走滑断裂带三维地震特征增强处理与描述研究

走滑断裂带由于纵向断距小,超深层地震信号弱,常规叠前深度偏移地震资料难以满足超深层断裂带精细描述需求。为提高断裂带成像精度,指导走滑断裂带解释描述和评价部署,以顺北地区走滑断裂带发育区三维地震资料为例,建立了一套以提高地震资料品质的保真保幅优化处理、频谱恢复提高分辨率处理、频谱分解处理、频率域多尺度断裂检测等技术为主的走滑断裂带地震特征增强处理与描述技术,该技术组合有效拓宽了地震数据频带,提高了地震数据分辨率,使超深走滑断裂带成像精度更高,为超深走滑断裂带的精细解释、描述评价、三维雕刻提供了高品质资料基础。结合顺北地区前人研究成果,综合利用频谱恢复提高分辨率处理、频谱分解处理、频率域断裂检测数据,不同尺度断裂带特征及断储关系预测效果更好,为进一步评价断裂带和部署井位提供了技术支撑。

低幅构造识别技术研究与应用

针对滨里海盆地东缘阿克若尔构造带低幅度构造识别的问题,开发基于反演层速度法和构造趋势面拟合法的低幅构造识别方法。该方法适用于局部发育速度异常体、速度变化快、斜坡区目的层埋藏深度大且圈闭幅度小的情况;优选构造解释层位趋势和单井速度约束下的层速度反演的方法建立研究区速度模型,对地震层位进行标定,克服了常规层速度反演方法横向连续性的限制,对复杂地层具有更好的适应性;构造趋势面拟合法对研究区低幅构造进行有效识别,克服了因构造幅度低、同相轴平直并且变化幅度小而难以识别的问题,对滨里海东缘深度域构造图进行构造趋势面拟合,取得了较好的效果。

川西理塘-义敦断裂措普湖段第四纪晚期滑动速率与古地震序列

理塘-义敦断裂是川滇菱形块体内部一条延伸约130 km的全新世活动的左旋走滑断裂带,是川西理塘地区地震活动的重要控震构造,目前其北段的措普湖段研究程度相对较低。将理塘-义敦断裂措普湖段作为研究对象,运用野外勘察、高精度测绘、探槽与14C测年等方法对措普湖段进行滑动速率和古地震探究。开挖的2处探槽位于冬欧山坡麓处,通过识别探槽内断裂与地层的切割关系、地层沉积特征、断层运动性质等标志;共识别出4次古地震事件:事件Ⅰ发生于BC 3382±60 a之前;事件Ⅱ发生于BC 3382±60 a~BC 1094±51 a之间;事件Ⅲ与事件Ⅳ均发生于AD 1330±44 a之后。可以推断理塘-义敦断裂措普湖段具有大概率的古地震复发间隔为2.4 ka左右,不排除有小概率复发间隔0.4±0.3 ka的可能。理塘-义敦断裂措普湖段古地震事件与大毛垭坝段和理塘段古地震事件之间存在差异,但是不同分段断裂的地震活动性在全新世以来均表现出持续增强趋势。根据测绘断错地貌和末次冰期冰碛垄推算出晚更新世以来措普湖段平均滑动速率为4.15±0.5 mm/a,与理塘-义敦断裂第四纪晚期不同分支滑动速率处于同一量级水平。文章完善了理塘-义敦断裂的构造特征全貌和古地震、滑动速率等信息,有助于更好地理解该断裂及该地区地震活动史和构造变形模式,为今后地震的中长期预测提供更多的数据,同时也有助于川藏铁路沿线相关工程的地震风险评估。

基于变形的降雨后地震基覆型边坡劣化特性与机制研究

降雨地震多因素作用下基覆型边坡破坏模式的识别和评估具有重大工程意义。为研究降雨后地震作用下基覆型边坡的失稳演化机制,开展一组大型振动台模型试验,基于边坡土体空间变形特性和坡面位移特性识别和评估边坡的劣化模式,综合土体应力−应变特性、渗流场特性、地震动应力分布及边坡变形特性,对降雨后地震下边坡的变形演化机制进行探讨。结果表明:(1)降雨阶段,边坡坡顶与坡脚饱和度显著升高区强度劣化显著,但整体无明显变形;地震阶段,坡顶首先滑塌失稳,进一步演化为多级滑塌的整体失稳。(2)宏观破坏具有突发特征,边坡内部土体的空间应变分布特性能更好地识别边坡塑性区扩展−贯通−失稳的演化历程。(3)基于位移残余率分析的边坡失稳演化模式与土体空间应变演化特性结果吻合,相较于累积位移量对边坡损伤状态的识别更准确。(4)含水率变化影响土体力学特征,降雨后的渗流场分布影响边坡整体力学特性及地震动应力的传递及空间分布,土体力学特性和动应力空间特征决定边坡的破坏模式。

贵州省天柱县大河边地区寒武系乌训组滑塌建造的物源及其意义

沉积岩中普遍发育滑塌滑移建造。贵州天柱大河边地区寒武系第二统乌训组即普遍发育滑塌滑移建造,通过地质调查分析,可见滑塌滑移角砾岩建造、瘤状灰岩建造、散布于炭质粘土岩中的“钙质结核”和灰岩中的泥岩脉,以及一系列滑移褶皱褶曲等软沉积物变形构造等类型。根据滑塌滑移角砾岩建造中的鲕粒灰岩角砾和乌训组沉积建造处于大陆斜坡环境的古地理背景分析,滑塌滑移角砾岩建造中的鲕粒灰岩角砾应来源于乌训组北西侧处于台地边缘相的清虚洞组,结合灰岩中的泥岩脉即典型震积泥岩脉现象,综合认为,乌训组普遍发育的各种类型滑塌滑移角砾岩建造和其它变形建造,系地震营力及其导致的滑塌滑移事件作用的结果。

黄土液化作用及其次生灾害风险评估方法初探——以积石山M_(S)6.2地震为例

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震引发的黄土液化泥石流地质灾害,造成了大量人员伤亡和财产损失。以此为背景,系统梳理了液化调查、风险评估和风险区划的工作思路:选定地区液化的内在和诱发因子,收集并分析资料,拟定调查工作底图,以调查问卷的形式开展液化影响因素摸底工作,开展针对性的外业调查或辅以物探和钻探工作,得到土壤液化发育潜势实际材料图;其后借用常规地质灾害的评估方法,开展调查区域的易发性、易损性评价和风险评价,得到调查区风险区划图。利用此方法对积石山地震诱发的泥石流灾害进行验证,分析其液化灾害的地质环境背景、形成机理和危害特征,并对其发生的风险进行评价。文章首次提出土的液化作用及其次生灾害区域调查因子的选择和风险评估的流程,可为开展土层液化作用及其次生灾害隐患区排查、国土空间规划,特别是高烈度山区集中居住点地质安全评估和选址建议提供参考。

同震岩体损伤特征的定量分析——以2022年泸定M_(S)6.8地震为例

强烈地震动会对地壳浅表层岩体产生震裂损伤,导致岩体完整性与稳定性降低,继而诱发次生地质灾害。由于地震不可预知性与岩体复杂性等诸多限制存在,致使同震岩体损伤研究的定量化程度不足,尤其缺乏地震发生前后野外现场岩体损伤特征的直观对比。本文以2022年泸定MS6.8地震为例,对发震前后相同位置岩体损伤变化开展定性与定量分析,取得如下认识:(1)地表岩体在地震动荷载作用下会出现物理和力学性质改变,根据损伤类型与规模等差异可将泸定地震岩体损伤区划分为高、低损伤区,低损伤区内损伤形式包括先期裂隙轻度张裂、裂隙端部扩展、临空块裂岩体塌落,高损伤区表现为损伤裂隙强烈张开与新生、宏观破裂。(2)岩体震裂损伤程度在发震断裂附近达到极值,较震前结构面长度密度平均增加3.44%,结构面数量密度平均增大6.46%,且存在断层距离效应。并采用误差因素削减的方法对调查损伤程度进行了修正。(3)选取岩性、震中距、地质强度指数(GSI)、地震峰值加速度(PGA)等8个指标,采用层次分析法建立了同震岩体损伤评价模型,评价损伤程度与修正后调查损伤程度间平均误差为12.5%。本研究可望为深入理解地壳岩体动力响应和地震次生灾害形成规律提供新的科学证据。

华北平原中南部聊城-兰考断裂的第四纪晚期活动性探测——兼论1937年菏泽7.0级地震发震机制

华北平原是中国人口最多、经济最为发达的地区之一,也是受地震灾害影响最为严重的地区之一。对于该地区断裂活动性和大地震发震机制的研究有利于探索板内地震的发震规律、减轻地震灾害所造成的损失。聊城-兰考断裂是华北平原中南部一条重要的隐伏深大断裂。结合浅层地震勘探、钻孔勘探和第四纪测年方法,对聊城-兰考断裂的活动性进行了精细的研究。坝城寺钻孔揭示聊城-兰考断裂南段错断了全新统底界,为全新世早期活动断裂,揭露出该断裂晚更新世以来造成了4次古地震事件,单次事件的垂直位错为1.2±0.2~3.7±0.2 m。根据钻孔揭示的地层落差计算出该断裂晚更新世早期的平均垂直滑动速率约为0.1±0.05 mm/a,晚更新世晚期—全新世中期的平均滑动速率为0.35±0.04 mm/a。根据1937年菏泽7.0级和6(3/4)级地震的等震线和地表破裂分布特征认为,小留-解元集断裂和东明-成武断裂为该地震的发震断裂;聊城-兰考断裂对于该地区应力的积累、地震的发生具有很好的控制和约束作用,为区域控震构造。

UAV SfM技术在活动构造研究中的应用——以青藏高原西北部龙木错断裂为例

为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 300 RTK无人机(搭载禅思L1激光雷达(LiDAR)和测绘相机)与大疆精灵4 Pro无人机(搭载可见光相机)分别对青藏高原西北部龙木错断裂上1处位错阶地进行了数据采集,获得了该处高分辨率、高精度DEM数据和数字正射影像图(DOM)数据。对比结果显示,M 300 RTK无人机平台L1负载系统获得的LiDAR和SfM地形数据精度接近,两者在约100 m的飞行高度获得的DEM数据在水平和垂直方向的均方差分别为0.135 m、0.111 m和0.201 m、0.180 m;无RTK模块的精灵4 Pro无人机获取的DEM数据虽然绝对精度较差(水平和垂直方向均方差分别为1.707 m和249.280 m),但其反映的相对地形与实际地形接近,经过地面控制点校正后精度可以达到分米级。研究表明,RTK SfM技术克服了使用地面控制点的局限性,为活动构造研究领域微地貌测量提供了更高精度、更高效率的解决方案。当对测区的绝对三维坐标要求不高,仅需相对的地形起伏时,未搭载RTK模块的无人机也能够在无地面控制点约束的情况下满足地貌位错测量基本需求。

基于重磁数据研究江苏岸外滨海断裂带及邻区构造特征

江苏岸外滨海断裂带是南黄海西部一条重要的活动断裂,孕育了多次M≥5.0的破坏性地震。该断裂带所在海域特殊的自然地理条件限制了海洋地质调查的开展,导致目前对其展布特征、断面结构、活动强度和力学性质等仍存在争议。文章基于重磁异常的定性分析和定量计算并结合前人研究成果,对滨海断裂带及邻区的构造特征进行研究,追踪了滨海断裂带可能的展布特征,并探讨了不同分段构造属性和活动性。结果表明,滨海断裂带在江苏岸外20~30 km处大致平行于岸线延伸,在废黄河口以北分叉为东、西两支。推测大致以射阳和如东海域为界,将断裂带分为3段。中段构成苏北盆地的东部边界,为长期继承性活动的深大断裂;南段为形成时代较新的平移断裂,构造活动性最强;北段的存在与否和活动性仍有待进一步调查确认。

田庄断裂变形带的演化机制分析

田庄断裂是山西太原盆地晚更新世活动明显的一条重要隐伏断裂。文中对田庄断裂浅层地震剖面进行了处理和解释,分析了多期断裂的时空分布特征,确定了中更新世以来最新一次走滑挤压活动的主断面F_(1-Q^(3)_(P))和拉张正断活动的主断面F_(2-Qh);结合断层气剖面确定前缘活动主断面F_(2-Qh)两侧外延30m为变形带范围,结合钻孔联合剖面和断层气剖面最终确定后缘活动主断面F_(1-Q^(3)_(P))两侧外延55m为变形带范围。同时,最终揭示了田庄断裂带主断层的位置变化和断裂带形成与扩展的演化机制。

古地震事件震级或强度大小限定的讨论

震级是表征地震能量大小的重要参数,但在古地震研究中,由于难以精确给定与地震矩紧密相关的破裂参数,故而无法直接计算事件的震级大小。研究者通常假定事件序列为震级相似的特征地震,或基于震级已知的历史地震地表破裂参数获取经验关系来进行震级估算。但已有研究表明特征地震的假设过于简化,而利用经验关系估算震级的方法也受限于各种误差,因此亟需探索新方法以提升古地震事件震级或规模大小评估的合理性。近年来,三维组合探槽的成功应用表明探槽内蕴含着丰富的事件变形信息,进而证实了在探槽内评估事件规模大小的可行性。基于此,文章以阿尔金断裂铜矿探槽为例,利用探槽揭示的事件变形强度,包括垂向位移量、变形带宽度和裂缝总拉张量,来评估事件序列的规模。数据分析结果表明,事件变形强度参数与震级相对大小具有一定的正相关性,且各参数之间也呈现部分相关性。因此,探槽中事件变形强度信息可以判断事件震级的相对大小,充分挖掘探槽内的事件变形信息可为合理评估古地震事件的震级提供借鉴和参考,在古地震研究中应加以重视。

基于动态重力信息的地震前兆与强震短临预报

地震预报是当今世界尚未破解的重大科技难题,短临地震预报是地震预报的难点,有效的前兆信息则是短临预报的关键。笔者围绕短临地震预报难题,研制了高精度动态固体潮汐重力仪和大气潮汐重力仪,成功捕获到2010~2023年间的玉树7.1级地震、土耳其7.8级地震等震前几十个小时的动态重力场变化信息。这些信息再现了强震孕育-发生的过程,初步揭示短临阶段“基本稳定→闭锁蓄能→震前平静→能量释放”的强震物理机制,可作为短临地震预报的前兆信息。为实现对短临地震“时−空−强”的准确预报,提出通过动态重力场变化组网观测和分布式前兆信息数据库建设,进一步揭示不同类型地震的动态重力信号响应规律,建立强震发生概率、时间、震中位置及震级预报模型的可行性路径,渴望破解强震短临预报的世界难题。

强震作用下反倾薄层岩质斜坡倾倒破坏机制及动力响应研究

反倾岩质边坡在三江并流地区具有广泛的发育和分布,其变形和破坏现象在该区域内所有边坡问题中,尤为突出,地震是诱发滑坡的重要动力因素,常常导致大规模的滑坡灾害。以金沙江左岸宗绒历史性堵江滑坡为例,设计并完成了缩尺相似材料振动台物理模型试验。通过加载不同类型的地震波以及不同频率、幅值,研究反倾薄层岩质斜坡的动力响应和变形破坏机制以及软弱破碎带的影响。试验结果表明,反倾岩质斜坡在强震作用下存在高程放大效应和趋表效应,幅值越大越明显。斜坡加速度放大系数增长速率受频率的影响要高于幅值的影响,在不同幅值下,加速度放大系数最大值出现在0.2 g~0.3g。软弱破碎带的存在改变了斜坡动力响应特征,其厚度对地震波的放大效应存在明显的差异,为厚层段抑制,薄层段放大。幅值0.3g~0.4g为斜坡启裂的临界动力条件,0.7g~0.8g是斜坡失稳破坏的临界动力条件,其破坏过程大致可以分为3个阶段:①形成坡顶张拉裂缝和坡趾剪切裂缝;②裂缝的扩展和浅层块体的剪切破坏滑动-块状倾倒;③斜坡浅层的主滑面的形成,斜坡破坏。

基于KiK-net记录的PGA与Sa场地影响因子分布研究

场地条件对地震动有着重要的影响,它一般通过地表峰值加速度PGA或者谱加速度Sa在不同场地条件下的放大系数表示。以往的相关研究中缺少大量的实测地震动数据分析;没有明确给出PGA和Sa在不同场景下的适用性;较少赋予其放大系数分布概率含义。选取KiK-net台网1997—2019年记录的210多万条地震动信息,通过PGA与Sa放大系数的分布分析了其在不同场景下的适用性,然后基于控制变量法和回归方法对每个台站的PGA放大系数进行拟合分析,最后对不同场地类别的PGA放大系数进行了概率分布函数拟合。研究结果表明:场地条件不变情况下,地震动放大系数的分布有很好的规律性;Sa较PGA放大系数分布离散程度更小,且随着Sa周期增加,其离散程度呈现逐渐减小趋势,在建筑物周期确定的情况下,Sa具有更高的适用性;Ⅰ、Ⅱ类场地且周期大于1.0 s的Sa放大系数具有较高的稳定性;相同场地条件下,PGA放大系数呈非线性分布,随着基岩PGA(PGA R)的增加逐渐减少;PGA放大系数趋于指数正态分布。研究结果可用于未来更加准确地估计损失与描述场地条件对地震动的影响。

潜在的地震地质灾害综合分析与评价——以昆明市吴家营地块为例

地震地质灾害是造成震害损失和人员伤亡加重的主要因素之一.利用各种技术手段对工程建设场地的潜在地震地质灾害进行综合分析与评价也是震害防御的主要内容.在野外地震地质灾害调查与地震工程勘察的基础上,通过分析昆明盆地历史上地震地质灾害所产生的条件,采用与昆明市吴家营地块类比的方法,综合分析了该地块在Ⅷ度地震影响下可能产生的地质灾害类型、程度和分布,并在此基础上对该地块的潜在地震地质灾害作两级危险性划分.一级划分出4个危险区:Ⅰ类区包括砂土液化、潮湿土地裂、软土震陷和泥石流;Ⅱ类区包括沟坎崩塌、潮湿土地裂和局部软土震陷;Ⅲ类区包括边坡滑坡和重力地裂;Ⅳ类区包括残坡积层的浅表滑坡和人工临空面崩塌.二级划分出8个亚区,以是否存在岩溶震陷的可能性为依据.

泥石流活动对地震的响应分析——以四川省为例

近年来,全球板块运动活跃,地震多发频发,震后泥石流作为一种特殊灾害,其破坏力强,危害巨大,但泥石流活动对不同地震的响应往往多为定性评价,鲜有定量评价。为了解泥石流活动对地震的响应机制,选取四川省为研究区,使用小波分析对地震和泥石流的时空响应进行探讨。在长时间序列下,泥石流与地震具有多尺度特征,泥石流在不同尺度的周期等于或大于地震周期,在大时间尺度影响下泥石流发生周期要比地震长,泥石流发生频次与地震发生频次具有正相关性,地震发生后1~3 a内泥石流发生较为强烈,泥石流的活跃性在地震后1~7 a内较为显著,之后不断衰减。泥石流与断裂带密度、地震震级、距震中距离和地震烈度4种地震指标的空间分布呈带(条)集中分布,且之间相互关系呈正(负)相关关系。该研究可以为震后泥石流地质灾害防治提供参考决策依据。

贵州省清镇市新街-五老山铝土矿矿床地质特征

贵州省清镇市新街—五老山铝土矿床位于黔中铝土矿成矿带,铝土矿体产于下石炭统九架炉组中上部,矿体产状与含矿层一致,并严格受下伏基底古岩溶地貌控制,呈透镜状产出。矿石按自然类型分为碎屑状、致密状及半土状—土状三种,一水硬铝石为主要矿物。通过系统工程控制及综合研究,总结了勘查区铝土矿矿床地质特征,对有利于勘查区铝土矿形成的构造、地层、古环境、故气候及古地貌等控矿因素进行了分析。

2022年“9·5”四川泸定M_(S)6.8地震同震地质灾害发育特征与人居环境适宜性评价——以得妥镇为例

以2022年9月5日四川泸定M_(S)6.8地震的重灾区得妥镇为例,分析其同震地质灾害的发育特征,以地貌、坡度、地层岩性、断裂构造、地表水系、地质灾害危险区和地震烈度7个因子构建了研究区人居环境适宜性评价体系并开展了评价,结果表明:①震后地质灾害在空间上的分布特征表现为滑坡和崩塌沿断裂带和河岸两侧最为发育,也多见于盘山公路等交通工程周边,沟谷易演变为泥石流沟;②人居环境不适宜区和较不适宜区分别占评价区面积的3.18%和5.42%,这些区域主要集中在大渡河两岸及断裂构造活跃区;③研究区内大部分仍为较适宜区,占评价区面积的85.57%,在各村均有分布;④人居环境适宜区仅占比5.84%,而常住人口大多并未在此区域。建议加强地质灾害诱发机理基础研究、增强震前地质灾害早期识别与预测、前置地质灾害防治措施、优化震后应急抢险救灾管理和结合国家与地区政策科学规划灾后重建,建立从基础研究、灾前早期识别与预测、灾时应急抢险救灾到灾后重建的全过程防灾减灾体系。

中国煤矿灾害与地震活动时空分布丛集特征的深入研究

前期煤矿灾害与地震活动时空分布特征研究是基于天然地震事件开展的初步探索。本文在前期研究的基础上,添加微地震事件,完善了时空分析方法,获得了更为全面的时空分布特征。整体上,煤矿灾害群发及伴随地震两个基本认识不变。数据显示,群发序列数量显著增多,群发范围明显变小,分析认为微地震事件频次高且距离事故矿井较近是重要原因。应力扰动作用的空间范围和持续时间对应聚类研究中的空间丛集程度和时间丛集程度,科研和生产意义重大。本文借鉴了聚类研究的分析方法,获得27 km的参考空间阈值和7 d的参考时间阈值,显示煤矿附近一旦发生应力扰动事件,周边27 km范围,7 d内可能会发生其他应力扰动事件;同时,典型案例显示煤矿灾害与宏观地震活动群发范围仍然可达100 km以上。完整的群发数据将随本文一起发布(https://pan.baidu.com/s/1sjnCEh3),本文得出的数据仅供参考。