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。

青藏高原东北缘冷龙岭断裂全新世左旋滑动速率

冷龙岭断裂是青藏高原东北缘1条重要的左旋走滑断裂,断裂滑动速率对于青藏高原东北缘构造形变的动力学研究以及认识断裂的活动习性和地震危险性具有重要意义。但是,冷龙岭断裂的滑动速率仍然存在较大争议,被限定在3~24mm/a一个较为宽泛的范围内。文中以青海省门源县他里花沟上游走滑断裂断错地貌现象较为典型的牛头沟地区(37.440 2°N,102.094 0°E)和柴陇地区(37.447 3°N,102.063 0°E)作为研究对象,采用地基LiDAR获取的高分辨率DEM和高精度Google Earth卫星影像对断错地貌进行了位错演化模式分析和位错量的恢复测量,结合地貌面上开挖地层探坑和剥离新鲜地层剖面上的年代样品采集与测试,确定了断错地貌面的废弃年代。在牛头沟地区和柴陇地区得到的滑动速率分别为(6.4±0.7)mm/a和(6.6±0.3)mm/a,2个研究地区获得的结果存在较好的一致性。考虑到滑动速率的误差范围,认为冷龙岭断裂全新世以来的左旋滑动速率为(6.4±0.7)mm/a,该滑动速率介于前人采用地质方法获得的结果中间,也在In SAR得到的滑动速率4.2~8mm/a范围内,但比GPS速率((4.0±1.0)mm/a)稍大。祁连-海原断裂带弧形分布的晚第四纪滑动速率在冷龙岭地区达到最大,青藏高原东北缘在该地区最强烈的隆升也从1个侧面证实了冷龙岭断裂在调节青藏高原相对于戈壁-阿拉善地块向E运动方面所处的重要地位。

2022年青海门源M_(S)6.9地震后冷龙岭断裂未来强震的水平位错量评估

2022年1月8日青海门源发生MS6.9地震,该地震造成冷龙岭断裂西端错断了兰新铁路大梁隧道,导致铁路长期停运,经济损失巨大。制定隧道修复方案时,需对冷龙岭断裂未来强震的水平位错量进行评估。结合近年来冷龙岭断裂的最新研究进展,同时采用确定性方法和概率断层位错危险性分析方法评估冷龙岭断裂未来强震的水平位错量。考虑不确定因素影响,同时采用3名研究者提供的震级与最大位错量经验关系式进行估算。结果表明,不同经验关系式会对评估结果产生显著影响,其中根据确定性方法得到的冷龙岭断裂未来强震的水平位错量为2.32~4.36 m,均值为3.57 m。概率断层位错危险性分析结果随着超越概率的降低而增大,50年超越概率2%、100年超越概率2%和100年超越概率1%的结果均值分别为1.82 m、3.17 m、4.61 m。相较于确定性方法,概率断层位错危险性分析可提供不同超越概率水平下的位错参数,以供不同抗震设防要求的建筑采用。此外,对于地震活动性强的断裂,可采用低超越概率下的概率断层位错危险性分析结果,该结果可能会大于确定性方法评估结果。

冷龙岭断裂岩石圈磁场特征与2016年青海门源6.4级地震关系研究

在2016年1月21日门源6.4级地震发生以后,利用DB5小波基对该地震震中所在的冷龙岭断裂及其周边地区岩石圈磁场进行了小波分解,分析了各阶小波细节及小波逼近结果,并根据分解结果研究不同深度场源的岩石圈磁场与门源地震的关系。小波分解的结果显示,浅层与中层的磁异常分布不均匀,震中位置位于ΔZ正负值转换区域;而底层磁异常则相对均匀宽缓,震中附近并无显著分界特征。

冷龙岭断裂带全新世破裂模式、大震复发特征研究及其区域构造意义

青藏高原东北缘发育有一系列走滑逆冲断裂带,冷龙岭断裂带恰位于其东部最前缘部位,是青藏高原东北缘一条非常重要的左旋走滑构造带,同时冷龙岭断裂带也是祁连—海原构造带的重要组成段落之一,其构造变形与地震活动也直接揭示了祁连—海原构造带对整个青藏高原东北缘构造变形的调整与传递作用。然而,同周围一系列具有强震构造背景的活动断裂带相比,目前对冷龙岭断裂地震地质研究程度仍有待加强。有关冷龙岭断裂带晚更新世以来滑动速率的研究结果分布在很大的研究范围内,有关冷龙岭断裂带全新世活动习性与大震复发特征的研究也有待深入。有学者认为,冷龙岭断裂带与金强河断裂、毛毛山断裂带与老虎山断裂共同构成“天祝地震空区”。发生在2016年与1986年的两次门源地震,造成该区地震地质研究形势更加严峻。对冷龙岭断裂带全新世破裂模式、大震复发特征进行研究,并明确其区域深部结构特征、地壳变形模式,综合构建冷龙岭断裂带及区域地震构造模型非常有必要,相关研究结果也将提升对冷龙岭断裂带及该区域地震活动性的认识,为冷龙岭及门源地区地震灾害防御提供重要依据。相关成果还可以促进对祁连—海原构造带整体地壳变形继承关系的认识,增强对该区第四纪地震构造环境与构造动力学特征的理解,更全面地认识冷龙岭断裂带在青藏高原东北缘的构造地位与意义。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震孕震环境和冷龙岭断裂分段延展特征

2022年1月8日1时45分,青海省海北州门源县(北纬37.77°,东经101.26°)发生6.9级地震,发震断裂为祁连—西海原断裂冷龙岭段(以下简称冷龙岭断裂),这是冷龙岭断裂继2016年1月21日M_(S)6.4地震之后发生的又一次破坏性中强地震.本文在三条跨过冷龙岭断裂不同区段的大地电磁剖面数据三维反演出的电性结构约束下,解译出该断裂不同区段的深部延展特征,并进一步探讨2022年门源M_(S)6.9地震动力学模式和孕震构造模型.冷龙岭断裂整体上表现为延伸至下地壳的大型高低阻电性边界带的特征,符合以往大地电磁探测结果约束的大型走滑断裂带的电性结构特点.2016年门源M_(S)6.4地震和2022年门源M_(S)6.9地震均发生在冷龙岭附近的高低阻体边界带并靠近高阻一侧.冷龙岭断裂西段构造较为复杂,主断裂为近直立的电性边界带,北侧的肃南—祁连断裂和民乐—大马营断裂是其伴生断裂并分担了逆冲分量,断裂中东段表现为单一向南倾向的电性边界带.冷龙岭断裂自西向东运动性质存在着以走滑为主向逆冲兼具走滑转变的趋势,这与2022年M_(S)6.9地震和2016年M_(S)6.4地震两次地震显示出不同发震机制相符合.结合研究区GPS和精密水准场资料分析,冷龙岭断裂是青藏高原北东向挤压扩展应力转化为南东向迁移和逃逸的核心区域,这种应力方向转变导致冷龙岭断裂发生强烈左旋走滑作用是发生2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震的动力学来源.随着青藏高原北东向推挤作用的持续进行以及冷龙岭断裂在南北两侧表现为重要物性差异带的特点,判断该断裂未来依旧是强震孕育风险区.

2022年1月8日青海门源M_(S) 6.9地震地表破裂考察的初步结果及对冷龙岭断裂活动行为和区域强震危险性的启示

2022年1月8日青海门源M_(S) 6.9地震发生在青藏高原东北缘的祁连山断块内部,仪器震中位于海原活动断裂系西段的冷龙岭断裂带上,是该断裂系自1920年海原8.5级大地震后再次发生M>6.5的强震。考察结果的初步总结表明,此次门源地震产生了呈左阶斜列分布、总长度近23 km的南北两条破裂,在两者之间存在长约3.2 km、宽近2 km的地表破裂空区。南支破裂(F_(1))出现在托来山断裂的东段,走向91°,长约2.4 km,以兼具向南逆冲的左旋走滑变形为主,最大走滑位移近0.4 m。北支主破裂(F_(2))出现在冷龙岭断裂的西段,总长度近20 km,以左旋走滑变形为主,呈整体微凸向北东的弧形展布,包含了走向分别为102°、109°和118°的西、中、东三段,最大走滑位移出现在中段,为3.0±0.2 m。此外,在北支主破裂中—东段的北侧新发现一条累计长度约7.6 km、以右旋正断为主的北支次级破裂(F_(3)),累计最大走滑量约0.8 m,最大正断位移约1.5 m。综合分析认为,整个同震破裂以左旋走滑变形为主,具有双侧破裂特点,宏观震中位于北支主破裂的中段,其地表走滑位移很大可能与震源破裂深度浅有关,其中的右旋正断次级破裂可能是南侧主动盘向东运移过程中拖曳北侧块体发生差异运动所引起的特殊变形现象。印度与欧亚板块近南北向强烈碰撞挤压导致南祁连断块沿海原左旋走滑断裂系向东挤出,从而引发该断裂系中的托来山断裂与冷龙岭断裂同时发生破裂,成为导致此次强震的主要动力机制。在此大陆动力学背景下,以海原左旋走滑断裂系为主边界的祁连山断块及其周边的未来强震危险性需得到进一步重视。

冷龙岭断裂系活动性与2016年门源6.4级地震构造研究

2016年1月21日门源MS6.4级地震发生在祁连-海原断裂带冷龙岭断裂北侧.此次地震邻近冷龙岭断裂发生,震中距祁连山北缘断裂带民乐-大马营断裂和皇城-双塔断裂较远,地震破裂面近北西向,与两条断裂的走向呈一定角度相交.震源机制解显示此次地震为逆冲型地震,与冷龙岭断裂逆-走滑运动性质略有差异.在野外地质填图的基础上,采用构造地貌分析、探槽开挖和^(14)C定年技术等研究方法,揭示冷龙岭断裂全新世活动明显,可能表现为特征滑动行为,地震震级为M_W7.3~7.5;断裂倾角较陡,倾向北北东,构造样式上表现为花状构造;最新一次地震事件的形成时间晚于1815~1065a BP.冷龙岭北侧断裂是冷龙岭断裂西北端一条伴生断裂,受到冷龙岭断裂左旋剪切在端部持续的构造推挤作用,相应发生弯曲,产生向外的构造旋转作用,偏离优势破裂方位,活动性相应减弱,在地表表现为一条晚第四纪变形不明显的逆断裂,与断裂整体呈北东向微突出的弧形形态和晚第四纪以来没有断错地表的地质地貌迹象相协调,但此类断裂在深部仍可能发生破裂,产生中强地震.断裂几何学特征和运动性质与震源机制解揭示的断层节面2产状和运动性质以及余震和地震烈度的分布特征较为吻合.冷龙岭北侧断裂作为门源M_S6.4级地震发震构造较为恰当.冷龙岭北侧断裂此次的逆冲运动也为冷龙岭断裂下一次的运动腾出空间.在冷龙岭北侧断裂历史演化过程中,冷龙岭断裂和冷龙岭北侧断裂对局部地形地貌产生构造抬升作用.

基于高精度地基LiDAR技术的活动断层错断地貌研究——以冷龙岭活动断裂带为例

高精度地形测量是活动断裂带定量研究的重要途径,通过对强震活动形成的错断地貌进行测量分析,可以估算断层位移,分析断层破裂的历史过程,揭示强震复发特征。激光雷达测距技术(LiDAR)为研究断层破裂特征提供了重要手段。选取青藏高原东北缘的冷龙岭活动断裂为研究目标,利用地基LiDAR对一些典型错断地貌进行了测量,并就地基LiDAR构建活动断层三维错断地貌的关键技术问题进行了分析。通过对测量得到的点云数据进行点云匹配、镶嵌、植物滤除以及不规则三角网建模处理,得到了0.05m空间分辨率的数字高程模型,划分了地貌单元,识别了断层陡坎与断层错断冲沟等地貌,实现了对断裂微地貌形态的高清晰度三维再现,并据此揭示了沿断裂带存在的多次地震事件,断裂主要表现为左旋走滑活动,并具有微小的倾滑运动分量。

冷龙岭地区2016年青海门源6．4级地震发震构造特征

青海门源北部的冷龙岭断裂带于2016年发生M_S6.4地震,该地震与1986年发生的另一次M_S6.4地震的震源机制解截然不同,并且二者与冷龙岭主断层几乎表现为纯左旋走滑的性质也差异很大。为明确2次地震的发震构造特征,分析二者与冷龙岭主断层的关系,利用Sentinel-1A数据干涉处理得到了2016年地震的同震形变场,并结合高分辨率影像、余震精定位及GPS资料对断层构造样式及地震构造特征进行了研究。研究结果表明,2016年地震发生在冷龙岭断裂带西段北侧的分支断层上,地震造成分支断层两侧发生背斜式褶曲隆升。2次地震分别发生在分支断层的东西两端,其两端分别向冷龙岭主断层弯曲收敛并交会,在平面上形成左行右阶与左行左阶的几何结构,在区域整体剪切环境下,分别发生剪切挤压与剪切拉张,因而造成2次地震的震源机制解分别表现为压性与张性为主又兼具一定的走滑性质,综合认为分支断层与主断层之间的构造组合样式是导致2个不同震源机制解的主要因素。2次地震活动皆反映了冷龙岭断裂带整体表现为左旋走滑运动特征,该构造变形机制也体现了祁连-海原构造带对青藏高原东北缘的构造调节作用,即来自于青藏板块的构造运动在受到北部戈壁-阿拉善块体及东部华北克拉通块体的阻挡后,在青藏高原东北缘通过一系列左旋走滑断裂的调节,构造运动方向逐渐发生顺时针旋转。门源地震使得对冷龙岭断裂带地震地质问题的深入研究更加紧迫。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带特征与发震机制

2022年1月8日01时45分,在青海省海北州门源县(N37.77°,E101.26°)发生了M_(S)6.9地震,震源深度约10 km.震后现场考察确认,本次地震震中位于祁连—海原断裂带中段的冷龙岭断裂与托勒山断裂之间的构造转换部位,上述断裂均为全新世活动的左旋走滑断裂.地震形成了两条地表破裂带,总长度约31 km.其中,北侧主破裂带主要沿冷龙岭断裂西段分布,东起硫磺沟脑,向西穿过道沟,至下大圈沟止,长度约22 km,野外测量并经无人机高分辨率影像校核后,最大水平位错量约2.6±0.3 m,并向两端逐渐衰减,宏观震中位于硫磺沟大拐弯至道沟以东一带.南西侧的次级破裂带分布在托勒山断裂东段上,东自大圈窝,断续向西过羊肠子沟,至大西沟止,长度约9 km,最大水平位错量约1.0±0.1 m,二者之间呈左阶斜列,最小阶距约1.0 km.本次地震地表破裂习性以左旋走滑为主略具逆冲分量,各次级破裂呈左旋左阶拉张或左旋右阶挤压的雁列式组合,形成了典型的走滑断错地貌,如左旋断错纹沟、河床、牧区铁丝网围栏、道路路基、车辙、便道和动物脚印等,同时还形成了典型的挤压脊或鼓包、张性裂隙和断层陡坎等,其走滑破裂样式典型而丰富.综合本次地震地表破裂展布和余震活动所反映的深部构造特征表明,其发震构造应以冷龙岭断裂西段为主,托勒山断裂东段参与,在其构造转换部位形成不连续的Y字型分叉的地震地表破裂图像.这次地震是继1986年门源M_(S)6.4和2016年门源M_(S)6.4地震沿冷龙岭北侧次级断裂活动之后,发生在冷龙岭主干活动断裂带上的一次强烈地震,未来应重点关注祁连—海原断裂带尤其是西段的大震活动.

结合野外考察的2022年门源M_(S)6.9地震地表破裂带的高分七号影像特征

2022年1月8日,青海省门源县发生了M_(S)6.9地震。为及时全面了解地震同震地表破裂带的空间分布并准确判定发震构造,文中通过对震后高分七号遥感影像进行解译判读,综合野外考察核实,获得了门源M_(S)6.9地震同震地表破裂带的展布情况,并识别出多种典型的同震破裂地貌,总结了多种同震地貌的影像特征。结果表明,此次地震产生了2条主要的地表破裂带,呈左阶斜列展布。北支主破裂带分布于冷龙岭断裂西段,长约22km,走向100°N~120°E;南支次级破裂带分布在托莱山断裂东段的局部段上,长约4km,走向为N90°E,2条破裂带总长约26km;沿破裂带形成了一系列典型左旋走滑同震地貌,如张裂隙、张剪裂隙、挤压脊、挤压鼓包、左旋纹沟、左旋断错路基等;在此基础上,文中还对冷龙岭地区典型左旋地貌的累积位错进行了测量,并与前人的测量结果作对比研究,得到了较为准确的测量结果。文中基于高分影像对断裂沿线典型的断错地貌开展研究,不仅可为高分七号卫星数据的地质应用积累实例,所得结果也可为未来构造地貌研究提供强有力的数据支撑。

2022年门源M_(S)6.9地震前断层活动及应力状态的数值模拟

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震是继1986年和2016年2次门源M_(S)6.4地震后,冷龙岭断裂西段再次发生的M_(S)>6强震。为探讨此次门源M_(S)6.9地震前近震区的断层运动、应力状态和强震多发的孕震环境,文中以地震前1991—2015期和2017—2021期GPS速度场作为边界约束,通过建立精细的三维黏弹性有限元动力学模型,计算分析了祁连山构造区在长期的构造运动环境下应力积累的基本格局,区域内断层的长期滑动速率、应力累积速率,以及这些量值在门源M_(S)6.9地震前约5a的变化特征。1991—2015期的计算结果显示:门源M_(S)6.9近震区长期受到NE-SW向挤压和NW-SE向拉张的应力场作用,最大剪应力积累比周围区域快,应力积累整体上以促进NWW向断层的挤压和走滑运动为主;与周围断层段相比,受几何拐折形态影响,冷龙岭断裂西段的滑动速率偏低,断层剪切应力的累积速率较高,发震断层上运动的亏损与应力的快速积累有利于孕育走滑型地震。2017—2021期相对于1991—2015期的增量结果显示,在临近地震约5a的时段内,冷龙岭断裂西段走滑速率进一步减小,断层的剪应力累积速率显著增高,利于促进走滑型地震的发生。冷龙岭断裂西段具有较强的动力学背景和有利的强震发生条件,未来依然存在发生强震的危险。

2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂特征分类及震害分析

为了深入分析2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震引发的不同类型地表破裂特征及震害现象,本文依据沿此次地震地表破裂带进行的野外实地考察和无人机航拍解译,将破裂带沿线的典型同震地表破裂特征归纳为:(1)多种典型几何细结构,包括雁列状次级破裂、左旋左阶拉张区、左旋右阶挤压区以及树枝状、网状破裂等;(2)多种地貌标志物水平位错,包括牧区围栏、车辙印、动物脚印和冲沟冰面的左旋断错等;(3)多种类型垂直破裂,如逆冲型地震陡坎和正断型地震陡坎;(4)多种类型挤压破裂,如挤压脊和挤压鼓包;(5)不同类型张性裂缝带,如纯张性裂缝带和张剪性裂缝带.将地震引发的地质及工程震害现象归纳为:(1)跨地震断裂带的边坡垮塌失稳;(2)跨地震断裂带的公路、桥梁和隧道损坏;(3)地震断裂带附近区域的冰面鼓包、公路裂隙等形变现象.此外,对上述现象的展布特征和成因机制进行了分析讨论,并强调了加强跨活动断裂带时工程抗断及近断层强地面运动的抗震设防的重要性.

青海门源M_(S)6.9地震震前OLR异常与InSAR同震形变关联性分析

对比分析利用涡度距平法提出的2022年1月8日青海门源MS6.9地震震前射出长波辐射(OLR)短期异常分布和震后InSAR技术提取的门源地震同震形变空间分布,结果显示,震前红外辐射增强区与InSAR同震破裂形变区的空间位置基本吻合,扩展形式基本相似(同震破裂形变区分布在红外辐射异常区内部)。在震前的全国范围OLR空间分布上,仅青海德令哈-西宁-甘肃武威一带出现了呈“哑铃”状近WE向展布的OLR热辐射增强区,空间可辨识度高,OLR异常时空演化过程遵循了岩石应力加载破裂过程中的热异常规律,显示热异常变化与应力变化存在关联;InSAR技术提取的同震形变同样位于肃南-祁连断裂(俄堡段)、托莱山断裂和冷龙岭断裂的交汇区。InSAR同震形变结果揭示了地表形变以水平方向为主,断层运动具有典型的走滑变形特征。InSAR同震形变结果为红外遥感反映地震形变提供可检验的地质实体监测证据,验证了门源地震前辐射增强异常是地震构造地应力强度变化的遥感物理参量反映。

2016年1月21日青海门源6.4级地震的发震机制探讨

2016年01月21日青海省门源县发生6.4级地震,地震现场考察的震害分布椭圆长轴走向120°N—140°E.震后0.8m高分遥感影像与震前高分影像的对比解译结果表明,本次地震导致大于23处较集中的崩塌滑坡,它们的空间分布表现出震中北侧多于南侧,分布点总体形态呈NNW向延展的平面特征.区域断裂几何展布和活动性质的高分遥感解译和野外考察研究表明,冷龙岭断裂水平运动分量占绝对优势,如果本次地震发生在该断裂上,不应为纯逆冲性质.震中区域活动断裂的精细研究发现在冷龙岭北侧发育一条走向约为140°的活动断裂,该断裂在高分影像上地表为北倾,该断裂与多家机构的震源机制解节面Ⅰ走向非常相近.本次地震的余震分布总体长轴方向与冷龙岭断裂相差约20°,而与最新发现的冷龙岭北侧断裂走向相近.综合以上多方面资料,认为冷龙岭北侧断裂极有可能是本次地震的发震断裂.综合余震分布在深部的展布特征,主震的震源机制解,发震断裂在地表的几何展布特征和活动性质,再结合震区附近大地电磁测深等地球物理资料,建立了发震机制模型,认为本次地震是2008年于田7.4级地震、2014年于田7.3级地震后,青藏高原块体向北东方向推挤生长过程中发生的一次地震事件.

2022年青海门源Ms6.9地震地表破裂带及发震构造研究

2022年1月8日01时45分,青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9级强烈地震,震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔3500~4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的同震地表变形带,表现为左旋走滑运动性质,总长约27 km。破裂带呈NWW—SEE走向,可分为南北两支,北支沿冷龙岭断裂西段分布,南支沿托莱山断裂东端分布,与北支间隔3 km呈左阶雁行排列。根据破裂带的走向变化和阶区特征,可将破裂带分为三段:西段、中段和东段,与地表同震位移分布特征较为吻合。西段为破裂带的南支,呈N93°E走向,长约4.5 km,最大左行水平位错约85 cm;中段为北支破裂带西侧部分,主要呈N102°E走向,长约7.5 km,最大左行水平位错约3.7 m;东段为北支破裂带东侧部分,走向呈N110~120°E走向,长约15 km,最大左行水平位错约3.0 m。门源地震震级与地表破裂带分布规模和变形强度的对比,表明本次地震的震源深度较浅,可能远小于10 km深。这次门源地震的发震断裂为海原断裂带呈挤压弯曲部分的冷龙岭断裂,具有花状构造特征。由于本次地震余震向SE方向扩展,表明具有应力向东迁移趋势,因此,冷龙岭断裂东侧处在海原断裂带上1920年海原大地震与2022年门源地震之间地震空区的金强河、毛毛山和老虎山断裂未来强震危险性升高,需要重点关注。

２０１６年１月２１日青海门源Ｍ６．４地震发震构造模式

2016年1月21日门源M6.4地震发生在祁连山—河西走廊构造带内,该构造带历史上曾发生多次强震,其中较为重要的2次地震为1927年古浪8级地震及1986年门源M6.4地震。这次地震的发震断面及发震构造模式研究较少,前人的研究仅基于地震地质、遥感及震源机制解结果等进行了一定的分析,仍有待深入分析。文中基于这次地震的等烈度线、余震空间分布、震中区地震地质等资料,对地震的发震构造环境及发震构造进行了解析。同时,利用已有资料计算了1986年M6.4地震及1927年古浪8级地震在2016年门源M6.4地震2个节面上产生的库仑应力变化。结果表明,2次地震在2016年门源M6.4地震2个节面上产生的库仑应力存在差异,节面Ⅱ上产生了应力加载,节面I上产生应力卸载或延迟,个别节面应力触发值接近或达到0.01MPa的阈值。结合等震线、余震空间分布、震中区地震构造资料及2次地震在2016年门源M6.4地震节面I、节面Ⅱ上产生的库仑应力变化存在的差异,综合确定了这次地震的发震断面可能为节面Ⅱ。通过分析前人的区域浅层及深部地球物理资料,初步建立了2016年门源M6.4地震的发震构造模式,认为这次地震为发生在走滑断裂系上的逆冲破裂,剖面上表现为上缓下陡的正花状构造,是走滑断裂系发生逆冲型破裂地震的可能模式。

2016年门源M_S6.4强震的发震构造及其对“天祝地震空区”的影响

在综合分析区域活动断裂活动特征、震源机制解、余震精定位等资料的基础上,结合GPS观测数据,推断冷龙岭断裂倾向NE,而非部分早期研究推测的倾向SW。考虑到2016年和1986两次门源MS6.4强震相似的震源机制与冷龙岭断裂的位置关系以及冷龙岭断裂倾向NE等事实,可推测判定这两次强震的发震构造应为冷龙岭断裂;冷龙岭断裂处于祁连-海原活动断裂系内著名的破裂空段"天祝地震空区"的西段,该地震空区内部的金强河断裂可能为一个次级的地震空区,未来存在6级左右强震危险;冷龙岭断裂目前处于比较活跃的状态,说明该段的应力、应变积累水平较高,未来存在大震可能,且不排除冷龙岭断裂与金强河断裂同时破裂的可能性。

青海门源M_(S)6.9地震同震破裂的隧道破坏效应与启示

2022年1月8日青海省门源发生M_(S) 6.9地震,导致兰新高铁大梁隧道发生严重变形破坏。综合野外调查资料、InSAR地表变形数据及轨道控制网(CPⅢ)监测结果等,深入研究了青海门源M_(S) 6.9地震同震破裂带对兰新高铁大梁隧道造成的变形破坏特征。结果表明,海原断裂带冷龙岭-托莱山断裂段为此次地震的发震断裂,并形成长约21.5 km的同震地表破裂,变形性质以左旋走滑为主,地表的最大左旋位移约为3.1 m。同震破裂带在穿过大梁隧道部位时,导致隧道工程发生严重损坏,最严重的变形破坏集中出现在主破裂带两侧各60 m范围内。对比隧道变形量观测结果和同震地表破裂变形特征可知,隧道区跨断裂的最大垂直位移约为91.6 cm,最大左旋位错量约为2.88 m,冷龙岭断裂与大梁隧道夹角约为60°,经换算后对应的发震断裂最大左旋位错量约为3.08 m,指示同震地表破裂的最大走滑位错量与穿过隧道的断裂最大位错量基本一致,表明隧道工程在显著的同震变形中难以起到抗断作用。此次研究成果可为类似穿越活动断裂带的铁路工程规划建设及震害防治提供科学参考与借鉴。