祁连山断裂带中东段地下水地球化学特征研究

祁连山断裂带是中国西部地震活动最强烈的地区之一。本文应用Aquachem5.1对该断裂带中东段10口井水进行了水化学分析;同时利用Phreeqc软件对地下水化学组分和饱指数SI值进行了模拟计算;并结合氢氧和氦同位素组成特征初步分析了该断裂带地下水成因、水质类型、循环速度及循环深度。研究表明祁连山断裂中东段地下水均为大气成因,总体上体现为循环深度小、滞留时间短、水-岩反应程度较弱等特点,其化学活动性在空间上具有西弱东强分布特征。这一结论为今后进一步研究地下流体地震前兆异常提供了依据。

祁连山断裂带中东段断层土壤气氡浓度强度时空分布特征及其地震危险性分析

基于祁连山断裂带中东段9个观测点2016—2021年的土壤气体氡浓度观测数据,深入分析其浓度强度时空分布特征。同时结合历史大震背景、现今地震活动与断裂带滑动速率的对比分析,从地球化学的角度对祁连山断裂带中东段进行地震危险区段判定。研究表明:祁连山断裂中东段土壤气体氡浓度强度的空间分布特征为东强西弱,其时间序列变化特征总体呈下降趋势;断层土壤气氡浓度强度的空间分布特征、历史及现今地震活动和断裂滑动速率具有较好的耦合性。研究结论可以提供研究区深部地下流体活动的证据,对进一步研究追踪未来可能发生地震的断层和活动段具有重要意义。

祁连山活动断裂带中东段冷龙岭断裂滑动速率的精确厘定

冷龙岭活动断裂是青藏高原东北缘祁连山断裂带的重要组成部分,位于祁连山断裂带中东段。根据野外考察结果认为,该断裂全新世以来活动强烈,主要表现为左旋走滑运动,并伴有正倾滑性质,断错地貌特征明显。通过高分辨率SPOT卫星数字影像和大比例尺航空照片处理确定断层的位置,利用断错地貌测图、热释光(TL)和碳十四(14C)测年方法,厘定了冷龙岭断裂的晚第四纪滑动速率,冷龙岭断裂晚更新世以来的平均水平滑动速率为(4.3±0.7)mm/a,全新世晚期以来的平均水平滑动速率为(3.9±0.36)mm/a。

祁连山北缘佛洞庙-红崖子断裂胡家台背斜区构造变形--1609年M71/4红崖子地震构造样式

佛洞庙-红崖子断裂是祁连山北缘断裂带中构造活跃的断裂之一,断裂东段胡家台背斜区发育多种类型的构造,且部分断裂被证实在1609年M7 1/4红崖子地震中发生破裂,但复杂的地表破裂特征所反映的深部发震构造样式还不清楚。因此,文中选取了佛洞庙-红崖子断裂东段胡家台背斜区及附近多组活动构造为研究对象,利用差分GPS对变形的河流阶地、洪积扇等进行测量,并对背斜核部出露的地质剖面进行了实测,获得了不同类型构造的活动特征。结合已有穿过背斜的地震反射剖面,构建构造地貌与深部结构之间的对应关系,从而探讨地震的发震构造样式。研究表明,背斜区发育了胡家台背斜以及多条逆断裂或逆-走滑断裂,背斜为祁连山北麓逆断裂向N逆冲扩展形成,并伴随形成背斜东侧1条逆冲兼右旋走滑断裂和北侧另1条逆断裂,这些逆断裂或逆-走滑断裂为调节局部构造应变差异而产生。黄草坝探槽结果表明,1609年红崖子地震破裂了黄草坝T1阶地;再结合前人关于此次地震的野外考察和文献资料考证,认为1609年M7 1/4红崖子地震发生在祁连山山麓逆断裂上,地震至少破裂了NWW向山前F_1、胡家台背斜东侧NNW向F_2和EW向F_3断裂,震源深度可能为8～22km。

应用AMT研究祁连山大断裂与地下水转化之间的关系

黑河流域水资源的短缺制约了河西走廊地区的经济发展。祁连山-河西走廊平原地表水与地下水相互转化关系研究是长期困扰水文地质学家的一个大难题。根据祁连山-河西走廊平原地区地层的物性差异,结合地质资料,采用音频大地电磁法,进行了祁连山大断裂性质的勘查研究,查明了祁连山-河西走廊平原地表水与地下水之间的相互转化关系。结果表明,应用音频大地电磁法研究祁连山大断裂的性质以及地表水、地下水的相互转化关系,具有十分明显的地质效果。

跨祁连山-海原断裂带综合观测剖面资料分析

通过对跨祁连山-海原断裂带的民乐、华藏寺和沙沟河等3个剖面2005～2009年GPS、水准及重力观测资料的分析,得到各观测量在每个时间段的变化特征,对剖面所跨主要断裂的活动特征有所了解。发现跨不同剖面的昌马-俄博断裂、毛毛山断裂、庄浪河断裂和海原断裂附近点位的位移和重力变化都较大,表明这些断层活动性较强;通过分析各剖面垂直位移与重力变化的关系,可知重力变化主要由于物质的迁移引起。GPS资料分析表明,2006～2007年水平运动基本沿断层走向,而2007～2008年水平位移偏离断层走向,以东向位移增大为主;通过进一步对剖面周围的中国地壳运动网络连续观测站坐标时间序列的去线性分析,得知2007～2008年的观测结果与汶川地震的影响有关。用2008～2009年的重力变化同重力布格异常背景相比,可知民乐剖面附近处于调整恢复阶段,而华藏寺和沙沟河剖面附近的异常仍没有完全解除。

基于小震定位与震源机制解信息的阿尔金断裂带东段构造转换研究

阿尔金断裂带东段地区的造转换及其动力学机制研究一直是地学工作者关注的焦点.本文利用双差定位法获取研究区域2008—2017年间6013次地震事件的精确定位数据;整理筛选前人震源机制解36个,并采用P/S波振幅比方法计算获得221个以及CAP方法获得25个震源机制解信息.选择野马河—大雪山断裂作为研究区构造转换研究的突破口,综合小震定位数据与震源机制解信息,并开展野外地质调查进行验证,清晰刻画出该断裂的深部构造形态以及现今的运动特征:由阿尔金断裂带向祁连山方向过渡,断层产状由近直立逐渐转变为倾向南,倾角变缓,震源机制解由走滑性质为主转变为逆冲性质为主,是一个连续渐变的过程,为研究区的构造转换研究提供了直接证据.

阿尔金断裂带东段地区深浅部构造综合分析

阿尔金断裂带东段地区的地质构造特征及其动力学机制一直是地学工作者关注的焦点。近年来小震资料越来越多应用到活动断裂空间展布、深浅构造分析及动力学机制研究领域。本文应用双差定位法获得研究区域2008~2017年间6013次地震事件的精确定位数据,通过多条小震深度剖面清晰刻画出断裂系统的空间展布形态。综合石油地震剖面、人工地震宽角反射/折射剖面、人工地震深反射剖面,充分利用小震精确定位信息以及浅表活动构造研究成果,建立研究区断裂系统的深浅部构造模型。研究区莫霍面由北往南逐渐加深,存在三处断错,呈阶梯状展布,地壳内存在一条厚约10km的低速层,在该层以上为地震多发区,断裂系统总体呈'Y'字型,上部为一系列叠瓦状逆冲断裂,造成祁连山的隆升,向下并入一条主干断层。最后探讨了青藏高原东北缘地区构造运动的动力学机制,亚洲板块俯冲至祁连山前,上地壳以逆冲推覆构造模式造成上地壳增厚现象,而中下地壳主要为亚洲岩石圈地幔下插,上地幔的拖曳作用下发生流动引起地壳增厚,上下地壳整体增厚。

野马河-大雪山断裂野马河段探槽古地震特征

野马河-大雪山断裂位于青藏高原东北缘祁连山西端,处于NEE向的阿尔金断裂向NW向的祁连山断裂转换的部位,是1条全新世活动断裂,全长170km。依据断裂几何学和活动特征可把该断裂分为3段,即肃北段、野马河段和大雪山段。野马河段是野马河-大雪山断裂带上活动性最强的段,断裂活动性质以左旋走滑为主,兼具正断层性质,至今保存了新鲜的断层陡坎,高度只有几十cm。通过野外地质调查,在扎子湖一带开挖了2个大探槽,清理了1个前人探槽。对这3个探槽进行了古地震事件分析和年代学样品的采集,最终确定有3次古地震事件发生,野马河断裂最后1次古地震事件的离逝时间为(2 010±30)a。

试论阿尔金断裂中地下河的发现对西部水资源开发与经济发展的影响

在古日乃草原木吉湖、哈尔敖包、巴丹吉林沙漠湖泊群一带发现了大量的钙华 ,根据钙华的分布可以确定在巴丹吉林沙漠与古日乃草原的基岩中存在一条北西向的大断层 ,怀疑这条断层可能就是祁连山断层的西延部分 ,由于新生代阿尔金断裂的右行走滑使北盘相对于南盘滑动了约4 5 0km ,该发现为阿尔金断裂在新生代的右行走滑提供了证据。阿尔金断裂将祁连山的深大断层等断裂构造连通起来 ,形成地下河。汇入阿尔金断裂的地下河水流入巴丹吉林沙漠后以泉水的形态出漏 ,形成湖泊群 ,断层中地下淡水循环的深度超过 3km以上 ,又通过古日乃断层补给到额济纳盆地 ,历史上的古日乃湖正是通过这条地下河道补给的。阿尔金断裂继续向东延伸 ,现场调查发现吉兰泰盐湖周边地下水中的矿化度仅为 0 7g/L ,3He/4 He同位素证实地下水来自于深部断层的补给。推测公元前 30 0 0 0年在腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠、古日乃草原、古居延泽存在面积达到80 0 0 0km2 的湖泊群 ,与阿尔金断裂的补给关系极大。阿尔金断裂中的地下河的发现对我国西北地区水资源的开发利用具有重大的意义 ,对于重新认识额济纳盆地地下水的补给关系以及正在准备实施的西部调水计划都将具有现实的意义。

武威盆地南缘断裂晚第四纪活动地表形迹与活动速率

武威盆地南缘断裂位于河西走廊东端,是祁连山北缘逆断裂系的重要组成部分,是1927年古浪8级地震的发震断裂之一。基于遥感影像解译、野外地质观测和14C年代学数据等方法对武威盆地南缘断裂进行了详细的几何学调查和运动学定量。依据平面上几何展布的不连续性和走向的变化,该断裂可以分为5段:康宁桥段(F_1)、南营河段(F_2)、上古城村—张流沟段(F_3)、他家庄段(F_4)和严家庄段(F_5)。该断裂为晚更新世以来活动断裂,地表活动形迹长约60km,以逆冲为主,局部兼具左旋走滑分量,沿断层走向断错地貌发育。断裂全新世以来的垂直滑动速率(0.44±0.08)mm/a,南营河段(F_2)晚更新世以来左旋走滑速率(1.43±0.08)mm/a。

三角剪切断层传播褶皱在祁连山北缘断裂中的应用：以黑河口断层为例

逆冲断层运动学过程研究可为造山作用和盆地演化提供重要的信息。位于青藏高原东北缘的祁连山北缘逆冲断裂（NFT）是一条主要的边界断裂，控制着祁连山晚新生代以来的隆升变形，但对于该断裂系统的运动学过程缺乏研究。甘肃张掖西南莺落峡附近，黑河口断层（祁连山北缘断裂的一部分）穿过红沙沟并导致其阶地面错断和褶皱变形。为了研究该区域褶皱变形特征和断层运动学过程，我们首先在红沙沟区域进行了详细的野外考察并对变形的地层和阶地面进行了测量，然后通过数值模拟方法来验证褶皱模型。红沙沟保存有9级河流阶地，利用差分GPS对阶地面的高程进行了测量，同时在野外测量了部分地层的产状。多处断层剖面表明该区域变形属于基底卷入的构造类型，另外变形的阶地面在近断层处表现出明显的褶皱形态。结合阶地面变形特征以及地层的变形，三角剪切断层传播褶皱模型被初步用于该区域构造变形的解释。模型模拟得到自T5、T6和T7形成以来断层滑动量分别是 44±7m、59±10m和 164±28m；结合T6年代得到自约9万年以来该断层的平均滑动速率为 0.68±0.19mm/a，垂直分量为 0.58±0.13mm/a。根据地层与阶地变形特征，并结合模型模拟结果，我们认为祁连山山前基底断层卷入的构造中，在断层出露地表之前，断层顶端存在一个分散式的三角形变形区，区域的应力状态控制着下伏地层和上覆地貌面的褶皱变形。

嘉峪关气氡映震情况讨论及玉门地震前水氡(嘉峪关,酒泉)异常特征

分析了 1990 年以来在祁连山断裂带上发生的 7 次地震前，嘉峪关气氡观测点和酒泉水氡的变化情况，发现在 1990 年 10 月 20 日天祝 6.2 级地震、1992 年 1 月 12 日嘉峪关 5.4 级地震、1995年 7 月 22 日永登 5.8 级地震和 2002 年 12 月 14 日玉门 5.9 级地震前，嘉峪关气氡观测点均记录到短期的破年变异常，而酒泉水氡在玉门地震前为明显的突变型中期异常。

2002年12月14日甘肃玉门5.9级地震的发震构造研究

野外调查结果表明,2002年12月14日发生在甘肃省玉门地区的5.9级地震,其宏观震中和仪器震中都位于祁连山北缘断裂上。仪器震中为39.8°N,973°E;宏观震中为397°N,973°E。震中区烈度为Ⅷ度,极震区呈长椭圆形,长轴走向N65°W,长度为15km;短轴走向N25°E,长度为12km。本次地震的发震断层应为祁连山北缘断裂内的次级断裂——旱峡-大黄沟断裂,地震为该断裂最新活动的结果。

两次门源M_S6.4地震前垂直形变的对比分析

利用甘肃民乐至青海门源的多期跨断裂水准资料,对比分析了1986年、2016年两次门源6.4级地震前的垂直形变。结果表明:1)两次地震前的孕震背景不同。1986年门源地震前祁连山相对民乐盆地大幅上升,区域压应力呈增强状态;2016年门源地震前祁连山相对民乐盆地上升不明显,区域压应力相对松弛。2)两次地震前垂直形变表现形式不同。1986年门源地震前冷龙岭断裂附近出现加速上升,2016年门源地震前冷龙岭断裂附近出现上升和下降相间的不稳定变化。3)两次门源地震前在发震断裂附近都观测到地表隆起区,与地震孕育的膨胀模式相吻合。