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华北地块中南部位于豫北地区的晋冀鲁豫四省交界处,是我国东部地区非常重要的地震活动单元。区内主要有鲁西隆起、华北坳陷和太行山隆起三个不同性质的构造单元。各级断块均以规模较大、切割较深、活动性较强的断裂为界。区域内的主要断裂包括:太行山山前断裂带、沧东断裂带、东濮地堑断裂带(聊兰断裂、黄河断裂、长垣断裂)、新乡一一商丘断裂带、磁县——大名断裂带等。这些断裂控制着断块的构造运动,与地震活动有密切关系。其中,太行山山前断裂带(西为太行断块,东为冀鲁断块)上曾发生过7级以上强震,而新乡——商丘断裂带(北为冀鲁断块,南为豫皖断块)也发生过中等强度的地震。目前该区域正处于地震第三活动期的显著活跃阶段,区内地震活动明显增多。因此,通过地震层析成像的方法研究该地区地壳内部速度结构的分布特征,进而探讨该地区未来地震的活动性是非常有意义的。
针对目前华北地块中南部,区内地震活动明显增多这一现状。本文围绕这一地区的地震活动规律和地下介质速度分布特征之间的相关性,利用在华北地块中南部(豫北地区的晋冀鲁豫四省的交界处,113°E~116°E, 35°N~37°N)研究区域内的22个地震台站1980年至2005年间的293个区域地震资料——Pg波震相、Sg波震相到时记录共约7000多个,用地震层析成像技术对该区域莫霍面以上——地壳部分的三维速度结构进行了反演成像。并对成像结果做了分辨率分析和初步解释。根据研究区域的地质构造特点和地震活动分布规律,结合反演得到的该区域地壳速度分布特征,分析讨论了区域地震活动和地下介质速度不均匀性之间的相关性规律。并对未来该地区的地震活动性做了分析探讨。具体结论如下:
(1)华北断块中南部地区,上部地壳(18km以上部分)和下部地壳(27~34km)速度横向差异明显而中部地壳速度分布相对较均匀。上部地壳的高速区域和低速区域基本以太行山前断裂为界,并沿着其走向分布。太行山前断裂的西北区域以高速分布为主,而其东南区域则低速分布明显。太行山前断裂邻近区域则以高低速相间分布。而中部地壳(18km~27km)速度分布相对较均匀。从地表至中部地壳项界面,高速分布越来越弱,从20km开始几乎消失,仅剩下小区域的低速分布,这种情况一致延伸到27km左右。下部地壳(27km~34km)以低速分布为主,中间夹杂又小范围的弱高速带。从27km深度开始中部地壳的相对均匀速度分布逐渐被显著的低速分布所取代,到了33km深度这一现象更加突出。
(2)研究区域内,地震多发区几乎都对应着高速分布。也即地震多发生在有高速分布的地区。
(3)由于114.5°E~115.0°E,35.6°N~35.8°N地区存在着明显的较大范围的高速分布,而这一地区之前很少有地震发生(少震区),所以这一地区未来的地震活动值得关注。