粒子群算法在多种数据联合反演断层三维滑动速率的应用研究

建立多种大地测量数据联合反演的数学模型。利用青藏高原东北缘地区的GPS、水准、重力三种观测数据,结合附有LDW策略的惯性权重的粒子群算法,反演龙首山断裂的三维滑动速率。结果表明:龙首山断裂主要以右旋、逆冲为主,兼具挤压趋势,且具有空间分布不均匀性的特征。相比单一数据的反演结果,多种数据联合反演更具稳定性和规律性。

马雅雪山断裂金强河段晚第四纪断错地貌及滑动速率确定

祁连山东段发育了多条大型活动断裂,如近东西向展布的天桥沟-黄羊川断裂及北西西向展布的金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂等,在马雅雪山北麓、宝泉山隆起北缘还发育了一条整体呈北西-北西西向展布的马雅雪山断裂。其中,前人已对天桥沟-黄羊川断裂、金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂的晚第四纪活动开展了大量的研究,相比而言,马雅雪山断裂的研究程度还较低,其最新构造活动特征及其与区域主干活动断裂之间的关系等尚不清楚。马雅雪山断裂构成了天祝盆地与南部山体、丘陵的分界线,迹线清晰,断层三角面、断层槽谷多见,局部冲洪积阶地可见线性展布的断层陡坎,显示出断裂在晚第四纪有一定的活动。本研究对马雅雪山断裂西部的金强河段开展了实地调查,重点对马营沟及小黑刺沟2处的阶地断层陡坎开展了高精度地形地貌测量及阶地地貌面定年,对滑动速率进行了厘定。研究结果表明,马雅雪山断裂金强河段晚第四纪活动显著,断裂最近强震活动发生在8.21~3.43 ka BP,晚更新世晚期以来的垂直滑动速率为0.45~0.63 mm/a。

InSAR数据约束的鲜水河断裂带北西段震间滑动速率及浅部蠕滑特征

作为中国大陆最为活跃的断裂带之一,鲜水河断裂现今的滑动模式,尤其是北西段的浅部蠕滑特征长期以来备受关注。文中首先利用Sentinel-1卫星降轨数据,基于小基线集时序分析(SBAS)方法获取鲜水河断裂带北西段2014—2021年的地表视线向(LOS向)平均速度场;再采用弹性螺旋位错模型拟合InSAR跨断层剖面速度,估计断层的长期滑动速率和浅部蠕滑速率;最后结合黏弹性地震周期模型分析炉霍段地震的复发周期、下地壳和上地幔流变对滑动速率估计的影响。InSAR处理结果显示,断层两侧LOS向速度场呈现出明显的速度差异。使用弹性螺旋位错模型估计得到的鲜水河断裂北西段的断层滑动速率为7.2~11.0mm/a,自西向东逐渐减小。断裂带浅部蠕滑速率为0.3~3.1mm/a,蠕滑主要集中在虾拉沱和道孚—松林口之间。基于历史地震的复发周期及青藏高原东缘下地壳和上地幔黏滞系数的研究,文中采用黏弹性地震周期模型反演得到炉霍段的滑动速率为(7.91±0.3)~(9.85±0.4)mm/a,略低于纯弹性螺旋位错模型的结果((10.14±0.5)mm/a)。

利用重复地震研究安宁河断裂带及周边地区深部滑动速率

基于西昌流动台阵和安宁河断裂带附近固定台站2013—2019年记录的宽频带地震波形资料,利用波形互相关方法进行相似地震识别,同时对P,S震相到时进行校正。结合S−P相对到时差约束地震相对距离的方法,在安宁河断裂带及其周边地区识别得到10组重复地震。对研究区内近震事件和重复地震分别进行重定位,并根据重复地震发震时间间隔计算断裂带深部滑动速率。结果显示:汶川—茂县断裂带西南段滑动速率约为4.37—6.09 mm/a;安宁河断裂带北段滑动速率约为2.30 mm/a;木里地区滑动速率在2.03—8.46 mm/a之间。结合已有研究成果,推测汶川—茂县断裂西南段处于持续蠕滑状态,与孕震凹凸体附近的断层运动特征相符,暗示该区可能存在发生强震的风险;由重复地震和地震重定位结果推测安宁河断裂带具有北段蠕滑、南段闭锁的特征;木里地区浅部地震事件数量多于深部,且浅部滑动速率高于深部,符合水库诱发地震的特征。

鲜水河-安宁河断裂带磨西-冕宁段的滑动速率与强震位错

航片解译及野外地震地质考察结果表明 ,鲜水河 -安宁河断裂带磨西 -冕宁段存在明显的晚第四纪活动性 ,其以左旋走滑运动为主 ,并伴有显著的垂直滑动分量。晚第四纪以来的平均水平滑动速率在鲜水河断裂磨西以南段为 6 0～ 9 9mm a ,安宁河断裂冕宁以北段为 4 7～5 3mm a。同震位错及地震地表破裂研究表明 ,A .D .1786年康定 -泸定磨西 7 级地震的地表破裂可能南延至田湾以南 ;安宁河断裂冕宁以北段则具有蕴育 7 级左右地震的构造背景 ,最晚一次强震的地质记录极有可能是史料记载不全的A .D .132 7年一次 6级或 6级以上地震的证据。

渭河盆地北缘口镇关山断裂长期滑动速率

1研究背景。渭河盆地北缘断裂带是鄂尔多斯块体与渭河断陷盆地的边界断裂,在渭河盆地北缘断裂中,晚更新世以来以口镇—关山断裂活动最为强烈,其多次的正倾滑活动留存的断层陡坎在DEM影像中具有清晰的线性特征。20世纪80年代以来,诸多学者先后对口镇—关山断裂展开活动性调查工作。虽然对于断裂的几何展布特征、断错地貌特点和伴生的地裂缝等情况取得了较为具体的认识,但主要局限于全新世以来的断裂活动特征,且部分学者对于该断裂晚更新世以来的活动趋势的判断有着一定的分歧(田勤俭等,2003)。

GPS观测的活动断裂滑动速率及其对现今大陆动力作用的制约

活动断裂的滑动速率是晚第四纪构造变形的定量描述 ,是制约和研究现今大陆动力过程的重要基础数据。地震地质学研究给出主要活动断裂的长期和平均运动水平 ,横跨断裂的GPS观测能够提供断裂的现今滑动速率。文中利用重大科学工程“中国地壳运动观测网络”的 10 0 0多个GPS观测站的复测数据 ,计算中国大陆主要活动断裂的现今滑动速率。发现主要活动断裂的GPS滑动速率与晚第四纪滑动速率在运动方式和运动量上是大体一致的。从GPS观测到的断层滑动速率来看 ,中国大陆的大多数活动断裂的速率都在 10mm/a之下 ,而没有类似于板块边界的大于 2 0 30mm/a的滑动速率。这种现象意味着整个中国大陆的构造变形可能是分布式的 ,而不是仅仅集中在少数几条大型活动构造带上 ,沿主要活动断裂的刚性块体滑移可能不是构造变形的主要方式。现今构造变形的分块运动图像可能只是脆性上地壳的变形方式 ,中下地壳和上地幔的运动则以连续变形为特征 ,从下部驱动脆性上地壳的变形和运动 ,使得上部地壳的变形既表现出分块特征 ,又发生块内的变形。“连续变形”理论模型能够更好地描述大陆内部的构造变形。

GPS观测及断裂晚第四纪滑动速率所反映的青藏高原北部变形

断裂晚第四纪滑动速率及现今GPS观测揭示了青藏高原向北扩展与高原边缘隆升的运动特征.主要断裂晚第四纪滑动速率及跨断裂GPS应变速率的结果表明,青藏高原北部边缘的断裂以低滑动速率(<10 mm/a)为主,特别是两条边界断裂:阿尔金断裂和海原—祁连山断裂.两条主要边界断裂上的滑动速率分布显示了断裂间滑动速率转换及调整特征.阿尔金断裂自95°E以西的8-12 mm/a稳定滑动速率,向东逐渐降低到最东端的约I-2 mm/a,而海原断裂自哈拉湖一带开始发育后滑动速率为1-2 mm/a,到祁连一带(101°E以东)增大到相对稳定的4-5 mm/a,直到过海原后转向六盘山一带,滑动速率降低到1-3 mm/a,甚至更低.滑动速率的变化及分布特征显示,阿尔金断裂滑动主要是通过祁连山内部隆起及两侧新生代盆地变形引起的缩短来吸收的,海原—祁连山断裂的低滑动速率及沿断裂运动学特征表明断裂尾端的陇西盆地变形及六盘山的隆起是断裂左旋走滑速率的主要吸收方式.这一变形特征表明,青藏高原北部边缘的变形模式是一种分布式的连续变形,变形发生自高原内部,边界断裂的走滑被高原内部变形所吸收.

钻探揭示的黄河断裂北段活动性和滑动速率

黄河断裂是银川盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂,也是银川盆地的东边界。由于其北段呈隐伏状,因此,该段的活动性和滑动速率长期未知,影响了对盆地演化和地震危险性的认识。文中选择具有石油地震勘探基础的陶乐镇为研究场点,以人工浅层地震勘探结果为依据,在黄河断裂北段布设了一排钻孔联合剖面,并对标志层进行年代测试,获得了断裂的活动时代和滑动速率。结果表明,黄河断裂北段在晚更新世末期或全新世有过活动,在(28.16±0.12)ka BP以来的累积位移为0.96m,晚第四纪以来的平均滑动速率为0.04mm/a,该值明显低于南段灵武断层(0.24mm/a);尽管向下切割了莫霍面,黄河断裂晚第四纪活动强度和发震能力均要低于切割相对浅的贺兰山东麓断裂;黄河断裂可能在新生代之前已经强烈活动并深切莫霍面,新生代以来,银川盆地的构造活动迁移分解到以贺兰山东麓断裂为主的多条断裂之上,地壳双层伸展模型可解释银川盆地现今深浅部构造活动间的联系。

用GPS数据反演海原断裂带断层滑动速率和闭锁深度

以"中国地壳运动观测网络"区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith3-D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度.从西到东断裂共分为5段,采用遗传算法拟合GPS水平运动速度场,拟合残差均方根为1.1mm/a.反演结果为:毛毛山断裂左旋走滑运动速率为3.5mm/a,闭锁深度为22.0km;老虎山断裂左旋走滑速率为6.5mm/a,闭锁深度为10.3km;海原断裂带西段、中段和东段的滑动速率依次为4.5mm/a、5.6mm/a和5.5mm/a,闭锁深度依次为8.4km、3.6km和4.3km.表明毛毛山断裂左旋走滑运动速率小,闭锁深度大,有利于应变能的积累,使得该断裂及附近地区存在发生强震的背景.

基于重复微震的小江断裂带深部滑动速率研究

利用云南数字地震台网1999~2011年的波形资料，通过辨识源于同一位置破裂的重复微震来估算小江断裂带不同段落、不同深度的断层滑动速率．针对研究区台站分布稀疏的客观情况，应用了在子采样条件下基于孓P相对到时差来约束地震相对位置的方法，在小江断裂带识别出29组重复微震，其复发间隔存在差异变化．重复微震的时空分布初步分析表明：准周期的重复微震在空间上相对独立，远离其它重复微震和背景地震；在重复微震集中分布的区域，位置相近的重复微震可能会相互作用而影响其复发问隔；在背景地震活跃阶段，相邻背景地震发生引起的应力变化可能缩短重复微震的复发间隔．利用重复微震的地震矩和重复间隔，估算出小江断裂带孕震深处3～12km的滑动速率为1．6～10．1mm·a-1，显示不同破裂段的深部滑动速率存在明显差异．

祁连山昌马断裂晚更新世滑动速率

河西走廊-祁连断裂系、阿尔金断裂和海原断裂共同控制着青藏高原的东北边界及其变形模式。昌马断裂为河西走廊-祁连断裂系中一条活动强烈的走滑断裂带,其连接着阿尔金断裂和海原断裂。基于昌马断裂的活动特征和几何分布将其分为4段,并获取了其中3段的左旋滑动速率,分别为西段(1.33±0.39)mm/a、中西段(3.11±0.31)mm/a、中东段(3.68±0.41)mm/a,以及西段的缩短速率(0.70±0.20)mm/a。结果显示,昌马断裂的左旋滑动速率由西向东具有明显增大的趋势。昌马断裂的活动调节了阿尔金断裂约30%滑动速率减小量。研究证实了昌马断裂与祁连山西段其他次级断裂的左旋滑动、地壳缩短和盆地内部变形共同承担着阿尔金断裂东段多数的左旋位移,这种构造转换模式支持青藏高原东北缘是具有侧向挤出的地壳持续增厚模式。

小江断裂带南段全新世活动的地质地貌证据与滑动速率

小江断裂带南段位于近SN向的鲜水河-小江断裂系与NW向的红河-哀牢山断裂系的交会地带。在遥感影像上,小江断裂带南段线状特征清楚,且连续分布,表现为1条贯通的、单一的断裂构造,全长约70km,总体走向N20°E左右,中间呈略向E凸出的弧形。在龙潭村两岔河一带,沿着该断裂段存在比较典型的山脊、冲沟同步左旋位错现象。在跨断塞塘开挖的探槽剖面上,断裂分布状况、断错地层的沉积学特征、产状变化以及初步年代测试结果揭示了3次明显断错地表的古地震事件,显示了小江断裂带南段具有重复孕育和发生强震的能力。利用Trimble 5800 GPS实时差分测量系统,对两岔河地区存在典型同步位错特征的2条冲沟及其它们中间的台地进行了精细测量,位错量为(18.3±0.5)m;T_2阶地面是断裂西盘2条冲沟之间及其邻近地带的最高层状地貌面,通过不同深度年代数据的线性回归分析,该地貌面停止接受沉积的时代约为2606a BP。根据地质方法获得了小江断裂带南段全新世左旋走滑速率为(7.02±0.20)mm/a,与利用GPS数据获得的结果有着较好的一致性。对小江断裂带南段活动性和滑动速率的初步研究结果表明,在滇东南地区不存在川滇块体向S或SSE方向滑移被曲江断裂和石屏-建水断裂挤压变形吸收、而使得小江断裂带南段左旋走滑速率大幅度减小的现象,该断裂段是1条活动性明显的全新世断裂。这些初步认识为小江断裂带南段的未来地震危险性评价以及川滇地区的地震构造模型建立和检验提供了可以借鉴的基础地质资料。

西秦岭北缘断裂带黄香沟段晚第四纪活动表现与滑动速率

文章对西秦岭北缘断裂带黄香沟段的沉积建造、构造地貌等开展了野外调查与研究。冲沟位错、断裂剖面、山脊位错、线性槽地、洪积扇变形与断塞塘等详细的构造地貌分析,显示断裂带在黄香沟段晚第四纪具有较强的活动性,以左旋走滑兼有倾滑分量为特征。根据其中两条晚更新世末期以来的冲沟左旋水平位错平均值30.5±3.0m,及其14C限定的冲沟发生位错的年龄为13480±240aB.P.,获得断裂晚第四纪的水平滑动速率为2.3±0.2mm/a。同时,由断裂位错洪积扇形成的1.05±0.30m垂直位移量,与该期洪积扇形成的14C年龄3690±100aB.P.,估算了断裂晚第四纪的垂直滑动速率为0.28±0.08mm/a。

青藏高原东缘中南部主要活动断裂滑动速率及其地震矩亏损

作为青藏高原南东向"挤出逃逸"的重要通道,青藏高原东缘中南部具有大型走滑断裂广泛发育和地震活动强烈而频繁的特征.本文使用线性球面块体模型理论,在前人活动地块研究的基础上吸收新近研究成果,建立研究区三维块体几何模型,使用1999—2007年的GPS数据反演得到青藏高原东缘中南部主要活动断裂滑动速率.使用反演得到的滑动速率和最优断层闭锁深度估算了川滇菱形块体主要边界和其内部断裂的地震矩积累,并利用历史强震目录估算了地震矩释放,在比较两者差异的基础上得到了研究区地震矩亏损(未释放的地震矩)较大的断层和断层段,该结果可以作为研究区强震中长期危险性研究的参考.

四川大凉山断裂带的晚第四纪平均滑动速率

大凉山断裂带呈近南北向或北北西展布于安宁河、则木河断裂东侧的大凉山腹地 ,是一条连接鲜水河、小江断裂的贯通性全新世活动断裂 ,全长约 2 80km。航、卫片解译及野外实地考察结果表明 ,大凉山断裂带由海棠—越西、普雄河、布拖及交际河四条次级断裂呈羽列组合而成 ,晚第四纪以来的平均左旋滑动速率在3mm/a左右。

祁连山活动断裂带中东段冷龙岭断裂滑动速率的精确厘定

冷龙岭活动断裂是青藏高原东北缘祁连山断裂带的重要组成部分,位于祁连山断裂带中东段。根据野外考察结果认为,该断裂全新世以来活动强烈,主要表现为左旋走滑运动,并伴有正倾滑性质,断错地貌特征明显。通过高分辨率SPOT卫星数字影像和大比例尺航空照片处理确定断层的位置,利用断错地貌测图、热释光(TL)和碳十四(14C)测年方法,厘定了冷龙岭断裂的晚第四纪滑动速率,冷龙岭断裂晚更新世以来的平均水平滑动速率为(4.3±0.7)mm/a,全新世晚期以来的平均水平滑动速率为(3.9±0.36)mm/a。

天山地震带境内外主要断层滑动速率和地震矩亏损分布特征研究

本文搜集、整理1998—2013年境内外天山及周边地区（包括中国新疆、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦等）500余个GPS观测点数据,采用GAMIT/GLOBK软件对其进行解算和平差计算,并利用了弹性块体模型计算区域块体边界断层闭锁深度、块体运动参数和主要活动断层的滑动速率.研究结果表明,东、西昆仑地震带闭锁深度最大（19km）,其次为南天山地区,闭锁深度达到17km,闭锁深度最小的为哈萨克斯坦（13km）;各块体相对欧亚板块作顺（逆）时针旋转,旋转速率最大（-0.7208±0.0034°/Ma）为塔里木块体,其围绕欧拉极（38.295±0.019°N,95.078±0.077°E）顺时针方向转动,旋转速率最小为天山东段（0.108±0.1210°/Ma）,而天山东、西两段无论是在旋转速率上还是在旋转方向上都有显著的区别.西昆仑断裂带的滑动速率（10.2±2.8mm·a-1）最大,南天山西段滑动速率为9.5±1.8mm·a-1,其东段为3.9±1.1mm·a-1;而北天山东段滑动速率（4.7±1.1mm·a-1）高于北天山西段（3.7±0.9mm·a-1）;塔里木盆地南缘的阿尔金断裂带平均滑动速率为7.6±1.4mm·a-1,其结果与阿勒泰断裂带滑动速率（7.6±1.6mm·a-1）基本相当;天山断裂带运动方式主要以挤压为主,而阿尔金、昆仑、阿尔泰以及哈萨克斯坦断裂带均是以走滑运动方式为主,除阿勒泰断裂带走滑方式为右旋以外,其余几个断裂带均为左旋运动.最后,利用主要断裂带的滑动速率计算出各地震带的地震矩变化率以及1900年以来地震矩累计变化量,其结果与利用地震目录计算所得到的地震矩进行比较,判定出各地震带上地震矩均衡分布状态,研究结果显示阿尔金、西昆仑、东昆仑和北天山东段断裂带存在较大的地震矩亏损,均具有发生7级以上地震的可能性,南天山东段和哈萨克斯坦断裂带地震矩亏损相对较小,具有孕育6~7级地震的潜能,而天山西段、阿勒泰地震矩呈现出盈余状态,不具在1~3年内有发生强震的可能.

东昆仑断裂带东段玛曲断裂新活动特征及全新世滑动速率研究

东昆仑活动断裂是青藏高原东北部一条重要的NWW向边界断裂。玛曲断裂位于东昆仑断裂带的最东段。根据野外考察结果认为玛曲断裂全新世以来活动强烈，主要表现为左旋走滑运动，并伴有正倾滑运动性质。断错地貌特征明显，断裂过玛曲县城以后，沿黑河南岸穿过若尔盖草地向东，直至岷山北端求吉附近。通过两处断错地貌的全站仪器实测和测年资料讨论了玛曲断裂新活动特征和全新世滑动速率，玛曲断裂全新世早期以来的平均水平滑动速率为6．29～5．71mm／a，全新世晚期以来的平均水平滑动速率为4．19～4．03mm／a。

青藏高原北部库玛断裂东、西大滩段全新世地震形变带及其位移特征和水平滑动速率

1 前言库玛断裂(库赛湖-玛曲断裂)是青藏高原北部东昆仑缝合线中的主要断层系。它是青藏高原内部所形成的以走滑运动为主的大断裂带之一,也是高原南部与北部相对陷落差异活动十分强烈的断块地貌界线。