基于GNSS的西秦岭北缘断裂带现今活动特征研究

基于1999~2007年、2009~2013年、2013~2017年和2017~2021年共4期GNSS地壳运动速度场构建GNSS速度剖面,分析西秦岭北缘断裂带各次级断裂现今地壳差异运动特征,并进一步建立负位错模型反演获取各次级断裂现今闭锁程度与滑动亏损速率。结果表明:1)西秦岭北缘断裂带现今整体呈现出以左旋走滑为主、兼逆冲挤压的活动特征。2)1999~2007年,锅麻滩段和天水-宝鸡段整体处于强闭锁状态,漳县段和鸳凤段仅部分区段闭锁且闭锁程度较低,闭锁深度也较浅;2009~2013年,西秦岭北缘断裂带中段闭锁程度有所减弱,鸳凤段东部与天水-宝鸡段东部由较强闭锁转变为蠕滑状态,锅麻滩段和天水-宝鸡段中西部依然呈强闭锁状态;2013~2017年,西秦岭北缘断裂带整体处于较强闭锁状态,仅天水-宝鸡段东部呈蠕滑状态;2017~2021年,锅麻滩段中西部、漳县段、鸳凤段东部和天水-宝鸡段中部处于较强闭锁状态,鸳凤段中西部与天水-宝鸡段西部则呈蠕滑状态。3)各次级断裂滑动亏损速率整体分布特征与断裂闭锁程度基本一致。西秦岭北缘断裂带锅麻滩段和天水-宝鸡段中部现今处于较强闭锁状态,具有较强的应变能累积背景。

西秦岭北缘断裂带土壤气定点观测台站建设分析

介绍西秦岭北缘断裂带土壤气观测台站的设计思路、建设内容以及运行情况,并通过一年来观测数据的分析认为,各观测台站断层土壤气体背景值稳定,观测数据合理可靠,且3个观测站同一测项的变化形态具有相似性、同步性,并在榆中M_(S)3.6、玛多M_(S)7.4和门源M_(S)6.9地震前出现同步异常响应,表明西秦岭北缘断裂带土壤气具有反映区域构造应力变化的潜力。同时断层土壤气定点观测台站的建设方案与技术指标为后期组建断层土壤气观测台网提供借鉴和参考,为进一步推广应用奠定良好基础。

西秦岭北缘断裂带断层土壤气观测分析

对西秦岭北缘断裂带定点台站(马窑、毛集、原家庄)断层土壤气氡、二氧化碳、痕量氢、甲烷观测资料使用正常动态分析方法,从潮汐、气温、气压、降雨方面进行对比分析。分析结果表明:断层土壤气体背景值稳定,与气温呈正相关,与气压呈负相关;断层土壤气能够反应固体潮潮汐变化;气氡、痕量氢和甲烷在地震前表现出明显的临震特点。

西秦岭北缘断裂破裂分段与地震危险性评估

根据最新地质考察和历史地震考证结果,西秦岭北缘断裂带从东到西可划分为宝鸡、天水、武山、漳县、黄香沟和锅麻滩共6个次级断裂段。上述断裂既具有单段破裂,又具有多段组合破裂的特征。利用时间相依的地震潜势概率评估方法,对这6个单段分别进行地震危险性概率评估,其中黄香沟段和漳县段发生单段破裂的可能性最大,天水段发生单段破裂的概率次之。若发生组合破裂,黄香沟段和漳县段组合破裂可能性大。同时,根据沿断裂带的b值扫描图像分析结果显示,黄香沟段和天水附近应力积累较高,这两个地区应是未来发生强震的主要段落,值得关注。

西秦岭北缘断裂带黄香沟段晚第四纪活动表现与滑动速率

文章对西秦岭北缘断裂带黄香沟段的沉积建造、构造地貌等开展了野外调查与研究。冲沟位错、断裂剖面、山脊位错、线性槽地、洪积扇变形与断塞塘等详细的构造地貌分析,显示断裂带在黄香沟段晚第四纪具有较强的活动性,以左旋走滑兼有倾滑分量为特征。根据其中两条晚更新世末期以来的冲沟左旋水平位错平均值30.5±3.0m,及其14C限定的冲沟发生位错的年龄为13480±240aB.P.,获得断裂晚第四纪的水平滑动速率为2.3±0.2mm/a。同时,由断裂位错洪积扇形成的1.05±0.30m垂直位移量,与该期洪积扇形成的14C年龄3690±100aB.P.,估算了断裂晚第四纪的垂直滑动速率为0.28±0.08mm/a。

西秦岭北缘断裂带黄香沟段晚第四纪水平位移特征及其微地貌响应

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北部一条左旋走滑为主的活动断裂带，其在黄香沟一段活动性较强，活动现象典型。对沿断裂带分布的地貌、地质体等晚第四纪位移量的研究表明，在黄香沟一带，断裂晚更新世晚期以来的水平位移量最大为40～60m；最小为6～8m，可能是一次滑动事件的特征位错量。断裂带上的位移具有分组特征，各组位移值之间具有6～8m的稳定增量。位移值的分组性和增量特征反映了该段断裂具有特征地震的活动特征，而7组位错值则反映了断裂7次特征活动事件。关于黄香沟一带与断裂相关的微地貌分析，也获得了大致相对应的事件次数。并由此初步推测，晚更新世晚期以来，该断裂带有过多次强烈活动，活动期次明显。

西秦岭北缘断裂带漳县—车厂断层的结构及构造演化

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北缘主要构造边界断裂带之一,其构造变形历史和运动学特征研究可以为西秦岭中新生代构造过程和印度—亚洲板块碰撞动力学的远程构造响应提供约束。漳县—车厂断层是西秦岭北缘断裂带的重要组成部分,通过对工程开挖所揭露的断层带内丰富构造现象的观测与分析,至少可以辨别出3期性质、规模、运动学特征各异的构造变形事件。第一期为向北北东陡倾的伸展正断层作用;第二期为向南南西倾的由南向北的逆冲断层作用;第三期为沿近直立断面左旋走滑作用。尽管每期变形的时代尚缺乏构造物质测年的约束,但根据其与白垩系、新近系的空间关系以及已有第四纪以来沿断层地貌位错和相关沉积物测年以及地震活动历史研究对断层左旋走滑作用的时代约束,认为第一期伸展正断层作用起始于早白垩纪,可能持续到渐新世;第二期向北逆冲断层作用起始于渐新世初,可能持续到早第四纪;第三期左旋走滑断层作用起始于晚第四纪,持续至今。漳县—车厂断层是一条典型的多期变形的脆性断层,其变形特征与历史,如果代表了西秦岭北缘断裂带特征与构造变形过程,那么现今西秦岭北缘断裂带仅是起始于早白垩纪、新生的脆性断裂带,并非是印支主造山期大规模韧性逆冲推覆作用的边界断层。

西秦岭北缘断裂带特征地震平均复发间隔的确定和地震危险性评价

时间相依的地震危险性概率评估方法是最近 10a来逐渐发展起来的 ,是一种将已获得的定量地质资料运用于活动断裂中—长期地震潜势概率评估的方法 ,从而使得在缺乏历史记载或仪器记录资料 ,但已获得断层平均滑动速率、同震位错、古地震年代序列等资料的活动断裂段上评估未来的发震概率成为可能。在定量计算活动断裂未来地震危险性的过程中 ,作为输入参数之一的特征地震平均复发间隔是一个至关重要的参数 ,它的确定将直接影响到概率计算的结果。对研究断裂上已获得的历史地震资料 (H)、地质资料 (G)和古地震资料 (P) ,笔者采用了时间可预报 (T)和准周期 (Q)两种模式分别计算其平均复发间隔 ,比单一的只假定一种复发模式计算更具有完善性和可靠性。在叙述该方法的同时 ,以西秦岭北缘断裂为例 ,详细阐述了该断裂上特征地震平均复发间隔的确定 ,并在此基础上对西秦岭北缘断裂未来地震潜势作了定量评估。

西秦岭北缘断裂带断层气浓度空间分布特征与强震危险性分析

以西秦岭北缘断裂带不同段断层气Hg、Rn浓度空间分布特征分析为基础、通过对历史大震背景、现今地震活动影像以及b值空间分布特征的对比分析,从地球化学的角度,对西秦岭北缘断裂带不同段落的活动习性进行深入探讨,并识别出该断裂带潜在大震危险区段。可为未来地震趋势判定及震情跟踪提供重要的基础资料。

西秦岭北缘断裂带武山—天水段全新世活动的新证据

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东缘一条大型左旋走滑活动断裂带和历史强震带。前人对该断裂漳县以西段曾开展过大量研究工作,获得其最新构造活动的地质地貌证据,而中段(武山—天水段)和东段(天水—宝鸡段)最新活动时代一直存在分歧。基于高分辨率卫星影像解译、地质地貌调查与综合分析、探槽开挖和^(14)C测年等方法,对西秦岭北缘断裂带武山—天水段进行详细研究,结果表明:该段断裂晚第四纪以来活动显著,地貌上主要表现为断层垭口、断层沟槽、山脊与水系及阶地同步左旋位错、断层陡坎等;多个探槽剖面及测年结果显示其最新构造活动断错了全新世地层,为该段断裂全新世活动和大震危险性分析提供了新的证据。

西秦岭北缘断裂分段运动变形特征分析

利用1999~2007年和2009~2013年西秦岭北缘断裂及其邻区的GPS观测数据,基于跨断层速度剖面,结合断裂带邻区应变率场的分布,综合分析断裂带的分段运动变形特征。1999~2007年观测结果表明,西秦岭北缘断裂各次级断裂段均表现出左旋走滑兼挤压的运动特征,其中锅麻滩段的活动性明显高于其他3条次级断裂;GPS主应变率场显示,沿西秦岭北缘断裂,各次级断裂所受主压应变的方向基本一致,均为NE向,但是各分段主压应变的量值变化较为明显,锅麻滩段和鸳凤段所受主压应变明显大于漳县段和天水-宝鸡段;主压应变所表现出的分段特征与跨断裂GPS站点剖面反映的结果比较一致。2009~2013年观测结果表明,漳县段滑动速率增加,主张应变率增大,可能与岷县漳县地震的发生有关。综合分析跨断层剖面和主应变率场反映的断裂带远场和近场变形特征认为,西秦岭北缘断裂4条次级断裂已处于闭锁状态,并且存在一定的应变积累,其中天水-宝鸡段平行断裂滑动速率和垂直断裂的挤压速率均较低,可能表明其在西秦岭北缘断裂4条次级断裂中闭锁程度最高。

西秦岭北缘断裂带土壤气定点监测与初步结果分析

根据前人对西秦岭北缘断裂带上历史地震及古地震复发周期和离逝时间等的综合研究,得出该断裂存在发生强震的较大潜在风险,因此加强对该断裂现今构造活动的定点监测和地震预测预报具有重要现实意义。据此,根据断裂逸出气体测项剖面浓度分布(变化)特征,在西秦岭北缘断裂带(天水段)上新建3个断层土壤气连续观测站,开展断层气(H_(2)、CO_(2)、R_(n)、CH_(4))浓度观测,分析断裂带不同段深部气体特征的空间差异及其随时间的变化特征,监测甘东南地区应力调整与地震活动。初步观测资料分析表明:在正常情况下其背景值比较稳定,且同一测项在不同测点变化形态具有相似性、同步性,说明观测资料真实可靠,并具有可比性。各测点出现测项同步异常变化时,可能反映了区域应力调整及变化状态,对震情跟踪和地震预测提供参考判据。

西秦岭北缘断裂带西端的活动性及其对西宁至成都铁路方案的影响

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北缘一条强烈活动的Ⅱ级块体边界断裂,曾发生过多次6.5级以上大震。规划中的西宁至成都铁路设计线路拟从甘家盆地一带穿行,西秦岭北缘断裂带西段的活动性及其端部终止位置,直接关系到铁路安全。基于甘家盆地一带的第四纪地质地貌与断裂活动性调查结果,对西秦岭北缘断裂带的西端活动性及其对铁路方案的影响进行了分析和讨论。结果显示:西秦岭北缘断裂带西段发散为两条主要活动断层,均有全新世地表弱活动迹象;断裂西端终止于甘家盆地东缘一带,铁路设计方案在甘家盆地一带未直接穿经西秦岭北缘断裂带,未来遭遇突发位错的可能性不大,但需要考虑该断裂可能产生的地震动影响。

西秦岭北缘断裂形变运动特征与地震危险性综合分析

引言南北地震带是我国地震比较活跃的地区之一。西秦岭北缘断裂位于青藏高原东北缘、南北地震带北段,地质构造上属于青藏活动地块区北部、柴达木和祁连II级活动块体的边界断裂。地理上该断裂带自西向东穿过夏河、临洮、天水和宝鸡等多个县市,人口众多。历史上西秦岭北缘断裂带发生过多次破坏性地震,如143年甘谷西7?级、734年天水7?级地震。最近的研究也表明该断裂有较高的地震危险性。

西秦岭北缘断裂漳县盆地段浅层人工地震及钻孔联合探测

在地质调查与盆地区浅层人工地震初步勘探基础上,在西秦岭北缘断裂带漳县盆地隐伏段的盆地内布设了3条浅层人工地震详勘测线,用于精确定位该断层的空间展布,判定其浅地表活动特征。在此基础上,用钻孔联合剖面方法对人工地震探测结果进行验证,同时确定了各地震测线处断层上断点的位置和埋深,通过钻孔揭露断层错断地层的特点,认为西秦岭北缘断裂漳县盆地隐伏段错断全新统,指示该断层全新世以来活动性较强。

西秦岭北缘断裂带西端晚第四纪活动特征及其西延问题

西秦岭北缘断裂是青藏高原东北缘的一条以左旋走滑运动为主的大型活动断裂。通过卫片解译和野外地质调查,认为断裂西端活动性仍很强烈,并发现切龙沟一带全新世活动特征明显。结果表明,全新世以来西秦岭北缘断裂西端至少有2次古地震事件,说明断裂经过土房村以后活动并没有停止,而是继续向西延伸,最后终止于甘加盆地。

基于GPS和水准资料的西秦岭北缘断裂现今闭锁程度分析

利用2009~2015年GPS速度场和1975~2011年垂直速度场数据,采用TDEFNODE负位错模型对西秦岭北缘断裂各段的闭锁程度、滑动亏损速率进行反演,结合GPS跨断层速度剖面和现今小震分布特征,对西秦岭北缘断裂各段的断裂活动性及地震危险性进行分析。结果表明,西秦岭北缘断裂以左旋走滑运动为主,兼有部分逆冲挤压,断裂各段的滑动速率都低于第四纪以来的滑动速率。其中天水-宝鸡段滑动速率较低,小震分布少,断裂正处于高应变积累阶段,具有高闭锁系数和滑动亏损速率,易于应变能的快速积累,具有发生中强地震的背景条件;锅麻滩段虽然滑动速率较大,但闭锁程度和滑动亏损速率高,小震分布较少,也存在较高的地震危险性;漳县段和鸳凤段滑动速率较大,断裂应力积累相对较弱,闭锁程度和滑动亏损速率均较低,小震分布多,地震危险性较低。

西秦岭北缘断裂F1东段活动性评价

活断层不仅能够引发地震，使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害，而且能够引起地面错动及其附近伴生的地面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物，同时还可以启动或诱发滑坡、地裂缝、砂土液化等地质灾害。因此，对活断层进行科学的评价和合理的分析对于工程建设和城市规划等有着重要的实际意义。

西秦岭北缘断裂带地震危险性与危害性

中国西部是全球地震多发地区之一,而地震尤其大地震的发生又与活动构造关系密切。据统计,我国全部8级、绝大部分7~7.9级地震均发生在活动块体边界活动构造带内(邓启东,2003)。西秦岭北缘断裂带位于中国西部青藏高原东北缘,为我国Ⅰ级活动构造分区青藏断块区东边界内一条主要的活动断裂,也是Ⅱ级活动构造东昆仑—柴达木断块和祁连山断块的边界断裂东延段(图1),地震活动强烈。断裂带西起青海同仁附近,向东经太子山、漳县、武山、天水,至宝鸡附近与秦岭北缘断裂相连,全长约470km,总体走向NW50°~70°,为一条规模大、晚第四纪活动强烈的区域性左旋走滑断裂带。

西秦岭夏河断裂的西延活动特征——兼论2017年青海泽库M_S4.9地震成因

2017年青海泽库M_S4.9地震的震中位于走向南北的日月山断裂附近,而小震优势排列和震源机制解却和日月山断裂矛盾。本文通过活动断裂遥感解译和野外考察,在震中附近发现了EW走向和NW走向的断裂,它们属于夏河断裂西端构造,EW走向断裂倾向N,其运动性质兼具左旋走滑和逆冲。同时,我们使用双差定位方法对泽库M_S4.9地震开展重定位,发现小震排列也呈NW和EW两段,横跨EW走向段的小震指示倾向N的断层面。通过对比夏河断裂西端构造和地震排列特征,我们发现夏河断裂的三维几何和运动性质与小震排列和震源机制具有良好的对应关系。因此,我们推测夏河断裂是泽库M_S4.9地震的发震断裂。结合区域构造背景分析,我们认为夏河断裂可能是西秦岭北缘断裂西端帚状散开的分支之一,此次地震可能代表西秦岭北缘断裂西端的构造活动,同时也可能受到日月山断裂右旋剪切的影响。本文研究结果进一步凸显了鉴定构造活跃区次级先存断裂新活动特征、完善区域活动构造图像的意义。