青藏高原东缘及邻区强震构造:专辑序言

青藏高原东缘由多个次级构造单元组成了独特的“多层次挤出-旋转活动构造体系”,是调节高原物质向东挤出的构造转换带,发育了高密度的活动断裂,强震频度高且强度大,而且地质地貌复杂,成为我国地震灾害问题最为突出的地区之一。近年来,伴随全国地震灾害风险普查、城市活断层探测、地震科学实验场建设、工程场地的地震安全性评价以及重大工程与城镇区的活断层鉴定与地壳稳定性评价等工作的深入开展,高精度遥感、构造地貌、古地震和第四纪年代学等方法的广泛应用,显著提升了青藏高原东缘及邻区强震构造的调查研究程度。为了及时交流这方面的最新研究成果,支撑区域防震减灾及重要工程和基础设施建设的地质安全评价等工作,《地震科学进展》编辑部组织了“青藏高原东缘及邻区强震构造”成果专辑,征集了活断层与地震、甘肃积石山地震以及相关领域的研究综述等代表性学术论文20余篇,本期《青藏高原东缘及邻区强震构造专辑Ⅰ》优选了10篇论文,后续还将推出《青藏高原东缘及邻区强震构造专辑Ⅱ》,希望这些成果可提升对区域强震活动特征与孕震构造机制的理解,并为区域强震危险性分析和有效防范强震灾害风险提供科学依据。

利用双差走时成像研究青藏高原东缘地壳速度结构

青藏高原东缘断裂密布,强震频发,是研究高原侧向挤出及深部孕震环境的理想实验室.为了解龙门山次级块体及其西界龙日坝断裂带在青藏高原东缘隆升过程中的作用,我们基于四川地震台网64个宽频带地震台在2008年1月至2015年12月期间记录的震级≥3.0地震事件波形,利用双差层析成像方法揭示了四川盆地及青藏高原东缘的地壳速度结构.结果表明:夹持于龙门山断裂带(LMSF)与龙日坝断裂带(LRBF)之间的龙门山次级块体,相对东侧龙门山断裂带和四川盆地呈现明显的低速特征.结合该区域的低阻、低密度结构特征,以及块体内部、特别是龙日坝断裂带现今地震活动缺乏,我们推测这是因为该块体“相对较软”,不易脆性破裂产生地震,在青藏高原东缘与扬子块体西缘强烈相互作用过程中,该块体主要通过地壳缩短增厚和地表隆升吸收板块挤压造成的累积应变能.依据本文获得的速度等值线变化特征及已有地球物理剖面探测结果,推测龙日坝断裂带为深部向南东倾斜且向下切入基底,该断裂倾角较陡,主要以走滑运动调节应变能,而东侧龙门山断裂带倾角较缓,表现为逆冲运动导致的地壳缩短是其调节应变能的主要形式.此外,据本文多条速度剖面及已有电性剖面、重力异常的联合约束,我们推测鲜水河、安宁河断裂带均以较大倾角向南东倾斜,至少延伸至中下地壳.

青藏高原东缘地区强震灾害演进特征及减灾对策

引言进入21世纪后,受喜马拉雅板块与亚欧板块运动影响,横贯青藏高原的巴颜喀拉板块进入强震活跃期,自2001年昆仑山口发生8.1级地震以来,青藏高原东缘地区相继发生了2008年汶川8.0级地震、2010年玉树7.1级地震、2013年芦山7.0级地震、2017年九寨沟7.0级地震和2022年泸定6.8级地震。

青藏高原东缘地质环境对植被覆盖度的影响研究:以冕宁县为例

研究地质环境对植被覆盖度的影响,有利于认识地质本底对生态环境的影响,促进生态保护与修复。本文选择2003-2018年的MODIS归一化植被指数(NDVI)与增强型植被指数(EVI)的多年平均值与年际变化率作为植被覆盖度的静态和动态刻画指标,应用Pearson相关性统计揭示地质因素、地形因素、气象因素和人类活动因素对植被指数的静态相关影响,使用地理加权回归模型(GWR)分析影响因子与植被覆盖度在空间尺度的回归关系。研究结果表明:高程、年均气温和年蒸散发在Pearson分析中对NDVI/EVI平均值有较强相关性,而起伏度、年均气温、年蒸散发和地质复杂度等因子对NDVI/EVI年际变化率有较好的解释作用;GWR分析显示,靠近断层的位置有利于植被发育和改善;当地质复杂度处于中等水平时,更易形成中高植被覆盖,同时利于植被覆盖度提高,当地质复杂度过高时植被覆盖度更易出现中低值;海拔较低、地势平坦和阴坡等地形条件利于植被发育和植被覆盖度升高。

青藏高原东缘地壳密度结构及其地球动力学意义

青藏高原东缘是高原物质向E及SE扩展的重要通道,掌握青藏高原东缘的地壳密度结构对研究青藏高原的隆升、变形机制具有重要意义。文中在前人研究成果的基础上,选取了地面实测的9条交叉的重力测线数据,以深地震反射剖面为约束,采用人机交互模式反演得到了青藏高原东缘地下的二维密度结构,并通过克里金插值法获取了三维密度结果。反演结果表明,青藏高原东缘地区具有巨厚的地壳,莫霍面埋深最深约为61km,而四川盆地的莫霍面埋深约为42km,以龙门山-安宁河-小金河断裂为界,两侧形成了莫霍面深度变化梯度带;从反演得到的沉积层厚度来看,沉积层在青藏高原东缘几个块体内呈现中心普遍厚度较大、边缘厚度较薄的特点。结合该地区的地震空间分布特征分析,青藏高原东缘的莫霍面和沉积层厚度分布与该地区的地震分布均具有很强的相关性,这对未来地震预测也具有重要的参考价值。

青藏高原东缘应力场及地下工程灾害风险研究

青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带,强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据,通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场,结果表明,青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征,应力量值由西向东逐渐减小。然后,利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势,岩爆集中产生于次级板块内部,岩爆范围基本不随深度变化;而大变形产生于次级板块边界,并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大;岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后,通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性,结果表明,本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。

基于背景噪声研究青藏高原东缘三维横波速度结构

本文收集了四川、重庆、甘肃、青海、陕西地震台网的105个宽频带地震台站在2017年8月—2018年8月期间记录的连续波形数据,通过对台站记录的长时间背景噪声进行互相关计算,从而提取出瑞利面波经验格林函数,共获得5416条周期在5~40 s内的基阶瑞利面波频散曲线,用于反演青藏高原东缘地壳和上地幔顶部三维横波速度结构.研究结果表明青藏高原东缘地下速度结构呈现非常明显的横向不均匀性,地下浅层速度结构特征与研究区域的主要地质特征和地块单元非常吻合.青藏高原东缘下方的低速体在向东延伸过程中受到四川盆地刚性地壳的阻挡作用,一部分向南进入川滇地块,并在下方30 km处形成厚度约为15 km的大范围低速异常;另一部分向北延伸,并在塔藏断裂下方上涌和堆积,造成局部莫霍面下沉.此外,青藏高原东缘下方的低速体在东北方向跨越东昆仑断裂带进入柴达木地块,并到达西秦岭断裂带附近.其中,巴颜喀拉地块下方30 km处存在厚度约为15 km大范围的低速体,与青藏高原东缘隆起地形和地壳增厚有一定联系.且该低速体在柴达木地块下方变窄,与祁连地块地下30 km处厚度约为10 km的小范围低速体存在一定的连通性.但祁连地块低速体速度值略高于巴颜喀拉地块低速体速度值,这可能意味着祁连地块低速体相当于巴颜喀拉地块低速体的早期发育阶段.

青藏高原东缘虎牙断裂带南北段运动方式差异性机理:来自数值模拟的约束

虎牙断裂带作为青藏高原物质东向扩展的前缘断裂之一,其运动方式和强震活动类型表现出显著的南北差异.研究虎牙断裂带运动方式的差异性机理,对于认识地震发生机制与高原东向扩展模式有着重要意义.本文构建包含虎牙断裂带的三维黏弹性有限元模型,研究介质流变性差异与断层几何形态对区域地壳变形及断层三维滑动速率的影响.数值实验结果表明,在青藏高原物质东向挤出的动力学背景下,在虎牙断裂带南段,中下地壳介质流变性横向差异控制着断层以逆冲性质为主的运动,且随着中下地壳断层两侧流变性差异的增大,断层西侧物质的水平运动更易发生向垂向运动的转换.在断层两侧流变强度差1~2个数量级时,断层倾向滑动速率与走向滑动速率的比值达3.3~4.0,表现出显著的逆冲运动,与松潘—平武强震所反映的断层运动特征基本一致.相反,在断裂带北段,考虑断层两侧中下地壳较小的流变性差异时,断层即表现出明显的逆冲运动,这与九寨沟MS7.0等强震反映的断层以走滑性质为主的运动明显不符,表明虎牙断裂带北段可能不存在中下地壳介质流变性的横向差异,断层以走滑为主的运动方式主要受断裂带几何展布控制.研究结果为认识青藏高原东缘同一构造区内断层运动方式差异与发震机制以及高原东向扩展模式提供了理论依据.

“格萨尔”活态史诗的多模态文本流变与传播——以青藏高原东缘河谷及民族走廊地段为中心

《格萨尔》史诗是中华民族对人类文明的重要贡献。它通过史诗说唱的方式引入民族的空间想象和文化认同,形塑了地理空间之于文化创制的重要性。青藏高原东缘河谷及民族走廊地段流传着丰富多彩的“格萨尔”活态史诗。在多模态视域中,“格萨尔”史诗传统是包纳视觉、听觉和视听模态的一个文化整体,并在文本形态上呈现出多模态融合的样态。这些文本在青藏高原东缘河谷及民族走廊地段族群范围内的分布、流传和变迁,确证了青藏高原东缘河谷及民族走廊地段对“格萨尔”遗产形成的文化交流交融互鉴。通过对青藏高原东缘河谷及民族走廊地段“格萨尔”遗产多模态文本历时性和共时性传播事实的研究,以及多重文本在时空延展中形成对史诗叙事的语义重构,分析“格萨尔”人文地理艺术生成和传播的场效应,不仅能够呈现史诗与媒介的关系问题,还有助于揭示“格萨尔”史诗在文化复兴与民族区域文化协同保护中的普遍意义,实现民族文化与世界文化的交融与交流。

“青藏高原东缘及邻区强震构造”专辑征稿函

青藏高原东缘及邻区是调节高原内部物质向东挤出的构造转换带,发育了非常复杂的活动断裂体系,是我国陆内强震活动最为频繁且遭受地震灾害影响最严重的区域之一。因此,深入理解青藏高原东缘及邻区的最新地壳变形及其孕震特征,既有助于认识该区的强震构造与机理,也有助于在城镇规划和重大工程建设中科学防范或规避相关的强震灾害风险。

青藏高原东缘城市绿地表层土壤汞污染现状及风险评估

为了解青藏高原东缘城市绿地表层土壤的汞污染水平及其潜在生态风险,在四川和云南不同海拔的8个城市使用五点采样法采集土壤样品并测定其总汞含量。分别采用地累积指数、单因子指数、潜在生态危害指数等方法对土壤汞的污染程度、潜在生态风险进行评估,并使用健康风险模型进行风险计算和评价。结果表明:各城市土壤汞浓度的几何平均数为:平武县(0.113 mg·kg^(-1))>九寨沟县(0.101 mg·kg^(-1))>康定市(0.090 mg·kg^(-1))>玉龙县(0.073 mg·kg^(-1))>永仁县(0.052 mg·kg^(-1))>绥江县(0.050 mg·kg^(-1))>甘孜县(0.042 mg·kg^(-1))>元谋县(0.029 mg·kg^(-1));所有土壤样本没有受到污染或污染程度较低;潜在风险以轻微和中等生态风险等级为主,占比分别为53.1%和31.3%;8个城市的土壤汞的总非致癌危险指数均低于1,说明对人体均不存在非致癌风险。

青藏高原东缘龙门-锦屏造山带的崛起——大型拆离断层和挤出机制

龙门-锦屏山的东缘发育一系列逆冲断裂和飞来峰构造,逆冲作用使山体向东叠置在四川盆地之上。新的野外调查、显微构造分析和糜棱岩石英组构的EBSD测量表明,在龙门-锦屏山的前震旦纪变质杂岩体西缘(即青藏高原东缘)发育一条近NS向的大型韧性拆离断裂,被20Ma以来形成的NW—SE向鲜水河韧性走滑剪切带[1]左行错位80km。青藏高原东缘韧性拆离断裂中黑云母40Ar-39Ar测年获得112～120Ma的年龄,表明龙门-锦屏山的崛起可能与白垩纪开始的垂向挤出机制密切关联。结合四川前陆盆地的沉积及演化特征,认为晚三叠世时期羌塘/东昆仑/扬子陆块的碰撞形成松潘-甘孜造山带,晚三叠世—侏罗纪在其东南缘形成四川前陆盆地沉积;早白垩世龙门-锦屏山开始抬升,晚白垩世快速崛起,在四川前陆盆地沉积之上叠置白垩纪—第四纪再生前陆盆地的沉积。龙门-锦屏山的崛起与白垩纪以来扬子板块岩石圈对于松潘-甘孜地体的陆内俯冲作用有关,使位于中下地壳的变质基底岩石在挤出机制下隆起。

青藏高原东缘活动断裂地质灾害效应研究

活动断裂的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。本文以第四纪以来构造活动最强烈的青藏高原东缘为例,阐述了活动断裂地质灾害效应的主要表现形式,包括:(1)活动断裂对地形地貌和岩体结构的影响;(2)断裂剧烈活动(地震)诱发地质灾害;(3)断裂蠕滑作用对斜坡应力场和稳定性的影响;(4)断裂活动是地质灾害链的源头,为地质灾害提供物源。上述表现形式及灾害成因机理和分布规律是活动构造区地质灾害防治中需要关注的关键问题。根据青藏高原东缘典型地质灾害案例研究提出,内外动力耦合作用成灾机理是未来地质灾害研究方向,将为活动构造区地质灾害早期识别和防灾减灾提供理论依据。

青藏高原东缘及四川盆地的壳幔导电性结构研究

自从2008年MS8.0级汶川大地震发生以来,青藏高原东缘便成为地质与地球物理研究的热点区域.该区域的龙门山断裂带标志着青藏高原东缘与四川盆地的边界.汶川地震即发生于龙门山断裂带内的映秀—北川断裂上.该地区现有的研究工作多集中于青藏高原东缘及四川盆地的西部,对四川盆地东部构造情况的研究目前较少.在SinoProbe项目的资助下,完成了一条跨越青藏高原东缘及整个四川盆地的大地电磁测深剖面.该剖面自西北始于青藏高原内部的松潘—甘孜地块,向东南延伸穿过龙门山断裂带、四川盆地内部及四川盆地东部的华蓥山断裂,最终止于重庆东南的川东滑脱褶皱带附近.维性分析表明剖面数据整体二维性较好,通过二维反演得到了最终的电性结构模型.该模型表明,从电性结构上看,沿剖面可分为三个主要的电性结构单元,分别为:浅部高阻、中下地壳低阻的松潘—甘孜地块,浅部低阻、中下地壳相对高阻的四川盆地,以及华蓥山以东整体为高阻特征的扬子克拉通地块.龙门山断裂带在电性结构上表现为倾角较缓、北西倾向的逆冲低阻体,反映了青藏高原东缘相对四川盆地的推覆作用.其在地下向青藏高原内部延伸,深度约为20km左右.在标志逆冲推覆滑脱面的低阻层下存在一电性梯度带,表征着低阻的青藏高原中下地壳与高阻的扬子地壳之间的电性转换.位于四川盆地东边界的华蓥山断裂在电性结构上表现为一倾向为南东向的低阻体插入高阻的扬子克拉通结晶基底,切割深度约为30km左右.这一结构反映出华蓥山向西的推覆作用.在电性结构模型的基础上,进一步讨论了青藏高原东缘的壳内物质流、青藏块体与扬子块体的深部关系以及青藏高原东部的隆升机制等构造问题.

青藏高原东缘鲜水河断裂与龙门山断裂交会区现今的构造活动

鲜水河断裂与龙门山断裂交会区具有特殊的构造性质。通过对交会区GPS观测,得到欧亚框架下运动速度场。利用所得的运动速度结果,采用刚性地块假设下的最小二乘法拟合方法,得到川滇、川青、扬子地块运动速度分别为(19.2±2.8)mm/a、(10.7±3.2)mm/a、(9.7±1.6)mm/a,地块运动方向由SE逐渐变成SEE,呈现出顺时针旋卷特征;鲜水河断裂运动速度为(9.3±2.8)mm/a,断裂性质为左旋走滑;龙门山断裂运动速度为(1.2±2.2)mm/a,断裂性质为右旋挤压。

青藏高原东缘活动构造

青藏高原东缘由岷山断块和龙门山构造带构成。以活动构造地貌学为主线,在解析该地区主干断裂晚第四纪以来活动的地质地貌表现的基础上,对一批断裂运动学和史前强震活动的定量数据进行分析研究,结果表明:在岷山断块中,虎牙断裂的平均左旋滑动速率为1.4 mm/a,垂直滑动速率为0.3 mm/a。岷江断裂的平均垂直滑动速率介于0.37 mm/a^0.53 mm/a之间,左旋位错量与垂直位错量大致相当;在龙门山构造带中,茂汶-汶川断裂、北川-映秀断裂和彭县-灌县断裂的平均垂直滑动速率均在1 mm/a左右,且几条主干断裂的右旋位错量与垂直位错量相当。结合震源机制解结果和GPS测量资料,建立晚新生代以来青藏高原东缘向南东方向逸出的构造变形模式。

青藏高原东缘不同树种人工林对土壤酶活性及养分的影响

为评价不同树种人工林对土壤酶及养分的影响,选择立地条件和营林方式相同的4种人工林(连香树[CJ]、油松[PT]、落叶松[LK]和华山松[PA])为研究对象,以落叶灌丛(QC)为对照,比较不同树种人工林地土壤酶活性和土壤养分的变化。结果显示:(1)造林降低了土壤酸性磷酸酶、脱氢酶、β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性,但人工造林后土壤脲酶活性增加;(2)造林也明显影响了土壤养分,与对照林地相比,除CJ人工林土壤中磷(P)略高外,造林地土壤有机碳(TOC)、氮(N)、水可提取有机碳(WEOC)和氮(WEON)、铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)均降低;(3)不同的人工林树种之间土壤养分及酶活性也存在一定的差异性,CJ和LK人工林土壤C、N、P及相关酶活性明显不同于PT和PA人工林;(4)土壤酶与养分变化有一定的相关性,除转化酶和多酚氧化酶反应较迟钝外,其它酶对环境反应较敏感。综合分析表明,在川西地区选择高密度单一树种造林并没有改善土壤养分和酶活性,在该地区选择落叶或阔叶树种造林可使土壤肥力恢复。

青藏高原东缘地壳上地幔电性结构研究进展

经过数十年的努力,中国学者针对青藏高原东缘地壳上地幔探测,累积完成超过20000 km的大地电磁测深剖面,取得了一系列重要科学数据和认识,为青藏高原东缘构造格局、地壳上地幔电性结构、地震机制和动力学研究奠定了基础.根据青藏高原东缘的主要构造和断裂分布特征,本文重点对龙门山构造带、川滇构造带和三江构造带三个构造带分区进行研究,主要依据大地电磁探测工作成果和壳幔电性结构特征,系统地对青藏高原东缘地壳上地幔电性结构、与扬子西缘接触关系、汶川地震和芦山地震的电性孕震环境及弱物质流通道等几个方面进行了梳理和分析.一是青藏高原东缘地壳表层岩块和物质沿壳内高导层向龙门山造山带仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造;二是高原东部地壳中下部及上地幔顶部向龙门山造山带和上扬子地块西缘岩石圈深部俯冲,呈现刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔形构造;三是将汶川地震和芦山地震的震源投影到大地电磁剖面上,发现震源位于剖面下方的高阻块体与低阻体之间靠近高阻体的一侧,龙门山构造带岩石圈表现出高阻、高密度和高速的"三高"特征,这种非均匀电性结构可能构成地震孕育发生条件;四是川滇和三江地区的多条大地电磁剖面探测结果表明,在青藏高原东缘中下地壳存在下地壳流和局部管道流,大地电磁结果对其空间分布形态、位置及大小进行了较好的刻画.根据研究区壳幔电性结构特征的构造解析和综合实例分析,总结了青藏高原东缘六类壳幔电性结构模型,提出了下一步重点研究领域和目标.总之,青藏高原东缘壳幔电性结构的研究对揭示研究区岩石圈结构和构造格局提供了重要依据,对油气及矿产资源远景评价提供了背景资料,对"Y"型多地震区的构造关系和发震机理研究具有重要指导意义.

青藏高原东缘现今三维地壳运动特征研究

利用国家重大科学工程"中国地壳运动观测网络"、"中国构造环境观测网络"和相关项目1999—2011年GPS区域站观测资料,获得了青藏高原东缘地区现今地壳水平运动速度场图像;结合地质构造动力环境和区内发生的特大地震事件,初步分析了GPS观测反映的水平运动空间分布的分区差异性和时间变化的阶段性;进而与本研究区1970s—2011年水准测量获得的垂直运动背景场进行综合对比,进一步研究和探讨了区域现今三维地壳运动的时空分布特征及其机理.结果认为:①青藏高原东缘不同构造地带水平运动强度和方式的差异,受控于青藏高原向北挤压、向东挤出和绕东构造结旋转作用;而运动状态随时间变化的阶段性(尤其是汶川地震发震断裂及其相关构造地带)与特大地震的孕育、发生有关.②现今三维地壳运动呈现的高原山地挤压缩短隆升、盆地伸展下沉的山、盆构造活动分异与构造动力环境和深部物质活动有关,反映了新构造活动的继承性.③龙门山汶川发震地段长期受压、闭锁积累的应变能经Ms8.0特大地震集中释放之后处于松弛调整运动状态,但与之相关联的构造部位以及外围的西秦岭、川滇菱形块体东边界等构造地带应变积累仍在持续.

青藏高原东缘新构造及其对汶川地震的控制作用

基于卫星遥感图像解译、地形起伏度分析和地面调查资料,论述了青藏高原东缘构造地貌格局、新构造演化阶段和活动断裂特征,提出青藏高原东缘不同地块在晚新生代时期有序的向东挤出过程,并划分为4个阶段:中新世早期川滇地块向北东挤出、中新世晚期川滇地块的再次强烈向东挤出、上新世至早中更新世时期川青地块的向东挤出、晚更新世以来最新构造变动阶段,青藏高原东缘地貌边界带也经历了由西向东、由南向北的有规律的迁移过程。基于活动构造的最新研究成果和现今GPS测量成果,阐述了东昆仑-岷山-龙门山走滑-逆冲断裂系统的运动学特征。根据地震破裂构造的实地调查,分析了汶川地震的地表破裂行为,提出了汶川地震的发震构造模型。研究认为,青藏高原东部地区NW向楔状条块向东运动速度的一半被鲜水河断裂及其北西延伸的构造带所吸收,而龙门山构造带向东运动受阻于四川盆地之下扬子刚性地块,使得龙门山断裂带处在低应变、高应力环境下,因长期应力-应变累积而导致向西陡倾的断裂带突然向东逆冲运动而释放能量。汶川强震发生的深部机理值得深入研究。