1 研究背景

张家口—渤海地震带（下文简称张渤带）是我国华北地区一条重要的NW向活动构造地震带，西起张北和尚义一带，经张家口向东南，穿过怀来、顺义、三河、天津等地，再经渤海向SE延伸至蓬莱以北的黄海海域。其规模巨大，构造复杂，沿走向在多处与NE向断裂带形成交会，其构造新活动具有显著的分段活动性质，不同地段地质、地貌、地震活动特征等不尽相同，有的甚至差异较大（高战武等，2001）。张渤带也是我国著名的强震集中带，地震以强度大、频度高、破坏性严重为特点，该带沿线曾发生1548年渤海海峡7级、1679年三河—平谷8.0级、1720年怀来6.8级、1888年渤海7级、1969年渤海7.4级、1976年唐山7.8级、1998年张北6.2级等强烈地震。因此，基于张渤带三维非线性断层模型，模拟了该构造带第三活动期以来6.5级及以上地震的断层应力演化过程，以探讨张渤带现今地震危险性，此项研究具有重要现实意义。

2 张渤带三维模型及边界条件

张渤带总体走向NW向，长约700 km，断裂带由20多条断续分布的断裂所组成，倾向不一，倾角较陡。其下方地壳厚度变化较大，达10 km左右，西北区较厚，最厚在康保、张北地震台下方，厚达40 km左右，东南区较薄。该区域主压应力场呈近EW向，断裂活动和现代地壳形变观测结果显示，张渤带总体表现为正断兼左旋走滑的活动性质。综合张渤带地震地质、地球物理、深部介质结构、大地测量等多学科研究成果，构建张渤带三维地质模型，以（113°—123°E，36°—42°N）范围为研究区，在此基础上建立包含近30条不同走向与倾向、倾角的活动断裂的三维非线性有限元模型。模型总厚度为60 km，根据地壳结构与深部介质流变特性的研究成果确定介质参数与模型分层（沈正康等，2004），分为上地壳上、上地壳下、中地壳、下地壳及上地幔5层，断层处理为非连续接触间断面，遵从库仑摩擦定律。将三维有限元模型离散化处理，断层附近区域的网格尺寸相比于其他区域较小。以现代地壳形变观测结果为模型边界约束条件，结合张渤带第三活动期以来M_S 6.5及以上强震活动事件（李铁明等，2007），考虑强震同震、震后黏弹松弛和强震间构造加载作用，开展长时期研究区应力演化过程数值模拟。

3 研究结果 3.1 研究区应力应变场分布

通过对研究区长时期应力演化过程进行数值模拟，获得该区应力应变场分布，结合库仑应力变化理论与张渤带所处华北地区应力场，可得到研究区在优势断层面（NE40°，倾角90°，滑动角180°）上的库仑应力变化空间分布，结果显示，NW向展布的张渤带对区域应力场分布具有较强的控制作用，应力值较高区域与地震活动分布具有较好的相关性

3.2 张渤带各主要断层面库仑应力分布

结合研究区应力应变场模拟结果与各条断层的具体展布信息，可获得各断层面上的累积库仑应力变化，其中张家口断裂、阳原盆地北缘断裂、孙庄子—乌龙沟断裂、海西断裂、BZ28断裂、沙垒东南断裂、夏垫断裂与天镇—阳高盆地北缘断裂累积库仑应力变化以负值为主，南口山前断裂、唐山断裂、蔚广盆地南缘断裂、永定河断裂、廊坊—武清断裂、蓟运河断裂、宝坻断裂与渤东2号断裂累积库仑应力变化以正值为主，延矾盆地北缘断裂、滦县—乐亭断裂、新保安—沙城断裂、怀涿盆地北缘断裂、施庄断裂、东北旺—小汤山断裂、南口—孙河断裂和威海—蓬莱断裂累积库仑应力变化在断层面不同段有正有负。

3.3 张渤带M_S 6.5及以上强震对后续事件的影响

根据研究区域内第三活动期以来的强震活动震源参数，计算得到历次M_S 6.5及以上强震对后续地震事件产生的应力变化，以库仑应力变化为衡量指标，判断其对后续事件的加卸载影响。分析中计算的张渤带M_S 6.5及以上地震共有15次，分别为：①1484年2月7日北京居庸关6.8级地震；②1548年9月22日渤海7.0级地震；③1597年10月6日渤海7.0级地震；④1624年4月17日河北滦县6.5级地震；⑤1628年10月7日河北怀安6.5级地震；⑥1665年4月16日北京朝阳6.5级地震；⑦1679年9月2日三河平谷8.0级地震；⑧1720年7月12日河北沙城6.8级地震；⑨1730年9月30日北京海淀6.5级地震；⑩1888年6月13日渤海7.5级地震；⑪1922年9月29日渤海6.5级地震；⑫1969年7月18日渤海7.4级地震；⑬1976年7月28日河北唐山7.8级地震；⑭1976年7月28日河北滦县7.1级地震；⑮1976年11月5日天津宁河6.9级地震。其中序号为②、③、④、⑥、⑦、⑧、⑪、⑬、⑭的地震事件对后次强震事件的发生起到促进作用，而序号为⑤、⑩、⑫的地震对后次强震事件的发生起到减缓作用，序号为①、⑨的地震对后次强震事件产生的影响较小，可以忽略。强震活动由于震级较高，能量较大，地震发生时能量释放波及范围较广，因而对区域应力变化的调整及地震活动的影响有不容忽视的作用，同时强震间应力的影响与断层间的相互作用密切相关，张渤带内断层发育、空间展布复杂，造就了区域地震活动在长期构造应力作用下的复杂性。

4 结束语

基于张渤带三维非线性断层模型，模拟了该构造带第三活动期以来6.5级及以上地震的断层应力演化过程，获取了各条断裂面的同震及震后黏弹松弛与震间构造加载的库仑应力变化，计算分析了历次强震对后续事件产生的加卸载影响，为区域未来地震危险性与地震趋势分析提供了科学依据，为年度震情形势研判提供了有效支撑。

本项研究由地震科技星火计划项目（项目编号：XH19001Y）资助。陈连旺研究员与李玉江副研究员为本研究提供了有益建议，特此感谢。