川西地区安宁河断层古地震行为及其与则木河断层的比较

安宁河断层与则木河断层是青藏高原东南川滇地块东边界断裂带的重要组成部分,晚第四纪以来变形样式主要以左旋走滑运动为主.安宁河断层走向近SN向,以冕宁为界分为南北两段,北段古地震复发周期500～700a,全新世以来左旋平均位移速率约4mm/a.南段的古地震研究程度较低,通过在月华一带开挖探槽及大量14C测年限定其大地震平均复发间隔为600～ 800a.则木河断层北接安宁河断层,全新世以来平均左旋位移速率为2.4～ 3.6mm/a,大地震复发周期约2 300a.对比安宁河断层与则木河断层的古地震行为,发现安宁河断层大地震复发间隔相对较短,平均左旋位移速率稍大,存在着古地震行为的不协调性.安宁河断层与则木河断层走向不一致、螺髻山的快速隆升以及安宁河断层南侧SN向展布的走滑断层系统等可能是造成安宁河-则木河断层古地震行为差异的原因.

安宁河断层地震成核条件研究——来自天然花岗岩断层泥摩擦实验的启示

安宁河断层历史上发生过多次强震,现存的地震空区反映了其断层中部近30年来的断层闭锁和应变积累情况,是潜在的大地震危险区.本研究采用断层带内的新鲜花岗岩断层泥样品,在水热条件下开展了摩擦滑动实验,以研究安宁河断层摩擦特性和地震成核条件.实验有效正应力200 MPa,孔隙水压30 MPa,温度25~600℃,剪切滑移速率在1μm·s^(-1),0.2μm·s^(-1),0.04μm·s^(-1)之间切换.实验结果显示,在100~400℃,摩擦系数随着温度的增加而增大(约0.663~0.704),温度高于400℃时略有降低.从200℃开始,花岗岩断层泥的摩擦滑动表现出由速度强化向速度弱化转变,并随温度升高速度弱化程度增强,在600℃时仍然具有显著的速度弱化,具备地震成核条件.本研究获得的花岗岩断层发生不稳定滑动的温度范围为200~600℃,远大于已有研究中给出的350~400℃这一不稳定滑动的温度上限.本实验首次发现,在相同温度条件下花岗岩断层滑动稳定性与加载速率转变方向有关,向慢速切换或低速下(0.04μm·s^(-1))可以促进花岗岩断层由稳定滑动向不稳定滑动转变.基于本实验结果,结合川滇地区的地温梯度,推测得出安宁河断层中北段的地震成核深度为10~30 km,该断层的地震空区是断层闭锁的具体表现.

安宁河断裂假玄武玻璃摩擦滑动实验研究

我们在安宁河断层带西侧的花岗片麻岩和碎裂岩中发现假玄武玻璃.并开展了假玄武玻璃的摩擦滑动实验,为国际首次.在化学成分和微观结构分析的基础上,本研究使用粉碎后的假玄武玻璃粉末作为模拟断层泥,在有效正应力250 MPa、温度100~500℃、孔隙水压30 MPa和干燥条件下开展了摩擦滑动实验.为获得假玄武玻璃摩擦系数的速度依赖性参数(a-b),实验中的轴向加载速率在1μm·s^(-1),0.2μm·s^(-1),0.04μm·s^(-1)之间进行切换.实验结果显示,在100~500℃假玄武玻璃的摩擦系数随着温度增加而增大,含孔隙水压条件下摩擦系数比干燥条件大.在加载速度为1~0.2μm·s^(-1)条件下,100~300℃温度范围内,假玄武玻璃表现为速度强化型稳定摩擦滑动;在300~400℃的温度范围内,假玄武玻璃的摩擦滑动行为表现出由速度强化向速度弱化转变的趋势,在400~500℃时其表现出显著的速度弱化行为,从而在该温度范围内具备自发的地震成核条件.本实验还发现假玄武玻璃的滑动稳定性与加载速率有关,在相同温度条件下以及100~300℃的温度范围内,假玄武玻璃在实验室标速条件下(1~0.2μm·s^(-1))表现出速度强化的摩擦滑动行为;而在低速(0.2~0.04μm·s^(-1))条件下,表现出速度弱化.因此在100~500℃的温度条件下,降低剪切滑动速度可以促进假玄武玻璃的不稳定滑动.对比花岗岩与假玄武玻璃的摩擦强度与滑动稳定性表明,在100~500℃(5~30 km深度),假玄武玻璃和花岗岩都具备地震成核的条件.假玄武玻璃的摩擦强度比花岗岩高,由此推测,被假玄武玻璃愈合的同震破裂,原地再次发生同震滑动的可能性小,但如果断裂带内存在假玄武玻璃,不仅能增加断层不稳定滑动和地震的风险,而且会促进同震动态破裂传播.

安宁河活动断裂带的新活动性

晚更新世开始具有强烈新活动性的安宁河断裂，全长近150千米，总体走向呈近南北，从断裂几何结构可明显地分成南（小盐井-西宁）、北（小盐井-田湾）两段。由数十条次级断层组成的安宁河活断裂带，无论从断层证据、微地貌、突变带还是地震活动等均表明这是一条以左旋水平走滑为主，具有强烈挤压特征的最新活动断裂带。

晚第四纪安宁河活断裂分段的基本特征

对活动断裂的研究结果表明，它们具有明显的分段特征。对安宁河活断裂填图结果表明，无论从断裂的几何结构、断裂的活动时间、滑动速率、地震地表破裂和强震-中强震分布都具有明显的分段性。

晚第四纪以来安宁河断裂的构造活动与演化

在进行1：5万地质填图过程中，通过对安宁河断裂区域内晚更新世至全新世地层岩性、岩相及组成的各级阶地等地貌特征并结合地层的绝对年龄测定较为实际的研究与划分了断裂的活动期、次，并据此进一步研究了断裂活动的性质、方式与演化简史。

川西安宁河—则木河断裂带上大地震复发及其相关性研究

目前越来越多的大地震实例与模拟研究等都揭示出大地震之间可能具有一定的响应关系，相邻的断层或者断层段可能会在一次地震事件中同步破裂，位于同一个构造背景区域的即便相隔较远的断层之间也可能存在着大地震的响应关系。我国青藏高原东南缘地区是中国大陆晚第四纪构造变形和强震活动最强烈的地区，特别是位于川滇、巴颜喀拉和华南三大活动地块交界部位的四川西部地区，平均数十年就会有一次大地震发生，例如最近的2008年汶川大地震和2010年青海玉树地震的相继发生，已经引起了许多研究人员的热切关注。

安宁河断裂带南段滑动速率估计

安宁河断裂作为青藏高原地区川滇地块东边界断裂系的重要组成部分,研究其断层活动性,特别是晚第四纪以来断层滑动速率,能够为进一步揭示川滇地块的变形机制和运动学特征提供一定的基础资料。目前安宁河断层的滑动速率研究主要集中在断裂的北段,而南段相关的研究还比较少。文中选择在安宁河断裂南段的大水沟和帽盒山2个地点,通过高精度影像解译、实地测量、探槽开挖及14C年代测试,获得大水沟一带近3 300a以来断层左旋平均位移速率约4. 4mm/a,推测帽盒山地点的断层左旋位移速率可能为2. 6～5. 2mm/a。2个地点的位移速率存在较好的一致性,该位移速率与安宁河断层北段基本一致,另外考虑到南北2段的古地震复发周期相近的特征,认为安宁河断层南北2段的断层活动性存在一致性。