断层位错引起的地表形变特征

基于连续、各向同性、弹性半无限空间中有限矩形断层位错引起的地表形变理论,研究了单一断层和两条断层组合错动引起的地表形变图像特征。得到:1)对于单一断层错动,地表形变特征与断层错动方式密切相关,断层埋深、倾角和错动量的大小对地表形变分布也有较大影响;2)对两条断层组合情形,断层同一深度分布时,地表形变与断层之间的相对位置密切相关;断层不同深度分布时,地表形变主要受浅部断层的影响。

断层位错引起的地表重力变化特征研究

基于均匀、各向同性、无限弹性半空间中有限矩形断层位错引起的地表重力变化的理论,研究了单一断层和两条断层组合错动引起的地表重力变化图像的特征。得到:1)在1条断层错动引起的地表重力变化中,地表高程变化对其影响最大,密度变化和水平位移变化的影响相对较小;断层埋深、倾角、错动量的大小和错动方式均对地表重力变化图像的影响较大;2)对两条断层组合情形,断层同一深度分布时,地表重力变化与断层之间的相对位置密切相关;断层不同深度分布时,地表重力变化主要受浅部断层的影响,但深部断层错动也可能对地表重力变化产生较大的影响。

典型地震断层错动导致的重力变化及2022门源6.9级地震重力变化分析

重力资料在确定震源破裂模型以及寻找地震前兆信息都发挥着不可或缺的作用。为分析地震错动在地表导致的重力变化,根据Okubo位错理论公式,首先计算分析典型断层滑动(走滑、倾滑)在地表的重力变化特征:(1)垂直走滑断层引起的重力变化总体呈现出四象限对称分布,且在震中的同一方位上重力变化大小随着远离断层而逐渐缩小;相同破裂尺度和滑动量的垂直走滑断层,深度越深,震中附近的重力变化幅度越小,而自震中向远处的重力变化幅度的衰减越慢。(2)倾滑断层上盘重力变化的数值总体上比下盘重力变化的数值小;对于相同破裂尺度和滑动量的倾滑断层,破裂中心深度越深,远处的重力变化最大值越小。为分析2022年门源地震产生的重力变化,根据该地震的同震破裂模型,按照子破裂产生的重力变化叠加的方式计算震中周围的重力变化,得到:门源地震震中东北和西南方向重力降低,最大变化达-8.82μgal;而震中西北和东南方向的重力增加,最大变化达28.28μgal,重力增加的区域范围要比重力减小的区域范围小。震中附近的门源台重力增加3.40μgal,能够被重力仪器监测到,而震中周围的其他的前兆台的重力变化不足1μgal。在监测和分析该地区长期重力变化从而揭示构造活动时,应扣除该地震造成的重力变化。

新疆克孜尔水库F_2活断层活动特征分析

新疆克孜尔水库区内F2活断层的活动规律对水库的安全性有重要影响,对F2断层短水准长序列的观测分析表明:F2断层下盘近40a来持续发生着由南向北的地倾运动。这既影响了短水准高差计算结果,也影响了位错模型水平扭动量和滑动角两个用于评价断层活动性的参数的计算结果,从而使F2断层活动性评价失去客观性。本文通过第1形变监测站人工短水准前尺读数长序列走势分析获得F2活断层下盘测线方向上12m处地倾活动的年变速率(1979-2006)为0.224mm·a-1,根据库区F2活断层两侧地表沉降速率等值线图确定、验证第1形变监测站上、下盘测线方向上地倾活动年变速率(1991～2002)分别是0.03mm·a-1、0.07mm·a-1。对水平扭动量和滑动角的计算和分析表明:F2活断层近10余年来的活动虽与水库蓄水、库水沿活断层下渗、河流改道及地壳运动关系密切,但尚无法认定其活动正在或已经加剧。

临汾水准巨幅形变的位错理论模拟与异常性质判定

在假设临汾台水准出现2次巨幅形变异常为断裂错动的情况下,笔者基于矩形断层位错模型模拟了罗云山断裂(土门-峪里段)错动所引起的垂直形变场分布,并通过D-InSAR技术对研究区域内的地面形变场进行了实测。分析结果表明:1从理论上讲,罗云山断裂(土门-峪里段)错动是可以产生长轴与断裂走向平行的椭圆状变形区域,其中,位于断裂上盘的区域中心变形量最大,变形量向外围逐渐衰减为零;2次错动导致的变形波及范围分别约为长轴18km和26km,短轴12km和17km;显著变形幅度分别约为1—3mm和4—14mm。2而同期D-InSAR实测形变场显示,临汾台水准出现2次巨幅异常期间,研究区域内未发现与断裂走向一致的连续变形区域,仅在盆地内部存在可能由于过量开采地下水所导致的地面沉降,其变形范围约为10—12mm和1—5mm。3实测形变场与理论形变场在变形区域和变形幅度上均不一致,说明断裂活动不是临汾台水准出现2次巨幅形变的主要原因,可能为断裂上盘的土层点局部变形所致。4通过断层位错模型的理论模拟与D-InSAR技术的实际监测相结合,可以有效地确定临汾台跨断层水准出现的2次巨幅形变异常的性质,可为重大水准异常的核实提供科学依据。

北京顺义断裂活动对首都机场地裂缝影响定量研究

顺义断裂是北京平原区重要的晚更新世活动断层。首都国际机场位于顺义断裂中段,2010年以来,机场跑道地裂缝逐渐加剧,地裂缝两侧最大垂直位移差高达20 cm,已经严重影响机场安全运行。当前,顺义断裂活动对首都机场地裂缝的影响仍以定性描述为主。文章以顺义断裂几何结构、第四纪活动性以及首都机场地裂缝调查研究为基础,依据断层位错理论,定量分析了顺义断裂蠕滑活动对机场地裂缝形成的贡献,研究了1996年12月16日顺义M_(L)4.5级地震对机场地裂缝可能产生的影响,并讨论了顺义断裂未来发生潜在强震时机场地裂缝灾害风险增加的趋势。分析认为,在0.6 mm/a的垂直活动速率下,顺义断裂蠕滑活动46年,在机场地裂缝两侧产生的差异沉降量不超过2.5 cm,对机场地裂缝形成和发展的贡献量约占20%;顺义M_(L)4.5级地震对机场地裂缝的形成影响甚微,顺义断裂若未来发生7.0级地震,估算在断裂两盘产生的差异沉降量最大达104 cm,机场地裂缝灾害风险将增加5倍;顺义断裂上盘中、深层地下水抽采引起的地面差异沉降在机场地裂缝形成和扩展中的贡献量为70%,仍是导致机场地裂缝加剧的主要因素。研究结果可为首都国际机场地裂缝灾害精准防控提供重要科学参考。此外,为深入揭示顺义断裂沿线地裂缝、地面差异沉降等缓变型地质灾害成因机理和灾害效应,建议在其关键部位实施跨断层位移或形变动态监测工作。

天山南麓库车褶皱带晚第四纪地壳缩短及变形机制

由于受到印度—欧亚板块碰撞远程作用的影响,天山自早—中中新世开始重新活动并快速隆升。现代GPS数据显示,横跨天山~80°E以西的地壳缩短速率为10~13 mm/a,至东部降低为2~5 mm/a。天山西部的地壳缩短速率是印度—欧亚板块汇聚速率45 mm/a的1/4。由于经历了强烈的构造变形,天山成为了探索陆—陆碰撞造山机制和演化历史的天然实验室。

用大地测量数据反演2001年昆仑山地震

利用GPS和水准测量数据 ,采用模拟退火算法与分段断裂位错模型 ,对 2 0 0 1年昆仑山Ms8.1地震同震位错进行了反演研究。结果表明 :断层总长 390 (km)左右 ,呈直立走滑型 ,各断裂段左旋走滑量最大为 5～ 6m ,反演结果基本反映了地震破裂的总体特征 ;该地区岩石剪切模量 μ约为 4 .3× 10 10 Pa ;GPS和水准测量数据的联合使得多个参数的同时反演易于实现 ;