华北地区应力累积变化及其对现今地震活动的指示

苑伟娜 石富强 吴 静

1 长安大学地质工程与测绘学院，西安市雁塔路126号，710054 2 陕西省地震局，西安市水文巷4号，710068

库仑应力作为预测强震地点的一种方法，在国内外有大量研究，1999年伊兹米特7.4级地震就是一个著名实例[1-2]。石富强等[3]基于库仑应力演化认为，华北地区历史强震的时空迁移及其在时间上表现出的韵律特征受控于前序地震的库仑应力加载。有学者结合华北地区主要活动断裂的库仑应力累积水平[4]和历史强震活动规律[5]认为，华北地区未来依然存在发生强震的可能[5-6]。1980年以来，从记录完整[7]的ML4.0及以上地震活动情况来看(图1)，华北地区现今中等地震活动依然活跃，空间上主要分布于张渤地震带、山西地震带、郯庐断裂带及附近区域。为进一步认识华北地区地震孕育、发生的规律，本文基于库仑应力理论讨论这些中等地震的空间分布及其可能的动力来源。

图1 华北地区构造环境及现今地震活动 (1980～2020年)Fig.1 Tectonic environments and the current seismic activities (from 1980 to 2020)

1 库仑应力理论及计算模型

库仑破裂应力由正应力变化Δσn和剪应力变化Δτ两个部分线性叠加组成[8]：

Δσf=Δτ+μ′Δσn

(1)

式中，μ′为断层面有效摩擦系数，与断层介质力学性质、流体渗入等相关，也有学者认为其与断层类型[9]和滑动速率[10]相关。本文参考华北地区的断层类型和前人研究工作[3-4, 11]，取μ′=0.4。计算程序采用PSGRN/PSCMP[12]。

1.1 介质模型

岩石圈介质流变性质对区域地壳形变和断层应力状态有显著的影响[3, 13]。考虑到Burgers在表征岩石圈瞬态变形和长期稳态变形方面的优势[14]，选取华北地区Burgers体流变模型[3](表1)。……