基于GPS数据分析巴颜喀拉块体边界强震活动特征

基于巴颜喀拉块体边界大地震序列,运用多弹簧滑块系统理论分析未来各边界断裂发生强震的可能时间;基于1991—2016年中国大陆GPS水平速度场数据,采用均匀弹性块体模型计算了巴颜喀拉块体各边界断裂带的长期活动特征,并以此作为参考背景,计算了1999—2007、2009—2013、2013—2015、2015—2017、2017—2020年各边界断裂带的活动性质及时空演化特征,同时结合1995年以来发生在各边界断裂带上的M≥7.0地震震源机制解综合分析强震活动与块体运动的关系。结果表明:1995年以来发生在块体各边界断裂带上的M≥7.0地震震源机制与块体边界的运动特征一致,这一系列地震可能是由巴颜喀拉块体向E—SE向运动增强所致。综合块体边界大震序列与块体相对运动结果认为,未来十年,甘孜—玉树断裂、龙门山断裂南段、东昆仑断裂带东段存在发生M≥7.0地震的可能。

巴颜喀拉块体南边界带西端当江断裂的活动构造变形:高分遥感的解译与野外验证

以活动断裂遥感影像解译标志为基础,利用奥维地图、91卫图等影像资料,结合前人的研究成果,重点分析了甘孜-玉树断裂带当江段的空间展布及几何学与运动学特征;在此基础上对重点段进行野外踏勘,通过一系列的断错地貌现象验证解译结果,最后得到甘孜-玉树断裂带当江段的几何展布。研究结果显示:①甘孜-玉树断裂带当江段总体走向为NWW;②断裂地貌发育有断层陡坎、槽谷、冲沟和河流阶地的左旋位错等;③断裂运动性质以左旋走滑为主,带有垂直的倾滑分量;研究同时表明:①遥感解译对于高寒、高海拔、交通不便的地区开展工作十分重要;②遥感解译对于地表破坏少、植被覆盖少的地区其效果更为直观、更利于在此类地区发挥作用;③活动构造变形强烈地区的遥感影像特征明显,更易于开展遥感解译工作。

巴颜喀拉块体中东段M_(S)≥7.0地震卫星红外辐射时间序列变化特征

2008年以来,在中国青藏高原腹地的巴颜喀拉块体中东段接连发生了2008年四川汶川8.0级、2013年四川芦山7.0级、2017年四川九寨沟7.0级以及2021年青海玛多7.4级地震.本文基于MODIS卫星红外数据,利用平滑方法提取了2004年4月—2022年2月(近18年)巴颜喀拉块体中东段的红外亮温均值时间序列低频信息,分析了汶川8.0级、芦山7.0级、九寨沟7.0级以及玛多7.4级地震前后红外辐射低频信息的变化特征.研究结果表明,4次大地震前后红外辐射变化具有以下共性特征:(1)大地震前,巴颜喀拉块体中东段整体辐射值处于增强阶段,地震后,辐射值转为减弱阶段.这与弹性变形阶段岩石应力加载升温、卸载降温过程类似;(2)在4次大地震前的辐射增强阶段,辐射值均出现了大幅度的超2倍标准差辐射增强异常,这对巴颜喀拉块体中东段的7级以上地震具有一定的预警意义.这些共性特征有助于设计一个合适的技术方案来跟踪判断巴颜喀拉块体中东段7级以上大地震的危险性.

巴颜喀拉块体内部NW向主要断裂研究新进展

巴颜喀拉块体内部发育着一些大型的NW向走滑断裂:阿万仓断裂、玛多—甘德断裂、甘德南缘断裂、达日断裂、五道梁—长沙贡玛断裂、松岗断裂等。最新的研究表明,这些走滑断裂均具有晚第四纪活动性,并具有孕育和发生强震的构造条件。这些块体内的活动断裂可能扮演着分配和传递巴颜喀拉块体构造变形的角色,甚至在整个青藏高原东缘运动学机制中起着重要的作用。

巴颜喀拉中部三叠纪花岗岩类的岩石成因及其地质意义

巴颜喀拉-松潘甘孜造山带三叠纪花岗岩是研究青藏高原中部古特提斯造山作用过程与地壳生长演化机制的重要探针。本次研究对巴颜喀拉中部的花岗质岩体进行了详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和全岩地球化学研究,探讨其岩石成因和动力学背景。锆石U-Pb年代学研究表明,本次研究的花岗质岩体形成于209~217 Ma,是晚三叠世岩浆活动的产物。岩石地球化学分析揭示,岩体由高Sr/Y值和低Sr/Y值花岗岩类组成。其中,高Sr/Y值岩体具有中等K_(2)O(2.13%~3.75%)、较高的Sr(373×10^(–6)~521×10^(–6))含量和Sr/Y值(47.5~69.4),较低的Yb(0.42×10^(–6)~0.62×10^(–6))、Y(6.79×10^(–6)~7.99×10^(–6))、Cr(5.86×10^(–6)~13.0×10^(–6))和Ni(1.91×10^(–6)~6.63×10^(–6))含量,La/Yb值为48.5~64.1,与起源于加厚地壳部分熔融的埃达克质花岗岩类似。低Sr/Y值岩体具有较高的K_(2)O(3.84%~4.27%)和SiO_(2)(63.94%~70.44%)、较低的Na_(2)O/K_(2)O值(0.78~0.95)和Sr/Y值(10.2~14.5),岩石起源于正常厚度地壳的部分熔融。综合分析表明,晚三叠世巴颜喀拉-松潘甘孜造山带并未发生明显地壳减薄,区域三叠纪花岗岩质岩石起源于碰撞环境下不同深度地壳的部分熔融,即加厚地壳熔融形成高Sr/Y值埃达克质岩,而正常厚度的地壳则熔融形成低Sr/Y值普通花岗岩类。不同深度地壳的重熔是巴颜喀拉-松潘甘孜造山带三叠纪时期地壳演化的重要方式。

巴颜喀拉山群中酸性侵入岩脉锆石U-Pb年龄及其意义

巴颜喀拉山群是巴颜喀拉地块出露的主要地层单元,也是金、锑矿床的重要赋存层位和成矿物质来源。目前对出露于北巴颜喀拉山一带的砂岩与板岩组合,在沉积时代和归属上存在早—中三叠世与晚三叠世晚期两种不同认识。研究发现这套地层中发育较多中酸性岩脉,采用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)方法对具明显侵入特征的花岗闪长斑岩及二长斑岩岩脉进行了锆石U-Pb同位素年龄测定,前者加权平均年龄为(230.0±1.3)Ma,后者加权平均年龄为(207.1±1.6)Ma,认为该地区巴颜喀拉山群的沉积时代应不晚于中三叠世,而非前人认为的晚三叠世晚期。研究成果为这套地层形成于早—中三叠世进而归并为巴颜喀拉山群下亚群提供了有力证据,也为在该层位开展金、锑矿成矿规律研究等提供了有力支撑。

青海曲麻莱县地区巴颜喀拉山群沉积及构造变形特征研究

巴颜喀拉构造带于青藏高原北部呈近东西向展布,属可可西里—巴颜喀拉三叠纪前陆盆地沉积,是青藏高原北部和特提斯构造域的个重要沉积单元。巴颜喀拉三叠纪沉积盆地位于秦祁昆微板块与喀喇昆仑—三江微板块所夹持地带,北以昆仑山南缘深断裂为界,东南侧以龙门山—锦屏山深断裂与扬子地块相邻,西南侧至甘孜—理塘深断裂(柏道远等,2003)。

区域化探成果在青海北巴颜喀拉山地区地质填图中的应用

区域化探成果,尤其是不同元素地球化学图的地质解译,可作为青海北巴颜喀拉山地区地质填图的重要辅助手段,能够显著提高工作效率和填图精度。研究发现:某些稀有、稀土元素(如Y、Nb等)以及亲硫元素、铁族元素(如Cu、Zn、Cr、Co、Ni等)在巴颜喀拉山群不同层位的规律性含量变化,可作为巴颜喀拉山群内部划分以及区域地层对比的重要依据;利用某些元素异常沿断裂呈斑点状、串珠状分布的特点(如Sb、Hg、Bi、Pb等)及较平直的化学分区接触边界(如Sb、Bi、As、Pb等)来推测、填绘断层,尤其在浅覆盖区识别、填绘隐伏断裂和区域性断裂,效果显著。

源于巴颜喀拉山的国际量要湿地--四川色达泥拉坝

湿地是地球上生产力最高的生态系统之一,维持了极其丰富的生物多样性和自然资源,与人们的生产生活息息相关。国际重要湿地是指符合“国际重要湿地指定标准”,由湿地公约缔约国主动推荐,由湿地公约秘书处批准后列人《国际重要湿地名录》2023年2月2日。

巴颜喀拉残留洋盆的沉积特征

巴颜喀拉盆地垂向沉积序列表明:盆地于早古生代被动陆缘的浅海基础上裂陷、拉开,泥盆纪贯通,早石炭世洋盆扩展为成熟大洋,晚石炭世洋盆北部开始消减、南部继续扩张,晚二叠世—中三叠世进入残留洋阶段,晚三叠世转化为周缘前陆盆地,三叠纪末完全闭合,盆地自形成到消亡为一个连续的沉积和地质构造演化过程。其主体由早中三叠世深海沉积、典型浊积岩复理石和晚三叠世浅海复理石、风暴岩沉积、海相磨拉石构成,北部零星出露了中二叠世海山型沉积,昆南结合带以北有早中三叠世岛弧沉积。以盆地为中心具有向南北两侧陆块双向相背俯冲的极性特点,东西两端的碰撞造山不迟于晚二叠世。总体反映了古特提斯晚二叠世—中三叠世的残留洋盆性质和主洋域之所在。

巴颜喀拉块体东部活动块体的划分、形变特征及构造意义

基于活动块体的基本概念，综合对研究区内活动断裂带空间展布、地震活动性等资料的分析将巴颜喀拉块体东部及邻区划分为巴颜喀拉块体（Ⅰ）、华南块体（Ⅱ）、川滇块体（Ⅲ）和西秦岭块体（Ⅳ）等4个一级块体．利用GPS形变场、地球物理场等资料结合F检验法，将巴颜喀拉块体划分为阿坝（Ⅰ1）、马尔康（Ⅰ2）和龙门山（Ⅰ3）3个次级块体，将西秦岭块体划分为岷县（Ⅳ1）和礼县（Ⅳ2）2个次级块体．利用分布在各个块体内部的GPS测站，计算各活动块体及块体边界断裂带的运动变形特征．结果表明：各活动块体的整体运动包括平移和旋转运动；东昆仑断裂带、甘孜一玉树断裂带和鲜水河断裂带的滑动速率明显高于龙门山断裂带的滑动速率；巴颜喀拉块体东部走向北西或北西西的边界断裂表现出左旋拉张的特性；走向北东的边界断裂带，除成县太白断裂带外，均表现出右旋走滑兼挤压的活动特征．巴颜喀拉块体的东向运动存在自西向东的速度衰减，衰减主要被龙日坝断裂带和岷江断裂带分解吸收，其中龙日坝断裂带的水平右旋分解非常明显，约为～4．8±l_6mm／a，岷江断裂带的水平分解较弱．龙门山断裂带被马尔康、龙门山和岷县等次级块体分成南、中、北三段，龙门山断裂带中段上的主压应变率要明显小于龙门山断裂带南段上的应变率，其北西侧变形幅度从远离断裂带较大到靠近断裂带逐渐减小，表明其在震前已经积累了较高的应变能，有利于发生破裂滑动．汶川地震后，地表破裂带和余震分布揭示的断裂带运动性质自南西向北东由以逆冲运动为主，逐渐转为逆冲兼走滑的特征可能与龙门山断裂带中段所受主压应力方向自南西向北东的变化有关．马尔康、龙门山和岷县3个次级块体与华南块体之间较低的相对运动速度以及龙门山断裂带低应变率、强闭锁的特征都决定了汶川地震前龙门山断裂带低滑动速率的运动特征．

巴颜喀拉块体北和东边界大地震序列的关联性与2008年汶川地震

2008年汶川地震发生在巴颜喀拉块体的东边界.为了探讨区域动力学背景与该地震发生的关系,本文基于活动构造、震源机制解、GPS站速度、地震破裂展布以及历史大地震活动等资料分析巴颜喀拉块体北、东两个边界断裂系统的运动、变形以及大地震序列发生的关联性.结果表明:由于受到华南地块的阻挡,巴颜喀拉块体朝东-南东方向的"逃逸"运动表现为该块体北边界的左旋走滑断层作用在该块体的东边界转换成为逆冲或缩短兼走滑断层作用,亦即该块体的运动对其东边界断裂系统具有显著的"加载"作用.这种加载作用也反映在该块体北和东两个边界大地震序列发生的关联性上.19世纪中晚期至2001年期间,一个由8次事件组成的大地震序列使巴颜喀拉块体北边界总长度的2/3破裂,该序列同时具有加速应变释放以及事件的间隔逐渐缩短的特征,反映最晚自1902年以来该块体发生了加速运动.作为对这一加速运动的响应,巴颜喀拉块体东边界大约自1933年以来发生一个由3次事件组成的大地震序列,也显示出加速释放以及事件的间隔逐渐缩短的特征;2008年汶川地震正是该响应序列中的最新事件.东边界的响应型大地震序列的发生至少滞后于北边界的数十年,可能与该块体的非刚性运动有关.另外,这两个大地震序列的事件序次-时间关系有助于分析该块体北与东边界的中-长期地震危险性.

青藏高原昆仑—汶川地震系列与巴颜喀喇断块的最新活动

青藏高原是中国最主要的地震活动区之一。最近十多年来,在青藏高原中部连续发生了1997年西藏玛尼Ms7.5级地震、2001年青海昆仑山Ms8.1级地震、2008年3月新疆于田Ms7.3级地震和5月四川汶川Ms8.0级地震及2010年青海玉树Ms7.1级地震,它们相继发生于青藏断块区巴颜喀喇断块四周边界活动断裂带上,是该断块最新活动的结果。发生于断块南北边界断裂上的3次地震都是走滑断裂错动的结果,发生在断块东南端的汶川地震则是挤压逆冲断裂的产物,而西北端的于田地震则呈现出张性特征,它们共同反映青藏断块区巴颜喀喇条状断块向东南方向滑动的最新活动。自1900年以来,青藏断块区和巴颜喀喇断块的强震活动表现出多期活动和区域性转移的特征,20世纪早期Ms7.0级以上强地震活动的主体地区在青藏断块区北部边界构造带,中期转移到高原南部喜马拉雅板块边界构造带和断块区南部断块,最近十多年来则在巴颜喀喇断块及周缘边界断裂上活动。青藏高原这种块体活动和地震活动与澳大利亚-印度板块对亚洲大陆的推挤作用相关,因而,青藏高原和巴颜喀喇断块的强震活动与澳-印板块边界苏门答腊强震活动相对应。目前苏门答腊地区强震活动仍在继续,因此,近期对巴颜喀喇断块及青藏高原南部地区的强震活动和强震危险性仍需加以注意。

巴颜喀拉块体北东缘主要断裂现今活动性分析

利用GPS数据对巴颜喀拉块体北东缘地壳形变特征及主要断裂现今活动特性进行了研究。速度场结果揭示研究区整体向南东方向顺时针转动,速率自西向东呈逐渐减小趋势。计算获得了研究区主要活动断裂现今活动水平,结果表明迭部-白龙江断裂、光盖头-迭山断裂、西秦岭北缘断裂、虎牙断裂、礼县-罗家堡断裂以左旋走滑运动为主,而青川-平武断裂、茶坝-林庵寺断裂、岷江断裂以右旋走滑运动为主。

巴颜喀拉山东段花岗岩锆石SHRIMP定年及其地球化学特征

巴颜喀拉山东段花岗岩直接侵入到已发生褶皱的三叠纪地层中,并被侏罗系年宝组不整合覆盖,其锆石SHRIMP U-Pb年龄为218～197 Ma.岩石类型主要为花岗闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩,岩石具似斑状结构或斑状结构,富铝高钾,富黑云母,含石榴子石和电气石等富铝矿物及暗色微细粒闪长质包体的发育为特征,铝饱和指数A/CNK=1.00～1.22,属巴尔巴林划分的CPG型花岗岩类.形成于巴颜喀拉山造山带陆内碰撞造山阶段的晚期.

2014年新疆于田M_S7.3级地震:巴颜喀喇地块侧向挤出的构造响应

青藏高原中北部的巴颜喀喇地块是近年来强震最为活跃的地区,自1997年以来在地块周围发生了一系列7级以上地震.2014年于田MS7.3级地震就发生在该地块西边界附近的硝尔库勒盆地南缘,该区是阿尔金断裂、康西瓦断裂和东昆仑断裂等多组不同走向大型走滑活动断裂带的交汇部位,不同断裂走向的突然转变及滑动速率差异使该地区形成局部的拉张应力状态,发育了多条NE和近SN向的左旋正断裂.通过余震分布、震源机制解结果等资料分析,认为此次地震的发震构造为阿尔金断裂西南端的一条次级断裂——硝尔库勒断裂,地震破裂特征为左旋走滑兼正断性质.在巴颜喀喇地块这一轮的强震活动中,其北边界和东边界都显示块体向东挤出约7m的位移量,但块体西边界产生的伸展量明显与整个块体向东的位移量不协调,2014年于田MS7.3级地震是巴颜喀喇地块向东挤出的构造响应和应变调整.模拟结果显示阿尔金主断裂上的库仑应力有所增加,东昆仑—柴达木地块可能为下一个强震活跃区,特别是阿尔金断裂的中西段,是今后应该重点关注和监视的地区.

巴颜喀拉块体强震动力学过程数值模拟

以青藏高原为目标采用弹性体本构关系,模拟印度板块持续向北推进、挤压对巴颜喀拉块体及邻区的影响.通过降低强震发生位置处单元弹性模量的方法,模拟1900年以来发生在巴颜喀拉块体及周缘MS≥7.0强震,计算序列中前面地震对后续强震的影响.模拟结果表明:①巴颜喀拉块体背景场应力水平大致与块体西部等效应力同等大小,自西向东逐渐递减,巴颜喀拉块体西部和中部等效应力从南向北逐渐递减,东部地区等效应力比较低;②模拟的14次地震序列中,有8次发生在前面强震所引起的等效应力增大的区域内,2次发生在等效应力增大和减小的过渡区域内,3次发生在等效应力减小的区域内;③从强震序列所引起的应力相互作用看,历史地震对1970年以来发生的地震影响结果为:历史地震加速了1973年亦基台错、1997年玛尼和2001年昆仑山口西地震的发生,昆仑山口西地震对汶川地震的影响较小,汶川地震对玉树地震的发生不具有加速触发作用.

巴颜喀拉块体地壳结构多样性探测

青藏高原内部地壳岩性的改造、岩性随深度变化及形变构造是探索研究地壳增厚、物质运动问题的关键.巴颜喀拉块体位于青藏高原中北部,地域广袤,通过对块体内中、东部不同区域的深地震广角反射/折射震相的综合分析,利用反射率理论地震图方法对不同性质震相走时及振幅特征进行细致的模拟计算,进一步研究巴颜喀拉块体内部不同区域地壳精细结构.结果显示:巴颜喀拉块体地壳厚度50~60 km、整体向西逐渐增厚,结晶地壳平均速度6.07~6.18 km·s^(-1)、岩层速度大幅降低,壳内多强反射界面结构、但不同区域差异明显;东部若尔盖盆地地壳介质速度整体低速、壳幔边界较为清晰;中部玉树一玛多段下部地壳发现约6.8 km·s^(-1)的"高速度"介质结构,壳幔边界不清、被改造为2~4 km厚的高速度梯度层,显示了巴颜喀拉块体内部地壳增厚、介质岩性结构被改造的差异性.地壳内部多组强反射、低视速度走时震相揭示了介质岩性的低速破碎、弱化蠕变以及可能的壳内解耦构造.局部地区下地壳的高视速度震相特征显示了青藏高原地壳改造增厚大背景下可能存在稳定的"原始地壳"结构残留或是与上地幔物质的浸入交流.巴颜喀拉块体内不同区域地壳增厚、岩性结构、结晶基底及壳幔边界性质被改造的多样性为深入认识青藏高原地壳形变及动力学过程带来新的启迪.

青海北巴颜喀拉成矿带基于专家证据权重法锑金矿资源潜力评价

青海北巴颜喀拉成矿带虽然总体研究程度低,但显示出巨大的找矿潜力,急需寻求新的找矿突破。利用前人的地质、矿产、化探等资料,建立了青海北巴颜喀拉成矿带基于GIS的空间数据库。在此基础上重新建立了研究区锑金矿区域找矿模型,其中主要找矿标志包括金水系沉积物异常、锑水系沉积物异常、砷水系沉积物异常、重砂异常、NW—NWW向线性构造和巴颜喀拉山群。采用作者提出的专家证据权重法,对研究区首次进行了基于GIS下的专家证据权重法矿产资源评价工作。据此重新圈定找矿远景区和找矿靶区,将后验概率大于0.001的区域作为找矿远景区,将后验概率大于0.005的区域作为找矿靶区;并依据找矿靶区内预测含矿区域后验概率二重积分大小,将找矿靶区的找矿潜力级别由高到低分别划分为A、B、C 3级,其中A级6处,B级10处,C级13处。

巴颜喀拉山青康公路沿线多年冻土和活动层分布特征及影响因素

巴颜喀拉山是较典型的高海拔多年冻土区。南、北坡迥异的气候、土壤及地表景观控制和影响其多年冻土空间分布。2008~2012年冻土调查及测温资料表明，该山以高温冻土（〉-1℃）为主。海拔是冻土主要影响因素。年均地温随海拔升高而降低的高程递减率在北坡6℃／km，南坡4℃／km。北坡查拉坪及巴颜喀拉山口一带，活动层厚度约1m，活动层随海拔降低而增厚；南坡活动层厚度受局地因素影响较大，与海拔无明显相关。