2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

2008年汶川M_(S)8.0地震地表破裂带沙坝村吴家院一带几何结构变化特征研究

以往学者通常侧重于大尺度(数公里级别)的地表形态对大地震同震地表破裂的影响研究,而鲜有涉及短距离尺度(10~100 m级)的相关报道。本文基于2008年汶川M_(S)8.0地震地表破裂带沙坝村吴家院一带的几何展布样式与微地貌测绘,为回答短距离尺度是否存在显著的几何结构变化和探究其影响因素提供一个典型案例。具体通过无人机摄影测量技术及激光雷达技术精确的获取了该段落断层展布特征及近断层地形地貌数据,发现吴家院一带地表破裂带在西南侧地形相对稳定无起伏时,破裂带集中为一支断层,而往北东向延伸遇到地形起伏如负地形时,断层分叉为三支分支断层。上述研究结果表明局部范围内地形起伏可能会导致同震地表破裂发生分叉现象,单一断层可能弥散为多支断层。

叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带发育分布特征

勘探表明,在叶巴滩水电站坝址区岸坡石英闪长岩内广泛发育具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带——“挤压破裂带”,不仅使岩体完整性降低,而且劣化建基岩体质量。为了研究其发育特征、分布规律,基于野外调查、精细测量等方法,对施工期新揭露的典型挤压破裂带进行详细描述,揭示其发育特征、分布规律等。研究表明:叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带在强弱卸荷带及以里均有发育,且空间分布不均匀,主要集中在左岸中高程;表现为有明显边界且具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带,一般发育在新鲜、完整的坚硬岩体内;可能为构造成因常依附于断层(或长度较大的结构面),范围有限,产状不稳定;带内大多劈理岩化,部分可见颗粒定向排列,具有分带性,无明显错距,表现出高地应力下的挤压变形特征;易受后期改造影响,局部可见风化加剧、锈染和泥质条带;主要分布于断层(长大结构面)夹持或围限区、断层(长大结构面)的端部、长大结构面的一侧。

2023年2月6日土耳其M7.8级地震地表破裂带初步调查

2023年2月6日,土耳其发生两次M7.8级地震,在Hatay省形成地表破裂带。通过对Hatay省Karatas和Hassa地区地表破裂带的初步野外调查,发现断破裂带走向为N5°E至N20°E,延伸长度大于40km,性质为左旋逆冲,最大同震位错的逆冲量为50~60 cm,走滑量为2m左右。此次地震始于Narlı断裂,并向东安纳托利亚断裂带南北双向传播,从而使得研究区断裂走滑位错自北向南有减小的趋势,并逐渐尖灭消失。

北京平原区夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征

夏垫断裂是北京地区重要的活动断裂之一。1679年该断裂发生三河—平谷8级地震,是北京及邻区历史记录的最大地震,地表形成了至今仍清晰可见的地震地表破裂带。弄清楚该断裂古地震活动和地表破裂带特征是优化北京地区国土空间开发格局和防灾减灾体系建设的重要内容。通过探槽开挖、光释光(OSL)测年、断层陡坎形态及地层位错分析,揭示了夏垫断裂古地震活动性、古地震序列和地表破裂带特征。结果表明:(1)夏垫断裂大胡庄南探槽显示的地层错断、地震楔及崩积楔等揭示了夏垫断裂的两次古地震事件,分别约为(1.610±0.130)ka B.P.古地震及1679年三河—平谷8级地震,地层位错分别约为0.3、2.5 m;(2)夏垫断裂20 ka以来存在7个期次的古地震事件,大地震的平均复发周期约为2716年;(3)地震地表破裂带地层位错整体趋势与地形测量数据所得结果基本一致,但在大康庄段到齐心庄段,地层位错距离大于断层陡坎地面测量的高度,表明地表断层陡坎形态可能受人类活动的影响,探槽揭露的地层位错量有助于进一步理解夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带特征与发震机制

2022年1月8日01时45分,在青海省海北州门源县(N37.77°,E101.26°)发生了M_(S)6.9地震,震源深度约10 km.震后现场考察确认,本次地震震中位于祁连—海原断裂带中段的冷龙岭断裂与托勒山断裂之间的构造转换部位,上述断裂均为全新世活动的左旋走滑断裂.地震形成了两条地表破裂带,总长度约31 km.其中,北侧主破裂带主要沿冷龙岭断裂西段分布,东起硫磺沟脑,向西穿过道沟,至下大圈沟止,长度约22 km,野外测量并经无人机高分辨率影像校核后,最大水平位错量约2.6±0.3 m,并向两端逐渐衰减,宏观震中位于硫磺沟大拐弯至道沟以东一带.南西侧的次级破裂带分布在托勒山断裂东段上,东自大圈窝,断续向西过羊肠子沟,至大西沟止,长度约9 km,最大水平位错量约1.0±0.1 m,二者之间呈左阶斜列,最小阶距约1.0 km.本次地震地表破裂习性以左旋走滑为主略具逆冲分量,各次级破裂呈左旋左阶拉张或左旋右阶挤压的雁列式组合,形成了典型的走滑断错地貌,如左旋断错纹沟、河床、牧区铁丝网围栏、道路路基、车辙、便道和动物脚印等,同时还形成了典型的挤压脊或鼓包、张性裂隙和断层陡坎等,其走滑破裂样式典型而丰富.综合本次地震地表破裂展布和余震活动所反映的深部构造特征表明,其发震构造应以冷龙岭断裂西段为主,托勒山断裂东段参与,在其构造转换部位形成不连续的Y字型分叉的地震地表破裂图像.这次地震是继1986年门源M_(S)6.4和2016年门源M_(S)6.4地震沿冷龙岭北侧次级断裂活动之后,发生在冷龙岭主干活动断裂带上的一次强烈地震,未来应重点关注祁连—海原断裂带尤其是西段的大震活动.

同震地表破裂带空间分布形态的自动无损测量

设计并实现了同震地表破裂空间分布形态的无损测量方法和基于Python平台的自动测量工具,可获得与原数据同等精细程度的地表破裂带空间分布形态及宽度的测量值。以2021年青海玛多M_(W)7.4地震和1983年Idaho Lost River M_(W)6.9地震数据进行性能测试,结果表明,该方法可自动、精细、灵活地测量并绘制地表破裂的空间分布形态。

2020年第4期《鲜水河断裂磨西段新发现地震地表破裂带初步研究》更正申明

图1中的1986年康定南地震震中修改为1786年康定南地震震中。修订后的图1如下。

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升。

2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

野外调查表明,青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原中部甘孜—玉树断裂的玉树段上,在玉树县结古镇至隆宝镇之间产生了一系列包括剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂及其不连续岩桥区出现的鼓包或陷落坑(拉分盆地)、高寒地区特有的冰裂缝等地表破裂单元,它们斜列组合成整体走向约300°、长约65km、最大同震左旋位移2.4m的地表破裂带,具有变形局部化的基本特征.玉树地震地表破裂带整体上可划分为长约15km的结隆次级地表破裂带和长约31km的结古次级地表破裂带,两者呈左阶羽列,其间无地表破裂段长约17km,对应于MW6.4和MW6.9两个次级地震事件.地表破裂类型、基本组合特征等显示出甘孜—玉树断裂两盘块体的运动方式以纯剪切的左旋走滑为主,从一个方面反映了青藏高原物质存在着向东的逃逸和挤出现象.

汶川MS8.0地震地表破裂带

2008年5月12日14时28分4秒,四川省汶川县发生MS8.0大地震。发震断裂为龙门山断裂带中的映秀-北川断裂。该次地震的地表破裂可分成2条,分别出现在龙门山断裂带中的映秀-北川断裂、彭县-灌县断裂上,前者破裂长度约200km,后者破裂长度约80km。本次地震的最大垂直和右旋水平同震位移出现在都江堰市虹口乡附近的映秀-北川断裂上,分别为(5±0.2)m和(4.8±0.2)m。破裂带南段出露的地表断层产状为N32°E/NW∠76°,其上的侧伏角为S75°～80°W,反映了该次地震在南段以逆冲运动为主,兼有少量的右旋走滑分量。

2008年于田M_S 7.3地震地表破裂带特征及其构造属性讨论

新疆于田MS7.3地震发生在西昆仑块体与昆仑-柴达木-祁连块体之间的阿尔金断裂西南端NE向张剪切段邻近区域,也是阿尔金断裂、康西瓦断裂和昆仑断裂带西端玛尔盖茶卡断裂等交会部位,对理解青藏高原的变形及其动力学演化过程具有十分重要的作用。高分辨率卫星影像解译和野外考察表明,于田地震在阿什库勒火山群南部玉龙喀什河源头近SN向雪山西麓断裂上形成了由不同走向、不同滑动性质的地表破裂组合而成的地震地表破裂带,整体呈NS—NNE向展布,全长约31km。在地表破裂带测量到的最大左旋走滑位移1.8m,最大垂直位移约2.0m,发震断层应归属到阿尔金断裂西南尾端的张性区构造,符合昆仑-柴达木-祁连块体与西昆仑块体向东滑移在其与西昆仑块体之间的张剪切边界力学性质,显示出昆仑-柴达木-祁连块体存在向东滑移的现象。

汶川8.0级地震地表破裂带宽度调查

根据汶川8.0级地震地表破裂带的实地调查,龙门山断裂带的中央断裂与前山断裂地表破裂带宽度自北向南一般<40m。在Ⅹ—Ⅺ度极震区,沿断裂延伸方向破裂带之上及其两侧,各类房屋建筑无论何种结构均绝大部分倒塌损毁。考虑到逆断层作用引起的"地壳缩短"以及各种不确定性,并结合以往历史强震地表破裂带的宽度统计,提出汶川8.0级地震灾后重建时,极震区地震断层两侧的"避让带"宽度为25m。在"避让带"之内,只能建造高于抗震设防标准的2层以下的建筑物,应明确禁止兴建学校、医院等公共建筑。

2001年昆仑山口西8.1级地震地表破裂带

20 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西 8.1级地震是近 5 0年来在我国大陆发生的震级最大、地表破裂最长的地震事件。地震地表破裂带全长 42 6km ,宽数米至数百米 ,总体走向 90°～1 1 0°,具有明显的破裂分段特征 ,自西向东由 5条次级破裂段组成。各破裂段又由若干更次级左阶或右阶斜列的破裂组成 ,具有自相似的分形结构特征。地震破裂带以左旋走滑为主 ,倾滑量很小。宏观震中区位于库赛湖东北 93.0°～ 93.5°E一带的昆仑山南麓断层谷地内。最大地表同震左旋水平位移 6.4m ,最大垂直位移为 4m。地表水平位移沿地震破裂带走向出现 6个峰值 ,各峰值之间存在相对独立的衰减序列 ,这表明此地震具有多点破裂特征。

汶川8.0级地震地表破裂带与岩性关系

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别形成约230km和70km的地表破裂带.震后地质考察研究表明,伴随地震断层出露地表的滑动面大多沿炭质泥岩和煤层发育.与1∶5万区域地质图进行对照,显示映秀—北川地震破裂带的西南段（虹口—清平段）和灌县—安县地震地表破裂带的展布与龙门山地区上三叠统须家河组煤系地层的出露范围相一致.龙门山地区的上三叠统须家河组地层中的薄煤层、炭质泥岩层以及志留系、寒武系的炭质页岩层是易于产生滑动的柔性岩层,易形成滑脱面或成岩片夹于断层带中.汶川地震产生的复杂地表破裂带是龙门山逆冲推覆构造带沿地表构造层中夹有煤层等柔性岩层的断层产生B型滑动的结果.

2010年青海玉树Ms7.1级地震地表破裂带和形变特征分析

通过对SPOT卫星影像上地表破裂的目视解译,以及对ALOS PALSAR卫星数据进行D-InSAR形变提取和分析,结合地震活动性、震源机制、活动构造等资料,确定了发震断层空间分布、断层性质和同震形变场分布特征.结果显示,玉树地震发生在甘孜玉树断裂带上,总体走向约为300°,断层近乎直立.根据相干性强弱将Ⅰ区地表破裂划分为三段:北段长22 km,中段长5 km,南段长6 km,破裂带总长度约33 km.Ⅱ区内非相干带长约10 km.同震形变场分布在78 km×55 km范围内,主震所在的形变Ⅰ区断层两侧视线向相对位错约为0.78 m,转换成水平位错约为1.5 m;余震所在的Ⅱ区形变相对较小.

甘肃高台合黎山南缘发现地震地表破裂带

据最新野外考察发现,位于河西走廊中段北部的合黎山南缘断裂东段有2条较新的地震地表破裂带遗迹,破裂带长度分别为7km和10km,保存较为完整,认为其为较近的一次地震活动所致。根据该地区历史地震资料和目前该地区的研究程度,该地震地表破裂带可能与2次历史地震(公元180年表氏8级地震、公元756年张掖-酒泉7级地震)中的其中之一或与一次漏记的历史强地震有关。

汶川M_S8.0地震地表破裂带白沙河段破裂及其位移特征

2008年5月12日14时28分，四川省汶川县发生Ms8．0特大地震。这次地震在地表形成2条地表破裂带，主破裂沿龙门山中央断裂发育，长约240km；次级破裂沿龙门山前山断裂发育，长约72km.白沙河破裂带位于中央主破裂带的南端，沿都江堰市北约11km的白沙河河谷展布，长14km。该破裂带几何结构复杂，多条短小破裂或斜列或平行或斜交组成破裂带，总体走向N50°E，但几乎每条次级小破裂走向都不与平均走向一致，在0°～90°之间变化。同震位移沿该破裂带也同样表现出复杂性和多样性，总体以NW盘逆冲为主，最大垂直位移为6．5m，局部存在反冲断层挠曲坎；走向滑动以右旋为主，最大水平位移为4．8m，局部存在左旋位移，而且同震位移分布特征与白沙河破裂带的几何展布特征密切相关。该破裂带北段出露的地表断层产状为40°／NW∠76°，其上的擦痕有2组，侧伏角分别为75°SW和80°SW，不仅反映了该次地震在此段以逆冲运动为主，兼有少量的右旋走滑分量，还反映了该次特大地震包括了2次破裂事件。分析破裂几何和同震位移分布特征得出如下认识：1）破裂面从震源深度的低角度逐渐向地表转化为高角度，迫使垂直断层走向的水平缩短转化为隆起的垂直位移，直接导致了走滑分量与水平缩短量的比例接近1，还导致了主破裂后侧反冲断层挠曲坎的形成；2）地震地表破裂带走滑分量变化受地表破裂走向的变化、标志线方位角变化产生的视走滑位移和重力作用等三大因素影响；3）上覆松散堆积物的厚度影响破裂带出露的规模和方式。

2001年11月14日青新交界M_S8.1地震地表破裂带的初步调查

初步的野外调查表明 ,2 0 0 1年 1 1月 1 4日青新交界 8.1级地震的地表破裂带位于昆仑山南麓 ,西端可能终止于布喀达坂峰 ,东端点距青藏公路以东 70km .主破裂带总长度可达 3 50km ,总体走向N80°～ 85°W .具明显的左旋水平走滑运动性质 ,最大左错量为 6m .宏观震中初步定在库赛湖东约 3 0km一带 ,震中区烈度定为Ⅺ度 .根据初定宏观震中的位置 。

隐伏活断层未来地表破裂带宽度与位错量初步研究

采用Okada(1992 )有关地震断层地表位移的计算方法和程序 ,依据《建筑抗震设计规范》(GB 5 0 0 11- 2 0 0 1) ,推导了隐伏活断层突然错动产生地表破裂带的临界值 ,即在相隔 5m的水平上 ,位移差超过 0 1m。初步讨论了隐伏活断层地表破裂带随埋深、倾角、断裂力学性质和断面位错量的变化特点。结果表明 :对于隐伏正断层 ,地表破裂带宽度随覆盖层埋深的增加表现出非线性特点 ,具有从小到大 ,再变小的特点 ;地表破裂带位错量峰值随埋深线性递减。在其他参数不变的情况下 ,隐伏正断层倾角越小 ,地表破裂带越偏向下盘 ,并且 ,地表破裂带的宽度也变小。与隐伏正断层相比 ,隐伏走滑断层地表位移差随埋深衰减更快。随着隐伏活断层断面上位错量的增加 ,地表破裂带宽度会显著变宽 ,位错量也随之增大。这些认识和计算结果为城市规划、各种生命线工程和建 (构 )筑物的跨断层设防 ,提供了可以参考的依据。