地球物理学报  2014, Vol. 57 Issue (7): 2054-2064   PDF    
青藏高原东部及邻区地震断层面上的潮汐应力触发效应
孙长青1, 阎春恒2, 吴小平3, 许亚吉4    
1. 中国地震局地壳应力研究所(地壳动力学重点实验室), 北京 100085;
2. 广西壮族自治区地震局, 南宁 530022;
3. 云南大学地球物理系, 昆明 650091;
4. 云南省地震局, 昆明 650041
摘要:根据已发布震源机制解目录(哈佛大学CMT),将青藏高原东部及邻区划分为5个构造应力场分区,并对各分区的地震逐个计算其发震断层面上的固体潮汐正应力、剪应力、库仑破裂应力及相位角,分析潮汐应力分量对不同类型发震断层的作用效果及其随深度变化特征.基于库仑破裂应力判断准则,研究潮汐应力对各种类型地震的触发作用;基于Schuster检验方法,统计分析潮汐应力对各个震级档、不同构造类型地震的影响.综合运用上述两种分析方法,探讨潮汐应力对不同震级地震以及处于不同构造块体、发震断层、震源深度地震的触发机制.结果表明,潮汐应力对印度块体和拉萨块体的正断和逆断型地震,滇缅泰块体、印支块体和松潘-甘孜块体的走滑和斜滑型地震,川滇菱形块体的斜滑型地震均存在不同程度的触发效应,且触发效应的强弱依赖于震源深度、震级大小、发震断层类型及其所处区域构造应力场.
关键词构造应力分区     潮汐库仑破裂应力     Schuster检验     潮汐触发     青藏高原东部及邻区    
The effect of tidal triggering on seismic fault in eastern Tibetan plateau and its neighboring areas
SUN Chang-Qing1, YAN Chun-Heng2, WU Xiao-Ping3, XU Ya-Ji4    
1. Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085, China;
2. Earthquake Bureau of the Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530022, China;
3. Geophysics Department, Yunnan University, Kunming 650091, China;
4. Earthquake Bureau of Yunnan Province, Kunming 650041, China
Abstract: In this study, according to the Harvard CMT catalog, the tidal normal stress, shear stress, Coulomb failure stress and phase angle on the surface of seismic fault of 363 earthquakes were calculated in eastern Tibetan plateau and its neighboring areas, which were divided into 5 tectonic districts. Tidal stress components on different kinds of seismogenic fault and its variation characteristics with depth were analyzed. Using Coulomb failure stress criterion, the effect of tidal triggering on various earthquakes was obtained. The Schuster's test was used to analyze the effect of tidal stress on earthquakes of different magnitude and tectonic types. Using the two methods above mentioned comprehensively, we explored the effect of tidal triggering on earthquakes of different magnitude, tectonic district, seismogenic fault and depth. Our results show that tidal triggering was obvious on normal and thrust fault earthquakes in Indian block and Lhasa block, strike and oblique slip fault earthquakes in Yunnan-Myanmar-Thailand block, Indochina block and Songpan-Garzê block, oblique slip fault earthquakes in Sichuan-Yunnan Diamond block. Moreover, the effect of tidal triggering depended on the depth and magnitude of earthquake, the fault of seismogenic fault and regional tectonic stress field.
Key words: Tectonic district     Tidal Coulomb failure stress     Schuster’s test     Tidal triggering     Eastern Tibetan plateau and its neighboring areas    
1 引言

日月引潮力引起的固体潮汐会在地震断层面上产生周期性变化的潮汐应力,平均量级约为103Pa.尽管潮汐应力的数值比地震应力降小很多,但其周期性加载速率却比构造应力积累的速率大两个数量级,因此它对处于临界应力状态的断层可能存在触发效应(Aki,1956; Heaton, 19751982; Emter,1997).基于上述观点,国内外学者对固体潮与地震之间的关系进行了广泛研究,主要集中于以下三个方面:一是探寻月亮、太阳的天文参数与发震时刻之间的相关性(Kilston and Knopoff, 1983; Lopes et al., 1990; 杜品仁,1999李晓明和胡辉,1999杨学祥等,2004吴小平等,2005蒋海昆等,2008);二是采用统计方法分析发震时刻固体潮汐周期、相位的分布特征(Schuster,1897; Kuiper,1962; Tanaka et al., 2004);三是从潮汐应力的角度研究震源处潮汐应力与构造应力的叠加对发震断层的触发效应(高锡铭等,1981Ding et al., 1983; Sun,1992; 吴小平等,2001aCochran et al., 2004; Stein,2004).通过对全球及区域地震活动的研究,前人获得了许多潮汐触发地震活动的证据(Heaton et al., 1975; Ding et al., 1983; Tsuruoka et al., 1995; 张国民等,2001Tanaka et al., 2002a2002b20042006;张晶等,2007Métivier et al., 2009; 吴小平等,2009许亚吉等,2011),然而,由于问题的复杂性,也有部分研究结果未能支持该观点(Heaton,1982; Vidale et al., 1998).值得指出的是,Heaton(19751982)前后研究结果自相矛盾,其中一个重要原因是研究震中位于洋区的地震 时未考虑海潮负荷潮的影响(Tanaka et al., 2002b; 阎春恒等,2010).已有研究表明,地震所处的地理位置、构造应力场以及发震断层类型均是探讨潮汐触发地震时必须考虑的因素(Palumbo, et al., 1986; 韩延本等,1996赵娟等,1999Tanaka et al., 2004; Métivier et al., 2009; 吴小平等,2009).

青藏高原东部及邻区是中国大陆新构造变形最为强烈,地震活动最为频繁的地区之一(苏有锦和秦嘉政,2001邓起东等, 20022003),研究者对该地区频发的地震活动与潮汐的相关性产生了浓厚的兴趣.从地震发生时刻和月相关系的研究角度出发,李志安等(1994)对西南地区1960—1989年共35次MS≥5.8的前震和强震进行统计研究,其结果显示60%的地震发生在下弦和朔附近;黎凯武(2000)采用强震调制比方法研究发现,1995—2000年云南地区的强震活动在一定程度上受到引潮力的调制触发;蒋海昆等(200620082010)针对汶川地震序列的研究结果表明,早期83%的MS≥5.4地震发生在朔望和上下弦时期;李金和蒋海昆(2011)考虑了时空分段、发震断层属性等因素,基于Schuster检验的研究发现汶川余震明显受到半月潮的调制.吴小平等(2001a2001b20022005)提出了潮汐应力对发震断层作用的力学模式,利用潮汐附加应力结合岩石力学破裂准则,发现川滇地区超过60%的地震发震断层受到了潮汐应力的触发作用. 受到潮汐应力触发作用的地震,其发震时刻的月日赤纬、天顶距、黄经差等天文参数存在优势分布区间.本文在前人工作的基础上,综合运用库仑破裂应力判断准则和Schuster检验方法,进一步探讨潮汐应力对青藏高原东部及邻区处于不同构造分区及不同发震断层类型地震的触发效应. 2 研究区地震资料及构造分区 2.1 资料选取

本文研究区域为青藏高原东部及邻区(20°N—34°N,91°E—107°E),研究的基础数据为震源机制,在该地区已有多家机构和研究者分别给出连续或者部分震源机制解目录(例如哈佛大学;USGS;龙锋等,2010林向东等, 20102013).为了数据的一致性,我们采用哈佛大学的CMT震源机制目录(http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html),时间段为1976-01-01至2012-12-31,共获得包含发震时刻、震源位置、震级、震源机制解(走向、倾角、滑动角)的地震363个,如图 1所示,其中Mw4.0~4.9地震59个,Mw5.0~5.9地震255个,Mw6.0~6.9地震46个,Mw7.0~7.9地震3个.

图 1 研究区构造背景及震源机制 F1:小江断裂带,F2:金沙江—红河断裂带,F3:怒江—澜沧江断裂带,F4:实皆断裂带,F5:那加山—阿拉干山断裂带,F6:丽江—小金河断 裂带,F7:龙门山断裂带,F8:鲜水河断裂带.Ⅰ:拉萨块体,Ⅱ:松潘—甘孜块体,Ⅲ:四川盆地,Ⅳ:川滇菱形块体,Ⅴ:印支块体,Ⅵ:滇缅泰 块体,Ⅶ:缅甸块体,Ⅷ:印度块体. Fig. 1 Tectonic setting of study area and focal mechanism F1: Xiaojiang fault,F2: Jinshajiang-Red River fault,F3: Nujiang-Lancangjiang fault,F4: Sagaing fault,F5: Naga Hills-Arakan Hills fault,F6: Lijiang-Xiaojinhe fault,F7: Longmenshan fault,F8: Xianshuihe fault. Ⅰ: Lhasa block,Ⅱ: Songpan-Garzê block,Ⅲ: Sichuan basin,Ⅳ: Sichuan-Yunnan Diamond block,Ⅴ: Indochina block,Ⅵ: Yunnan-Myanmar-Thail and block,Ⅶ: Myanmar block,Ⅷ: Indian block.
2.2 构造区的划分

震源断层的性质是由其所处的现代构造应力场所决定的(苏有锦和秦嘉政,2001).诸多研究表明,青藏高原东部及邻区可划分为如图 1所示的5个构造分区(阚荣举,1977; 邓起东等,2002; 张培震等, 20042008; Hu et al., 2008):A区,那加山—阿拉干山断裂带以西(印度块体)及其北部的藏东地区(拉萨块体),P轴优势分布在NNE方向;B区,那加山—阿拉干山断裂带以东,实皆断裂带以西的缅甸弧地区(缅甸块体),P轴优势分布在NEE方向;C区,实皆断裂以东,金沙江—红河断裂带以西的区域(滇缅泰块体、印支块体),P轴优势分布在NNE-NE方向;D区,金沙江—红河断裂带,鲜水河—小江断裂带所围限的不封闭菱形地块(川滇菱形块体),P轴优势分布以丽江—小金河断裂带为界分两组:一组在NE方向,另一组在NNW方向;E区,龙门山断裂带以北地区(松潘—甘孜块体),P轴优势分布在近EW方向. 3 计算方法

震源断层面上潮汐库仑破裂应力的计算分为以下三个步骤:首先计算地球内部任一点的固体潮汐应力分量;然后将球坐标系下的潮汐应力分量投影到震源断层面,得到潮汐正应力和剪应力;最后计算震源断层面上的潮汐库仑破裂应力.在此基础上,采用库仑破裂应力判断准则和Schuster检验方法研究潮汐应力对发震断层的影响. 3.1 地球内部任一点的固体潮汐应力分量计算

基于SNREI地球模型的形变理论(Longman et al., 19621963; Farrell,1972),Melchior(1984)给出了地球内部任一点在起潮力作用下的位移分量表达式,根据球坐标系下的应变-位移关系和广义虎克定律,可导出地球内部应力张量的计算公式(Sun et al., 19891992):

(1)式中φ,θ是经纬度,Yn为位函数,An,Bn,Cn,Dn为Love函数及其导数的函数(Sun,1992). 求解相应的平衡方程(Longman et al., 19621963Backue,1967Farrell,1972孙文科和李瑞浩,1986),可求出Love函数H(n,r)、L(n,r)及其导数,r为计算点到地心的距离,n为球谐展开阶数,对于固体潮汐应力的计算,n取到3即可满足精度要求.骆鸣津等(1986)给出了(1)式适于计算机实现的计算公式及步骤,郗钦文(19821991)提供了潮汐计算中所需的相关参数. 3.2 震源断层面上潮汐正应力和剪应力的计算

断层的空间取向参数和滑动方向可由走向、倾角和滑动角来定义(Aki et al., 1980),根据断层参数在球坐标系下的表达式(蒋俊和张雁滨,1995)及柯西公式,可获得震源断层面上的固体潮汐应力矢量:

其中,n j(n1,n2,n3)为地震断层面的法向单位矢量,σij(x,t)为震源处发震时刻的固体潮汐应力张量.将 应力矢量分别投影到断层面的法线方向和滑动方向,可得到固体潮汐正应力σn(x,t)和剪应力τ(x,t)为

s(s1,s2,s3)为断层面滑动方向单位矢量. σn(x,t)为正,表示正应力的方向背向断层面,为张应力; σn(x,t)为负,表示正应力的方向指向断层面,为压应力.τ(x,t)为正,表示剪应力的方向与断层滑动方向一致;τ(x,t)为负,表示剪应力的方向与断层滑动方向相反. 3.3 震源断层面上潮汐库仑破裂应力的计算

根据库仑破裂应力的定义(Stein,1999),断层面上的潮汐库仑破裂应力TCFS(x,t)为(许亚吉等,2011):

式中,μ′为断层的视摩擦系数.本文研究区域位于中国大陆地区,μ′取0.6(Stein,2004).根据潮汐库仑破裂应力的定义,在地震发生时,若潮汐库仑破裂应力为正,则断层受其促滑作用;反之,则断层受其阻滑作用. 3.4 Schuster检验

Schuster检验主要基于潮汐相位角来研究潮汐与地震之间的关系(Tsuruoka et al., 1995; Emter et al., 1997; Tanaka et al., 2002a2002b).地震断层面上的潮汐应力呈周期性起伏变化,设定距离发震时刻最近的应力峰值对应的相位角为0°,之前和之后应力谷值对应的相位角分别为-180°和180°,将峰值与谷值之间的角距离线性等分,即可确定每个地震发震时刻的相位角.该值与潮汐应力变化时程的对称与否无关,只由峰、发震时刻、谷三者之间的角距离决定.

确定地震的相位角后,可根据Schuster检验来统计分析某一地区或时间段的地震活动是否存在优势相位分布,进而判断是否受到潮汐触发.在Schuster检验中,将每个地震表示成单位长度的向量,其方向为地震的潮汐相位角,令D为全部向量的和,则D的相位角为所有地震的优势相位角.D由(5)式计算:

式中,θi表示第i个地震的潮汐相位角,N为地震总数.如果地震在时间上随机发生,则潮汐相位角应随机分布,此时和向量长度大于或等于D的概率为

P为拒绝零假设(地震随机发生、与潮汐相位角无关)的显著性水平,取值范围为0~1,P越小,拒绝零假设的可能性越大.以往研究中,通常将P=5%作为判断潮汐能否触发地震的阀值(Heaton,1975).对于不同的研究区,可根据实际情况及所需的置信度对P的阀值进行适当调整. 4 结果分析

采用上述方法,分别计算了青藏高原东部及邻区363次地震断层面上的固体潮汐正应力、剪应力、潮汐库仑破裂应力和潮汐相位角,并按照发震断层类型、震源深度、地震震级、构造分区等参数对计算结果进行统计分析,探寻潮汐与地震活动之间的内在联系. 4.1 不同类型地震断层面上的固体潮汐库仑破裂应力特征

根据断层类型的划分(Aki et al., 1980; Tsuruoka et al., 1995; 许亚吉等,2011),将研究区地震发震断层分为正断型、逆断型、走滑型和斜滑型.以发震断层类型和震源深度为统计参数,对固体潮汐在发震断层面上产生的正应力、剪应力和库 仑破裂应力计算结果进行统计分析(表 1).结果显示:

表 1 不同类型地震断层面上的潮汐库仑破裂应力计算结果统计 Table 1 Statistics for tidal Coulomb failure stresses on various kinds of seismic fault

对于正断型地震,潮汐正应力为张力的比例超过了60%,当震源深度小于30 km时达到75%;潮汐剪应力沿断层滑动方向的比例占60%,对于震源深度在30 km以内的地震减小至50%;震源深度小于30 km的地震潮汐库仑破裂应力为正的比例超过75%,所有正断型地震潮汐库仑破裂应力为正的达到80%.

对于逆断型地震,正应力为张力的比例超过66%,震源深度小于30 km时达到70%;剪应力沿断层滑动方向的比例为48%; 潮汐库仑破裂应力为正的比例最大为58%.

对于走滑型地震,正应力为张力的比例随深度增加而增加,最高达到59%; 剪应力沿断层滑动方向的比例随震源深度的减小而增加,当深度小于30 km时达到65%;潮汐库仑破裂应力为正的比例随深度增加而增加,最大不超过57%.

对于斜滑型地震,潮汐正应力为张力的比例超过54%,当震源深度小于30 km时达到57%;潮汐剪应力沿断层滑动方向的比例为50%左右,不同深度的统计结果变化不大;潮汐库仑破裂应力对30 km以内的浅源地震影响较大,达到63%,随深度增加,降至59%.

不同类型地震断层面上发震时刻的潮汐正应力为张力的比例均超过50%,除走滑型地震的比例随震源深度变浅而减小外,其余类型地震的比例均随震源深度变浅而增加;当震源深度小于30 km时,正断型和逆断型地震发震时刻的潮汐正应力为张力的比例达到或超过70%.潮汐正应力为张力表现为减小断层面上的法向压力,从而降低断层面上的摩擦阻力,促进断层滑动.因此,潮汐正应力的作用有利于研究区浅源正断型和逆断型地震的活动.

不同类型地震断层面上发震时刻的潮汐剪应力为正的比例总体为50%左右,其中正断型和走滑型地震发震时刻的潮汐剪应力为正的比例达到或超过60%,走滑型地震发震时刻的潮汐剪应力为正的比例随震源深度变浅略有增加,其余类型地震的比例则略有减小.潮汐剪应力为正即应力方向与断层滑动方向一致,表现为增加断层面上的剪应力,促进断层滑动.因此,潮汐剪应力的作用有利于研究区正断型和走滑型地震的活动.

不同类型地震断层面上发震时刻的潮汐库仑破裂应力为正的比例均接近或超过60%,正断型地震的比例最高,达到80%,震源深度小于30 km的斜滑型地震次之,达到63%;随震源深度变浅,统计结果出现小幅变化.因此,固体潮汐对研究区的地震活 动存在一定程度的触发作用,其中对正断型和浅源斜滑型地震的触发效应较显著.

综上,潮汐正应力对正断型和逆断型地震的减压作用非常显著,潮汐剪应力对走滑型地震的促滑作用较明显.潮汐正应力的减压作用和潮汐剪应力的促滑作用都有利于断层的滑动,两者的共同作用可用潮汐库仑破裂应力来度量,为正表示潮汐对地震活动有触发作用.研究结果表明固体潮汐对正断型地震和浅源斜滑型地震存在较明显的触发效应.可见,研究潮汐对地震的触发作用时,必须考虑震源深度特别是发震断层类型. 4.2 不同类型地震断层面上的固体潮汐库仑破裂应力Schuster检验

以发震断层类型和震级为统计参数,对固体潮汐库仑破裂应力的潮汐相位角进行Schuster检验,结果见表 2. 若不考虑发震断层类型和震级分档,统计时段内所有地震的P值为25.67%; 只考虑震级分档时,6级以下地震的P值为46.86%,6级以上地震的P值为36.63%;只考虑发震断层类型时,正断、逆断、走滑和斜滑型地震的P值分别为3.02%、49.28%、28.82%、9.03%;同时考虑上述两种因素时,6级以下正断型和走滑型地震的P值相对较小,分别为3.02%和14.98%.

表 2 不同类型地震断层面上潮汐库仑破裂应力的Schuster检验P值统计 Table 2 Significance level P of Schuster′s test for tidal Coulomb failure stresses on various kinds of seismic fault

综合考虑上一节潮汐库仑破裂应力的研究结果,将研究区潮汐触发的阀值适当放宽至15%.以该阀值为判断标准进行统计分析的结果显示,不区分震级分档的正断型和斜滑型地震的P值小于潮汐触发地震的阀值;区分震级分档时,震级小于6级的正断型和斜滑型地震的P值小于潮汐触发地震的阀值,而震级大于6级的不同发震断层类型的P值均未能拒绝零假设.

为进一步分析震级分档因素对检验结果的影响,统计了不同震级段及不同发震断层类型的地震数占统计时段内总地震数的比例,详见表 2小括号内的百分数.结果显示,研究区以走滑和斜滑型地震活动为主,占地震总数的86.5%,逆断型和正断型地震相对较少,分别占12.12%和1.38%;不同发震断层类型的地震主要以6级以下中小地震活动为主,其中正断型地震均小于6级.因此,不区分震级档的Schuster检验结果也主要反映潮汐对6级以下中小地震的影响.

Schuster检验结果表明,固体潮汐对研究区6级以下正断型和斜滑型地震活动存在一定程度的触发效应,与前人相关研究普遍认为潮汐对小地震有更强的触发作用的结论一致.Schuster检验的样本 数超过10时结果较为可靠(Heaton,1975; Tsuruoka,1995). 本文资料使用了哈佛大学CMT给出的363个地震的震源机制结果,样本较完备.参与各类分档的样本数基本都超过10,统计结果能较好反映潮汐对该地区不同类型地震活动的影响. 4.3 不同构造分区的潮汐应力触发效应分析

研究地震活动的潮汐触发效应时,考虑研究区的构造应力背景是必要的(Tanaka,2004; 吴小平等,2009).为此,根据研究区的构造特征,分5个区域进一步统计分析不同类型地震断层面上的固体潮汐效应(图 1),结果详见表 3.

表 3 不同构造分区潮汐库仑破裂应力计算结果统计 Table 3 Statistics for tidal Coulomb failure stresses on various kinds of tectonic district

若只考虑构造分区的统计结果,除A区外,其余4个区地震断层面上的正应力为张力的比例都达到或超过60%;剪应力沿断层滑动方向比例最高为C区,达到60%,A区和D区次之,分别为59%和58%;所有分区地震的潮汐库仑破裂应力为正的地震数均超过半数,其中C区和E区较高,分别达到61%和64%,表明固体潮汐对这两个区域地震活动的调制作用较明显.

进一步考虑发震断层类型,正应力在A区逆断型、B区逆断和走滑型、C区斜滑型、D区正断和走滑型及E区走滑和斜滑型地震断层面上作用为张力的比例超过了60%;剪应力对A区正断、逆断和走滑型、C区走滑型、D区走滑型和E区斜滑型地震断层表现为促滑作用的比例较高;从潮汐总体作用效果来看,潮汐库仑破裂应力对A区的正断和逆断型、C区的走滑和斜滑型、D区的斜滑型及E区的走滑和斜滑型地震起明显的促滑作用.

综上,当只考虑构造分区时,固体潮汐对C区和E区潮汐触发效应较明显;同时考虑构造分区和断层类型,固体潮汐对A区的正断型和逆断型地震、C区的走滑和斜滑型地震、D区的斜滑型地震和E区的走滑和斜滑型地震活动均存在不同程度的触发效应.

Schuster检验结果显示(表 4),只考虑构造分区时,B区的P值最小(14.76%),即B区存在一定的潮汐触发效应,其余4个分区地震活动的总体潮汐效应均不明显.同时考虑断层类型的检验结果显示,固体潮汐对A区的正断型和斜滑型地震的触发效应较为显著,对E区斜滑型地震亦呈现一定的触发效应.

表 4 不同构造分区地震断层面上潮汐库仑破裂应力的Schuster检验P值统计 Table 4 Significance level P of Schuster′s test for tidal Coulomb failure stresses on various kinds of seismic fault and tectonic district
5 讨论与结论 5.1 潮汐应力对不同发震断层类型地震的触发机制探讨

地震断层面上潮汐应力的大小与断层的走向、倾角和滑动角有关.因此,固体潮汐对不同展布方式和运动性质的地震断层所产生的作用和效果存在差异.本研究区内浅源正断型和逆断型地震发生时刻的潮汐正应力为张力的比例达到或超过70%,表明潮汐正应力减小了正断型和逆断型地震断层面上的法向压力,从而有利于促进正断型和逆断型地震的活动.正断型和走滑型地震发震时刻的潮汐剪应力为正的比例达到或超过60%,表明潮汐剪应力的作用有效增大了正断型和走滑型地震断层面滑动方向上的剪应力,从而有利于促进正断型和走滑型地震的滑动.

潮汐正应力的减压作用和剪应力的促滑作用都有利于断层的滑动,两者的共同作用可用潮汐库仑破裂应力来度量,为正表示潮汐对地震活动有触发作用.本文正断型和浅源斜滑型地震发生时刻的潮汐库仑破裂应力为正的比例均超过63%,表明正断 型和斜滑型地震更易受到潮汐应力的触发.Schuster 检验结果亦得到了相同的结论.这种触发效应反映了在青藏高原东边界以左旋剪切为主要特征的构造变形环境中(张培震等, 200320042008),潮汐附加应力与区域构造应力场的叠加作用更利于正断型、走滑型和斜滑型断层活动.若不考虑断层类型,采用两种方法开展的统计研究均未发现上述现象.不区分断层类型的笼统统计,会使得原本存在的关系被平均效应所掩盖. 5.2 潮汐应力对处于不同块体地震的触发效应探讨

A区包含印度块体和拉萨块体,以走滑型和斜滑型地震活动为主;B区为缅甸块体,以逆断型、走滑型和斜滑型地震活动为主;C区包含滇缅泰块体和印支块体,以走滑型地震活动为主;D区为川滇菱形块体,以走滑型和斜滑型地震活动为主;E区为松潘—甘孜块体,以逆断型、走滑型和斜滑型地震活动为主.以不同构造分区中的块体为统计单元的结果显示,潮汐应力对滇缅泰块体、印支块体(C区)和松潘—甘孜块体(E区)地震活动的触发效应较明显.

当进一步考虑不同块体中的断层类型时,发现潮汐应力对印度块体和拉萨块体(A区)的正断型和逆断型地震、滇缅泰块体和印支块体(C区)的走滑和斜滑型地震、川滇菱形块体(D区)的斜滑型地震以及松潘—甘孜块体(E区)的走滑和斜滑型地震存在明显的潮汐触发效应.总体而言,走滑型和斜滑型地震更易受到潮汐应力的触发作用,与研究区以左旋剪切为主的构造环境相吻合,反映地震活动主要受控于区域构造动力学环境,潮汐应力附加于区域构造应力场,对地震活动产生调试触发作用.不同块体受潮汐应力触发的地震类型不尽相同,体现了不同块体间应力结构及断层性质的差异.

缅甸块体(B区)位于印度板块与欧亚板块正面碰撞区域,以板缘地震活动为主,其动力学环境及构造背景与其他构造分区不同.研究中未发现潮汐应力对缅甸块体的地震活动存在明显的触发作用,可 能与该构造分区所处的动力学环境及构造背景有关. 5.3 潮汐应力对不同深度及震级地震的触发效应探讨

潮汐应力对不同深度地震的作用效果不同.走滑型地震断层面上发震时刻潮汐正应力为张力的比例随震源深度变浅而减小,其余三种类型地震的比例随震源深度变浅而增加,反映潮汐正应力对浅源地震断层面上的减压作用更明显.走滑型地震断层面上潮汐剪应力为正的比例随震源深度变浅而增加,其余三种类型地震的比例随震源深度变浅略有减小,反映潮汐剪应力的作用更利于浅源走滑型地震断层的滑动.潮汐库仑破裂应力的统计结果显示,对于斜滑型地震而言,震源深度小于30km时更容易受到潮汐的触发.潮汐应力对不同震级地震的作用效果也存在差别.Schuster检验结果亦表明,固体潮汐对研究区6级以下正断型和斜滑型地震的触发效应更明显.

已有大量研究证实固体潮汐对地震存在触发作用,对浅源地震或小震的触发作用更为明显(Ding et al., 1983; Tsuruoka et al., 1995; Tanaka et al., 2002a20042006; Cochran et al., 2004).究其原因,一方面潮汐应力是震源深度的函数,应力量级大小与深度成反比;另一方面小震达到破裂条件所需的应变能积累较小,与大震相比较,在相同背景应力场的作用下更易接近临界状态而被触发. 5.4 结论

本文按照发震断层类型、震源深度、震级大小和构造分区(以块体为单元)对青藏高原东部及邻区363个地震发震断层面上的固体潮汐正应力、剪应力、库仑破裂应力和相位角进行了系统分析研究,结合研究区的构造背景和动力学环境,探讨了潮汐应力对地震的触发效应,得到以下认识:

针对印度块体和拉萨块体的正断和逆断型地震,滇缅泰块体、印支块体和松潘—甘孜块体的走滑和斜滑型地震,川滇菱形块体的斜滑型地震,潮汐应力存在不同程度的触发效应,初步揭示了研究区不同块体中最易受到潮汐触发的地震类型.研究潮汐对地震的触发作用时,应当考虑地震震级、震源深度特别是区域构造应力场和发震断层类型.关于这方面的研究需要在收集更多地震资料或更广泛构造分区的基础上进一步开展.

致谢 孙文科研究员和林向东工程师为本研究的程序编制及绘图提供了诸多帮助,周斌高级工程师及两位匿名审稿专家提出了中肯的修改意见和建议,在此表示衷心的感谢.
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