InSAR数据约束的沂沭断裂带闭锁程度及地震危险性分析

本文首先利用2021年10月至2023年4月覆盖沂沭断裂带区域60景的Sentinel-1A数据,采用SBAS-InSAR技术,获取大范围地表LOS向形变结果,并对InSAR形变场进行降采样;然后基于负位错模型,采用TDEFNODE软件计算沂沭断裂带断层闭锁程度和滑动亏损分布,并结合地震的时空分布,精细刻画断层面的运动特征,定量判定断裂的分段地震危险性。结果表明,安丘—莒县断裂北段安丘以北区域的断层闭锁程度较高,闭锁深度较深,最大闭锁深度约为24 km,安丘至郯城段断层闭锁较弱,基本处于蠕滑状态;沂沭断裂带安丘以北区域右旋滑动亏损速率为0.5~1.5 mm/a,是1668年郯城地震的未破裂段,具有地震活动空区的特点,易于应力积累,该段的地震危险性值得关注。与以往研究结果对比发现,沂沭断裂带郯城以北的段落闭锁程度有所减弱,分析主要与2011年3月11日日本宫城Mw9.0地震的影响有关,日本大地震的发生对太平洋板块西向俯冲挤压起一定的缓解作用,导致郯庐断裂带区域应力应变场发生变化。

沂沭断裂带晚白垩世—早古新世左行走滑的低温年代学约束

沂沭断裂带晚白垩世地层中保留大量的左行压剪的几何学与运动证据,左行活动时限为晚白垩世—古近纪。取自4条主断层的不同部位断层泥及断层碎裂岩的磷灰石裂变径迹年龄,远小于周围未发生变形的地层年龄,构造活动使得断层带物质的磷灰石裂变径迹完全退火。通过相关软件对不同磷灰石裂变径迹数据模拟,显示在70-60Ma前及约10Ma开始出现快速抬升（冷却）。综合分析认为,沂沭断裂在70-60Ma经历过较大规模左行挤压活动。约10Ma的快速抬升事件,具有区域性,可能与青藏高原约10Ma的快速伸展有关。

山东沂沭断裂带中段金矿床地质特征

沂水—汤头断裂具有控、容矿构造之特点 ,金矿的定位经历了复杂的过程 ,它产于沂水—汤头断裂主裂面下盘的绿泥片岩、糜棱岩化碎裂岩和花岗质碎裂岩中。矿体总体形态较为简单 ,其产状与主裂面产状一致 ,局部沿与脆 -韧性剪切带斜交的一组裂隙充填交代而成。钾化、黄铁绢英岩化、绿泥石化、绿帘石化为主要找矿标志 ,矿体的圈定几乎全凭样品分析结果来进行。有用矿物以银金矿为主 ,自然金次之 ,裂隙金和晶隙金是其主要的赋存状态 ,黄铁绢英岩化与金矿关系密切。金矿床的主成矿期为晚侏罗世—早白垩世。根据区域成矿地质条件分析 ,沿沂水—汤头断裂有良好的找矿前景。

沂沭断裂带及其近区不同地质时期地震液化脉构造对比

在沂沭断裂带及其近区,已发现震旦纪石旺庄组、寒武纪馒头组、古近纪朱壁店组和沙河街组四个层位发育震积岩,它们均是具有地震液化脉构造和其它地震成因层内构造的震积岩层。通过对比与分析,确认不同地层层位的液化脉构造具有某些共同特征,这反映了不同层位的液化脉构造的成因具同一性。笔者认为将具有地震液化脉构造共同特征的前寒武纪“molar tooth构造”,称作“泥亮晶灰岩液化脉构造”为宜。

沂沭断裂带重力场及地壳结构特征

沂沭断裂带为郯庐断裂带山东段,新构造运动显著,是华北地区的强震活动带之一。文中收集了该地区的布格重力数据,利用小波多尺度分析方法对重力场进行有效分离,研究区域地壳结构特征及断裂空间展布,并应用Parker变密度模型对区域莫霍面进行反演分析,得到以下几点结论:1)重力区域场显示,沂沭断裂带形成了NNE走向的大型重力梯度带,分隔了鲁西、鲁东地块,成为区域内重要的地球物理分界线。2)重力局部场显示,中上地壳结构复杂,沂沭带内部呈现两堑一垒的重力异常格局,5条主干断裂形成线性梯度带分布于东、西地堑内,鲁西块体的多条NW向活动断裂交切于沂沭断裂带,多数断裂只交切于西地堑,而蒙山山前断裂和苍尼断裂横穿沂沭断裂带;下地壳结构相对简单,发生明显的褶曲构造,表现出大规模高、低密度异常相间排列的典型特征。3)区域莫霍面形态东高西低,沂沭断裂带形成了莫霍面陡变带,造成了东西分异格局,潍坊东—莒县—临沂一线出现莫霍面上隆区,具有强震发生的深部孕震环境。4)区域内地震多发于高、低重力异常转化带之间,特别是活动断裂对应的重力梯度条带之上,地震的发生与断裂活动有着密切的关系,沂沭断裂带地震活动性最强,且东地堑强于西地堑。

沂沭断裂带北段东支断裂的浅部构造特征及活动性

沂沭断裂带北段即潍坊市朱里以北的隐伏构造区,其主要隐伏活动断裂对第四系的发育具有控制作用。沂沭断裂带的活动性具有东强西弱的特点,其东支主干断裂是新构造运动强活动带,对地震的发生具有控制作用。莱州湾地区所开展的1∶5万区域地质调查、工程地质调查,通过大量的地面调查、物探、钻探等工作,对沂沭断裂带北段安丘-莒县断裂、昌邑-大店断裂的空间分布及活动性进行了深入调查研究,结果表明:两条主干断裂呈NNE向大致平行展布延伸,进入莱州湾海域,其中昌邑-大店断裂活动性质表现为走滑为主兼具逆冲运动,倾角近直立,倾向大致以东冢村北为界,由南段的倾向东转为北段的倾向西,该断裂最晚活动时代为晚更新世。安丘-莒县断裂控制了新生代地层的空间分布,新生代以来活动方式以向西正断为主,错断全新世地层并造成地表建筑物的开裂,目前仍处于活动期。本次调查首次确定了昌邑潜凸起的存在,该凸起位于断裂带北段东支两条主断裂之间,凸起区第四系厚度明显变薄,局部基岩出露;以柳疃断裂为界,北段潜凸区第四系下伏地层为新近纪明化镇组、馆陶组;南段潜凸区第四系下伏地层为新近纪八亩地组、牛山组,古近纪朱碧店组和白垩纪红土崖组。昌邑潜凸起区的发现对于莱州湾南岸水文地质、工程地质调查研究工作具有重要意义。

日本Mw9．0地震后沂沭断裂带两侧块体相对运动及对地震活动的影响

基于连续GPS数据,利用滑动块体模型研究了日本MW9.0地震前后沂沭断裂带两侧块体连续的相对运动状态,并研究其对区域地震活动的影响,结果表明日本地震以来:1)两侧块体呈右旋走滑兼挤压状态,平均走滑、挤压速率分别为0.9±0.1mm·a-1和-0.7±0.1mm·a-1,相比日本地震之前,运动过程更具起伏特征,可能与日本地震前后俯冲带两侧板块间相互运动状态的改变有关;2)沂沭断裂带两侧地区地震活动频次N、总释放能量折算震级M、地震活动度S值、地震b值与两侧块体相对运动的相关系数分别为0.66、0.69、0.74、-0.6,T检验显示相关性显著.在研究区地震能量集中释放阶段两侧块体相对运动方向和研究区主压应力方向一致,相对运动速率和地震活动强度变化具有同步特征,两侧块体相对运动对区域地震活动具有控制作用;3)莱州序列和乳山震群的发生可能与两侧块体相对运动促进的局部区域应力调整有关.

沂沭断裂带早白垩世晚期伸展的低温年代学证据

沂沭断裂带（郯庐断裂带山东段）由4条断裂组成，其西部的两条分别称郎邵一葛沟断裂和沂水一汤头断裂。横跨这两条断裂及夹持的中生代盆地，分别获得6个磷灰石裂变径迹数据．年龄分布在102—82Ma，封闭径迹长度集中在13．0-14μm。数据反演结果显示：隆起区在距今105—100Ma及约距今85Ma时有过两次快速冷却事件；这两条断裂所夹持的断陷区经历过快速沉降，达到最大古地温后，在距今85—60Ma快速抬升。结合区域地质背景资料，以及在沂沭断裂带附近南北向玄武岩脉及北西向断层的断层泥K—Ar年龄数据综合分析，认为沂沭断裂带在早白垩世晚期经历以伸展为主的左行张剪活动。

沂沭断裂带中南段钾质火山岩的元素地球化学与Sr-Nd-Hf同位素组成及其对岩石成因的制约

本文以沂沭断裂带中南段莒南-大店一带的钾质火山岩为对象,系统研究了它们的岩石学、元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成特征,据此探讨了源区地幔富集机制及岩石成因。莒南钾质火山岩主要为一套安粗质火山-潜火山岩组合,大店多发育粗面质火山岩,二者的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄基本一致,均约为118Ma。在化学组成上,这套火山岩均偏碱性,里特曼指数(σ)介于4.10~5.07,且富钾(K_2O=4.21%~5.77%),在SiO_2-K_2O和K_2O-Na_2O关系图上,均投影在钾玄岩系区。安粗质和粗面质火山岩均富大离子亲石元素(Cs,Rb,Th,U,Pb)和轻稀土元素,贫高场强元素(Nb,Ta,P,Ti),但粗面质火山岩具较显著的Ba、Eu负异常,且轻重稀土比值较低。二类火山岩均具有富集且较均一的Sr-Nd同位素组成(I_(Sr)=0.7086~0.7091,ε_(Nd)(t)=-16.9^-18.2),锆石ε_(Hf)(t)值均为显著的负值(安粗质岩:-22.3^-24.3,粗面岩:-19.7^-23.6)。元素和同位素组成的综合分析表明,区内钾质火山岩的源区地幔极可能遭受了因扬子板块深俯冲和华北克拉通岩石圈拆沉等多次富集事件的影响。至早白垩世,随着郯庐断裂引张的加剧,诱发了软流圈地幔上涌,同时在断裂减压作用的影响下,促使了这一经叠次改造的富集地幔的部分熔融,由此产生的岩浆经进一步分异演化,导致了区内钾质火山岩的形成。

沂沭断裂带及其近区的地震成因岩石新认识

将沂沭断裂带及其附近地区的地震成因岩石划分为四种类型,它们是具有地震成因构造的震积岩、震断层构造岩、震火山岩及隐爆地震角砾岩。前两类是构造地震的记录,而后两类是火山地震及隐爆火山地震的记录。由于震断层构造岩沿长期活动性断层分布,大多遭受了若干期强地震活动的改造,所以不易确定其最初的形成时期。因此,笔者重点对分布于沂沭断裂地震带及附近的其它三类地震成因岩石(包括震积岩、震火山岩和隐爆地震角砾岩)作了研究,论述了三类地震成因岩石的特征、时空分布、反映的地震作用机理及意义。认为:地震成因岩石不仅是强地震事件和激烈构造活动的记录;而且,因为由强地震形成的不同等级断层和裂隙构成了一个高渗透性的能够沟通不同深度石油和成矿流体的网络,所以深入研究地震成因岩石有助于完善大断裂地震带及近区的石油聚集与成矿理论。

山东沂沭断裂带早白垩世晚期恐龙足迹特征差异性

近些年来,在山东沂沭断裂带南部地区(莒南、临沭、郯城和东海)的下白垩统上部大盛群中发现了大量的恐龙足迹化石,而这些化石反映的足迹类型、形态大小、足迹踩踏深度等方面都存在有差异性。研究发现,在足迹类型方面,莒南地区以兽脚类和鸟脚类恐龙足迹为主,临沭、郯城和东海地区以蜥脚类恐龙足迹为主。足迹大小方面,莒南地区的兽脚类足迹可划分为类型Ⅰ和类型Ⅱ两种类型,而东海地区的恐龙足迹主要属于类型Ⅱ,但是莒南地区大多数足迹的趾间角要小于东海地区的,这可能是由于兽脚类恐龙属种的不同所造成的;莒南地区鸟脚类足迹绝大多数要小于临沭地区的鸟脚类足迹;郯城地区的蜥脚类足迹较小,而莒南、临沭和东海地区大多数蜥脚类足迹的大小较为相似,个别临沭和莒南地区的蜥脚类恐龙足迹较大。足迹踩踏深度方面,临沭、东海和郯城地区的足迹相比莒南地区的足迹要稍深,这与足迹形成在不同湿度、黏度、颗粒度的沉积物表面上有密切联系。基于上述研究认为,在早白垩世晚期,沂沭断裂带内生活着种类繁盛,数量庞大的恐龙动物群,联系到沂沭断裂带东部诸城地区早白垩世早期地层中也发现有大量的以兽脚类为主的恐龙足迹化石,推断在早白垩世,沂沭断裂带及胶莱盆地当时为一个理想的恐龙生存、繁衍的栖息地。同时,山东早白垩世大量恐龙足迹化石的发现也为整个华北甚至东北亚地区晚中生代恐龙属种的分布、演化以及古地理研究提供了丰富的材料和信息。

沂沭断裂带垂直形变与断层活动特征分析

利用跨断层短水准资料分析了沂沭断裂带断层活动特征 ,结果表明 :NNE向的沂沭断裂带与NW向断裂活动性质有所不同 ,沂沭断裂带主要为压性逆断活动 ,北西向断裂带为张性正断活动 ,与地质考察结果基本一致。此外 。

沂沭断裂带及其近区地震事件地层的时空分布及意义

沂沭断裂带纵贯山东省中部,属郯庐断裂带中段。在沂沭断裂带及其近区新元古代—新生代的沉积地层中,到目前,已识别出25个地震事件层位。这些地震事件层位的名称取自不同年代或年龄的含地震记录的岩石地层。大多数地震记录是震积岩,少部分为震火山岩,它们的时空分布支持该断裂带生成—活动与发展历史分2个阶段:古郯庐断裂带阶段(新元古代—古生代)和中—新生代阶段。新元古代初鲁中至苏皖北部NNE向韧性剪切带的形成,沟通了秦岭大别与苏鲁洋间的NEE走向的转换断层,可能是沂沭断裂带或古郯庐断裂带的成因机制。在纵向上,古郯庐断裂带阶段形成了8个地震事件层位,其中5个地震事件层位较密集地分布于南华系至中下寒武统;中—新生代阶段形成了17个地震事件层位,其中12个层位较密集的分布于白垩系—古近系。因此,南华纪—早中寒武世、白垩纪—古近纪分别为2个发展阶段的强地震事件频繁发生时段。在这2个发展阶段,该断裂带地震活动的动力来源不同:古郯庐断裂带阶段主要源于华北与华南板块的相向运动与碰撞;中—新生代阶段主要源于太平洋板块向欧亚大陆板块下俯冲。在横向上,有15个(占60%)地震事件层位分布在此断裂带内或由该断裂带内向两侧延伸,这体现了沂沭断裂带一直是研究区内发震构造的主体。所有地震事件地层分布于该断裂带纵中轴线两侧150~180km以内的同沉积盆地,这证明该深大断裂带的两侧近区是强构造地震活动区。作者关于地震事件层位的时空分布的论述和图解,展示了该断裂带自形成以来的地震作用的过程与历史,清晰地勾绘出了这条长期活动地震带的影响范围,这不仅对分析此类深大活动断裂带及其附近由地震引发的软沉积物变形与地震作用具有重要意义,而且对评价此类地震带对地表和建筑物的地震破坏效应也具有重要意义。

从水系的分布形态探讨沂沭断裂带的运动特征

郯城—庐江断裂带是纵贯中国大陆东部,长达2 000km以上的大断裂带。该研究利用DEM数据和ETM,以及谷歌卫星影像来分析郯城—庐江断裂带中段的沂沭断裂带周边的水系的几何分布形态特征。三维卫星图像解译和野外调查的结果显示:(1)沿断裂带周边发育的水系的几何分布形态主要受由F1—F44条主要断层所组成的沂沭断裂带构造所制约;(2)沿断裂带发育的水系不具有典型的走滑断层的系统化的同步转折和位错的变形特征;(3)沂沭断裂带东侧的F1和F2断裂是现今的活动断裂,而F3和F4断裂在第四纪基本没有明显的活动迹象;(4)F1和F2断裂以垂向运动为主,具有高角度的逆断层或正断层的运动特征。该研究结果显示沿断裂发育的水系地貌和几何分布特征可作为评价断裂的活动性和运动特征的地貌标志。

早寒武世初期沂沭断裂带地震效应

早寒武世初期,随着从古沂沭海峡向西海侵的发展,鲁西地区沉积了厚度不等的主要由砂岩、泥岩和碳酸盐岩组成的滨海、潟湖及浅海相沉积,其层位属下寒武统底部的李官组和朱砂洞组。在它们沉积过程中,沂沭断裂带正发生着伴有频繁海底地震的构造裂陷活动,使海底沉积物在自沂沭断裂带向西200 km范围内产生了不同的地震效应,形成了各种地震成因的同沉积变形构造。发育在朱砂洞组中的地震效应记录除有少量半固结沉积物的脆性变形外,主要是液化底劈、碳酸盐灰泥火山、液化脉、液化角砾岩、震褶曲、粒序断层和硅质脉等软沉积物变形;李官组中既有含滑塌褶曲、负载构造、球—枕构造等震滑塌堆积,也有震浊积岩。由海底地震效应记录所反映的震级为5～8.9级。这些证据表明沂沭断裂带在早寒武世初期发生了强构造活动。从海底工程地质的角度来分析,上述地震效应是地震对海底沉积层的破坏形式,这为认识海底工程地基岩土层的地震破坏提供了直观的资料。

山东沂沭地区白垩纪地层的新观察

1992年李庆平、赵风江在沂沭断裂带内建立了大盛群,其中包括同时命名的马朗沟组、田家楼组、寺前村组,时代定为早白垩世。在考察中笔者肯定了这项成果,同时根据笔者的认识进行了调整和修订,将马朗沟组易名,沿用莱阳—诸城地区的陡山组;新建小黑沟组;修订了原“田家楼组”的涵义;废除大盛群,将这3个组归入青山群;取消寺前村组,沿用莱阳—诸城地区的辛格庄组,归入王氏群。

InSAR技术在沂沭断裂带地表形变监测中的应用研究

针对常规大地测量监测沂沭断裂带地表形变结果无法全面反演该区域构造应力场的局限性,尝试采用PS和SBAS两种In SAR时序分析技术对该区域地表形变进行监测。首先对SBAS-In SAR技术的原理进行详细推导和分析;在此基础上,对覆盖研究区的14景ENVISAT-ASAR数据采用PS-In SAR和SBAS-InSAR技术进行处理,分别提取了该区域地表年平均形变速率图;通过与水准监测数据的对比分析发现:InSAR时序分析方法在大范围、持续缓慢断裂带地表形变监测中能够获取与精密水准监测一致的形变趋势,且SBAS-In SAR技术在数据量较少情况下能获得更好的监测效果。这表明In SAR时序分析技术可以作为断裂带微小地表形变监测的有效手段。

沂沭带形变、重磁场时空变化特征与地震活动

综合利用流动水准和流动重磁复测资料 ,分析沂沭断裂带上地壳形变场和地球物理场的时空强变化特征 ,揭示沂沭断裂带活动特征是以鲁中隆起的继承性活动为主 ,沂沭带北端的双山—李家庄断裂两盘的垂直形变受区域断裂控制并与区域地震活动有关 ,与 1983年菏泽地震和 1995年苍山地震有较好对应关系 ;沂水附近地磁场有“窗口效应” ,尤其与南黄海地震活动及沂沭断裂带上的小震活动有关。

沂沭断裂带中段及西侧金矿成矿类型及成矿作用

探讨沂沭断裂带中段及其西侧金矿床的成矿类型及成矿作用,为金矿勘查提供依据。研究区金矿床类型包括岩浆期后热液型和绿岩带型,其中岩浆期后热液型又分为矽卡岩型、隐爆角砾岩型和潜火山热液石英脉型。选取铜井金铜矿床和化马湾金矿床作为岩浆期后热液型和绿岩带型金矿类型的典型代表,从矿床的地质特征、矿体特征及成矿作用等方面进行分析。研究表明岩浆作用是岩浆期后热液型矿床成矿主导因素,控矿构造是其空间展布形式;区域变质作用是绿岩带型金矿成矿的主导因素。该地区寻找与燕山期侵入杂岩体有关的火山热液型金矿床是下一步找矿的重要方向,其中次火山侵入杂岩体分布区、爆破角砾岩筒、断裂构造交汇部位以及化探异常与地质标志相对应地段均是找矿勘查的方向。

沂沭断裂带及附近地区垂直形变特征分析

利用小波变换分析方法提取沂沭断裂带及其分支断裂跨断层流动短水准和长水准趋势变化成分,计算分析不同断裂的垂直形变速率和受力状态,结果表明:沂沭断裂带及其北西向分支断裂近期垂直形变速率均较小,没有明显的速率异常和受力状态改变;同一断裂具有分段和分时活动特征,断裂活动性质与地质考察结果基本一致;大部分水准观测场地在1995年苍山5.2级、2011年日本9.0级地震前后断裂垂直形变速率和受力方式发生了变化;山东近几年出现的跨断层水准异常基本结束,仅存的冯家坊子水准异常存在一定干扰,沂沭断裂带及附近地区近期发生强震的形变背景尚不明显。