汶川地震(Ms8．0)地表破裂及其同震右旋斜向逆冲作用

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区发生了震惊世界的汶川地震(MS8.0),地震不仅造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了迄今为止空间上分布最为复杂、长度最大的逆冲型同震地表破裂带。通过多次野外考查表明,汶川地震(MS8.0)在龙门山断裂带上至少使两条NE走向、倾向NW的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂同时发生地表破裂,并沿映秀-北川断裂产生的地表破裂带长度约275km,以逆冲运动伴随右旋走滑为其破裂特征,最大垂直位移量约11m,最大右旋走滑位移量至少约12m;沿灌县-安县断裂产生的地表破裂带长度约80km,表现为纯逆冲运动的破裂特征,最大垂直位移量约4m;另外发育一条长约6km呈NW走向连接于映秀-北川破裂带和汉旺破裂带的小鱼洞破裂带,以左旋走滑兼有逆冲运动为特征。地表破裂基本沿袭早先活动断裂带上,并使早先抬高的地貌更加抬高,表明龙门山地区地震在同一断裂带上重复发生过,并且无数次地震活动(包括类似汶川MS8.0地震的强震)的累积,逐渐形成了现今的龙门山。根据同震断裂面以及断裂面上的擦痕分析表明,汶川地震是由两次破裂事件叠加而成,初期破裂以逆冲运动为主,后期破裂以右旋走滑为主,这种破裂过程与地震波数据反演结果(陈运泰等,2008;Ji,2008;王为民等,2008)一致。在地表破裂带南段(映秀—清平段)叠加了两次不同性质的破裂过程,北段(北川—南坝段)只反映了第二次破裂事件的过程。利用长期滑移速率与汶川地震同震位移对比,估算出在龙门山断裂带上类似汶川地震(MS8.0)的强震复发周期为3000～6000a。通过对比研究,西昆仑山、阿尔金山和东昆仑山与龙门山具有很相似的转换挤压构造特征,斜向逆冲作用是青藏高原周缘山脉快速崛起的主要机制。

晚上新世龙门山南段斜向逆冲作用和区域应力场转换

2008年汶川地震(Mw 7.9)同震滑移结果表明,今地壳缩短为近EW向,与龙门山褶皱冲断带斜交。这一斜向逆冲作用的准确起始时间一直未得到很好的约束。基于龙门山南段山前大邑背斜区三维地震解释和构造建模,结合野外地质调查和年代学数据,确定了晚新生代存在NE向和近NS向2期构造变形。120km长的NS向构造切割了NE向构造,表明近NS向构造形成时间较晚。山前大邑和邛西背斜区近NS向断层和褶皱的活动,均反映了龙门山南段局部或区域上水平最大主应力方向的转换过程,渐新世—早上新世的NW—SE向转变为晚上新世—全新世的近EW向。龙门山南段山前发育的NS向构造和汶川地震同震变形均反映出青藏高原东缘最新的EW向地壳缩短过程,为理解青藏高原东缘的隆升机制提供了新的视角。

斜向逆冲断层相关褶皱的正演模型与实例分析

斜向逆冲作用在自然界普遍存在,研究斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征,识别断层相关褶皱是否存在斜向逆冲有重要意义。文章采用Trishear 4.5、Gocad以及Trishear3D软件构建一系列不同滑移量的断层转折褶皱和断层传播褶皱的二维正演剖面,通过连接一系列不同排列方式的二维剖面建立了三种不同逆冲滑移方向的断层转折褶皱和断层传播褶皱的假三维模型,通过不同假三维模型的比较分析来探讨斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征。研究发现,斜向逆冲断层相关褶皱区别于正向逆冲断层相关褶皱的特征主要有两点:①正向逆冲断层相关褶皱层面等高线图上的最高点与后翼等高线中点的连线以及水平切面上的核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向垂直,而斜向逆冲断层相关褶皱的最高点以及核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向斜交,并且最高点与后翼等高线中点的连线方向或者核心点与后翼中点的连线方向均与逆冲滑移方向一致;②在褶皱平行断层走向纵剖面上,正向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线是直立的,而斜向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线发生倾斜。通过这两个特征可以判别褶皱是否存在斜向逆冲以及逆冲的方向。将模型分析结果运用到四川盆地西南部三维地震勘探资料所覆盖的邛西背斜和大兴西背斜的实例中。研究结果表明,两个背斜均存在右旋斜向逆冲,逆冲方向与各自断层走向的夹角均为70°左右,邛西背斜和大兴西背斜的逆冲方向分别是NE79°和NE77°左右,这与龙门山南段晚上新世以来的主应力方向以及反演的汶川地震最大主应力方向一致。

塔里木盆地玛扎塔格弧形构造及斜向逆冲

塔里木盆地巴楚隆起南部边缘玛扎塔格山地表构造为一倾向南的新近纪单斜地层,而中深部则为凸向北玛扎塔格背斜弧形构造带。根据该区构造展布特征,依据地震和钻井资料,对玛扎塔格构造进行了详细分析研究。首先从平面上分析了该构造主挤压应力方向,然后建立起弧形构造不同部位构造接触关系,引进斜向逆冲断层褶皱概念,分析了所解释的地震剖面,并对其进行部分平衡恢复。结果表明:弧形构造主挤压应力方向垂直弧顶(中部),与弧形构造东、西两段斜交;弧形构造中部与东段之间发育撕裂断层——玛4井东走滑断层,弧形构造中部与西段之间的分界构造为玛7井西侧向断坡;无逆冲断层的部分恢复剖面显示弧形构造中部位移较为均衡,古生界地层从上到下缩短量基本一致,说明构造基本上为纯挤压作用形成的滑脱褶皱;弧形构造西段滑脱褶皱北翼的寒武系—奥陶系地层缩短量大于石炭系—二叠系地层缩短量,说明滑脱褶皱的北翼存在斜向剪切作用,其形成的构造可与混合剪切断层弯曲褶皱类比;而弧形构造东段的部分恢复剖面表明中上寒武统—中下奥陶统缩短量增加很快,而石炭系—二叠系缩短量逐渐减少,说明该构造存在斜向剪切作用,其形成的褶皱类似于简单剪切断层弯曲褶皱;玛扎塔格弧形构造属于旋转弧形构造类型,即早期平直构造被晚期挤压导致逐渐弯曲形成的弧形构造,这与剖面上观察到的生长地层得到变形时间认识完全一致。

扎格罗斯盆地Buzurgan背斜斜向逆冲断裂褶皱的几何解析及运动学模拟

扎格罗斯盆地因其丰富的油气资源和复杂的构造体系而深受国际石油界的重视,其中是否存在斜向逆冲断裂褶皱对于进一步深化盆地构造特征的认识至关重要.基于断裂相关褶皱理论,采用地层倾角域分析和褶皱轴面分析方法,系统地开展了扎格罗斯盆地Buzurgan背斜地震剖面的构造几何解析,获得了时间构造等T_0图、沿层时间域水平切片图和平行于断层走向的地震剖面图.在此基础上,依据斜向逆冲断裂褶皱的构造几何识别特征,解释出Buzurgan背斜的斜向逆冲断裂褶皱几何变形样式.最后通过计算机正演模拟,再现了Buzurgan背斜斜向逆冲断裂褶皱构造样式的成生过程,验证了斜向逆冲断裂褶皱解释的合理性和可靠性.

柴达木盆地北缘赛什腾-锡铁山左行逆冲断裂及地质意义

本文在对赛什腾 锡铁山斜冲断裂构造重点地段详细构造解析的基础上 ,结合沉积、地球物理资料对该斜冲断裂构造的几何学、运动学及时代进行了研究 ,探讨了断裂形成与区域地质背景的关系 ,提出柴达木盆地北缘的赛什腾、绿梁山、锡铁山是向南斜向逆覆于新第三纪沉积岩之上的无根推覆体 。