。3个时段的运动速率差别不大，大同盆地、忻定盆地的闭锁特征表现得较为明显，其运动速率只有约0.3 mm/a；地块西北缘所在的银川至吉兰泰盆地，3个时段的运动方向也发生由较大偏转到恢复的过程，方向变化为NNW-NW-NNW，前两个时段的平均运动速率变化不大，但第3个时段的运动速率较前两个时段明显增大；地块西南缘3个时段的速度场尽管方向变化不大，但运动速率却发生明显变化，运动速率经历了大-小-较大的变化过程。3个时段的观测结果显示，地块西南缘的运动速率是整个鄂尔多斯地块运动速率最大的区域。

纵观3个时段鄂尔多斯地块GPS速度场滤波结果，地块的东西缘显示了较为明显的右旋特征，北南缘显示了较好的左旋特征。2013~2015年的结果显示，地块西南缘的运动速率最大，也显示青藏块体向鄂尔多斯地块NE向挤压力逐渐增大的作用过程(图 2)。

3 鄂尔多斯地块的动力来源

在运动学上相互制约的块体转动是地壳中重要的构造运动形式，块体间边界断裂的活动，本质上是这些块体以不同方式转动的结果。鄂尔多斯地块除自身的运动外，还是中国大陆东部整体运动的一个组成部分，这种运动模式较好地解释了鄂尔多斯地块南北缘和东西缘旋转方式上的不一致现象。“挤推阻碍模式”认为，鄂尔多斯地块运动的主要驱动力是来自青藏地块东北缘NE向的挤压力，同时华南地块和燕山地块对其南北边界存在推挤和阻碍作用^{[2, 5, 10]}。

4 鄂尔多斯地块的现今地震活动性

有记录以来至2015年，鄂尔多斯地块周缘共记录到5.0级以上地震179次，其中7.0~7.9级地震12次，8.0~8.9级地震3次。3次8.0级以上地震分别是1303-09-25山西洪洞8.0级地震、1556-02-02陕西华县8.3级地震和1739-01-03宁夏平罗8.0级地震，分别位于鄂尔多斯地块的东缘、南缘和西缘。地块北缘有记录的最大地震为公元849年包头西的7.0级地震^①。学术界对该次地震仍有不同认识，甚至有人认为其震级超过8.0级^[13-14]，但正式的地震目录公布的仍为7.0级。也就是说，鄂尔多斯地块北缘与地块东缘、南缘、西缘的活动水平差别较大，不论是7级地震的频次还是最大地震强度，均有较大差距，地块北缘的地震活动水平与其他3个边缘的地震活动水平处于显著不对称的地位。

①中国地震局监测预报司预报管理处.中国地震目录(公元前23世纪～公元2010年5月)[Z].2016 。

鄂尔多斯地块周缘发生的12次7.0~7.9级地震中，6次分布在东缘，1次分布在北缘，5次分布在西缘，1次分布在南缘；6.0~6.9级地震主要分布在东缘、西缘和南缘。1920-12-16宁夏海原发生8.5级地震，其后1920-12-25~1921-04-12地块西缘连续发生4次6.0级以上余震，最大余震7.0级；之后，东缘、南缘、西缘再未发生过6.0级以上地震。从1929年呼和浩特毕克齐6.0级地震至1998年张北6.2级地震，地块北缘及东北缘连续发生7次6.0~6.4级地震，最大地震是1996年包头6.4级地震。也就是说，1920年海原8.5级地震后，地块周缘6.0级以上地震的主体活动格局发生明显转变，北缘成为新的主体活动地区。1970年以来现代仪器记录的鄂尔多斯地块周缘4.0级以上地震表明，所有6.0级以上地震均发生在北缘，这里不仅是中强地震的主体活动场所，也是中等地震的主体活动区域。

4.1 基于G-R关系的应变积累释放特征

基于G-R关系的应变积累释放模型^[15]，采用1970~2015年鄂尔多斯地块周缘的地震活动资料，计算了鄂尔多斯地块周缘1970~2015年的应变积累释放结果。1970年以来，地块周缘的应变积累释放大致经历了2个阶段：第1阶段为1970~2000年，第2阶段为2000~2015年。第1阶段呈现3个轮回特征，每个轮回具有从应变积累到应变释放两个基本过程。在第2阶段，从2000年开始应变呈现持续积累，直到2015-04-15内蒙古阿拉善左旗5.8级地震，地块周缘的应变积累释放才出现预释放的迹象(图 3(a))。地块周缘4.0级以上地震的时间序列分布也显示出地震活动的这种起伏变化特征(图 3(b))。地块周缘持续近15 a的应变积累随着2015-04-15阿拉善左旗5.8级地震的发生，其应变出现预释放的趋势。从前3个阶段的应变积累释放特征看，应变释放持续时间为3~6 a，未来几年地块周缘存在应变释放的可能。

4.2 地块北缘的震源机制解结果

1970年以来鄂尔多斯地块周缘共记录到Ms4.7以上地震45次，除15次分布在东缘、南缘、西缘外，其余30次均分布在北缘(含北缘西北角和东北角)，占全部地震的67%，特别是5次6.0级以上地震全部发生在北缘。地块北缘的中强以上地震的震源机制结果基本以走滑型地震为主，主压应力和主张应力均以水平为主，2015-04-15阿拉善左旗5.8级地震震源机制解结果也基本具有这一继承性特征(图 4)。块体北缘既受到NE-SW方向的挤压，也受到NW-SE方向的拉张^[16]，既反映了区域应力场的主压应力方向，也反映了华北地区应力场的区域特征。

4.3 地块北缘的b值分布

G-R关系中的b值^[17]描述了大小地震活动与频度的统计关系，区域范围内应力场的大小与b值成反比关系。b值不仅反映了大小地震的比例关系，也反映了区域应力场的状态^[18]。利用1970~2015年现代仪器记录的M_L≥2.8小震观测资料，通过震级完整性分析得到鄂尔多斯地块北缘的b值空间分布。在临河-吉兰泰盆地、呼和浩特-包头盆地西部，存在两个明显的低b值区域。磴口-本井断裂、杭锦后旗断裂、临河断裂、五原断裂、鄂尔多斯北缘断裂等均处于高应力区域，1996年包头6.4级地震、1976-09巴音木仁6.2级地震、2015-04阿拉善左旗5.8级地震分别发生在上述两个低b值区域内(图 5)。

5 结语

1999~2015年最新的GPS水平速度场结果表明，鄂尔多斯地块北缘、南缘的左旋运动速率远大于地块东缘、西缘的右旋运动速率，新的观测结果与地震地质和构造地质学的结果高度一致。鄂尔多斯地块北南缘和东西缘分别具有左旋和右旋的运动特性，一种解释认为鄂尔多斯地块的现今水平运动是鄂尔多斯地块本身运动与中国东部大陆的整体运动相互叠加的结果。从动力来源来看，由于鄂尔多斯地块主要受到青藏块体的北东向推挤力，伴有地块北缘的北西向拉张，同时受到燕山地块、华南地块的阻碍和推滑作用，使得地块东西缘和南北缘发生相对运动，继而发生逆时针旋转。

1920年海原8.5级地震后，鄂尔多斯地块北缘成为地块周缘乃至华北地区强震的主体活动区，2015-04-15阿拉善左旗5.8级地震就发生在该区域内。1970年以来地块周缘的应变积累释放表明，2000年以来地块周缘能量持续积累，是1970年以来能量积累最长的一个时段，2015年阿拉善左旗5.8级地震后，地块周缘的能量出现预释放的迹象。现代仪器记录的中小地震和中强以上地震得到的应力空间分布及其应力场特征表明，在大致统一的应力场作用下，鄂尔多斯地块北缘具有高的应力分布异常区域，这些区域也许是未来中强地震发生的有利场所。

致谢: 感谢中国地震局预测研究所邵志刚研究员提供最新GPS观测资料。