引起华北平原区地震的原因

试论引起华北平原区地震的原因

摘 要 分析以下几个方面分析华北平原区地震的原因（1）华北平原区的地层特点及主要的地质构造；（2）华北地区地下水的变化与岩石能量的变化；（3）地下岩石能量的积累对于地震的影响，从而判断华北地区地震的极限。进而综述引发地震的可能性，运用自然现象和科学手段综合判断华北地区地震的可能性。

关键词 华北平原区地震 地层特点 地质构造 地下水变化 岩石能量

引言，华北平原区地处于中国东部，位于北纬32°～40°，东京114°～121°。西起太行山和伏牛山，东到黄海、渤海和山东丘陵区，北依燕山，南至大别山一线于长江流域分界，跨越河北、北京、天津、河南、山东、安徽、江苏等省，地域辽阔，人口众多，地震的不断发生给人们的生活造成了很大的伤害，本文就引起华北平原区发生地震的原因和发生地震的可能性做出讨论。

一、概述华北平原区地层及地质构造特征

（一）地层特点

华北平原区地形平坦开阔，出路有不同时代的地层。华北地区地层时代古老久远，大至包括约18亿年以前的地质历史（“铁堡运动”“五台运动”“中岳运动”）地壳板块相对薄弱，岩浆活动强烈，在这一时期为地层的相对稳定建立了基础；约在18亿年-2亿年之间，华北地台主要为升降运动，以接受沉积为辅，伴随有局部的剥蚀；约2亿年以来，华北平原区处于不断地下降阶段，长期处于接受沉积过程，但在此期间伴随有大规模的岩浆运动，在地壳的相对运动阶段形成了现在地形的雏形。再此之后华北地区一直相对稳定，并没有出现什么大的剧烈升降和其他运动，华北地区一直处于沉积为主、风化、剥蚀为辅的过程中，其沉积地层厚度平均可达3000米，局部可超过5000米。

（二）华北地区地质构造特征

华北地区地质构造特征，主要为2亿年以来地质板块的运动和不断变化而引起的，影响华北地震的地质构造断裂带主要为，郯庐断裂带——位于华北平原东部北起沈阳肇兴南至安徽庐江附近；华北平原区断裂带——横贯于华北平原区呈东北西南走向大致包括唐山滦县、北京、天津、衡水、沧州、邢台、邯郸至新乡附近；太行山山前断裂带——主要为太行山东麓边缘区大致呈南北走向，北起燕山南麓南至宿迁附近。

图1 安阳-徐州断面

以上所述为几条重大断裂带，还有几条如图1所示，这些断裂带都是活动断裂带，都在数百年前甚至数十年之间发生过强震，甚至于近几年还在不断地变化和震动，是华北地区板块震动薄弱区，地下岩石能量的变化将直接影响到华北地区板块的稳定性，对岩石能量的变化进行调查，有助于对地震的再一次发生进行推断和预测。

二、分析华北地区地下水位变化与浅部岩石能量积累

（一）以河北地区为例进行分析，据相关分析，河北省平原区近30年地下水开发利用现状如图2，图3所示，

图2 河北平原区浅层地下水分时段（年）开采量

图3 1969-2003年河北省深层地下水累计开采量

可见随着生产力的不断提升和社会的不断发展以农业为主的华北平原区地下水在不断的下降，经公式

每年浅层地下水开采量=（m2-m1）/10

其中m1——前十年地下水开采量 m2——后十年地下水开采量

由此可得出河北平原区在50年内浅层地下水的开采量分别为：1.084亿m3/年、4.028亿m3/年、2.809亿m3/年、-0.162亿m3/年、-1.06亿m3/年，说明浅层地下水的开采量在逐年减少，但是地下水位下降量在不断减少。河北平原区面积为10万km2，每年浅层地下水开采量为8.03亿m3，平均算可得浅层地下水水位变化为每年每平方米下降0.1m。运用同样的方法可得深层地下水每年每平方米下降量为0.5m。

利用1j=1n*m公式可以得出浅层地下水每年下降对于岩石所积累的能量大概为8*108j，深层地下水的开采量对于岩石的能量大概为8*109j，其产生地震的震级最大为4级地震。

三、分析华北平原地区地下岩石能量变化

华北地区处于太平洋板块的边缘，与欧亚板块接壤，接触带活动强烈，地震频发，主要是由于地下断裂带的不断活动和地下岩石的断裂而引起的。岩石内部能量的变化暂且不论，主要讨论外界能量的改变而引起岩石的断裂和破坏。就总体而言，随着太平洋板块的不断扩张，欧亚板块和太平洋板块的挤压力在不断地增加，岩石形态的变化也在增加，故地震的危险程度也在增加。就华北平原区而言，华北平原区地质断裂带发育比较强烈，地质构造复杂多变，随着岩石应力的变化，构造破碎带和地层断裂带的错动会不断的增加进而会引起华北平原区地震。

（一）首先从大范围的角度来看，太平洋板块和欧亚大陆板块毗邻，并接触与我国东部，而华北平原区也受到太平洋板块运动的直接影响，据相关分析，太平洋海中脊以69.6mm/a～149.6mm/a的速度在扩张，而太平洋在西侧的扩张速度相对较快，但是随着地球的转动和地球本身惯性的影响，太平洋板块和美洲板块，正在以平均70mm/a的速度向欧亚靠近，这样会给西太平洋与欧亚大陆的接触地带造成不断的挤压，致使地下温度不断升高，岩石能量不断积累，岩石的破碎和破裂也在不断的进行，华北平原区处在相互挤压的位置，因此为华北平原区地震的发生创造了条件，也为华北平原区岩石能量的增加提供了源泉。

（二）从华北平原区进行分析，在前文所述，华北平原区主要有3条重大断裂带，其断裂带的变化将直接影响华北平原区的稳定性。

（三）以断裂带上单位面积进行分析，假设面积为1m2，质量为1kg，时间为300*24*60*60s，v为70*10-3m，简单运用ft=mv可以得出f=70*10-3/2*107 即3*10-10n，p=f/a 可见单位质量体在单位面积上每年所受到10*10-9公斤的压力。

利用定积分微元法分析

图4

如图4所示，选取地下中的一单元作为研究对象，在点（x，y）处的面密度为ρ（x，y），假定ρ（x，y）在d上连续则该单元体的质量是多少，能量是多少？选取一小块为研究对象，近似看做均匀薄片，△m≈ ρ（ξi， ηi）△бi 所有小块质量之和近似等于单元体的总质量 即m=ρ（ξi， ηi） △бi

运用以上方法进行概略的分析，而在长达2400多公里的郯庐断裂带将受到可达 7*102公斤的压力，而在长达400多公里的太行山前断裂带也会聚集多达1*102 公斤的压力。在计算于断裂带在纵向方向的延伸其数量级将达到105公斤，在计入质量上的变化其数量级最大将上升至1015公斤约合1016j，相当于一个8级地震的能量。（1j=1n/m=（1/9.8）kg/m）

四、结论

（一）监测华北地区地下水动态变化

加强华北平原区地下水的动态变化监测手段，准确测定每一个水文年每一个地区的地下水的动态变化幅度，对变化幅度大的地区加大监测密度，提前做好地震预防工作。

（二）加强监测太平洋板块的运动情况

华北平原区地处于太平洋板块与欧亚板块的交接位置，太平洋的板块的运动直接影响到了华北地区的稳定，太平洋海底的不断扩张已经给太平洋周围的地区带来了不同的影响，首先根据日本地区和台湾地区地动力变化来推测华北地区地震的可能性是比较有效的手段之一。

（三）加大地震实验室的模拟力度分析地下岩石能量和地震波传播的能量之间的关系

实验室是实际情况的缩影，运用相关的地质参数和地动变化来模拟地震的发生，进而分析地震波传播的能量的大小与岩石极限能量之间的关系，在者进一步分析在人为条件下地震发生时地震波传播的能量和岩石断裂时的能量以及岩石断裂时转化为热能的关系，可进一步推断和计算地震发生时释放的最大能量和推测不同地区，在不同的岩石条件下发生的最大地震可能性。

本文的目的在于分析引起华北平原区地震的原因和分析地下岩石能量变化和转化关系，希望进一步能分析地下岩石能量的变化和岩石能量的极限。

参考文献：

[1]聂宗笙、强祖基、赵喜柱等 《华北北部地区地质模型与强震迁移》第一章 区域地质和活动构造1-6页。

[2]邓东起，张培震，冉永康，杨晓平，闵伟，陈立春《地学前缘（中国地质大学，北京）》 第10卷 特刊 2003年8月

[3]张石春，张建平 《河北平原区近30年来地下水动态变化及可持续利用对策》 海河水利 2005.no.2 第15-20页

[4]中国科学院地球物理研究所 《地震学基础》 1976

作者简介：

刘玉庚.男.1988.10.毕业于河北地质职工大学，现工作单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司，首都师范大学在读研究生.

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2e0580dc700abb68a982fb2d.html