松原市位于松遼盆地的中部,是松遼盆地地震較為活躍的區(qū)域。歷史上前郭曾在1119年發(fā)生了6 3_4?級(jí)地震。2006年3月,2013年10~11月間和2018年5月在松原地區(qū)多次發(fā)生了5級(jí)以上地震。其中2018年5月Ms5.7級(jí)寧江地震造成20余萬人受災(zāi),房屋損毀5.7萬余間,直接經(jīng)濟(jì)損失超過20億元。松原地區(qū)頻繁的發(fā)生地震,是否在未來會(huì)發(fā)生大的地震成為了人們比較關(guān)注的問題,然而目前對(duì)于松原地區(qū)地震的形成機(jī)制還存在較大分歧。為了更好的了解松原地震的發(fā)生原因以及后續(xù)強(qiáng)震發(fā)生的可能性,系統(tǒng)的研究松原地震的形成機(jī)制是十分重要的。為了研究松原地區(qū)地震的形成機(jī)制,我們?cè)谒蛇|盆地中南部,開展了面積性的寬頻大地電磁觀測(cè),布設(shè)了94個(gè)測(cè)點(diǎn),觀測(cè)時(shí)間~20h,點(diǎn)距約為35 km,在地震集中區(qū)域?qū)y(cè)點(diǎn)進(jìn)行加密,點(diǎn)距約10 km。為了對(duì)深部電阻率異常進(jìn)行約束,我們還進(jìn)行了長(zhǎng)周期大地電磁觀測(cè),共12個(gè)測(cè)點(diǎn),觀測(cè)時(shí)間20~30天。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,相位張量分析結(jié)果顯示,數(shù)據(jù)在低頻時(shí),三維性較強(qiáng),橢圓主軸方向復(fù)雜,主要以NE和NW向?yàn)橹?還夾有EW向,因此,我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維反演。經(jīng)過大量的反演試算,改變反演中不同參數(shù),如數(shù)據(jù)誤差水平,網(wǎng)格大小,正則化因子,初始模型等。最終選擇主阻抗的誤差門限為5%*|Z_(xy)?Z_(yx)|~(1/2),輔阻抗誤差門限為10%*|Z_(xy)?Z_(yx)|~(1/2);水平網(wǎng)格大小為10km;初始正則化因子為10;初始模型電阻率為100??m的反演結(jié)果。不同參數(shù)之間的測(cè)試,驗(yàn)證了反演結(jié)果的穩(wěn)定性。此外,我們還進(jìn)行了靈敏度測(cè)試,證明了由測(cè)點(diǎn)和頻率構(gòu)成的觀測(cè)系統(tǒng)的分辨率可以滿足本次研究的需求,也間接地證實(shí)了反演結(jié)果的可靠性。松原地區(qū)電阻率反演結(jié)果模型顯示,在橫向上,中央坳陷區(qū)淺部表現(xiàn)為低阻,但是低阻異常體被高阻異常分開。研究區(qū)的西北部和東南部表現(xiàn)為高阻。在上地幔尺度,研究區(qū)內(nèi)存在大面積低阻異常。在縱向上,電性結(jié)構(gòu)大致可分為三個(gè)電性層:第一層為淺部低阻層;第二層為殼內(nèi)不連續(xù)高阻層;第三層巖石圈高導(dǎo)層。其中,值得注意的是松原震區(qū)震源多位于電性梯度帶上,在其下方存在來自深部的低阻異常,推斷地震發(fā)生與低阻異常關(guān)系密切。結(jié)合地球物理和地球化學(xué)成果,分析低阻異常為巖漿。為了研究巖漿的深部來源,分析穿過震中位置的長(zhǎng)周大地電磁期剖面,發(fā)現(xiàn)淺部異常與寬頻大地電磁剖面吻合較好,寬頻大地電磁結(jié)果中的低阻異常在長(zhǎng)周期剖面也存在,并且延伸到更深處。我們對(duì)長(zhǎng)周期大地電磁剖面中的軟流圈尺度上的低阻異常體進(jìn)行了流變分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)深部的兩個(gè)低阻異常體發(fā)生部分熔融的比例分別約為2%~6%和0.2%~6%。因此,推斷殼幔內(nèi)的巖漿來源于發(fā)生部分熔融的軟流圈物質(zhì)。地震層析成像,長(zhǎng)周期大地電磁和地磁測(cè)深的研究中,東北地區(qū)250-400km深度范圍,都存在明顯的大面積高導(dǎo)低速異常,這被認(rèn)為是平臥的太平洋板塊,同時(shí)包含大量的水。太平洋板塊發(fā)生后撤,在減壓和高溫的共同作用下,含水量較高的俯沖物質(zhì)和軟流圈物質(zhì)發(fā)生部分熔融。部分熔融的熱物質(zhì)上涌,穿過巖石圈中薄弱地帶到達(dá)地殼,形成我們發(fā)現(xiàn)的低阻異常。將震中位置投影到三維電阻率結(jié)果上,發(fā)現(xiàn)地震主要集中在兩個(gè)區(qū)域,一個(gè)位于松原市的西南方向(E1),一個(gè)位于松原市的東北方向(E2)。從不同剖面切片圖中,發(fā)現(xiàn)深部有兩個(gè)低阻異常區(qū),震中位置位于低阻和高阻異常的接觸帶上,偏向高阻一側(cè)。低阻異常在力學(xué)性質(zhì)上通常表現(xiàn)為塑性,高阻異常在力學(xué)性質(zhì)上通常表現(xiàn)為脆性。當(dāng)?shù)妥璁惓Ｉ嫌繒r(shí),向上的應(yīng)力增加,應(yīng)力在上方的高阻體中不斷積累,當(dāng)應(yīng)力大于巖石承受程度時(shí),發(fā)生地震。由此推測(cè)地殼中的低阻異常體是由太平洋板塊俯沖,在轉(zhuǎn)換帶深處的脫水以及造成的部分熔融物質(zhì)上涌,經(jīng)過巖石圈的薄弱的部分向上侵入,遇到上地殼高強(qiáng)度的相對(duì)脆性的地層阻擋,部分在脆性—韌性過渡帶中積累下來,部分繼續(xù)上涌。積累下的部分隨著溫度的降低,發(fā)生冷凝,將水釋放出來,釋放出來的水聚集在斷裂破碎帶,使得斷裂破碎帶的應(yīng)力不穩(wěn)定,導(dǎo)致地震。而另一部分繼續(xù)的上涌,使得周圍的脆性巖層中向上的應(yīng)力不斷積累,最終超過巖石所能承受的應(yīng)力,引發(fā)地震。因此,推測(cè)松原地震本質(zhì)上屬于流體誘發(fā)型地震。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P631.325;P315.7
【部分圖文】：

第 1 章 緒論1.1 研究目的與意義松原地震活躍區(qū)位于松遼盆地中南部，是整個(gè)松遼盆地中地震發(fā)生較為活躍的區(qū)域。歷史上該區(qū)域有記載的地震資料較少，曾在 1119 年發(fā)生了 634 級(jí)地震。2006 年以后地震活動(dòng)增強(qiáng)，2006 年 3 月，2013 年 10 ~ 11 月間和 2018 年 5月在松原地區(qū)多次發(fā)生了5級(jí)以上的地震。其中2018年5月Ms5.7級(jí)寧江地震，受災(zāi)人數(shù)超過 20 萬，損毀房屋 5.7 萬多間，由地震造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá) 20 余億元，在長(zhǎng)春，哈爾濱等地均有震感。根據(jù)吉林省地震臺(tái)網(wǎng)信息，松原地區(qū)地震仍在發(fā)生（圖 1.1），但是震級(jí)較小，震感不強(qiáng)烈。地震的發(fā)生對(duì)人們生命安全和財(cái)產(chǎn)安全都構(gòu)成巨大的威脅，因此地震形成機(jī)制的研究，對(duì)地震危險(xiǎn)性的預(yù)估具有著重要的意義。

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文資料顯示，東北地區(qū) 70%以上 Ms≥4.0 的地震發(fā)生在松遼盆地內(nèi)部及周邊（圖 1. 1）（李恩澤等，2012）。松遼盆地在大地構(gòu)造上位于天山—興蒙地槽褶皺系的東端，屬于吉黑地槽褶皺系，西部為早海西褶皺帶和晚海西印支褶皺帶，東部是加里東增生褶皺帶，南鄰華北地臺(tái)北緣—加里東增生褶皺帶。同時(shí)盆地邊界受深斷裂控制，西部為嫩江斷裂，南部為開源—赤峰斷裂，東部為依蘭—伊通斷裂，北部受塔溪—雞西斷裂控制。松原地區(qū)的主要?jiǎng)恿υ词堑貧ど畈康蒯Ｎ镔|(zhì)的熱動(dòng)力和太平洋板塊向亞洲板塊俯沖形成的擠壓應(yīng)力（李君等，2018）。

圖 1. 3 2013 年~2016 年地震序列的 M-T 圖（據(jù)劉俊清，2018）2013 年前郭 Ms5.5 級(jí)震群是東北地區(qū)顯著的一次地震事件，其強(qiáng)度大、頻率高、分布范圍集中、爆發(fā)性強(qiáng)，其發(fā)震機(jī)制仍然不十分明確。為了研究它的發(fā)震機(jī)制，很多地震學(xué)家借助地震定位法，矩張量反演等方法對(duì)地震群進(jìn)行了分析。張洪艷等（2015）采用 HypoDD 方法對(duì) 2013 年 10 月 31 日 ~ 12 月 10 日的 343次地震的震源位置進(jìn)行了精定位，認(rèn)為震中分布的優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)軸走向?yàn)楸逼?30°左右，從而推斷發(fā)震構(gòu)造為 NNW 向的查干泡—道字井?dāng)嗔选D 1. 4 為劉俊清等利用雙差定位法對(duì)前郭地震群進(jìn)行了重新定位，結(jié)果同樣認(rèn)為震中分布主要集中在 NW 向，但他們推斷的發(fā)震構(gòu)造與張洪艷等不同，認(rèn)為發(fā)震構(gòu)造是克山—大安斷裂帶內(nèi)的推覆逆沖構(gòu)造。
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本文編號(hào)：2877701