大娄山构造带茅台向斜中-新生代多期叠加改造变形特征

中国西南地区是地震灾害的频发区,研究该地区的构造变形特征,对认识西南地区地震等灾害的发育机理具有重要意义。大娄山构造带位于四川盆地东南缘,该构造带发育了复杂的构造变形样式,记录了中-新生代以来华南板块构造变形的详细信息。茅台向斜位于大娄山构造带内部,发育了典型的叠加褶皱构造样式,该样式是揭示大娄山构造带中-新生代构造变形特征的关键。在前人研究的基础上,通过对茅台向斜的构造解析,认为茅台向斜中-新生代以来经历了三期挤压变形过程。第一期(D_(1))表现为在侏罗系及其以下地层中发育走向近NE-SW的向斜构造,古应力场反演结果表明受到近NW-SE向挤压作用,结合区域性角度不整合及卷入变形的最新地层,该期构造变形发生于侏罗纪末期,其动力来源于古太平洋板块的俯冲作用。第二期(D_(2))变形表现为对早期近NE-SW向褶皱构造被NE-SW向挤压作用的叠加改造,古应力场反演结果表明受到NE-SW向挤压作用,结合区域角度不整合特征,该期构造变形发生在古近纪末期,其动力来源于青藏高原初期的向外隆升扩展。第三期(D_(3))构造变形特征表现为近N-S向挤压构造的发育,结合区域性角度不整合及卷入变形的最新地层,该期构造变形时间为新近纪末期,其动力来源于青藏高原的向东逃逸扩展。

六盘山盆地形成和改造历史及构造应力场演化

六盘山盆地夹于鄂尔多斯地块、青藏地块和阿拉善地块之间,在中国大地构造体系中处于独特的构造位置。基于野外变形分析与断层滑动矢量构造应力场反演,初步确定了六盘山盆地形成与构造演化历史。结果表明,六盘山盆地主要经历了早白垩世成盆过程和后期改造过程2个大的阶段。早白垩世早期,受到区域近E-W向引张应力作用而发生断陷,盆内沉积了一套巨厚的河湖相六盘山群;早白垩世晚期在NW-SE向挤压下,断陷盆地发生构造反转,局部地区褶皱回返,六盘山群发生不同程度的断裂和褶皱变形,继而盆地开始了长期的隆升剥蚀作用。晚新生代,受到印度—欧亚大陆碰撞产生的远程效应,六盘山盆地先后经历了NE-SW向和近E-W向挤压应力作用,盆地发生了强烈的褶皱和断裂变形,六盘山快速隆起。六盘山盆地构造应力场演化历史不仅为研究周缘地块的运动学和动力学提供构造地质依据,也对盆地油气勘探具有指导意义。

大同盆地形成机制的构造研究

大同盆地为位于华北地块中部的新生代断陷盆地,自中新世晚期以来经历了持续的强烈伸展作用。基于边界断裂滑动的运动学及动力学分析,结合对本区新生界沉积地层与玄武岩资料的总结归纳以及对区域动力学背景的讨论,本文提出了大同盆地的形成机制:自10~8 Ma以来,鄂尔多斯地块东北缘形成NW向伸展的构造应力场,其中σ1垂直,σ2、σ3水平,σ2的方位角为60°,σ3方位角为150°,此构造应力场控制边界断裂的运动,形成NE向大同断陷盆地。盆地的形成对应岩石圈减薄深部过程,可能受到了印度——欧亚板块碰撞、太平洋——欧亚板块碰撞板缘动力作用的影响。本文将岩石圈浅部构造应力场与深部地幔活动结合起来综合分析大同盆地的形成机制,并提出了一些新的认识:控制大同盆地形成的正断型构造应力场不同于华北区域性走滑型构造应力场;首次测得了与地幔活动相关的大同火山群大峪口玄武岩K-Ar年龄为0.68±0.13Ma;大同盆地具有板内狭窄型裂谷的构造特征。本文为建立鄂尔多斯地块东缘山西地堑系的运动学和动力学模型提供新的依据。

上扬子北部褶皱带的构造应力场演化规律

在对大量逆冲与平移断层运动学详细分析与观测的基础上,本文利用实测断层擦痕矢量数据组进行了区域应力场反演,根据对断层叠加关系的分析及叠加褶皱的验证,划分出上扬子北部经历过3期挤压构造应力场演化,从早到晚分别为:第1期北西—南东向挤压应力场,第2期近东西向挤压应力场和第3期北东—南西向挤压应力场。结合相关的地质现象,认为在这3期挤压应力场作用下分别形成了晚侏罗世末—早白垩世初的湘鄂西隔槽式褶皱带、早白垩世末—晚白垩世初的川东隔档式褶皱带和南大巴山弧形褶皱带。由此表明,上扬子北部褶皱带的形成顺序为湘鄂西隔槽式褶皱带→川东隔档式褶皱带→南大巴山弧形褶皱带。

古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析

古构造应力场恢复是重建区域地质演化历史的重要手段之一。断层作为地壳浅表发育的脆性变形构造,为恢复古构造应力场提供了重要地质条件。关于利用断层滑动矢量反演古构造应力场,前人进行了长期探索。目前其相关理论基础、研究方法与实际应用均取得重要进展。在断层滑动矢量反演古构造应力场的理论方面,改进的安德森模式描述了在发育先存薄弱带的情况下断层形成与演化的规律,克服了安德森模式只适用于均匀变形域的理论局限性;在研究方法方面,突破了在沉积盆地内部变形相对单一的限制,在造山带前陆或者叠加褶皱区等复杂变形区有效地开展了相关研究,并通过断层相关褶皱与同褶皱变形的滑动矢量分析,厘定出同造山作用的古构造应力场。这一方法在大巴山造山带强变形区得到了有效应用,为探讨其构造演化提供了基础。

云南耿马7.2级地震破裂与震源应力场

1 98 8年 1 1月 6日在云南省澜沧县和耿马县境内先后发生了 7.6级和 7.2级强烈地震。其中 7.2级地震在震中区小黑江两岸灰岩裸露区出现了具有构造意义的地裂缝带。采用断层滑动矢量法反演出形成上述地裂缝带的应力张量为 :σ1走向 2 2 3°,倾角 2 8°;σ2 走向 42°,倾角6 2°;σ3 走向 1 3 3°,倾角 0°;应力比 R=0 .5 7,总体显示出走滑兼压性特征 ,基本代表了震源机制解所反映的震源应力场特征。

逆断层型地震地表破裂带滑动矢量计算方法探讨——以汶川地震为例

大震地表破裂带滑动矢量及其分布特征,是震后调查需要获得的最重要的资料之一。由于逆断层型地震地表破裂带运动性质(正向逆冲或斜向逆冲)、破裂带走向的变化以及断错标志线、断层运动方向与断层走向间夹角的变化等等,均会导致视位移的产生,使得野外位移测量数据复杂化。滑动矢量作为一个三维空间的量,代表了各破裂点或破裂面在地表或近地表的运动轨迹,较之其各分量,能够更准确更直观地反应出破裂带的性质和运动学特征。文章讨论了滑动矢量的计算方法,重点讨论了利用两条不平行断错标志线计算滑动矢量的方法。利用这些方法,我们对汶川地震映秀-北川地表破裂带北段北川县城附近若干点的滑动矢量进行了计算,对地表破裂带的性质和运动学特征进行了讨论。

2008年汶川地震破裂的滑移向量

估计同震滑移向量对于认识和理解破裂方式和破裂过程具有重要意义。2008年汶川大地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带的中央断裂和前山断裂上各形成了一条长250 km和72 km的地表破裂带。地震发生后至今,已经发表了大量有关同震位错沿破裂带分布的论文和报告,但绝大部分都仅仅是破裂的走向位错和垂直位错,极少有同震滑移向量的报道。这不仅是因为野外难以直接测量到水平缩短量(或拉张量),而且还因为这些走滑位错实际上是视走滑位错,部分或全部来自水平缩短或拉张。因此,仅仅根据视走滑同震位错和垂直同震位错估计的同震总滑移量肯定包含了相当大的误差。尝试利用据不同走向参考线测量到的一组(两个以上)视走滑位错来计算水平滑移向量的这一新方法,获得了中央破裂带上的7个水平同震滑移向量,并结合垂直位错量进一步计算了走滑、倾滑和水平缩短三个同震滑移分量以及断层倾角和破裂面上的同震滑移向量,综合出露破裂面的擦痕所指示的滑移向量,并对比根据矩张量解获得的震源深度的滑移向量,得出以下认识:(1)破裂南段的地表滑移向量的方位角明显小于震源深度滑移向量的方位角,表明在破裂从震源向地表传播过程中破裂面上的滑移向量发生了逆时针旋转;(2)滑移方位角向北东方向逐渐增大,表明地平面上水平滑移向量表现出顺时针旋转的趋势,而且在破裂向北东方向传播过程中近地表的走滑分量逐渐减小而倾滑分量逐渐增大;(3)几乎在每一个观测点倾滑分量都大于走滑分量,表明汶川地震的破裂方式在任何地点都是以逆冲运动为主;(4)破裂面倾角在10.4°～64.7°,平均值为41°,与天然破裂露头和探槽揭示的结果基本一致;(5)滑移向量沿破裂带的分布显示,走滑分量中段大而两端小,倾滑分量则相反,中段小两端大。

断面擦痕滑动矢量法在自贡地区的应用

本文运用断面擦痕滑动矢量分析方法,用 Etchecopar 电算法定量反演了自贡地区的平均构造应力场。结果表明:自贡地区第四纪构造应力场曾发生过重大变化,主压应力轴方向由北西向转为北东向,垂直运动分量加大。这种变化是局部应力调整的结果,并在地表形成切割早期构造的北西向断裂。

秦岭构造带徽成盆地白垩纪-新生代构造应力场演化历史"

沿凤-太断裂带发育的徽成盆地斜切秦岭构造带,成为东、西秦岭构造地貌的分界带。该盆地由上部成县群和下部东河群2套地层序列组成,之间为角度不整合接触。基于沉积地层序列、野外断层滑动矢量运动学分析和古构造应力场反演,结合上部成县群磁性地层学的研究结果和基性岩脉的年代测试结果,确定了该盆地2期伸展断陷成盆阶段和3期构造挤压改造的交替演化历史。认为下部盆地形成于早白垩世时期(107Ma之前),成盆应力场为NWW- SEE引张,与东西向勉略断裂带左旋走滑拉分作用有关,其中加积了一套河湖相砂砾岩沉积。该走滑盆地在沉积晚期遭受NW- SE向挤压应力作用,控盆边界断层发生反转,地层发生宽缓的褶皱变形,基性岩脉侵位其中(107Ma)。上部新生的断陷盆地很可能形成于早白垩世晚期-晚白垩世(自107Ma以来),受NW- SE引张作用,沿凤-太断裂带发生复活,其中堆积了一套河流相红色砂泥岩和砂砾岩沉积地层。该断陷盆地遭受2次挤压应力场的改造:早期NNW- SSE向挤压、晚期NNE- SSW向挤压,这两期挤压作用使控盆边界断裂(凤太断裂、勉略断裂)发生构造反转,地层陡倾,但盆地内部变形较弱。与区域构造演化历史对比,认为这两期挤压应力作用分别发生在白垩纪晚期与古近纪。

基于“层序矢量滑距”的生长断层活动强度定量表征——以珠江口盆地番禺低隆起M区为例

传统二维标量对于单一断层定性和半定量的描述方式不能全面、准确地反映断裂系统活动强度与时空差异性。为了研究弱张扭性环境下同沉积断裂系统活动强度与时空差异性及其对古地貌的控制作用,本文首次提出了"层序矢量滑距"的概念与计算方法,依据高频层序界面定量计算构造幕内断裂系统空间展布与活动性质。以珠江口盆地番禺低隆起区珠江组下段为例,利用三维地震资料识别四组同沉积断裂系统和六个四级层序界面,以此求取各层序界面处各断裂系统的累计活动量——"总矢量滑距";同时,运用多重互相关算法对不同断裂系统在各层序界面处的断点进行空间定位,采用空间匹配求差运算,获取不同断裂系统在高频层序边界"矢量滑距"的增量,即单一层序发育时期断裂系统的活动量——"层序矢量滑距",实现对断裂活动强度的定量表征。结果表明:番禺低隆起区珠江组下段断裂系统活动强度整体呈现强—弱—强的变化趋势,古地貌变化受控于四组断裂系统,由早期的北高南低逐渐转变为东北高西南低。"层序矢量滑距"表征方法可以定量表征构造幕内"张性或弱扭张性"断裂的活动情况。

基于高精度LiDAR数据的断裂活动习性精细定量--以香山-天景山断裂景泰小红山段为例

高精度、高分辨率的地形地貌数据是活动构造定量研究的重要基础数据。传统研究方法中,通过航卫片或遥感影像解译只能获取二维平面特征,中等分辨率DEM(5~10m网格单元)只适用于大尺度三维地貌特征的提取。激光雷达测量(Light Detection and Ranging,LiDAR)技术可直接对地貌进行高精度、全方位的三维地表形态测量,为活动构造研究提供了精细的地貌形态数据,有助于深化对断裂带地表破裂过程和断裂活动特性的理解。文中选取青藏高原东北缘香山-天景山断裂带西段的景泰小红山断裂中一段断错地貌明显的断裂段作为研究对象,基于高精度LiDAR数据生成了景泰小红山断裂0.3m高分辨率的数字高程模型(DEM),沿断裂带详细识别并测量了地貌标志(冲沟、山脊和阶地)的断错位移,获得了地貌标志的82个水平位移和62个垂直位移,并分析了不同方向上的位移丛集特征。结果显示,沿断裂的水平与垂直位移均可识别出5个丛集,其中最小丛集可能指示最新一次地震的同震位移,而其它位移丛集则反映了断裂带多次地震活动累积的结果。通过对多个断错标志的水平和垂直位移合成的滑动矢量进行分析,可以看出该断层段的运动习性具有分段不均匀特征,不同段落的倾滑矢量有一定的差异。