科学技术与工程

分区	震源机制解总数	震源机制解类型数量
a	10	0	2(20%)	6(60%)	0	2(20%)
b	77	7(9.09%)	4(5.19%)	51(66.23%)	7(9.09%)	8(10.39%)
c	5	0	0	5(100%)	0	0
d	11	0	0	7(63.64%)	2(18.18%)	2(18.18%)

分区	震源机制解总数	震源机制解类型数量
a	10	0	2(20%)	6(60%)	0	2(20%)
b	77	7(9.09%)	4(5.19%)	51(66.23%)	7(9.09%)	8(10.39%)
c	5	0	0	5(100%)	0	0
d	11	0	0	7(63.64%)	2(18.18%)	2(18.18%)

区号	节面Ⅰ/(°)	节面Ⅱ/(°)
a区	211.7	89.0	-29.0	302.3	61.0	-178.9
b区	11.9	88.3	56.0	279.4	34.1	177.0
c区	91.1	87.2	-177.1	0.9	87.1	-2.8
d区	304.8	87.2	135.1	37.6	45.1	4.0

区号	节面Ⅰ/(°)	节面Ⅱ/(°)
a区	211.7	89.0	-29.0	302.3	61.0	-178.9
b区	11.9	88.3	56.0	279.4	34.1	177.0
c区	91.1	87.2	-177.1	0.9	87.1	-2.8
d区	304.8	87.2	135.1	37.6	45.1	4.0

区号	主压轴	中间轴	主张轴	R
a区	163.17	20.77	30.00	61.00	260.80	19.31	0.6
(162.67~165.18)	(20.27~21.46)	(29.50~32.00)	(60.50~61.50)	(260.30~262.80)	(18.81~ 19.81)
b区	130.54	34.43	13.00	34.00	252.05	37.32	0.4
(128.14~134.84)	(32.20~38.03)	(12.50~13.50)	(33.00~34.50)	(251.55~252.55)	(36.32~37.82)
c区	316.00	4.00	135.00	86.00	226.00	0.07	0.8
(315.50~316.50)	(3.50~4.50)	(134.50~135.50)	(85.50~86.50)	(225.50~226.50)	(-0.43~0.57)
d区	0.42	27.64	122.00	45.00	251.13	32.25	0.7
(-0.08~0.92)	(27.14~28.14)	(121.50~122.50)	(44.50~45.50)	(250.63~251.63)	(31.75~32.75)

区号	主压轴	中间轴	主张轴	R
a区	163.17	20.77	30.00	61.00	260.80	19.31	0.6
(162.67~165.18)	(20.27~21.46)	(29.50~32.00)	(60.50~61.50)	(260.30~262.80)	(18.81~ 19.81)
b区	130.54	34.43	13.00	34.00	252.05	37.32	0.4
(128.14~134.84)	(32.20~38.03)	(12.50~13.50)	(33.00~34.50)	(251.55~252.55)	(36.32~37.82)
c区	316.00	4.00	135.00	86.00	226.00	0.07	0.8
(315.50~316.50)	(3.50~4.50)	(134.50~135.50)	(85.50~86.50)	(225.50~226.50)	(-0.43~0.57)
d区	0.42	27.64	122.00	45.00	251.13	32.25	0.7
(-0.08~0.92)	(27.14~28.14)	(121.50~122.50)	(44.50~45.50)	(250.63~251.63)	(31.75~32.75)

广西及邻区构造应力场分区研究

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郑礼洋 ¹^,²^,³ , 万永革 ¹^,²^,^*

科学技术与工程 | 论文·天文学、地球科学 2025,25(6): 2227-2236

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科学技术与工程 | 论文·天文学、地球科学 2025, 25(6): 2227-2236

广西及邻区构造应力场分区研究

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郑礼洋¹^,²^,³, 万永革¹^,²^,^*

作者信息

¹ 防灾科技学院地球科学学院, 三河 065201

² 河北省地震动力学重点实验室, 三河 065201

³ 成都理工大学地球物理学院, 成都 610059

郑礼洋(2000—),男,汉族,重庆人,硕士研究生。研究方向:区域地球理反演及应用。E-mail:zly66078@163.com。

通讯作者:

^* 万永革(1967—),男,汉族,河北馆陶人,博士,研究员。研究方向:地震学和地球动力学。E-mail:wanyg217217@vip.sina.com。

Tectonic Stress Field in Guangxi and Surrounding Areas

Li-yang ZHENG¹^,²^,³, Yong-ge WAN¹^,²^,^*

Affiliations

¹ College of Earth Sciences, Institute of Disaster Prevention, Sanhe 065201, China

² Hebei Key Laboratory of Earthquake Dynamics, Sanhe 065201, China

³ College of Geophysics, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

出版时间: 2025-02-28 doi: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308228

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摘要

收起

广西位于构造相对稳定的华南地块,仪器观测的地震活动相对较弱,观测资料少导致该地区的地壳应力场等相关研究较为薄弱。2019年该区发生了北流5.2级地震序列,积累了相当的震源机制资料,改善了该地区的震源机制资料较少的现状,本文研究搜集该地震的震源机制资料并整理了前人的相关资料,对广西及邻区的震源机制类型进行统计,并采用网格搜索法反演了该区域应力场总场和分区应力场。结果表明:该地区的震源机制解以走滑型为主,从NW往ES方向的分布看,逆断型震源机制解逐渐增多,正断型震源机制解逐渐减少;总体应力场的主压应力轴NW-SE向,主张应力轴为NE-SW向,且两轴接近水平,整体应力场为走滑型;西部地区主压应力轴方向为近N-E向,往东部主压应力轴方向逐渐向NW-SE方向变化,使得各分区主压应力方向在整体区域上呈扇形分布特征;根据各分区应力场结果得出:a区域内最易产生NE-SW向和NW-SE向的断裂,断裂类型以走滑型为主;b区域最易产生NNE-SSW向和NWW-SEE向断裂,其中NNE-SSW向断裂更偏向于逆走滑型,NWW-SEE向断裂更偏向于走滑型;c区域最易产生正N-S向和正E-W向断裂,受周围区域断裂延伸影响,该区域的主要断层并未体现这一特征,断裂类型以逆走滑型和逆断型为主;d区域最易产生NW-SE向和NE-SW向断裂,其中NW-SE向断裂更偏向于逆断型,NE-SW向断裂更偏向于走滑型。

关键词

广西北流地震 / 震源机制解 / 构造应力场 / 主压应力 / 主张应力

Abstract

收起

Guangxi is located in the South China block, its structure is relatively stable, the seismic activity observed by the instrument is relatively weak. The little observation data leads to weak research on the crustal stress field in the area. In 2019, the Beiliu earthquake sequence occurrence in this area leads to the accumulation of considerable focal mechanism data. The focal mechanism data were collected in Guangxi and its adjacent areas. Using the grid search algorithm, the stress field in overall region and subregions were inverted. The results show as follows. The statistics of the focal mechanism in this area is mainly strike-slip type, and from the distribution of NW to ES, the focal mechanism of the reverse type gradually increases, and the focal mechanism of the normal fault type gradually decreases. The principal compressive stress axis of the overall stress field is NW-SE direction, the principal extensional stress axis is NE-SW direction, both of them are close to horizontal, which representing strike-slip type. The direction of the principal compressive stress axis in the western region is close to the N-E direction, and that in the east gradually changes to the direction of NW-SE, which makes the pattern of the compressive stress direction present a fan-shaped in the overall area. Based on the stress field analysis of subregions: NE-SW and NW-SE faults are easily generated in region-a by primarily of strike-slip type. NNE-SSW and NWW-SEE faults are easily generated in region-b, with NNE-SSW faults more towards reverse strike-slip type and NWW-SEE faults tending towards strike-slip type. Pure azimuth N-S and E-W faults are easily generated in region-c, but its main fault properties are not reflected due to the influence of surrounding fault extensions, with faults mainly of reverse strike-slip and reverse fault types. NW-SE and NE-SW faults are easily generated in region-d, with NW-SE faults more towards reverse fault and NE-SW faults tending towards strike-slip.

Key words

the Guangxi Beiliu earthquake sequence / focal mechanism / tectonic stress field / principal compressive stress / principal extensional stress

引用本文

郑礼洋, 万永革. 广西及邻区构造应力场分区研究. 科学技术与工程, 2025 , 25 (6) : 2227 -2236 . DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308228

Li-yang ZHENG, Yong-ge WAN. Tectonic Stress Field in Guangxi and Surrounding Areas[J]. Science Technology and Engineering, 2025 , 25 (6) : 2227 -2236 . DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308228

正文

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广西位于华南地块,该地块曾经历加里东期、印支期和燕山期3个时期的地块运动^[1]。与华北和西部地区相比,华南地块的构造较为稳定,其地震活动性也相对较低,然而由于桂东南地区受灵山地震带影响,地震频率和强度较高,曾在1936年于当地灵山县发生过广西有史以来最大的6

级地震,因此对广西地区的构造应力场进行计算对于在该区域的地震活动、矿产资源分布以及动力学研究都有着十分重要的意义。

关于目前的地壳应力场的求解大致分为以下3类。第一类是根据实地测量地质断层的擦痕数据获得构造应力场的方向,例如,张杰等^[2]运用该方法获取的数据具有较高的精度,但断层滑动产生的擦痕地质年代跨度大,发生时间难以确认,在用于研究现今的地壳应力场中不算最合适的选择。第二类则在研究区域内布置测点进行实时的应力测量,例如,马广庆等^[3]和乔二伟等^[4]运用该类方法能够直接测量出当今的地壳应力场方向,且在传统测量方法中(如钻孔崩落法、水压致裂法等)还能得到应力张量的具体大小,但只能局限于获取地壳浅部的应力数据,无法得到深部的地壳应力场,对深部应力的情况还需结合当地的震源机制解数据进行解释^[3]。第三类是利用震源机制解数据求解应力场。由于地壳应力场与当地地震的孕育和破裂模式都密切相关,地震数据都来源于现代地震监测技术,其得到的震源机制解的节面中蕴含着地震破裂时断层的滑动信息,能够较好地反映现今地壳应力场特征。早期Michael^[5-6]就提出利用震源机制解数据反演出应力张量的大小和方向,以及后续在此类方法上不断改进的应力场反演方法^[7-8]。

本文研究采用的上述的第三类方法得到研究区域的应力场结果。相较于传统的将非线性问题转化为线性问题反演应力张量的算法,本文研究采用网格搜索法^[9-11]反演得到研究区域的构造应力张量方向和相对大小。该方法避免了最小二乘法对初始解的依赖问题,同时在反演过程中可以根据每个震源机制解数据的可靠程度赋予不同的权重,使得反演结果更加精确。2019年10月12日在北流区域发生5.2级地震,由于该区域布置了短周期密集台阵,黄强强等^[12]通过地震波数据得到了大量震源机制,为该地区的震源机制和应力场研究提供了大量新资料。本文研究整理了广西及邻区的震源机制的全部资料,相较于文献[13]中采用单一机构的震源机制数据,本文研究利用震源机制中心解,对同一地震出现多个机构得出的震源机制解的情况求取一个中心解作为最终应力场反演所使用的震源机制数据,提升了初始震源机制解的数据的可靠性。对震源机制的分类统计采用震源机制水平应变花的面应变为标准进行分类的方法^[14]。以面应变的物理机制进行震源机制的划分,相较于传统“Zoback”^[15]通过3个应力主轴的倾伏角范围进行震源类型划分的方法,避免了在分类中会出现不确定型的问题。震源机制解的分类为后续应力场反演中剔除难拟合数据提供了便利。

由于广西及邻区地震活动相对较弱,地震台网在广西地区较疏,导致该地区的震源机制资料较少,限制了对广西及邻区地壳应力场的精细研究。由于这些客观的因素,使得目前该区域的应力场研究十分的稀少,且研究成果年代较久,用于当今的相关研究缺乏一定的参考性,在前人有限的相关研究中,蒋维强等^[16]利用$\stackrel{-}{S}$、$\stackrel{-}{P}$最大振幅比法、P波初动法、格点尝试法得到的一系列震源机制解结果的优势方向得出广西地区的构造应力场的主压应力轴方向为NW-SE向。李细光等^[17]通过分析该地的震源机制和地壳地幔活动得出广西地区桂西、北方向为NW向,桂东及沿海为EW向,北部湾和雷琼地区为SN向,可见该区域的构造应力相对复杂,其应力场特征具有一定的分区性,在前人研究中都是采用震源机制解直接进行应力场的分析研究,并未使用震源机制解进行进一步的反演工作。本文研究反演得到该研究区域的整体应力场,再进行分区域反演,得到最新的非均匀应力场特征,补充了该区域研究的空白,并分析研究区域的应力变化趋势及对研究区域的断层性质进行分析。

1 地质构造背景

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本文研究区域范围为20°N~26°N、106°E~112°E。研究区内大量NE向逆冲褶皱在中生代晚期形成,华南地区在该时期受到左旋挤压,来源于太平洋对欧亚板块的NNW向俯冲,从而形成压扭剪切性质的NE向左旋走滑大断裂^[1],如桂林-南宁断裂带、防城灵山断裂和合浦-北流断裂带,其中防城-灵山断裂带和合浦-北流断裂带是研究区十分重要的两条NE向的断裂带。中生代早期,由于库拉板块向北俯冲,受到SN向的挤压,使区内的NE向断裂得以进一步发展^[18]。并有一系列相互平行的NW向断裂在晚期垂直于防城-灵山、合浦-北流两条NE向主干断裂范围内发育。防城-灵山断裂带是一条显著的地震构造带,横跨桂东南地区,具有较强的地震活动性。这条断裂带被进一步细分为防城段、平吉盆地段、灵山段和石南段^[19]。NW向断裂则有百色-合浦断裂带、巴马-博白断裂带,这些断裂带在历史上都曾发生过多次六级以上的强震,这两个方向的断裂共同构成了广西X形的活动性断裂格局^[20]。北流地区及其周边地带,地质构造复杂,分布着多组断裂带,这些断裂带为应变能的积聚提供了有利条件,使得该区域成为中小地震频发的地带^[21],如图1所示。根据研究区域地震数据集中程度、断层交汇应力应变聚集的部位等,可以将研究区域划分为4个子区域进行更细致的研究这些子区域的地质构造情况如图1所示。

a区上发育有合浦-北流断裂带,其总体走向为40°~60°,倾角为70°~85°。该断层在不同区段正逆性不同,但具有长期走滑的特点^[1],该断层以博白为界,分为东支的陆川-岑溪断裂和西支的合浦-博白断裂,该研究区域则是以西支为主,西支倾向NW,倾角约为70°,该断裂最后一次较强的错动发生在早更新世中晚期,之后断裂活动性减弱^[22];广西地区有多个共轭走滑断裂发育,b区位于这种构造系统的东南端,这里穿越了两组主要的大断裂带:一组是NE-SW走向的廉江-信宜断裂带,另一组是NW-SE走向的巴马-博白断裂带。这两条断裂带在b区内交汇,断裂带交汇处易发生应力集中和断层的闭锁,故地震多发^[12]。北流发生的5.2级地震位于一个具有多条断裂带的区域,这些断裂带主要分为NE和NW两个方向。其中,石窝断裂(作为巴马-博白断裂的分支)沿NW方向延伸,而新丰断裂则沿NE方向分布^[23];c区为1936年灵山M6

强震的发震区域,极震区呈NE展布^[24]。研究区中防城-灵山断裂带的北东段可分为灵山段(东支)和石塘段(西支),两支之间发育有多条NW向断裂^[25],其中灵山段自南向北东延伸,止于寨圩被NE向寨圩断层错断。灵山段以佛子镇向北段具有晚更新世以来的活动痕迹^[19],防城—灵山断裂带和巴马—博白断裂带交汇于灵山区域,构造运动强烈,形成强震构造区;d区有百色-合浦断裂带穿过,该断层活动性较强,在第三纪呈左旋剪切运动形成串珠状拉分型或尾张型盆地,在第四纪仍有活动^[26],该地区在近100年来发生过多起4~5级地震。

2 震源机制解数据

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本文研究搜集整理广西地区的震源机制资料如下。蒋维强等^[16]在灵山及邻区通过$\stackrel{-}{S}$最大振幅比法、$\stackrel{-}{P}$最大振幅比法以及利用P波初动得出的地震震源机制解;李细光等^[17]得到的灵山6

地震后中强地震震源机制解;林纪曾等^[27]的东南沿海地区震源机制解;钟新基^[28]分析早期地震仪器记录得出的震源机制;赵毅^[29]得出的1977年平果县5.0级地震震源机制解;覃修婷^[30]在研究该区域中使用的震源机制解;王小娜等^[31]得到的北流5.2级主震和4.2级前震震源机制;黄强强等^[12]北流5.2级地震序列的震源机制。由于以上文献中的某些震源机制缺少地壳应力场求解所需的滑动角,本文研究利用原数据给出的压缩轴(P轴)和拉张轴(T轴)的走向和倾伏角计算得到对应震源机制解节面的走向、倾角和滑动角^[32],并与原数据节面的走向、倾角进行对比,剔除掉与原数据差距≥20°的数据结果。得到地震的震源机制解后,对于同一地震有多篇文献给出不同震源机制结果的情况,通过万永革^[13]的同一地震不同震源机制中心解的方法进行处理。最终得到148个震源机制结果,其地震事件的震中在研究区域的具体分布如图1所示。

在对148个震源机制进行分类时,依据震源机制水平应变花的分类方法^[14],将其分为以下5类:①正断型地震占比较低,为9个,约占总体的6.08%;②正走滑型地震略多于正断层地震,为10个,占比6.76%;③走滑型地震数量最多,达到96个,占比64.86%;④逆走滑型地震有17个,占比11.49%;⑤逆断型地震有16个,占比10.81%。得出研究区域的震源机制分类结果(图2),震源机制类型的空间分布(图5)。对各区域内的震源机制解类型统计(表1)

注:括号内数值为占比。

可以看出整个区域的震源机制中,走滑类型的震源机制解占比最高,整个区域的总体震源机制类型以走滑型为主。在分区统计结果上看,d区具有逆断性质的断层共有4个(约占36.36%),不含有正断性质的断层;b区具有逆断性质的断层共有15个(约占19.48%),正断性质共有11个(约占14.28%);a区具有逆断性质的断层共有2个(约占20%),正断性质共有2个(约占20%)可以初步看出该研究区域的逆断性质的震源机制从NW到SE向有逐渐减少的趋势,而正断层有逐渐增长的趋势。

3 应力场反演及方法

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3.1 应力场反演方法

本文研究采用网格搜索法^[9-11],即在设定的网格空间中,计算出其切应力方向与各个震源机制解的节面滑动方向的差值最小的理论应力模型,最终综合所有实际震源机制数据得到一个平均残差最小的应力模型。搜索网格大小为1°×1°×1°×0.01,搜索范围为0≤Φ≤360°,0≤δ≤90°,0≤ψ≤360°和0≤R≤1;其中$\Phi 、\delta 、\psi $为3个旋转角参数, 用于表达3个主应力轴的方向,R为应力形因子(或应力比),用于表示3个主应力的相对大小关系。由于该反演需要求得以上4个参数,所以需要至少使用4个地震震源机制资料进行反演。

由于大震所得到的震源数据约束性较好,小震的数据精度较低,为保证结果的准确性,本文研究将以式(1)的方法来分配某研究区域内不同震级的震源机制的权重,即

(1)

$\omega ={e}^{r/{D}^{2}}$

(2)

$r=M-{M}_{min}$

式中:ω为权重,计算某区域的应力场时,该区域震级最小的地震权重设为1,震级最大的地震权重设为10;r为相对震级大小,即为加权地震震级与该区最小地震震级的差值;D为震级衰减系数,可以通过该区震级最大值和最小值求得的r来解出D的值。

由于黄强强等^[12]的北流5.2级地震序列没有给出震级,本文研究统一将其权重设为1。

本文研究通过Wan等^[11]所编制的程序进行应力场的计算,得到张轴、中间轴、压轴的走向、倾伏角、应力比R,并给出其95%的置信范围以及剪应力最大的两个节面的走向、倾角、滑动角。

(3)

$R=\frac{{S}_{2}-{S}_{3}}{{S}_{1}-{S}_{3}}$

式(3)中:S₁、S₂、S₃分别为应力张量的3个本征值,且还有两个约束条件:S₁+S₂+S₃=0即只考虑偏应力张量;J₂=-(S₁S₂+S₂S₃+S₁S₃)=1,表示应力张量的第二不变量J₂为常数。

由式(3)可得到

(4)

${S}_{1}=\sqrt{\frac{{(2-R)}^{2}}{3({R}^{2}-R+1)}}$

(5)

${S}_{2}=\frac{2R-1}{2-R}{S}_{1}$

(6)

${S}_{3}=\frac{-(1+R)}{2-R}{S}_{1}$

由上述关系式(3)~式(6)得知,当R=0.5时,中间轴应力的S₂为0,R自0.5逐渐增大到1的过程中,中间轴应力的S₂值逐渐接近于张轴应力的S₁,即R越接近1,中间轴也越体现出张应力的性质;同理当R从0.5逐渐向0减小,中间轴就会越表现出压应力的性质。因此,当R十分接近0或1时,可以看作该应力模型除了受到两个主压张应力轴方向的应力,还受到一个方向与中间轴一致的压应力或张应力。

3.2 应力场反演结果

为分析广西地区分区应力场相对于整体应力场的差别,首先根据3.1节的方法,使用研究区域所有的震源机制解数据对研究区域的整体进行了应力场反演(图3),得到整体区域的主压应力轴走向315.09°,倾伏角0.83°;中间轴的走向49°,倾伏角78°;主张应力轴的走向224.91°,倾伏角11.97°,其各参数的不确定度范围如下:主压轴的不确定范围为走向314.09°~316.09°,倾伏角0.62°~1.04°;中间轴走向48°~50°,倾伏角76°~78.5°;主张应力轴走向223.91°~225.91°,倾伏角9.97°~12.47°。

该地区的总体应力场的主压应力方向为NW-SE向,主张应力方向为NE-SW向,与许忠淮等^[33]采用其他方法和资料得到的结果大体一致,表现了青藏高原在受到印度板块的北向推挤而东向逃逸的过程中,受到华南地块的阻挡,被迫向东南方向转向,在广西地区表现东南-西北方向的挤压,并且该地区的主压和主张应力轴几乎水平,导致这里发生的地震具有总体表现为走滑的震源机制类型。

根据图1的区域划分,对各分区的应力场进行反演,图4为根据4个分区内的震源机制资料对各区进行应力场反演的结果,得到的各区域主压张轴在地图上的水平投影方向绘于图5。应力场的详细参数如表2和表3所示。

从得到的整体应力场和分区应力场的结果上看,c区与整体的应力场结果最一致,也是位于整个研究区域相对中心的位置。位置偏西的a区和d区主压应力轴方向逐渐向北偏转,与整体应力场得到的结果差距逐渐增大,在d区主压应力轴几乎变化为正N向。而位置偏东南的b区的主压应力方向相较于整体则是向东偏移。由此可以看出,整个区域由西向东主压应力轴方从N向逐渐往E向变化。

4 动力学分析

收起

上述结果表明,a区主压应力方向为NNW-SSE向,该区靠近东南沿海区域,存在热点轨迹火山岩及地幔柱^[34],其应力场有可能是由于受到海南地幔柱及南海扩张的影响,形成的NS向的挤压^[35-36],再叠加该地区的总体应力场,使该地区呈现了主压应力轴和主张应力轴分别在NNW-SSE方向和NEE-SWW方向。根据应力场的结果,可以得到走向分别为SW向和NW向的最大剪应力节面(表2),由于主压和主张应力轴的倾伏角接近水平,使得两个节面性质均为走滑型,该应力结果得到的最大剪应力节面I和节面II产状分别符合该区域合穿过的合浦-北流断裂(走向40°~60°,倾角70°~85°)和百色-合浦断裂(走向为NW向,倾角60°~70°)具有长期走滑活动的特点^[1]。

b区主压应力方向为近NW-SE向,与李细光等^[17]得到的现代构造应力场主压轴方向基本一致。主压应力轴和主张应力轴具有一定的倾伏角,表2得到最优节面I的滑动角为56°,使得走向为NNE向的节面I为斜滑逆断层。而与石窝断裂相交汇的新丰断裂(图1)根据李冰溯等^[37]对其第四纪晚期断裂面上的擦痕进行观察认为其活动性为逆断,该断层走向NNE近正N向,倾向SE向,这与节面I的结果相符合;同理得到节面II为NWW走向的右旋走滑断层。这与该区域NW走向的石窝断裂在最新一期具有走滑性质的运动相符合。

c区主压应力方向为近NW-SE向;主张应力轴方向SEE-NWW向,两个主轴的方向与蒋维强等^[16]在此处所做的结果相差不大;唐永等^[38]通过断层面法和擦痕同样得出的灵山区域最大主应力向为NW向的结论,其最大剪应力的两个节面走向为正N-S向和正E-W向,这与当地两条交汇的NW向和NE向的主要断裂构造特征不太相符,其原因可能是该区域位于广西内部,其防城-灵山断裂带和巴马-博白断裂以周围区域发育向c区延伸,从而影响了c区的断裂构造格局,这或许也是当地应变能容易积聚,形成强震区的原因。其应力比值(R)为0.8,可以看出除主张应力轴以外,近垂直向的中间轴方向(走向135°,倾伏角86°)也表现出一定的拉张分量,如图4(f)所示,因此该区应力场表现为逆走滑型,这与当地灵山断裂带早期发生北西向的逆冲推覆,后又受到东部云开地体SE-NW向挤压构造应力的作用使灵山周围地区进一步抬升的地质概况吻合。

d 区主压应力方向为近N-S向;主张力轴方向NEE-SWW向,这与蒋维强等^[39]在该区通过统计小震震源机制得到的应力场方向特征相一致。R=0.7表明中间轴有一定的拉张性质[图5(h)],主压张轴倾伏角均为30°左右,且主压应力轴略小于主张应力轴,使得最大剪应力节面Ⅰ为右旋斜滑逆断层,在该区域内有实际的百色-合浦断裂相对应,该断层为走向NW,倾角60°~70°的逆冲大断裂^[27],同时该节面右旋走滑的性质与徐文龙等^[40]在该区通过观测微断层位移得到走向NW315°的微断层通常为右旋位错,微断层大多数性质呈压扭性的结果是一致的。

5 结论

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通过上述方法得出整个研究区域主压应力方向为近NW-SE向; 主张应力轴主张应力方向为近NE-SW向;整个区域的R为0.4,说明该区域的中间轴没有明显的压张性,主张和主压轴都趋于水平,与前人许忠淮等^[33]在该区域得到的应力场主轴方向特征相一致,表明本次计算结果是可靠的。该结果为大范围的应力场结果,从板块运动的角度分析,其东南沿海地区构造应力来源于太平洋板块的向西挤压和印度洋板块向北和北东的挤压,且该地区位于两大板块联合作用的过渡地带,以110°E(也是本次研究的中心区域)做为两个板块对东南沿海地区影响主次的分界线,其东部主要受太平洋板块影响,西部则主要受印度洋板块的影响,因此该结果总体上符合该地区的地质构造情况^[39]。通过分析得到以下结论。

(1)从震源机制解分类结果来看,整体区域的走滑类型的震源机制解占比最高,整个区域的总体震源机制以走滑型为主,局部变化上,该研究区域的逆断型的震源机制从NW到SE向有逐渐减少的趋势,符合该地北西向活动断层系统多为逆断层,南宁盆地是地堑式构造的地质特征,断层力学性质以张性为主兼有扭性。而正断层则在该方向变化上有逐渐增长的趋势。

(2)从整体区域的构造应力场可看出,整个区域受到NW向的最大压应力,和NE向的最大张应力,主压张轴倾伏角都接近于水平,R=0.4,中间轴基本不具有压张性,整体应力场为走滑型。

(3)从各分区应力场的变化可以得到,桂西地区主压应力方向为近N-S向,往东南方向的北部湾地区受到NNW-SSE向的主压应力,在灵山区域(c区)主压应力过渡为NW-SE向,在北流区域(b区)继续向东西方向偏。各分区应力场主压应力方向呈扇形分布特征。

(4)从各分区应力场结果来看。a区的压张轴方向组成了走滑应力体系,R为0.6接近R=0.5,说明中间轴没有明显的挤压或拉张性质,且剪应力在压张轴的夹角平分线上达到最值,因此a区域内最易产生NE-SW向和NW-SE向的断裂,断层类型以走滑型为主;b区的压张轴方向组成了逆走滑应力体系,R为0.4,同理,说明中间轴没有明显的挤压或拉张性质,通过最大剪应力方向判断出b区域最易产生NNE-SSW向和NWW-SEE向断裂,断裂类型以走滑和逆走滑型为主,根据其最大剪应力节面的滑动角能看出,其中NNE-SSW向断裂更偏向于逆走滑型,NWW-SEE向断裂更偏向于走滑型;c区的压张轴方向组成了走滑应力体系,R为0.8接近R=1,说明中间轴具有明显的拉张性质,因此该区域容易产生的断裂以逆走滑型为主,甚至产生逆断型断裂。其最大剪应力方向为正N-S向和正E-W向,由于c区受到周围区域的断裂延伸影响,其性质并未体现在当地主要断裂特征上;d区的压张轴方向组成了逆走滑应力体系,R=0.7,接近R=1,说明中间轴具有一定的拉张性质,通过最大剪应力方向判断出d区域最易产生NW-SE向和NE-SW向断裂,断裂类型以逆走滑型和逆断型为主,根据其最大剪应力节面的滑动角能看出,其中NW-SE向断裂更偏向于逆断型,NE-SW向断裂更偏向于走滑型。

基金

收起

国家自然科学基金(42174074)
国家自然科学基金(41674055)
国家自然科学基金(42364005)
河北省教育厅科学研究项目(ZC2021213)

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2025年第25卷第6期

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doi: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308228

接收时间：2023-10-23
首发时间：2025-07-27
出版时间：2025-02-28

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收稿日期：2023-10-23
修回日期：2024-11-25

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国家自然科学基金(41674055)

国家自然科学基金(42364005)

河北省教育厅科学研究项目(ZC2021213)

作者信息

¹ 防灾科技学院地球科学学院, 三河 065201

² 河北省地震动力学重点实验室, 三河 065201

³ 成都理工大学地球物理学院, 成都 610059

通讯作者:

^* 万永革(1967—),男,汉族,河北馆陶人,博士,研究员。研究方向:地震学和地球动力学。E-mail:wanyg217217@vip.sina.com。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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分区	震源机制解总数	震源机制解类型数量
a	10	0	2(20%)	6(60%)	0	2(20%)
b	77	7(9.09%)	4(5.19%)	51(66.23%)	7(9.09%)	8(10.39%)
c	5	0	0	5(100%)	0	0
d	11	0	0	7(63.64%)	2(18.18%)	2(18.18%)

分区

震源机制
解总数

震源机制解类型数量

正断型

正走滑断型

走滑断型

逆走滑断型

逆断型

2(20%)

6(60%)

2(20%)

7(9.09%)

4(5.19%)

51(66.23%)

7(9.09%)

8(10.39%)

5(100%)

7(63.64%)

2(18.18%)

区号	节面Ⅰ/(°)	节面Ⅱ/(°)
a区	211.7	89.0	-29.0	302.3	61.0	-178.9
b区	11.9	88.3	56.0	279.4	34.1	177.0
c区	91.1	87.2	-177.1	0.9	87.1	-2.8
d区	304.8	87.2	135.1	37.6	45.1	4.0

区号

节面Ⅰ/(°)

节面Ⅱ/(°)

走向

倾角

滑动角

走向

倾角

滑动角

a区

211.7

89.0

-29.0

302.3

61.0

-178.9

b区

11.9

88.3

56.0

279.4

34.1

177.0

c区

91.1

87.2

-177.1

0.9

87.1

-2.8

d区

304.8

87.2

135.1

37.6

45.1

4.0

区号	主压轴	中间轴	主张轴	R
a区	163.17	20.77	30.00	61.00	260.80	19.31	0.6
(162.67~165.18)	(20.27~21.46)	(29.50~32.00)	(60.50~61.50)	(260.30~262.80)	(18.81~ 19.81)
b区	130.54	34.43	13.00	34.00	252.05	37.32	0.4
(128.14~134.84)	(32.20~38.03)	(12.50~13.50)	(33.00~34.50)	(251.55~252.55)	(36.32~37.82)
c区	316.00	4.00	135.00	86.00	226.00	0.07	0.8
(315.50~316.50)	(3.50~4.50)	(134.50~135.50)	(85.50~86.50)	(225.50~226.50)	(-0.43~0.57)
d区	0.42	27.64	122.00	45.00	251.13	32.25	0.7
(-0.08~0.92)	(27.14~28.14)	(121.50~122.50)	(44.50~45.50)	(250.63~251.63)	(31.75~32.75)

区号

主压轴

中间轴

主张轴

走向/(°)

倾伏角/(°)

走向/(°)

倾伏角/(°)

走向/(°)

倾伏角/(°)

a区

163.17

20.77

30.00

61.00

260.80

19.31

0.6

(162.67~165.18)

(20.27~21.46)

(29.50~32.00)

(60.50~61.50)

(260.30~262.80)

(18.81~ 19.81)

b区

130.54

34.43

13.00

34.00

252.05

37.32

0.4

(128.14~134.84)

(32.20~38.03)

(12.50~13.50)

(33.00~34.50)

(251.55~252.55)

(36.32~37.82)

c区

316.00

4.00

135.00

86.00

226.00

0.07

0.8

(315.50~316.50)

(3.50~4.50)

(134.50~135.50)

(85.50~86.50)

(225.50~226.50)

(-0.43~0.57)

d区

0.42

27.64

122.00

45.00

251.13

32.25

0.7

(-0.08~0.92)

(27.14~28.14)

(121.50~122.50)

(44.50~45.50)

(250.63~251.63)

(31.75~32.75)