基于三维地壳形变研究黄河断裂灵武段现今活动状态

Lingwu section of Huanghe fault is the boundary between Yinchuan basin and Ordos block, controlling the development and evolution of southern Yinchuan basin. Lingwu section has seismogenic potential of large earthquake; however, its present-day activity and locking state are unknown. In this project, we try to reveal the present-day activities of the Lingwu section of Huanghe fault based on three dimensional crustal deformation fields with different temporal and spatial resolutions and digital seismological results. This study will provide evidence for determining the seismogenic potential during interseismic period and strong earthquake urgency. We will carry out the following works. Firstly, three dimensional crustal deformation fields will be achieved base on GPS, leveling, and InSAR measurements. Secondly, locking state of the Lingwu section of Huanghe fault at different depths and slip deficit will be determined based on three dimensional deformation field and repeating earthquake results. Thirdly, we will determine the location of asperities along the fault surface of the Lingwu section of Huanghe fault based on the locking state and relocating earthquakes results.

黄河断裂灵武段控制了银川盆地南部的形成和演化，是银川盆地东南缘和鄂尔多斯地块的分界断裂，具备大震发震能力，然而其现今活动状态尚不清楚。本项目拟基于区域不同时空分辨率的三维地壳形变信息，结合数字地震学研究结果，揭示黄河断裂灵武段的现今活动状态，为断裂孕震阶段和强震紧迫程度的判定提供科学依据。拟开展以下3个方面的研究内容：①综合利用多期GPS、水准、InSAR加密观测资料，处理获取黄河断裂灵武段区域现今高空间分辨率的三维地壳形变场。②以地表精细三维地壳形变场和深部重复地震为约束，研究黄河断裂灵武段现今深、浅部闭锁状态与滑动亏损分布。③联合深、浅部闭锁状态和区域中小地震精确定位结果，判断黄河断裂灵武段断层面可能存在的孕震凹凸体部位。

银川盆地是宁夏北部重要的地震活动地带，盆地东界是近南北向的黄河断裂。黄河断裂是银川盆地与鄂尔多斯地块的分界断裂，鉴于其所处的特殊构造位置以及对潜在地震灾害的重视，前人从地质地貌、地球物理勘探等方面开展了大量研究工作，取得了一批成果。虽然前人针对黄河断裂灵武段开展了大量研究，但仍有一些关键科学问题没有解决。第一，黄河断裂灵武段的现今活动状态尚不清楚。第二，大地测量结果是否支持区域地震危险性较高的结论尚不清楚。. 本项目通过大地测量和地震学观测资料，开展了以下三个方面的研究工作：（1）综合利用多期GPS、水准、InSAR观测资料，处理获取黄河断裂灵武段现今区域高空间分辨率的三维地壳形变场图像。（2）以地表精细三维地壳形变场和深部重复地震为约束，研究黄河断裂灵武段现今深、浅部闭锁状态与滑动亏损分布。（3）联合深、浅部闭锁状态和区域中小地震精确定位结果，判断黄河断裂灵武段断层面可能存在的孕震凹凸体部位。. 本项目研究得出以下结论：（1）利用GPS速度场剖面发现，黄河断裂北段以拉张兼走滑运动为主，而黄河断裂南段以走滑运动为主，盆地整体处于剪切拉分断陷环境。主应变率显示南段比北段受到的压应变更大，并且南段的面膨胀率和最大剪应变率也比北段大，南段滑动速率也比北段大，小震分布特征也显示南段比北段地震密集，所以黄河断裂南段比北段活动性强。（2）基于InSAR技术获取了银川盆地2015~2019年平均形变速率图，并反演黄河断裂灵武段的滑动速率和闭锁深度，结果显示，走滑速率约3.03 mm/yr，正断倾滑速率约0.27 mm/yr，闭锁深度约6.8 km，倾角约54.7°，说明灵武段现今以右旋走滑为主并兼有一定的正断倾滑分量，断层存在一定程度的闭锁。（3）利用Hypo2000绝对定位方法和双差相对定位方法，对吴忠－灵武地区1970年以来的中小地震进行精确定位，结果显示，宁夏及邻区中小地震震源深度优势分布为5～20km，多发生于中上地壳范围内。采用互相关技术计算检测发现3组重复地震对。