姜春利

摘 要：为搞好我省的水工环地质工作，文章综合了形变测量、水系变迁、绝对应力测量、地震和光弹实验等方面的资料，得出全省范围内的现今地壳介质处在一致性较好的统一构造应力场之中，现今构造应力场最大压应力主轴方位为NEE—SWW向，剪切应力的作用方向为NNE向和NWW向。应用现今构造应力场理论，研究了我省地热资源的的勘探开发、区域地壳稳定性评价、地质环境演变等地质问题，取得了较好的成果，对进一步搞好水工环领域的地质工作具有较好的指导作用。

关键词：现今构造应力场；主压应力；活动构造体系；地质环境

在水工环地质领域中，地热资源的的勘探开发、区域地壳稳定性评价、地质环境演变等地质问题与现今地壳运动关系密切，现今地壳运动方式受现今构造应力场的控制 。我省的现今构造应力场特征如何？搞清这个问题对搞好我省的地热资源的的勘探开发、区域地壳稳定性评价、地质环境演变等水工环领域的地质工作都是至关重要的。本文将对这些问题进行阐述，欢迎同行进行批评指正。

一、辽宁省现今构造应力场特征分析

现在构造应力场是地壳构造应力场最新的表现，是新生代构造应力场的进一步演化和延续。从绝对应力测量、形变、地震等资料分析可以了解辽宁省现在构造应力场的基本特点。

形变测量资料说明，大的形变异常多呈北东向展布。海城地震后，用微波测距仪复测了9条Ⅰ等三角边，用激光测距仪复测了2条Ⅰ等三角边和2条Ⅱ等三角边，其中边长最大的三角边缩短380mm，相对变化为1.6×10-6，应变主轴方位表明震中区有N74°E方向的挤压。

区域上一些水系在北东方向上拉伸延长，在近东西向收敛，这从另一个侧面反映了区域近东西向的挤压。

绝对应力测量资料表明，区域内构造应力场的最大主应力方向为NWW向和NEE向。地震资料所反映的应力场特征，可以从三个方面来讨论。震中区构造地裂缝的展布、形变和运动方式直接反映了震源区的应力场特点。1975年海城7.3级地震在震中区造成了走向N65°～70°W的地震裂缝带，最大水平错距0.55m，为左旋扭动，由此推断的最大主压应力轴方位为N65°E。

据研究区内6级以上地震等震线长轴方向统计结果，发现区域内等震线长轴有两个优势方向，一个为NNE向，另一个为NWW向，这雨地震裂缝带所反映的应力作用方向大体吻合。

辽宁省内4.5级以上地震的震源机制解有较好的一致性，其结果表明，断层错动基本是走滑型，截面走向为NNE向和NWW向，压应力方向为NEE向（表1）。

小地震综合震源机制节面解所得的结果可以反映较大范围的应力场状况。根据省内200多个小震资料的统计（表2），两个节面的方位集中于9°～35°和278°～308°的范围，主压应力轴的集中方位分别是45°～84°和238°～246°，主张应力轴方位为144°～172°和333°～351°。以上结果说明，主压应力方位为NE—NEE向，与强震资料所得结果完全一致。

光弹试验的结果说明，当以N60°E方向压缩时，各点的压应力轴走向与实验值的差值最小，由此表明，省内现今构造应力场作用方向接近N60°E的方向。

综合形变测量、水系变迁、绝对应力测量、地震和光弹实验等方面的资料可以看出，尽管研究现代构造应力场的方法各种各样，但所得到的结论基本一致，即全省范围内的现今地壳介质处在一致性较好的统一构造应力场之中，最大压应力主轴方位为NEE—SWW向，剪切应力的作用方向为NNE向和NWW向。辽宁省现今构造应力场及现今活动构造体系特征可用图1 来表示。在这种主压应力作用下，易形成NEE—SWW的张裂构造，而与其共生两组扭裂构造，分别为NNE—SSW的顺时针（右旋）张扭性剪切面和NWW—SEE向逆时针（左旋）扭压性剪切面。

二、现今构造应力场在水工环地质领域中的应用

（一）地热资源的的勘探开发

地热资源是深部热源向上传导的结果。就辽宁而言，其地下热源均是幔源热，地下深部的幔源热，沿深大的现今正在活动的张性断裂或张扭性断裂上涌，向上传导的地温梯度很大，形成热异常或温泉。辽宁省现今构造应场的特征是在NEE-SWW向主压应力的作用下，所形成的张性构造是NEE向的，张扭性构造NNE向的，故我省主要中高温温泉热异常方向大都是NEE向和NNE向的。例如兴城温泉和千山温泉等，其原因就在于此。今后在辽宁省中、新代盆地地热开发中一定要先从寻找NEE向张性活动构造和NNE向张扭性活动构造入手，即先解决热源条件，这样成功的可能较大。

（二）区域地壳稳定性评价

要想科学地评价区域地壳稳定性，就必须掌握现今构造应力场和（现今）活动构造体系的特征，在现今构造应力场所控的断裂构造带是活动构造带，也是区域地壳不稳定地带，往往成线状或条带状等距分布，由不同方向的活动构造带所围限的中间地块往往呈整体升降运动，是地壳相对稳定地段，即所谓的“安全岛”。评价区域地壳稳定性，还必须掌握活动构造的性质、方向、活动幅度及地应力聚集程度，历史地震及迁移方向等背景资料。下面给出一个应用现今构造应力场研究区域地壳稳定性评价的具体实例：华北地台区强震（MS>6.0级）震中迁移规律研究。

根据研究包括我省在内的华北地台区的现今构造应力场是相同的。根据区域地震资料分析，包括我省在內的华北地台区区域地震活动受现今构造应力场控制极其明显。从中国东部部分地区地震震中分布图上可以看出，地震多沿NNE和NWW向呈等距的條带状分布，据此将华北地台区划分为如下几个地震带（见图2）：

丹东-烟台NNE向 地震带（Ⅰ—Ⅰ）

郯庐NNE向地震带（Ⅱ—Ⅱ）

阜新-唐山-邢台NNE向地震带（Ⅲ—Ⅲ）

通辽-北京-太原NNE向地震带（Ⅳ—Ⅳ）

临沂-邢台-太原NWW向地震带（一-一）

渤海—张家口NWW向地震带（二-二）

丹东—海城—锦州NWW向地震带（三-三）

开原-通辽NWW向地震带 （四-四）

从构造体系的角度分析，NNE向地震带实际是在现今构造应力场NEE向主压应力作用下必然出现NNE向张扭性右旋剪切滑动形成活动构造带，同理NWW向地震带实际上是与之共生互存的NWW向扭压性左旋剪切滑动形成活动构造带。包括华北地区在内不论是小震，还是1975年海城7.3级和唐山7.8级大地震的震源机制及震后地面裂缝运动机制观察，均一致性得出上述结论，这也为我们分析预报地震提供了理论依据。

再来讨论华北地台区MS≥6.0级的强震震中近几十年来的迁移规律。从图2中可以看出沿阜新—唐山 —邢台NNE向地震带，1966年3月22日邢台发生7.2 级地震，沿断裂向NNE方向1967年3月27日河北河间县发生6.3级地震，1976年7月28日唐山发生7.8级地震，1977年5月7日发生卢龙北6级地震。郯庐NNE向地震带1969年7月18日渤海发生7.4级地震，向NNE方向于1975年2月4日发生7.3级地震。渤海—张家口NWW向地震带，1969年7月18日渤海发生7.4 级地震，向NWW方向1976年7月28日发生7.8 级唐山地震，1998年1月10日发生张北尚义6.2级地震。丹东—海城—锦州NWW向地震带，1944年发生了丹东6.75级地震，向NWW方向1975年2月4日发生海城7.3级地震，且余震主要集中在西北头，1978年5月18日又在其NWW向发震断裂前进方向（NWW向）上的局部残余闭锁区段，发生了余震序列中震级最高的6.0级晚期强余震。由此可以得出NNE向地震带MS≥6.0级强震存在沿断裂从SSW向NNE迁移的规律，这与NNE向活动断裂带在现今构造应力场作用下必然发生右旋滑动是一致的。NWW地震带MS≥6.0级强震有从SEE向NWW迁移规律，这与NWW向活动断裂在现今构造应力场作用下必然发生 左旋剪切滑动是一致的，MS≥6.0级强震均发生在NNE向地震带和NWW地震带交汇处。按这一规律推断，那么华北地台区下一个强震活跃周期来临时，阜新—唐山—邢台NNE向地震带强震震中将向NNE方向迁移至辽西地区，而丹东—海城—锦州NWW向地震带向NWW方向迁移至辽西锦州地区，NNE的右旋剪切与NWW左旋剪切二者在辽西相交汇地区互相作用而造成应力集中，因此辽西地区完全有发生6级或6级以上地震的可能。另从海城与唐山地震后区域地下水异常分布图中可知，唐山地震前后，辽西地区均出现大面积异常，说明辽西地区与同处于一个活动构造带上，在下一个强震活跃周期来临时，强震向辽西迁移的可能性很大。

从公元419～1988年辽西共发生MS﹥4.5级地震8次，从发生时间规律看，419年朝阳5.5级地震，与1318年阜新4.7级地震隔899年，到1698年义县5级地震间隔370年，再到1966年义县城4.6级地震，又隔了260年，1977年又发生阜新MS﹥4.5级地震，1988年彰武发生了4.8级地震。辽西又进入一个新的地震活动大周期，发生大震的可能性还是存在的。另外从国家地震局分析预报中心用计算机储存的数据电绘了中国东部1970年—1979年MS ≥2.0级地震震中的平面分布图可以看出，在阜新—唐山—邢台NNE向地震带和丹东—海城—锦州NWW向地震带交汇处已形成团块状小震群，具备蕴震条件 。因此辽西地区也是区域地壳稳定性不稳定区，应进一步加强对不稳定地块的研究。

（三）地质环境演变的研究

根据目前的研究成果，全球或区域上的气候冷热、降水的多少（干湿）、生物群落的变化、海平面的变迁、地壳的形变等环境因子的演变具有相关性，并且具有不同时间尺度的周期性。我们可用第四纪地质学的方法来研究一个地区的第四纪以来的地质环境的历史和现状，但要预测未来的地质环境的演变，还必须划分出地质环境演变的不同时间尺度的周期及幅度，以及相应的动力机制，这样的预测结果才有科学依据。

地质环境演变的研究涉及到现今构造应力场形成机理，根据目前的研究成果，当地球自转角速度变快时即ω增大，地球扁率f增大，即地壳产生从两极指向赤道形变，伴随这种形变必然产生从两极指向赤道作用力；相应的海陆运动方式表现为赤道地势升高两极地势降低，故赤道（低纬度地区）发生海退，两极（高纬度地区）发生海侵；当地球自转速度变慢时即ω减小，地球扁率f减小，即地壳产生从赤道指向两极形变，伴随这种变形必然产生从赤道指向两极作用力，相应的海陆运动方式表现为赤道地势降低两极地势升高，故赤道（低纬度地区）发生海侵，两极（高纬度地区）发生海退。从晚第三纪至今，地球再次向近银点奔去，而自转速度再次减慢，地壳运动方式再次发生根本改变。在从赤道指向极方向地应力作用下，印度板块向北挤压，与欧亚大陆碰撞，使特提斯洋闭合，形成了青藏高原；我国中东部也由中生代向南扭动也转变为向北扭动，郯庐大断裂也呈右旋扭动，形成了如图1所示的包括我省在内的华北地台区的现今构造应力场，同时由于地球扁率减小，促使两极（高纬度）地区地势升高，促使赤道（低纬度）地区地势降低，即赤道（低纬度地区）发生海侵，两极（高纬度地区）发生海退。

虽然从长尺度（几百万年-几千万年）看，地球自转速度是减慢的，但从中（几千年-几万年）、短（几千年-几十年）尺度看，地球自转速度仍有时快时慢的变化，影响全球环境演变化，其规律是：当地球自转速度加快时，赤道地势升高两极地势降低，故赤道（低緯度地区）发生海退，两极（高纬度地区）发生海侵；华北地区形成外力偶左旋型性构造应力场（中生代时的新华夏系）；全球气温升高；温暖的阔叶林型植被界线北移。当地球自转速度减慢时，赤道地势降低两极地势升高，故赤道（低纬度地区）发生海侵，两极（高纬度地区）发生海退；华北地区形成外力偶右旋型性构造应力场（现今构造应力场型）；全球气温降低；干旱半干旱的草原荒漠型植被界线南移。

上述中（几千年-几万年）、短（几千年-几十年）尺度全球环境演变规律较好地解释了下辽河平原海岸历史变迁。最近2500年的气候变化在辽东湾海岸线的历史变迁中有明显的对应反映：在2100～1650a B.P的汉晋低温时期，海岸线基本无变化（可能与现代大体一致），从公元550a B.P年到950a B.P年，是我國历史上的第三个温暖期，辽东湾海岸线大幅度北进，海进25公里，最大浸入地区与下辽河中的东西凹陷带位置一致（北界在杜家台—盘山—沙岭—牛庄一带，见图3）。到700a B.P的元朝时期继续保持这样，随后的明清低温时期海水逐渐后退，南移至现今海岸。

三、结语

综上所述，辽宁省现今构造应力场形是在长尺的地球自转速度减慢情况下形成的外力偶呈右旋引起主压应力为NEE-SWW向，在这种主压应力作用下，易形成NEE—SWW的张裂构造，而与其共生两组扭裂构造，分别为NNE—SSW的顺时针（右旋）张扭性剪切面和NWW—SEE向逆时针（左旋）扭压性剪切面。故我省主要中高温温泉热异常方向大都是NEE向和NNE向的。在现今构造应力场的主压应力为NEE—SWW向挤压力作用下，形成的NNE—SSW的右旋张扭性结构面和NWW—SEE向左旋扭压性结构面是现今地震活动带，地震沿NNE—SSW的右旋张扭性结构面从SSW向NNE迁移，沿NWW—SEE向左旋扭压性结构面从向SEE向NWW迁移，并在二者交汇区域形成强震震中。地球自转速度减慢情况下，由于地球扁率减小，促使两极（高纬度）地区地势升高，促使赤道（低纬度）地区地势降低，即赤道（低纬度地区）发生海侵，两极（高纬度地区）发生海退。故明清低温时期渤海湾海水逐渐后退，南移至现今海岸。今后应加强对现今构造应力场理论的研究工作，以便更好地指导我省水工环地质工作。

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