玉树地震震前甘孜—玉树断裂局部应力场时空偏转特征的离散元模拟研究

区域地质构造活动会改变地壳的应力状态,构造地震是区域地质构造活动的极端方式,了解震前发震断裂局部应力场的变化规律对断裂活动性的表征具有重要意义。为此,利用颗粒离散元软件PFC~(2D),以玉树地震台站YRY-4钻孔应变仪的监测数据为依据,模拟2010年4月14日玉树M_S 7.1级地震发震断裂,甘孜—玉树走滑断裂,震前局部应力场最大主应力方向的时空偏转特征。研究表明,震前玉树台站位置的模拟最大水平主应力SH方向出现逆时针偏转,在积累了一定应变能后偏转逐步恢复,模拟局部应力方向的变化趋势与现场实际观测结果基本一致。断裂处不同位置SH变化规律不同,距离断裂构造越近,局部应力受到的扰动越明显;位于拉应力集中区的SHT和压应力集中区的SHP同时向两者所在区域的分界方向旋转,且偏转角随时步的增加逐步增大;不同区域的应力积累程度不同,且随着加载时间的推移而增强,并在不同时刻发生破裂,具有明显的时空异步效应。

玉树断裂带左旋走滑活动标志及其几何学与运动学特征

玉树断裂带位于甘孜一玉树断裂带北西段，是一条总体呈NWW向展布的左旋走滑活动断裂带。沿断裂带发育错断水系与冲沟、拉分盆地、地震地表破裂与断裂破碎带等一系列反映玉树断裂带左旋走滑活动的典型地质一地貌标志。在室内遥感解译的基础上，结舍最新的野外实地调查成果，对沿玉树断裂带上反映其左旋走滑活动的地质一地貌标志进行了总结，并对断裂带的几何学与运动学特征进行了综合分析。结果表明，玉树断裂带总长约150kin，总体走向120-130°，自西向东可划分为呈左阶雁列分布的陇蒙达一结隆段、结隆一结古段和结古一查那扣段3段。沿该断裂带发育的串殊状拉分断陷盆地规模的大小反映出玉树断裂带自西向东拉张效应逐渐减弱、挤压效应逐渐增强的特点。玉树2010年7．1级地震的宏观震中处于晚第四纪活动性最为显著的中段，而仪器震中恰好处于该断裂带的不连续部位，进一步证明雁列走滑活动断裂带上的不连续部位通常是强震活动的初始破裂区域．

乌兰乌拉湖-玉树断裂东段晚第四纪滑动速率

乌兰乌拉湖-玉树断裂是巴颜喀拉地块与羌塘地块分界地带的一条重要活动断裂。该断裂东段晚第四纪以来活动强烈,断错地貌特征明显,为全新世活动的左旋逆冲断裂。利用后差分GPS对阶地与洪积扇断错地貌进行了精细测量,并结合碳十四(14C)和光释光(OSL)测年结果对地貌面年代进行限定,获得该断裂东段晚更新世晚期以来的垂直位错量为5.5～6.3m,平均垂直滑动速率为0.23～0.28mm/a;全新世以来的垂直位错量为2.2～4.3m,平均垂直滑动速率为0.40～0.63mm/a;晚第四纪以来的平均左旋滑动速率为4～6mm/a。为该断裂的地震危险性分析和相邻活动地块的运动学特征探讨提供了基础资料。

青海玉树断裂带地震落石的地震地质意义

2010年青海玉树Ms 7.1级大地震引发了一系列次生地质灾害,其中地震落石是除地震滑坡外沿断裂带及其邻侧最常见的现象.对玉树震区落石的调查发现,该区多处存在非常典型的多期地震落石分布现象,指示该区地震落石的发育与其他古地震现象类似,具有多期性和一定的原地复发性.实地调查表明,该区地震落石分布的主要特征为：多集中发育在活动断裂带附近的陡峭基岩斜坡下方,分布零散,且滚动较远,并常与古地震滑坡相伴生.初步获得的8个地震落石钙膜U系测年结果分布在距今6030±300a BP、4720±210a BP、3530±490～3560±280a BP、2010±160a BP、1090±70a BP、760±20a BP和230±20a BP年龄段,与该区古地震探槽和滑坡反映的地震事件比较吻合,进一步揭示玉树断裂带附近在全新世中晚期发生过多期可导致地表产生地震落石的事件.同时也说明,地震落石及其钙膜测年是特别值得进一步探索的潜在古地震研究方法或途径.

甘孜-玉树断裂带东南段晚第四纪活动性研究

以甘孜-玉树断裂带东南段的地质地貌为研究对象,在遥感解译的基础上,通过对典型地区的详细野外调查和探槽研究对该段晚第四纪活动性进行研究。在断裂沿线的生康乡、仁果乡、错阿乡、日阿乡进行了断错地貌分析和晚第四纪滑动速率计算,生康区的水平滑动速率为(7.6±0.5)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a;仁果区的水平滑动速率为(8.0±0.3)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a;错阿区的水平滑动速率为(10.3±0.4)mm/a;日阿区的水平滑动速率为(10.8±0.8)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a。在仁果乡和错阿乡进行了探槽研究,两处探槽都揭示了多次古地震事件,虽然揭露的断层构造样式有所不同,但总体上都是以走滑为主兼有一定的逆冲分量。综合古地震事件和滑动速率分析表明,甘孜-玉树断裂带东南段晚第四纪尤其是全新世以来活动剧烈。

青海玉树结古地区玉树断裂带的地热地质意义

玉树县结古镇位于玉树断裂带上的扎喜科地热异常区。成热条件受具多期活动性的玉树断裂带控制,是断裂导水通道和地热梯度高值带。其上盘为地下热水的主上涌通道和地下热水富水块段,地热异常具明显的带状分布特点。在水文地质条件上,富水性相对较好,地下水在北东部山区接受大气降水、地表水和地下水补给后,汇集于断裂破碎带中,加热后沿着构造裂隙、溶隙等各种上升通道循环径流,最终于河谷区、山间盆地地表形成温泉或水温异常的上升泉。初步评价结果表明,结古地区地热资源潜力较大,具有一定的开发前景。

甘孜-玉树断裂东南段晚第四纪活动特征及古地震破裂行为

甘孜-玉树断裂是1条全新世强烈活动的左旋走滑断裂带,与鲜水河断裂共同构成了巴颜喀拉地块和羌塘地块、川滇菱形地块的边界断裂,研究其晚第四纪活动特征及大地震复发行为是认识甘孜-玉树断裂未来7级以上大地震危险性的重要基础工作。文中通过野外地质调查、微地貌测量等方法揭示出甘孜段和邓柯段除左旋运动性质外,还具有明显的拉张作用,而马尼干戈段运动性质则以左旋走滑兼逆冲性质为主,全新世地层最大垂直位移量>2m。结合断裂的几何展布特征、古地震破裂行为和历史地震地表破裂分布范围等方面的研究结果,可以将垭口和邓柯盆地2个阶区作为甘孜-玉树断裂东南段的分段边界。由于垭口附近的山脊及邓科盆地的障碍体规模均较小,阶区宽度仅1~2km左右,为非持久性障碍体,在未来大地震的破裂中可能会被突破。文中在马尼干戈段上的竹庆乡进行了探槽开挖,通过样品年代学测试共识别出3次古地震事件,分别为3875~3455BC之间、晚于775BC和最新1次断错地表事件。通过与前人在甘孜段和邓柯段的古地震研究结果进行对比,揭示出马尼干戈段与甘孜段、邓柯段的古地震破裂事件具有明显的不同,但限于甘孜-玉树断裂东南段的古地震研究仍缺乏足够的数据支撑,各几何分段之间是否存在级联破裂仍需要进一步的探讨。

甘孜-玉树断裂当江段地表破裂遗迹与1738年玉树西北地震的讨论

对历史记载的公元1738年玉树西北地震的震级及其发震构造目前仍存有争议。卫星影像解译和野外调查发现沿甘孜-玉树断裂当江段分布一条长约75km的左旋走滑地震地表破裂带,其最大同震水平位移约2.1m。综合分析该地表破裂带特征、探槽揭露信息、测年结果以及历史文献记载等资料,认为当江段应为1738年玉树西北地震的发震断层,基于震例类比和经验公式估算该次地震的震级为71/2级。沿甘孜-玉树断裂的历史地震破裂分布显示,玉树段在隆宝镇以西存在近50km长的破裂空段;当江段距1738年地震的离逝时间也可能已经接近其地震复发周期,上述两个段落未来均存在大震危险。

天宝VX空间测距仪在构造形变微地貌测量中的应用——以甘孜—玉树断裂邓柯段为例

如何获取构造形变微地貌所蕴含的定量参数,对于研究活动断裂、地震地表破裂带特征来说是至关重要的。甘孜—玉树断裂是广义鲜水河断裂带向北西延伸的羽列孳生断裂,具有新活动性。活动断裂新构造活动微地貌响应是研究构造形变微地貌的最佳对象之一。近年来,一些高精度仪器已经广泛应用于构造形变微地貌的测量中。天宝VX空间测距仪是一款集成了先进的光学测量技术、量测成像技术和3D扫描技术并能捕捉扫描数据、成像数据和测量数据,并把这些数据融合一体可执行所有任务的测量仪器。本文结合甘孜—玉树断裂邓柯段的构造形变微地貌特征,系统介绍天宝VX空间测距仪获取该段活动断裂的定量化形变参数,这些参数对我们深入了解甘孜—玉树断裂邓柯段活动性质有着重要的意义,并对天宝VX空间测距仪在构造形变微地貌测量中的应用提供了重要的参考资料。

甘孜-玉树断裂带晚第四纪走滑速率与滑动分解作用

滑动速率是研究断裂运动学特征、地震活动性和区域应变分配的重要参数和依据。前人关于甘孜-玉树断裂带滑动速率的研究结果存在较大差异,因此,其晚第四纪滑动速率有待进一步调查研究。本文基于卫星影像解译和野外实地考察,对甘孜-玉树断裂带西段(玉树断裂)上典型断错地貌点进行测量分析,得到玉树断裂晚第四纪走滑速率为6.6±0.1—7.4±1.2mm/a。通过与前人对甘孜-玉树断裂带东段(甘孜断裂)滑动速率的研究结果进行对比,发现甘孜-玉树断裂带东、西段滑动速率不一致,其原因是甘孜断裂的左旋滑移在向西传递的过程中,一部分应变被分配到了巴塘盆地南缘断裂上。巴塘盆地南缘断裂的存在很好地解释了玉树断裂的走滑速率比甘孜断裂偏低的原因。但是,从区域变形来看,巴塘盆地南缘断裂分配的滑动速率恰好说明了甘孜-玉树断裂带东、西段及鲜水河断裂带的水平构造变形是协调一致的。

甘孜—玉树断裂当江段晚第四纪滑动速率

甘孜—玉树断裂带是青藏高原中东部的一条大型左旋走滑断裂带,同时也是羌塘地体和巴颜喀拉地体的重要地质边界.当江断裂位于甘孜—玉树断裂带的西北段,沿线发育当江荣、当江和哲达等一系列串珠状第四纪断层谷地.通过遥感影像解译和数字高程地形模型(DEM)数据分析,结合野外构造地貌调查,以及断错地貌面的光释光年代测定,发现断裂沿线冲沟、河流阶地和洪积扇等断错地貌发育,反映了该断裂晚第四纪左旋走滑活动性强烈.该断裂最新活动时代为全新世晚期,距今约3.04 ka.当江断裂晚更新世以来的左旋滑动速率为7±3mm·a^(-1).研究结果为该区的地震危险性分析和高原东北部的运动学特征探讨提供了基础资料.

甘孜-玉树断裂南段浅层地震反射波法探测

2010年4月14日7时49分在青海省玉树藏族自治州玉树县发生7.1级地震,地震灾区的恢复重建工作受到隐伏断裂段和余震活动等因素的严重制约,尤其是NW走向的甘孜—玉树断裂的空间展布位置对选址重建及断裂合理避让起着决定性作用。本研究以甘孜—玉树断裂南段为探测目标,在探测工作中采取了小道间距、小偏移距、多道短排列接收、共反射点多次覆盖观测的工作方式,进行跨断层的浅层地震反射波法探测,查明了甘孜—玉树断裂南段的空间展布位置和近地表构造形态,地震剖面揭示出的地层反射具有较高的信噪比和分辨率特征,且在横向上反射波同相轴可以连续追踪,地层界面的起伏变化形态和断裂构造特征也非常清楚,解译出了3支断层在覆盖层中呈花状构造展布,符合大型走滑断裂的构造样式。探测定位结果为灾后恢复重建和工程选址工作中避开断裂带、减少未来可能造成的地震灾害损失提供了科学依据。

甘孜—玉树断裂北西段附近的构造地貌特征研究

基于ArcGIS10．1，以SRTM3为使用数据，对甘孜一玉树断裂带北西段及其周边地区从地形形态和水系特征两个方面行分析,归纳了该区的地貌特征以及地貌形态与断裂之间的关系。分析结果表明：1．甘孜一玉树断裂带北西段及其周边地区的坡度范围在0°～80°之间，并且与断裂的几何分布有相关性；2．该区地形起伏度在0～1579m之间。以山地地形为主；3．通过对比分析研究区最大高程图、平均高程图及最小高程图，发现研究区地形呈台阶状并且高的台地边界不断退缩，水系面积不断扩大；4．研究区域内山体上部有多级夷平面发育．主要夷平面在5000m左右．地形起伏度大，呈高山峡谷或者高山盆地的地貌样式间隔排列；5．水系密度分为5级．范围在0～0．4km／km2之间，与断裂走向大致相当。另外，多条切过断裂的分支河流，一致性地左旋错动，并且水系密度最高值区域与区域断裂的展布格架基本吻合，断裂对水系展布的控制占主导作用。

甘孜—玉树断裂东南段分形特征及活动性研究

基于分形理论，使用网格法估算了甘孜—玉树断裂东南段断裂系统不同走向、不同区域断层的分维值，借助等值线图对断裂的分形特征做出分析，结合相关资料探究研究区断裂的活动性。研究结果表明：研究区断裂系统在1～10km的标度区间内具有良好的自相似性，整体断裂分维值为1.5443，NW向断层分维值远大于NE向断层，以甘孜—玉树断裂为主的NW向断裂在研究区内具有较强的控制作用；甘孜—玉树断裂SW盘分维值大于NE盘，表现出更强的活动性和更复杂的断裂分布；研究区分维值的大小能有效反映断裂的活动性及其空间分布情况，研究区内甘孜—玉树断裂尚处于发育的活跃阶段，各段均存在较大的发震可能性。

基于DEM数据的甘孜-玉树断裂东南段构造地貌研究

基于DEM数据,使用ArcGIS10.2软件提取了甘孜-玉树断裂东南段地区高程、地形起伏度、坡度、水系等地貌信息,结合地质资料,对其构造地貌特征进行初步研究探讨.研究表明,研究区地形起伏度在38-2088m之间、地形起伏度较大,地势总体上呈SW高、NE低的趋势;研究区总体坡度较大、地势较陡,断裂SW盘山体坡度值大于NE盘.甘孜-玉树断裂带活动影响下,断裂两盘地貌特征表现出明显的差异性.研究区内山体走向、河流流向与断裂走向一致,地貌形态受构造活动所控制.

基于InSAR的甘孜-玉树断裂带现今地壳形变监测

1研究背景甘孜-玉树断裂带为巴颜喀啦块体和羌塘块体交界处的一条主断裂,具有较高的强震发生背景。相关研究有:闻学泽等(1985)研究认为,甘孜-玉树断裂带是中生代至今的大型活动断裂,以左旋走滑运动为主;闻学泽等(2003)针对甘孜-玉树断裂中300 km段落展开调查,拟合得到断裂带水平滑动速率最佳估值为12±2 mm/a;徐锡伟等(2003)对该断裂带第四纪以来的滑动做了相关研究,认为滑动速率达到14±2 mm/a;Lin等(2011)在玉树地震发生后,针对地震的走滑破裂段和部分错段进行了研究,认为甘孜-玉树断裂带玉树段的水平滑动速率在2-5 mm/a之间。多位专家采用多种手段对该断层的滑动速率展开了研究,统一认为甘孜-玉树断裂带运动自第四纪后以左旋走滑为主,但具体分段的走滑速率分布存在差异。因此,甘孜-玉树断裂带上,整条断裂带的滑动速率具体如何展布,运动特征如何变化,成为现今学者聚焦的一个研究点,需进一步研究讨论。

甘孜-玉树断裂的平均滑动速率与近代大地震破裂

野外调查获得甘孜-玉树断裂晚第四纪活动及近代地震破裂的新证据,由7个地点的断错地貌及其相关沉积物年龄确定出近5万年来断裂的平均左旋滑动速率(122)mm/a,该结果与鲜水河断裂的平均左旋滑动速率估值很接近,反映了沿川滇～羌塘活动地块的北～东北边界的晚第四纪水平运动总体上是协调的,沿断裂的3个段落均发现近代大地震地表破裂的遗迹,其中,北西段1896年破裂至少长70km,相应地震的矩震级为7.3;中段的最新破裂长约180km,是一次矩震级约为7.7、未知年代的大地震形成的;东南段未知年代的最新破裂长约65km,最大同震左旋位移5.3m,估计相应地震的矩震级约为7.3,已根据调查资料推断了后两次大地震可能分别发生在1854年和1866年,这些证明该断裂的不同段落均具有发生大地震的能力。

玉树巴塘断裂晚第四纪滑动速率及其构造意义

玉树巴塘断裂是甘孜-玉树断裂带玉树段的一条主要的分支断裂,沿线发育第四纪巴塘盆地、波洛滩和当涌滩。通过遥感影像解译、野外构造地貌填图、断层剖面分析以及断错地貌面的光释光和^14C年代测定,发现该断裂沿线河流阶地、洪积扇断错明显,是一条以左旋走滑为主,兼具逆冲分量的全新世活动断裂。该断裂最新活动时代为全新世晚期,距今2.72 ka。晚更新世晚期以来的左旋滑动速率为2.3~3.7 mm/a,垂直滑动速率为0.2~0.6 mm/a,该断裂在甘孜-玉树断裂带玉树段起着变形分解作用,吸收了玉树段内约1/3的走滑变形。研究结果可以解释甘孜-玉树断裂带内玉树断裂走滑速率偏小的构造现象,并为评价甘孜-玉树断裂带玉树段的地震危险性提供基础资料。

玉树7.1级地震断裂特征与地震地表破裂带

2010年4月14日07时49分在青海省玉树县发生了7.1级地震,震中位于33.2°N,96.6°E,自玉树县城至隆宝镇造成了大量房屋倒塌和人员伤亡。地震发生在NW向的玉树-甘孜断裂两段的玉树-治多断裂上,自隆宝镇东至玉树县城,地震引起了长约50km的地震地表破裂带,主要分布在第三纪红砂岩、高漫滩及河床中,致使公路错断、桥梁位错,并引发大量滑坡和崩滑。震中附近的调查表明,地表破裂带主要沿NW向的玉树-治多断裂展布,总体走向NW320°,分为两组,一组为NW向,另一组为NE向,NW向的破裂为左旋走滑,发育一系列小的类拉分盆地,NE向的破裂表现为正断性质。由震源机制解和断裂特征判定,NW向的玉树-治多断裂为此次地震的发震构造。

青海玉树活动断裂带的多期古地震滑坡及其年龄

2010年青海玉树Ms 7.1级地震发生后,笔者在开展玉树灾区地震地质灾害调查中发现13处古地震滑坡遗迹。调查结果表明,玉树古地震滑坡主要集中分布在玉树活动断层两侧5km范围内,规模普遍较大,多具有多期活动特征,且与周围古地震相伴生,空间上体现出发震断层对其发育的控制作用。同时,古地震滑坡地形地貌、沉积特征、年代学特征等方面的证据表明,其常具有原地复发的特征。据古地震滑坡堆积体的AMS14C测年结果,认为目前发现的典型古地震滑坡主要发生在全新世中晚期,并集中分布在5个时期,与古地震探槽揭示的古地震事件期次及发生年代具有较好的对应关系。进一步对比古滑坡规模和分布范围,发现玉树断裂带在全新世中晚期发生2次规模较大的古地震滑坡事件,与地震探槽揭示的古地震特点相符。研究结果表明,群发性古地震滑坡是识别古地震事件的重要地貌标志,可从年代学上揭示古地震事件发生的具体时间,对于补充古地震事件资料和恢复古地震在时间与强度上的分布都具有重要意义。