大青山山前断裂土右旗西段莲花山探槽揭露的古地震事件及年龄

大青山山前断裂位于河套盆地北缘,晚第四纪以来活动强烈,前人对该段古地震特征做过较多研究,但是因测年技术手段限制,以及在同一断层剖面拥有较多能有效约束古地震事件的测年数据较少、且能揭露出较多古地震事件的剖面偏少。本文通过对大青山山前断裂土右旗西段莲花山东侧古地震探槽的开挖,利用光释光年代学数据对古地震事件进行有效约束,并结合前人在该段探槽的年代数据,运用断层逐次限定法综合分析,得出土右旗西段断裂距今约11 500年发生了5次古地震事件,平均复发间隔2 260年。该段断裂5次古地震事件由新到老分别为:1.28~1.42 ka、3.41~3.60 ka、4.08~5.01 ka、8.26~9.32 ka和10.70~11.30 ka。最新一次活动事件应该为公元849年地震。同时,探槽揭露该段断层呈正断层性质,倾角在∠58°~∠77°之间。根据经验公式,包头段、土右旗西段和土左旗西段的潜在发震能力分别在M_W6.8~7.1、M_W6.8~7.1和M_W7.1~7.2左右。本文经验公式得出的震级偏小,可能存在级联破裂,后期需进一步结合其他手段对大青山山前断裂西段的危险性进行综合评价。

海原断裂高湾子地点三维探槽的开挖与古地震研究

对海原断裂高湾子地点进行大比例尺地质地貌填图和三维探槽开挖，揭示出７次古地震事件，除１９２０年地震外，它们的年龄分别为距今（１０００４±３１９６），（６６８９±１６９），（６１２０±５０５），（４２０８±５７７），（２７６３±３７２）和（１００５±４６５）ａ；重复间隔分别为（３３１５±３２００），（５６１±５３２），（１９２０±７６６），（１４２５±６８６），（１５７８±５９５）和（９８０±４６５）ａ。事件Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ的水平位移量分别为（５．６±２．３），（１．５±１．１），（１．５±１．１），（２±１）和（７±０．５）ｍ。显示出重复间隔时间的分段性和特征行为的分级性。两次类似１９２０年强度的地震间隔期间。

汶川8.0级地震陡坎(北川以北段)探槽的记录特征

汶川8.0级地震在龙门山中央断裂(北川-映秀断裂)上形成了长度约240km的地震地表破裂带,同时在前山断裂(灌县-江油断裂)上形成了长约72km的地震地表破裂带。我们在中央断裂北段(北川以北)的地震陡坎上开挖探槽,揭露了本次地震的构造变形特征,同时通过对探槽内所揭露地层的相互关系的讨论,以及邻近区域内地貌面的对比,认为该段断裂在本次汶川8.0级地震之前可能还存在一次震级相当的地震事件,其发生时间至少早于该区域内T1阶地形成的最新年龄3000 a。

北京平原夏垫断裂齐心庄探槽古地震事件分析

齐心庄探槽位于 1679年三河 -平谷 8级地震夏垫地表地震破裂带东段。探槽内出露的断错地层、崩积楔、堰塞塘堆积、张裂楔及微细地层层理的揉皱现象 ,显示夏垫断裂全新世以来曾发生 4次强震事件。这 4次强震分别发生在距今 ( 10 85～ 9 71)ka、( 7 39～ 6 68)ka、( 5 4 16～ 2 2 33)ka及 1679年 (即三河 -平谷 8级地震 )。这 4次强震的时间间隔分别为 ( 3 2 4 5± 0 336)ka、( 3 2 11±0 815)ka及 ( 3 553± 0 796)ka ,平均强震间隔为 ( 3 336± 0 396)ka。 4次强震的平均同震垂直位移为 ( 1 4± 0 5)m。在齐心庄实施的探槽工程 ,除邻近断面开挖的探槽外 ,还在探槽南北 4 0 0m范围内开挖了 4个探坑 ,对认识断层下降盘地层的展布形态及确定断面堰塞塘的分布提供了帮助。在这些野外工作基础上 ,对齐心庄探槽研究结果与前人沿夏垫断裂其它地点的探槽及钻孔资料进行了对比 ,在古地震事件认识上大部分是一致的。

山西交城断裂带多个大探槽全新世古地震活动对比研究

介绍了沿交城断裂带5个地点开挖探槽揭示的古地震情况。这5个大探槽分别沿交城断裂带北、中、南段分布,其中北段和中段各有2个地点,南段1个地点,探槽之间相距11～35km。位于该断裂带北段和中段的4个探槽出露了断错全新世地层的断面,在这4个探槽中,位于断裂带北段的西张探槽和位于断裂带中段的新民探槽揭示的全新世3次古地震事件可进行对比,具有活动的同步性。由此显示交城断裂带的中段和北段在距今3060～3740a、接近5910a及8530～8560a期间,曾发生3次有地表破裂的古地震事件。位于断裂带北段的冶峪探槽,由于探槽位于台地内冲沟右旋扭曲处,断错的最新地层的年代距今10730a,其它断面断错晚更新世地层。位于断裂带中段的上固驿探槽地处洪积扇,断层带宽70m,断层走向N58°～74°E,断错的最新地层距今11570a,揭示了NEE向田庄断层晚更新世时期的活动。位于断裂带南段窑头探槽所在的原始地形受到人工改造影响,探槽剖面揭示全新统覆盖在显示距今3.0～3.5万年期间受到断裂活动影响的地层之上。交城断裂带5个地点的探槽开挖结果显示,该断裂带全新世时期的活动自南向北迁移。

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(1)——走滑活动断裂的探槽地点、布设与事件识别标志

古地震研究的主要目标是识别或揭露地质地貌记录的大地震变形遗迹,确定大地震发生的时间、复发特征、同震位移量等参数。要实现这样的目标,探槽开挖地点能否完整记录晚第四纪发生的古地震事件、能否获取大量的测年样品以控制事件发生的年代、能否正确地识别这些事件等是关键,并直接关系到未来大地震危险性评价的可靠性。由于走滑断裂位移发生的特殊性,好的探槽研究地点并不普遍。文中在综合分析走滑断裂同震地表变形特征、影响因素的基础上,通过案例分析,总结出可能成为走滑断裂古地震研究和探槽开挖的候选地点,如洼地、盆地、槽谷、断塞塘、被同步位移连续错开的冲沟床、连续的坎前堆积地层和多级地貌面连续变形等。组合探槽或三维探槽应该是走滑断裂探槽布设的首选。跨断层微地貌位错、断错地层以及上覆更新地层、局部坎前堆积和裂缝充填堆积、不同地层单元沿断层面位移量的突然增加或降低、不同程度的弯曲变形、不同期次的古断塞塘(坑)堆积等,可以作为重要的事件识别依据。要降低古地震识别的不确定性,需要理顺研究程序,明确技术方案,逐一精心实施。认识和结论的得出需要反复推敲,并广泛讨论,同时需要注意细节以及各种信息的相互补充和印证。

山西交城断裂带西张探槽全新世古地震研究

西张探槽①位于山西太原市西北10km,沿交城断裂带北段NNW方向高4.6m的低陡坎前缘开挖。探槽长108m,宽8m,深10m,揭露18层地层。探槽上部地层为亚砂土,探槽内断层下降盘的上部地层为一套砾石层,下部地层为一套褐色垆土与亚砂土互层,断层的上升盘地层以亚砂土为主夹砾石层。探槽揭露出3条断面,断面的上断点距地表1.5m,断错的最新地层距今(3.74±0.06)ka。探槽揭示出断面、地层断错、崩积楔、地层倾斜等现象。由探槽揭露出的地层与断层的关系可知早全新世以来交城断裂带曾发生3次断层活动事件,其时间分别为距今(3.74±0.06)～(3.06±0.26)ka、(8.35±0.09)～(3.74±0.06)ka与(10.66±0.85)～(8.35±0.09)ka,具有2.6～3.6ka的强震重复间隔;3次同事件最小垂直位移分别为3.0m、2.5m及3.2m。西张探槽的意义在于揭示了历史上未有强震记载的晋中盆地几千年前有过多次强震活动。西张探槽获得的交城断裂带全新世古地震活动的依据,对评价太原市未来的强震危险性具有重要意义。

福州盆地活动断裂的探槽研究

在前人对福州盆地及其周缘活动断裂 1/ 1万填图研究的基础上 ,通过室内航卫片判读、野外详细调查等方法 ,经过详细论证 ,在福州盆地及周缘 6条活动断裂上选择了 11个认为可能是断层通过的位置 ,进行了探槽开挖。大部分探槽只揭露到了基岩中的断层 ,有些探槽在开挖深度内既没有揭露到基岩 ,在第四系中也没有揭露到断层。对于没有揭露到断层的探槽 ,认为断层没有错断开挖深度内的第四纪地层 ,以探槽最底部的地层年代作为断层最新活动时代的上限。有些探槽揭露到了基岩中的断层 ,这些断层向上没有错断第四系 ,就以上覆第四系底部的时代作为断层最新活动时代的上限。只有在沿桐口 -洪山桥断裂开挖的探槽中 ,揭露出 2条断层 ,它们向上都错断了相同层位的第四纪地层 ,并被更新的第四系所覆盖。根据测年结果 ,这些断裂不是全新世活动断裂 ,其中 ,闽侯 -南屿断裂可能为晚更新世活动断裂 ,其它断裂晚更新世以来都已不活动。

基于LiDAR的海原断裂松山段断错地貌分析与古地震探槽选址实例

基于高精度机载Li DAR数据在GIS平台的地貌因子渲染分析,对海原断裂老虎山段松山地区古地震研究点进行高精度大比例尺(1∶1000)地貌填图,勾勒出研究点微地貌空间展布和断裂高精度几何形态。通过对松山古地震研究点2个新探槽的开挖,结合细致的探槽解译、地震事件识别与分期、年代学样品测试,得出5次37380±880BP以内的不连续古地震序列。通过对比此处已经开挖的各自相距不足150m、分布于断裂同一段落的4个古地震探槽的微地貌位置、沉积特征和地震事件信号强弱,发现即使相距不远,不同微地貌位置古地震探槽揭示的古地震现象也会有显著差别。这种差别凸显了古地震研究结果,如揭示的事件证据和个数等与探槽点位置的选取有较强的依赖性。综合对比分析表明,较低的地势、低能静水环境、高沉积速率、细粒的沉积物源区及连续的沉积环境是走滑断裂上开展古地震研究的优选地貌位置。实例表明,基于高精度地形数据对研究点开展精细地貌填图揭示微地貌时空演化,从而在探槽开挖前对古地震研究点的构造地貌优劣进行充分评价是提高古地震研究质量的必要程序,同时也显示出高精度机载Li DAR数据在活动构造研究中的重要新应用。

则木河断裂带大箐梁子附近古地震组合探槽研究

古地震事件定年具不确定性,为了增加地震事件定年的可信度,文中通过断层活动方式、沉积环境和地震微地貌的综合分析来研究则木河断裂带上的古地震事件。在大箐梁子附近开挖组合探槽,揭露了3次古地震事件,分别距今约160a、3100a和5500～8900a,复发间隔为3000a左右;讨论了与走滑断层型地震相关的沉积过程,揭示了走滑断层在山坡部位形成鼓包和反向陡坎情况下的沉积模式。

断层崩积楔单片再生法光释光测年:以山西忻定盆地西田探槽为例

为了研究断层崩积楔各部位沉积物光释光信号晒退情况及崩积楔形成年龄,利用中颗粒石英（63~90μm）单片再生法（SAR）对山西忻定盆地西田探槽断层崩积楔3个部位的4个样品进行光释光（OSL）定年。选择一代表性样品（08-OSL-22）进行等效剂量（DE）、LN/TN、循环比率、回授率与预热温度的关系分析,结果表明预热温度260℃、预热时间10 s为样品最佳预热条件。4个样品的测片循环比率基本在0.9~1.1之间,回授率均小于5%,表明所采用的中颗粒SAR法流程可以很好地校正测量过程中产生的释光感量变化,其等效剂量可信。利用等效剂量分布直方图和累积频率图,发现古地形面和坡积物的样品晒退均匀,崩积层样品则较差。对于晒退较差的样品利用累积频率法得到其等效剂量,从而得到崩积楔的近似年龄。最后获得该期崩积楔的形成年龄为（27.09±0.71）ka。

山西交城断裂北端及中段3个大型探槽全新世断错现象分析

前人在山西交城断裂带上开挖过多个探槽,揭露出全新世3次古地震事件,但其研究结果尚不能确定该断裂带全新世活动段的北部边界。近期在该断裂带北端和中段又开挖了3个大型探槽,其中在阳曲县泥屯盆地西界开挖的龙王沟探槽,是一个由多个探槽组合成的大探槽,该探槽揭示的地层断错信息,将交城断裂带全新世活动的范围向北延伸了20km。另外2个大型探槽分别为交城断裂带中段瓦窑沟东侧台地前缘的瓦窑探槽与市儿口沟西侧T1阶地前缘的新民探槽。这3个大探槽均揭示出全新世中期(14C测年值为距今5～6ka)的垆土和淤泥层,以及多组平行分布的断面,所揭示的全新世3次古地震事件具有断错事件活动的同步性,可与前人探槽揭示的全新世断层活动事件相对比。3次断错活动时间分别距今3.06～3.53ka、5.32ka左右或6.14ka左右、8.36ka左右;3次事件的时间间隔分别为2.02～2.84ka和2.22～3.04ka。这些断错事件的同震垂直位移为1.5～4.7m,显示了7级以上地表破裂型的强震活动。最后讨论了探槽中14C测年样品的影响因素。

三维图像建模在古地震探槽研究中的应用

探槽揭露的地质构造信息十分珍贵,是正确认识断层活动性和古地震信息的关键资料,但是探槽本身无法长久妥善保存,因此完整精确地记录探槽揭露的地质构造信息一直受到人们的重视。传统的探槽记录方法主要有素描和照片拼接2种,但前者缺乏色彩信息且包含过多主观解释内容;后者在照片几何拼接过程中会出现接边、畸变等问题。文中以甘肃省天桥沟-黄羊川断裂的柳条河探槽为例,介绍1种完整记录探槽高精度的三维地质构造信息的技术方法和工作流程。该方法基于三维图像建模和正射镶嵌技术,首先在野外对清理好的探槽建立控制点或比例尺,用数码相机采集探槽所有剖面及周边微地貌照片,然后在室内用图像建模软件进行探槽的三维图像建模,最后生成探槽的三维图像模型及其剖面的正射镶嵌图。结果表明:探槽的三维图像建模既可以实现高分辨率正射照片镶嵌的自动化,又可以高效、低成本地获得高精度的探槽三维图像模型,不仅有利于探槽信息的存储,更可以直观地获取更多地质构造三维信息。

走滑断裂古地震探槽选址范例

探槽选址直接决定了古地震研究的质量,且理想探槽位置具有稀缺性。在收集82篇国内外走滑断裂古地震研究论文的基础上,分析了长序列古地震探槽选址和同震位移探槽选址的构造地貌共性特征。长序列古地震探槽一般布设在断塞塘、拉分盆地、小型湖盆、闸门脊汇水一侧及比较平缓的冲洪积扇或大型冲洪积扇末端等地貌位置。这些地貌位置的共同特征是位于连续的、较高沉积速率的沉积环境,且通常富集14C测年物质。在探槽选址的过程中,不仅要对现今沉积环境,也要对其古地理环境进行评价。然而以发掘古地震同震位移为目的的探槽选址则不同,成功的研究点往往较频繁发生侵蚀和下切事件,其中冲沟是最常见的地貌标志。探槽布设以垂直和平行探槽为主,采取逐次掘进或相间平行排列的方式开挖。由于理想探槽位置的稀缺性,所以在这些优质的探槽点一定要开展长期详细地深入研究,最大限度获得古地震事件的长序列,同时也要注意新技术和新方法的应用。

唐山孙家楼探槽光释光测年及其对古地震事件的指示意义

利用细颗粒(4～11μm)石英简单多片再生法(SMAR)光释光测年技术对横跨1976年唐山地震孙家楼探槽剖面中的样品进行系统测年,研究表明:样品的光释光信号以快组份为主,适合光释光测年。根据年龄数据和深度建立年龄-深度曲线和函数,推算出了剖面的沉积速率。研究结果表明,该地区50～7.16 ka以来,断层两侧沉积速率曲线为两条平行直线。说明该剖面揭示此期间沉积环境稳定,无构造运动,沉积速率很小,为0.03 m/ka,平行线之间0.6 m的距离可能是1976年唐山地震造成。75～50 ka期间,主断层在～50 ka的活动造成地层沉积速率增大,为～0.1 m/ka。同期的次断层活动造成断层西侧沉积速率为东侧的两倍,即～0.2 m/ka。可见,研究区沉积速率发生变化的主要因素是构造运动,非气候成因。

郯庐断裂带安徽明光段紫阳山探槽及其意义

郯庐断裂带安徽省内段落属于该断裂带的南段,断裂构造复杂,总体上断层活动性要弱于断裂带的山东、江苏段。近年来笔者多次在苏皖交界地区开展野外地质地貌调查,发现淮河南北两侧的地形地貌存在较大差异。本研究以淮河以南的郯庐断裂带东支断裂明光段为探查重点,在明光紫阳山北侧跨断层开挖地质探槽。探槽(Tc1)显示断层表现为逆冲、张裂等活动形式,且断层向上延伸错动晚第四纪地层;结合年代样品测试结果,表明该段断层晚第四纪以来有较强的活动,最新活动时代可达晚更新世-全新世早期;探槽揭露的断层表现出多种活动形式,显示了明光段断层活动的多期次性和区域构造应力场的复杂性。

近景摄影测量在探槽地质信息获取中的应用——以泾阳南塬庙店4^#滑坡为例

探槽是最直观的地质勘查技术手段之一,也是正确认识地质体内部构造信息的关键资料。但探槽本身无法长久保存,需要及时对探槽的地质数据进行精确记录和存储。传统的探槽地质信息记录方法主要有素描法和照片拼接技术,通过其可获取探槽的二维地质信息。三维激光扫描和摄影测量技术等三维空间影像技术的发展,为获取探槽的地质信息提供了全新的思路。文中以泾阳南塬庙店4#滑坡探槽为例,介绍了利用近景摄影测量技术记录探槽三维地质信息的方法。该方法首先在整理好的探槽表面布设像控点,然后用数码单反相机采集探槽表面相片,最后利用图像建模软件对探槽进行三维图像建模工作。为便于技术方法的推广应用,文中还对像控点的测设和相片的采集方案等关键技术问题进行了详细介绍。为验证成果的可靠性,还对近景摄影测量成果的精度进行了验证分析,并在此基础上详细讨论了数据成果的二维和三维地质应用,结果表明:与传统方法相比,利用摄影测量技术记录探槽的地质信息提高了野外工作的效率和安全性,且该方法与三维激光扫描数据相比保留了更丰富的纹理细节;数据成果在实现传统的平面应用功能的基础上,还具有很好的三维应用价值,值得推广应用。

基于探槽剖面证据探讨1668年郯城地震地表破裂南延问题

1668年山东郯城发生8.5级大地震,造成人民生命财产的极大损失。该地震产生上百公里的地表破裂,然而由于历史记载的缺失,至今对于该破裂的延伸问题一直存在异议,问题争论的焦点集中在该破裂是否跨过郯城窑上阶区。本研究主要基于航片及卫星影像解译、野外考察及探槽等方法重点研究了窑上阶区南北两侧断层的活动特征,为解决这一争议提供更多的地质资料约束。具体的,北侧的华侨探槽剖面揭露出新鲜断层泥发育有明显擦痕,显示断层活动具有明显的逆冲分量,南侧的麦坡探槽剖面揭示了U3地层被正断断错,位错量约2m,断层被全新世地层U1覆盖。另外,郯城地震地表破裂向北传播为右阶阶区,而窑上地区为3km宽的左阶阶区。整体上,本研究认为1668年郯城地震地表破裂向南并未穿越窑上阶区,这进一步表明郯庐断裂活动断层具有分段性,不同段落的活动性质具有差异性,因此对郯庐断裂不同段落开展活动特征研究和对比分析,并对不同段落分别进行地震危险性评价尤为重要。

乌鲁木齐碗窑沟断层电阻率成像探测与探槽剖面的对比研究

利用电阻率二维层析成像方法对碗窑沟断层进行了试验探测,获得了该断层典型的电阻率成像异常特征:地层电性结构存在强间断面,呈现明显的"二分"现象,高、低阻间的梯度界线倾向低阻区。在对乌鲁木齐地区其它具有类似构造特征的断层进行探测时,电阻率成像剖面呈现出相似的异常特征,说明这一异常特征可以作为乌鲁木齐地区判定断层的重要标志和依据。乌鲁木齐地区多为高角度的逆冲断层,此类构造电阻率成像剖面中高、低阻之间的界线与断层并不重合,断层处于高阻区域,倾向与视电阻率衰减梯度线倾向相反,断层的真实位置与图像最上部高、低电阻转折的拐点部位最接近。

福建永安-晋江断裂带东南段探槽剖面研究

分析断裂的地表出露特征,对北西向永安-晋江断裂带东南段的隐伏断裂,进行探槽开挖和地层年代学测试。通过对官前主干断裂进行探槽开挖,揭露出北西向官前主干断裂没有向上错断上覆第四系,探槽揭示的最老第四系年龄为距今45.69±3.88 Ka,表明了官前主干断裂在更新世晚期以来已不再活动,为永安-晋江断裂带东南段的断裂活动性研究奠定了可靠基础。