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构造地球物理学在孕震环境研究中的应用及其相关问题李安然1 , 张秋文2 , 李峰1(11 构造地球物理学在孕震环境研究中 的应用及其相关问题 李安然1 , 张秋文2 , 李 峰1 (11 中国地震局地震研究所 , 湖北 武汉 430071 ; 21 华中科技大学 , 湖北 武汉 430074) 摘要 : 简要论述了用构造地球物理学研究地震构造环境的基本思路 、方法程序等 , 并从 中长期地震预报及工程地震角度对这门交叉学科的产生背景 、完善发展 、科学意义与前 景等相关问题进行了讨论 。 关键词 : 潜在震源 ; 构造地球物理学 ; 地震构造总体环境 ; 工程地震 中图分类号 : P54 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 8662 (2001) 04 - 0001 - 07 1 引言 构造地球物理学 (tectono - geophysics) 介于地质学与地球物理学之间 , 它融合了构造地 质学 、地貌学与第四纪地质学 、大地测量学 、深部地球物理学 、地震学以及地球动力学等多 种学科的相关边缘领域 , 是研究三维 、动态大地构造环境及其对人类影响的一门新的交叉科 学1 ～ 3 。从学科隶属关系看 , 构造地球物理学是大地构造学的一个分枝 , 它与 “构造地球 化学” (tectono - geochmistry) 4 对应 、并列 , 主要任务是分担现代大陆及邻近海域岩石圈的结 构 、物性 、构造 、演化 、地壳运动与形变及其动力学过程的研究 , 为减轻地质 、地震灾害和 环境保护服务 。构造地球物理学可广泛应用于地震学许多相关领域 , 诸如地震孕育环境 、地 震成因和地震中长期预报等 。本文仅就构造地球物理学在地震构造环境研究中的应用作一初 步探讨 , 并且从地震地质和工程地震角度简要论述了这门新学科的产生 、发展及其科学意 义 。 2 构造地球物理学应用于孕震环境的研究 211 思路 地震是现代地壳 ( 岩石圈) 构造运动的产物 , 其孕育 、发生需要特定的环境因素和条 件 , 诸如岩石性质 、构造应力 、活动断裂等 , 因此 , 地震孕育环境主要是指其地质构造条 件 , 即通常所说的 “地震构造环境”。研究认为 , 地震震源的位置和发震强度通常是由其所 处的地震构造环境条件决定的 。在以地点和强度为目标的地震中长期预报工作中必须要进行 收稿日期 : 2001 - 09 - 13 作者简介 : 李安然 (1940 - ) , 男 , 研究员. 博士生导师 , 主要从事地震构造与诱发地震研究. 述几个方面的内容要统一起来进行综 (组) 述几个方面的内容要统一起来进行综 (组) 合分析 , 才能更多地揭示地震孕育 、发生的构造 环境条件及其影响因素 。为此 , 需要对 “地震构造环境”赋予新的综合涵义和研究任务 : 既 强调地表至地壳深部的构造及其组合特征 , 又注重其发展演化进程和现今活动性状 , 还要深 入研究构造作用如何导致地震发生 , 等等 。这种包含地壳构造几何学 、运动学特征和动力学 过程的三维动态的地震孕育系统叫做 “孕震总体环境”, 也可称其为 “地震构造总体环境” (entire seismotectonic environment) 。显然 , 研究这种具有综合涵义和整体概念的孕震构造环境 是构造地球物理学的主要任务之一 。 212 方法 运用构造地球物理学研究地震构造总体环境的方法和程序 (步骤) 如图 1 所示2 : (1) 地壳上 (浅) 部构造特征 , 主要包括大地构造背景及其发展演化 、地表断裂系统展 布 、切割和力学性质等研究 ; (2) 地壳结构及深部构造特征 , 着重研究地球物理场 、地壳分层及其界面之间组合关 系 、壳内介质物性及状态 、深部断裂构造等 ; (3) 深 、浅部构造组合总体的几何学及运动学特征 , 尤其注重现代构造应力场 、新构造 运动 、地壳形变 、活断层作用与地震活动的研究等 。 (4) 分析 、建立研究区三维 、动态的地震构造总体环境及孕震模型 , 探讨其孕震条件 、 动力学机制和潜在地震活动性 (地点 、强度) 预测标志等 。 213 实例图 2 为湖北麻城 610 级地震 213 实例 图 2 为湖北麻城 610 级地震 (1932 ) 孕 震 总 体 环 境 模 型 : 震 源位 于 地 壳 深 部 界 面 ( 莫 霍 面 、 居里面等) 隆起边缘的活动断裂 (麻 城 - 团 凤 断 裂 ) 切 割 部 位 , 地表是该断裂控制的