东昆仑断裂带东段微震检测与构造分析

本文整理了一套包括微震检测、地震去噪、震相拾取和地震定位的构建高精度地震目录数据的处理流程。收集了青海省内东昆仑断裂带东段20个数字地震台站记录的2009−2018年的连续地震数据,并应用该流程进行微震检测、去噪和定位。首先,从台网中心提供的3198个地震事件目录中筛选出1200个信噪比高且震相较为明显的地震事件作为模板事件,利用基于图像处理器加速的模板匹配定位方法(GPU-M&L)进行遗漏地震的检测与识别,然后利用基于神经网络的地震波形去噪方法进行去噪处理,再结合基于深度学习的震相拾取技术和双差定位方法对去噪后的地震事件进行震相拾取和定位。使用GPU-M&L共检测出13318个地震事件,约为台网地震目录事件数量的4.2倍;去噪后得到7514个地震事件,约为台网地震目录事件数量的2.3倍,完备震级从台网目录的ML 1.5降低至ML 0.9。定位后共获得7247个地震事件,精定位结果显示,东昆仑断裂带东段的地震以中小震为主,在空间上呈窄条带状或簇状分布,震源深度的优势分布深度为0~15 km;在101°E附近地震的空间展布发生变化,主要沿阿万仓断裂带向东南展布;在玛沁-玛曲段可能存在地震空区。本研究的微震结果为研究东昆仑断裂带东段地震活动性、发震断层的深部构造等提供了重要的数据基础。

东昆仑断裂带活动速率研究概观

东昆仑断裂带是青藏高原内部的主要巨型左旋走滑断裂。了解该断裂带的活动速率对于理解青藏高原的隆升演化和大陆构造变形过程至关重要。近年来,多学科的研究成果揭示了东昆仑断裂带活动速率时空变化特征的阶段性认识。本文综述了东昆仑断裂带的几何分段、深部结构和在数十年至数十万年时间尺度下的活动速率研究进展,并探讨了未来的研究方向。东昆仑断裂带呈现典型的走滑断裂几何结构,自西向东形态逐渐变得复杂,呈现出“马尾状”的构造形态。通过遥感、地质调查、古地震和大地测量等方法,研究者测量了东昆仑断裂带的水平和垂直活动速率。研究结果显示,水平活动速率自西向东总体减小。以阿尼玛卿山(99°E~100°E)为界,西部地区的水平活动速率基本稳定在10~12 mm/a,变化不大;东部地区的水平活动速率范围为1~12 mm/a,不大于西部,但该速率值存在较大争议。垂直运动速率则呈现出相反的趋势,西部约为水平活动速率的10%,而东部逐步增加。这表明西部的水平变形仍有部分在东部转换为垂向隆升。在地貌位错量和大地测量数据相似的情况下,活动速率的差异可能与位错量相应的起始年龄差异、震后黏弹性松弛效应、次级断裂和巴颜喀拉块体内部断裂、岷山隆起等因素有关。目前,东昆仑断裂带的水平运动已有深入研究,未来可以尝试补充其垂直运动的研究,利用水平和垂直速率之比的变化来探讨水平走滑和垂向隆升变形的转变过程。不同学科对于东昆仑断裂带的活动速率有不同的认识,这是由于该断裂带具有复杂的几何结构,并且不同学科的研究方法在时空尺度上也存在差异。因此,在综合分析多学科数据时,需要考虑这些差异对结果解释的影响,并尽可能采用相同或相近时间尺度下的数据进行对比。

东昆仑断裂带西大滩段全新世古地震研究

对东昆仑断裂带西大滩段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露，共揭露出6次古地震事件，它们的年龄分别为10302±651aB．P．，8650±500aB．P．，7160±506aB．P．，2830±170aB．P．，1985±121aB．P．和1540±92aB．P．；古地震重复间隔分别为1652±820a，1490±711a，4330±534a，845±209a和445±152a。研究发现，西大滩段全新世古地震活动具有丛集现象和重复间隔时间的分段性，第1丛集期在10300—7100aB．P．期间，平均重复间隔1571±543a，第2丛集期在2800—1500aB．P．期间，重复间隔400—800a左右，平均重复间隔645±129a，两个丛集期间隔4300a。西大滩段全新世地震活动规律对昆仑山地区未来地震危险性评估具有重要意义。

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟M_s7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_s7.0地震是继2008年汶川M_s8.0地震和2013年芦山M_s7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_s7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_s7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_s7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.

东昆仑断裂带东部塔藏断裂地震地表破裂特征及其构造意义

东昆仑断裂带作为青藏高原中东部的巴颜喀拉地块北缘边界断裂带,研究其强震破裂行为对于认识断裂带活动性及分析川西北地区未来地震危险性具有重要意义。通过沿断裂发育的大量断错地貌勘查、典型微地貌DGPS测量及样品年代测定,认为东昆仑断裂带向东的强震活动性延伸至若尔盖盆地北侧,即东昆仑断裂带东部塔藏断裂的罗叉段。此段在卫星影像上呈清晰的灰黑色、灰黄色线性条带,地震形变带主要表现为断层陡坎、坡中谷、冲沟和阶地位错、植物异常呈线性分布、跌水、断层泉、断塞塘以及伴随地表错动而出现的滑坡、垮塌和倒石堆。这些破裂现象沿先存断层断续分布,组成长约50km的"L"形地震形变带。断裂活动造成冲沟和阶地左行运动,位错量主要集中在5.5～6.0m、18～23m、68～75m和200～220m范围。最近地震发生在(340±30)～(500±30)BP间,宏观震中位于本多村西北5～7km,震级为MW7.3左右,同震位移最大值为6m,水平位错量为5.5～6.0m,垂直位错量一般为0.2～0.5m,其比例为51～101。对地震形变带中的各种变形遗迹和地震地表破裂特征的研究表明,塔藏断裂是这次地震的发震构造。确定了塔藏断裂为全新世活动断层,近期断层在压剪切作用控制下以左行运动为主,兼有少量逆冲分量,同东昆仑断裂带其他段的活动性质相似,认为东昆仑断裂带延伸至若尔盖盆地北侧,研究结果支持"大陆逃逸"模型。

东昆仑断裂带东段分支断裂--阿万仓断裂晚第四纪构造活动特征

文中从几何结构特征、断裂长期滑动速率和古地震复发特征3个方面对阿万仓断裂进行了研究。详细的遥感解译和野外调查结果表明:1)阿万仓断裂作为东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)的分支断裂,和东昆仑断裂一样也是1条全新世活动断裂,性质为左旋走滑兼逆断,总长约200km。西北段由2条总体走向310°,相距约16km近平行的次级断层组成,向SE方向合为1条断裂。2)在阿万仓断裂上发现大约15km长的古地震地表破裂带,表现为断层陡坎、断塞塘、地裂缝、断层沟槽等典型断错微地貌现象。3)经航、卫片解译,野外现场调查,断错地貌测量和样品测试,得到该断裂晚第四纪以来的平均左旋水平滑动速率为3mm/a,垂直滑动速率约0.07mm/a。4)通过对断错最新地貌面的测年和探槽剖面分析,认为阿万仓断裂带存在4次古地震事件,属原地复发型,最新1次事件是在(850±30)a BP以后发生的。5)阿万仓断裂左旋滑动速率与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段递减的滑动速率量值相当,它的存在和发现可以很好地解释东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)滑动速率递减的特征。东昆仑活动断裂带中东段滑动速率逐渐递减,与东昆仑活动断裂带中东段帚状散开的几何结构有关,其中的阿万仓断裂是东昆仑断裂带东延过程中的重要分支断裂,吸收了东昆仑断裂带东延的应变分配。

东昆仑断裂带库赛湖段晚第四纪古地震研究

对东昆仑断裂带库赛湖段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露研究。除2001年昆仑山口西8.1级地震外,共揭露出9次古地震事件,它们的年龄分别为31900±1923aB.P.,27990±1681aB.P.,23635±1427aB.P.,20345±1225aB.P.,16865±1018aB.P.,12935±774aB.P.,9730±592aB.P.,6955±425aB.P.和3100±201aB.P.;古地震重复间隔分别为3910±2554a,4355±2205a,3290±1881a,3480±1593a,3930±1279a,3205±975a,2775±728a,3855±470a和3100±201a。研究结果表明,库赛湖段晚第四纪古地震活动具有准周期性,其平均重复间隔为3544±416a。发生在距今3100年前的倒数第1次古地震事件的离逝时间与重复间隔非常接近,这意味着2001年11月14日发生在库赛湖段的8.1级大地震为该断裂地震活动在准周期上的再现。高的滑动速率和长周期复发间隔表明库赛湖段活动习性以重复发生大地震为特征。

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。

东昆仑断裂东段玛沁—玛曲段几何结构特征

文中主要通过ETM,Quickbird,Worldview卫星影像解译,利用断裂带的几何、构造不连续点,对东昆仑断裂带玛沁—玛曲段进行几何分段。自西向东可分为东倾沟段、大武滩段、肯定那段、西科河段、唐地段、玛曲段、墨溪段和罗叉段,前7条断裂羽列排列,唐地段和玛曲段为右阶排列,其余为左阶排列,各阶区之间范围较小,联系紧密。最大的阶区长10km,宽1.3km。除了阶区,断裂的分段标志还有走向的弯曲与断裂的交会。东倾沟段和罗叉段的分段标志主要为断裂走向的弯曲,最大的走向弯曲为东倾沟段,为34°的右阶挤压弯曲。在莫哈汤南侧东昆仑断裂与阿万仓断裂交会,为西科河段的1个分段标志。该段广泛分布的构造地貌和古地震造成的破裂标志表明该段曾经历过多次活动。断裂带从NW向SE呈帚状散开,结合不同段上的滑动速率,发现东昆仑断裂东段滑动速率呈梯度下降与东昆仑断裂带东段帚状散开的几何特征一一对应。

东昆仑断裂东端塔藏断裂压剪活动与高原隆升作用讨论

塔藏断裂位于东昆仑断裂带东端,横贯青藏高原东缘的高原内部和边缘,因属于巴颜喀拉块体向东南运移的东北侧边界带,其晚第四纪活动性质和滑动速率对认识青藏高原的构造变形模式极端重要。本文综合SPOT、中巴资源卫星等高分辨率遥感影像解译,利用冲沟、山脊、断错河流阶地、断层槽谷、反向坎等地震地貌的识别,开展详细的断错地层、地貌研究和系列年代学样品采集测试,对塔藏断裂的精细几何展布、晚第四纪活动性质、滑动速率进行详细分析。塔藏断裂自西向东可分为青藏高原内部的罗叉段、青藏高原边缘的东北村段和马家磨段,各段走向依次为113°、142°、130°,逐渐向南偏转,晚第四纪的活动表现为分段性和多期性。罗叉段全新世以左旋剪切走滑为主兼挤压活动,左旋走滑速率为2.43~2.89mm/a左右,最新地表断错事件发生在0.66±0.04ka BP以来,断层面表现出走滑断层的近垂直和张裂并发育充填楔的典型特征,塔藏断裂为东昆仑断裂系东延的主要断裂之一;马家磨段也为全新世活动断层,距今9.0±0.8ka的地层被断错,而且断层面北倾达58°。因此,对比分析塔藏断裂各段活动特征可见,西部以水平剪切运动为主,而东部走滑运动分量逐渐变弱,断面北倾、北盘上升导致的垂向分量逐渐变大。东昆仑断裂带及塔藏断裂晚第四纪走滑速率向东规则减小,并转化为横向逆冲作用和高原隆升,符合"叠瓦状逆冲转换—有限挤出模型"的特征。

东昆仑断裂带东段玛曲断裂古地震初步研究

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。本文通过3个古地震剖面揭示出东昆仑断裂东段玛曲断裂全新世共有4次古地震事件。最新一次古地震事件为距今(1730±50)～(1802±52)a,第二次古地震的时间为距今(3736±57)～(4641±60)a;第三次为距今(8590±70)a;第四次为距今(12200±1700)a。其中第一次和第二次古地震事件的时间较为可靠,两次古地震事件之间的复发间隔为2400a左右,由此认为东昆仑断裂带东段的古震事件之间的复发间隔为2400a左右,古地震的离逝时间为距今(1730±50)～(1802±52)a。

东昆仑断裂带西大滩段晚第四纪古地震历史

对东昆仑断裂带西大滩段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露,共揭露出9次古地震事件,它们的年龄分别为39090±2348aB.P.,27780±2360aB.P.,24100±1451aB.P.,19850±1690aB.P.,12670±714aB.P.,8980±544aB.P.,6380±388aB.P.,4425±265aB.P.和3030±182aB.P.。古地震重复间隔分别为11310±2880a,3680±2211a,4250±1879a,7180±1392a,3690±897a,2600±668a,1955±470a,1395±321a和3030±182a。结果表明,西大滩段晚第四纪古地震活动具有准周期性,其中7次古地震事件发生时间与东昆仑断裂带库赛湖段古地震事件的发生时间非常接近,这意味着东昆仑断裂带库赛湖段和西大滩段既可以独立破裂形成中强地震,也可以同时发生破裂形成强震。东昆仑断裂带的古地震活动历史对于认识该断裂的破裂特征和强震复发规律具有重要的意义。

东昆仑断裂滑动速率变化及其对2017年九寨沟地震的应力加载

为了解东昆仑断裂活动对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震的影响,本文选取1999—2007年、2013—2017年GPS速度场作为约束,基于块体-位错模型反演计算东昆仑断裂两个时间段的块体运动速率、断裂滑动速率和滑动亏损率,并进一步研究青藏高原东缘最大剪应变率场和九寨沟震区的震间库仑应力累积速率.结果显示,东昆仑断裂中西段左旋走滑速率较高,东段走滑速率较低,自西向东逐步递减,存在明显的梯度.在两个时间段,阿坝块体刚性运动的方向顺时针偏转0.2°,运动速率由12.22mm·a^(-1)增大到15.96mm·a^(-1);东昆仑断裂左旋走滑速率升高,其中西段较为明显(升高约1.2±0.3mm·a^(-1));东昆仑断裂东段闭锁深度和闭锁程度增加;2013—2017年,东昆仑断裂滑动引起的九寨沟震区库仑应力累积速率是1999—2007年的3倍,最大剪应变率也明显升高.因此本文认为:2008年汶川地震和2013年芦山地震后,龙门山断裂部分解锁,阿坝地块活动性增强,东昆仑断裂滑动速率增大,导致九寨沟震区库仑应力加载速率增加,加速了九寨沟地震的孕育过程.

东昆仑断裂粘滑错动对青藏铁路变形效应的数值模拟

东昆仑断裂是青藏高原北部现今仍在强烈活动的地震断裂之一,该断裂的未来地震活动及其突发性粘滑错动是青藏铁路面临的重大工程地质问题.基于东昆仑断裂的运动学特征,通过分别加入8 m和3 m的水平左旋位移,模拟了东昆仑断裂未来地震活动时震中位于铁路线附近和远离铁路2种情形下的铁路变形效应.模拟结果表明:震中位于铁路线附近时,断裂南侧基岩和第四系均发生8 m的左旋走滑位移,而铁路附近的第四系水平位移明显减小,铁轨和道床没有明显的断错,表现为4～5 m的连续左旋弯曲变形;铁路东、西两侧形成NE向的张裂陷和NW向的地震鼓包,而道床和铁轨的垂直位移幅度较小.震中远离铁路时的变形效应与震中位于铁路线附近时的变形相似,但位移幅度减小,铁轨和道床形成1～2 m的连续左旋弯曲变形.因此,东昆仑断裂未来再次发生7～8级强烈地震时,无论地震震中远离铁路还是在铁路附近,其断裂的突发性粘滑错动都将导致青藏铁路的大变形和破坏.

运用古地震数据评价东昆仑断裂带东段未来百年的强震危险性

通过收集、整理和分析青藏高原东北部22条断裂带上古地震定量数据,拟定了该区的地震复发概率密度函数.根据此函数对区内东昆仑断裂带东段不同段落上未来100年内强震原地复发的条件概率进行了初步研究.结果表明,该断裂带上自西向东的3个破裂段中,玛沁段和塔藏段未来20、50、100年的复发概率值介于0.76%～7.36%之间,玛曲段未来20、50年的复发概率值介于2.0%～5.26%,属于低概率事件;玛曲段未来100年的复发概率值为10.82%,属于中概率事件;整个段未来100年内至少发生一次7级以上强震的联合概率可达21.87%,属于中概率事件.考虑到概率模型的不确定性,进一步对各段进行了危险性的定性分类,综合评价认为玛沁段在未来百年内发生大震的危险性较低,玛曲段和塔藏段未来百年发生大震的危险性较高.最后将本文拟合的概率密度函数与传统通用函数计算的条件概率值进行比较,发现通用的复发概率函数随着自变量t/R的增大,因变量P的反映不如本文拟合函数的敏感.

东昆仑断裂东段下热尔断裂活动特征初步研究

下热尔断裂位于巴颜喀拉块体东北边界变形带即东昆仑断裂带东段与迭部-白龙江断裂2条剪切断裂之间挤压变形带内,在空间上属于"玛曲空段"范围。经野外考察及遥感资料验证,确定下热尔断裂走向为310°,长度约为20km,运动学特征表现为左旋走滑为主兼少量倾滑分量,沿断裂发育大量断错地貌,水平位移主要分布在3.5～5m,而未发现垂向断错地貌;垂直断裂走向开挖2处探槽,揭示断层切穿晚第四纪地层,被地表沼泽相泥炭层覆盖,结合相关地层年龄资料,初步得出平均水平滑动速率约为6.3mm/a。该断裂在几何学与运动学方面与东昆仑断裂带具有较好的一致性,推测两者之间存在一定相关性,属于东昆仑断裂带走滑断裂体系内的一条次级断裂或过渡性断裂。

东昆仑断裂带玛曲—玛沁段大震危险性分析和探讨

在巴彦喀拉块体边界地震活动和构造分析的基础上,从地震活动空间图像、时间序列演化两方面对巴彦喀拉块体北边界东昆仑断裂带玛曲—玛沁空区的大震危险性进行探讨。与以前震例进行对比发现当前甘青川交界区域已形成与共和大震前相似的平静区,活动性参数计算表明东昆仑断裂带玛曲—玛沁段有逼近的大震危险性。

东昆仑断裂带历史地震、古地震及地震空区讨论

东昆仑断裂带是青藏高原东北部一条重要的断裂,具有明显的分段活动性。现代在不同段发生过多次由东向西迁移的强震,连接形成千余公里长的地表破裂带。各段历史地震调查、古地震、复发周期和滑动速率等研究表明东昆仑断裂带存在两个地震空区,其中玛曲段地震空区的危险性大,最大潜在地震矩震级不小于7.5。

东昆仑断裂带古地震综合研究

整合多年来前人对东昆仑活动断裂带各段落古地震零散的现场考证结果,经过分析将其归并成68条独立的古地震事件及4条历史地震.根据功能原理,从理论上推导出断层段各震级档地震的约束关系.利用现代地震统计得到的区域地震活动性参数b、现场考证得到的各区段平均走滑速率、各震级档一次地震事件的平均位错量和破裂带长度,计算各段和全带不同震级档地震的平均复发周期,在此基础上讨论其地震活动规律.

东昆仑断裂玛沁-玛曲段断层结构和应力场特征研究

为研究东昆仑断裂玛沁-玛曲段的活动特征,利用双差定位法对东昆仑断裂玛沁-玛曲段2009-01~2018-09中小地震进行重新定位,并基于CAP(cut and paste)方法反演研究区域3.5级以上地震的震源机制解。结果显示,地震活动沿断裂带分段特征明显,在101°E附近地震沿阿万仓断裂分布,近10 a来玛沁至若尔盖的地震空区现象还在持续;东昆仑断裂玛沁-玛曲段震源深度主要分布在2~30 km范围内;研究区域主压应力为NEE向,主张应力为NNW向。研究结果为东昆仑断裂玛沁-玛曲段因受阿万仓断裂的吸收转换导致在玛沁-玛曲段滑动速率减弱的结论提供了地震学方面的证据。