四川盆地华蓥山断裂带南段地应力方向的差异:来自钻孔成像测井的启示

华蓥山断裂带作为四川盆地内规模最大的断裂带,两侧地质构造存在较大差异,历史上该断裂带上频发5级左右地震,现今仍具一定活动性,扰动着盆地的地应力场。明确华蓥山断裂带的地壳应力状态可以提高对该地区活动变形、构造活动以及地震活动性的认识,并对后续华蓥山断裂带研究提供参考依据。在收集整理华蓥山断裂带南段8处钻孔测井成像(钻孔崩落与钻孔诱发张裂缝)数据基础上,结合中国现代地应力场和四川盆地东南缘的地震震源机制解数据对其地应力特征进行了综合分析。研究结果表明:华蓥山断裂带南段南部地区大多数钻孔的最大水平主应力为北西西—南东东向,与四川盆地区域应力场方向一致,仅1处钻孔的最大水平主应力呈北东东—南西西向;在南段中部地区钻孔的最大水平主应力均为北东东—南西西向,对比四川盆地区域应力场呈逆时针偏转。应力方向发生偏转主要是由华蓥山断裂带基底性质变化、构造应力和区域应力场的综合作用造成的。

2021年9月16日四川泸县M_(S)6.0地震震区三维S波精细速度结构

近年来,四川盆地南缘(川南)中强地震频次增多和地震活动性增强,2021年9月16日四川省泸州市泸县M_(S)6.0地震的发生再次引起国内外学者对川南地区深部孕震环境和潜在地震危险性的密切关注.为了探究泸县6.0级地震震区的深部结构特征,本文基于最新布设于震区70个短周期密集地震台站的观测资料,采用背景噪声成像法构建了泸县M_(S)6.0震区三维S波精细速度结构.研究结果表明,研究区内喻家寺向斜和华蓥山断裂带东/西支深部速度结构表现明显非均匀性,喻家寺向斜构造区在深度3.0 km内表现为低速,随着深度增加,速度逐渐增大.华蓥山断裂带东、西支除了存在局部低速非均匀体,整体上表现为NE-SW展布的高速特征.泸县震源区西侧4.0~6.0 km深度呈现低速异常,东侧则表现高速异常分布,主震位于高低速分界带,震区周边存在大范围的明显线状几何特征的地震分布,震源深度优势分布层位主要集中在3.0~5.0 km之间.综合已有的资料分析,主震西侧的低速异常区指示着该处可能存在流体,推测泸县6.0级地震可能是在区域构造应力和流体扰动的作用下,泸县震区的先存隐伏断层发生错动所致.

华蓥山断裂带中段的活动时代及地震危险性分析

华蓥山基底断裂是四川盆地内部最重要的深断裂,不仅控制了四川盆地的基底物性和埋深差异,而且对断裂两侧的沉积作用和构造变形有明显的制约作用。作者通过野外地质调查,查明了华蓥山断裂带中段的空间展布和几何学特征,在断裂带不同部位采集了断层泥样品,通过扫描电镜(SEM)、电子自旋共振(ESR),确定了华蓥山断裂带中段的最新活动年龄为(309±62)~(466±69) ka,表明华蓥山断裂带中段的最新活动时代为中更新世晚期。同时结合区域地震资料,分析了华蓥山断裂带的地震危险性。

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.

重庆地区地震震源机制解及动力环境分析

使用中国地震台网约100台原始观测波形数据,利用FOCMEC震相法确定了2017年11月23日5.0级重庆武隆和2016年12月27日4.9级重庆荣昌地震的震源机制解。同时搜集了重庆地区近年来其它震源机制资料。结果显示武隆地震属于走滑正断型,与2013年发生在七曜山断裂带中段的石柱地震活动性质相似,推断七曜山断裂以正断活动为主。发生在华蓥山断裂带南段的荣昌地震属于走滑逆冲型,推断华蓥山断裂(南段)以逆冲活动为主。从区域震源机制解结果看,华蓥山断裂南段所在的重庆西部主要受近东西向挤压构造应力控制,与华南区域构造应力场一致。七曜山断裂带所在的重庆中东部主要受近南北向挤压应力控制,与现今华南区域构造应力场不一致。推断重庆中东部处于一个与周围应力和构造活动方式不同的独特环境。综合新生代构造资料推断,青藏高原隆升基本没有影响华蓥山断裂带以东地区。重庆中东部至两湖平原地区处于特提斯构造域和环太平洋构造域的转换过渡区,其独特的应力环境表明该区现今似乎不受两大构造域的影响。

四川盆地东部华蓥山断裂滑动分析与古应力重建

华蓥山断裂是分隔川东隔挡式褶皱带和川中平缓区的重要断裂。本文通过对华蓥山断裂滑动和古应力分析表明,华蓥山断裂经历了三期重要的断裂活动:早期近S-N向挤压、中期近E-W向挤压和晚期NE-SW向挤压,分别与三叠纪华北板块和扬子板块的碰撞、燕山期雪峰山隆起向北西的推挤和喜山期印度板块与欧亚板块的碰撞有关。

2019年长宁M6.0和2018年兴文M5.7地震引起的井水位同震响应对比分析

2019年长宁M6.0地震和2018年兴文M5.7地震引起了华蓥山断裂及其附近区域8口观测井水位不同程度的响应变化。本文对比分析各观测井水位的同震响应特征,从地震波能量密度、同震破裂体应变、含水层渗透性参数变化以及断裂带控制作用几个方面探讨了其同震响应机理。结果显示,井水位同震响应的幅度与地震波能量密度有一定关系;2019年长宁M6.0地震引起的井水位同震响应形态符合同震破裂体应变四象限空间分布特征,但2018年兴文M5.7地震则不符合;两次地震引起的含水层渗透性参数变化存在空间上的不一致性和单点各向异性,并且断裂带自身的水文条件对井水位同震响应形态和幅度有一定的控制作用。综合分析认为,目前已有的几种机理无法完全解释两次地震引起的井水位同震响应现象。

濑溪河流域地貌对泸县M_(S)6.0地震发震构造变形的响应及其指示作用

以12.5 m数字高程模型数据为基础,采用数字地貌分析方法提取了濑溪河流域的高程剖面和面积-高程积分(HI)等地貌参数,分析了2021年9月16日四川盆地东南部泸县M_(S)6.0地震震中附近区域地貌与构造活动的响应关系。结果显示:震中西侧的螺观山和梯子崖背斜在震中的南北两端存在明显的缩短量差异;HI条带状低值区的展布方向与流域内构造的方向一致,HI高值区位于华蓥山两条断裂夹持的谷地,但在震中附近存在WNW向的HI低值带。综合分析认为,泸县地震震中附近应存在一走向为WNW的隐伏构造,它不仅调节了螺观山和梯子崖背斜在震中南北两端的缩短量差异,也使得HI值受其影响呈低值特征,该结果与震源机制解结果、等震线长轴走向以及余震空间展布的优势方向相一致。

2021年四川泸县M 6.0地震发震机理及地震活动时空演化特征

2021年9月16日四川泸县发生M 6.0地震,该地震发震构造不明,发震机理尚存在争议.地震精定位和震源机制有助于分析地震活动时空演化与震源破裂特征,能够有效揭示活动构造机制和地震发生机理,为评估区域地震危险性提供科学依据.为此,本文首先采用双差定位法对震中及附近2009年1月至2021年10月发生的地震进行了精定位,结果显示,研究区地震震源深度大多集中在10 km范围内,事件主要沿地表断层呈条带状或丛集分布,部分震群邻近当地工业井,周边无明显断层分布.其次,通过CAP波形反演计算得到M≥3.5地震的震源机制解,表明研究区震源破裂以逆冲挤压型为主,部分震源机制解具有不确定性.基于震源机制解反演区域应力场,进一步探讨了区域应力场与地震事件的力学一致性.研究结果显示,区域应力场以水平构造挤压作用为主,部分事件震源机制解与其吻合度较低,暗示存在局部应力差异.综合地震活动时空演化特征、已知断层展布以及区域应力场等研究结果,认为华蓥山断裂带南段的地震活动与资源开采活动密切相关,泸县M 6.0地震是在局部应力场扰动下,下方滑脱层活动触发了上覆隐伏断层的挤压错动而产生.

荣昌地区注水地震研究

2006年荣昌地区的地震活动显著活跃,发生有感地震9次,现场考察发现当地采气作业的废水注入状态有所改变。分析了注水和地震活动的关系,并从构造背景、震源机制解等方面讨论了荣昌地震的可能机制,认为荣昌地区5.0级左右破坏性地震的发生受四川盆地区域应力场控制,人为注水引发的频繁小震活动改变了局部渗流和孔隙压,促使裂隙扩张并导致大破裂产生。

华莹山断褶带地震活动的新特点及内因初探

华莹山断褶带的地震活动在中国的地震活动进入第Ⅴ个活跃幕以来非常活跃 ,频次高 ,强度大 ,与四川西部地区连续 11年无 Ms6 0级以上强震形成鲜明对比。其地震活动呈现 6个新特点 :第一 ,频次增高、强度增大 ;第二 ,地震活动有从北向南逐步迁移的特点 ;第三 ,华莹山断褶带的地震活动多双震或震群型 ;第四 ,华莹山断褶带上的地震活动都有较明显的震兆异常 ;第五 ,震级都有逐步增大 ,直接达到或超过历史地震最高水平的过程 ;第六 ,与川滇南北地震带的强震活动有较强的呼应关系。这些新特点既与华莹山断褶带的断裂力学性质有关 ,又与印度板块向北俯冲亚洲板块的方向、力度、角度改变有关。部分地区如宜宾、荣昌等地震活动非常活跃 ,与当地采气注水也有一定关系。

华蓥山断裂带的物探成果综述

梳理了前人在不同时期跨越华蓥山断裂带的物探工作,重点阐述了2009年重庆市都市区活断层探测与地震危险性评价项目所投入的两条人工地震探测剖面合川—长寿剖面和荣昌剖面的探测成果。

华蓥山断裂带地震活动特征分析

通过对华蓥山断裂带5级以上地震以及现今中小地震活动性的分析,认识了该地区背景性和区域性的地震活动特征,认为该断裂带南段是地震活动的主体,尤其是宜宾地区地震活动较频繁,中段、北段次之。总结得到的5级以上地震的“平静—活跃”时段分布特征,3级以上地震的“弱活动—增强”规律,以及2019年长宁M_(S)6.0地震发生后应变能释放速率加速现象,均可为该地区5级以上地震预测预报提供参考依据。

川东多套滑脱层褶皱构造带形成物理模拟

川东地区发育典型的"侏罗山式"褶皱构造带,以北东走向的齐岳山断裂为界,南东侧为隔槽式褶皱,北西侧为隔挡式褶皱.中生代川东地区经历了自南东向北西的陆内递进变形,受多套滑脱层(基底拆离面、下寒武统页岩、志留系泥页岩和三叠系膏盐)的共同控制.但是,关于川东褶皱带的形成机制及其整体和分段形成时间仍存在较大争议.应用构造物理模拟方法,再现了川东"侏罗山式"褶皱带的形成过程,并分析了先存断裂及其倾角对川东褶皱构造变形的影响.模拟结果表明,川东褶皱带是齐岳山断裂、华蓥山断裂、志留系滑脱层和基底拆离面组成的阶梯状体系在构造挤压下发生断层相关褶皱作用的结果.基底拆离面(深度约16km)控制隔槽式褶皱的发育,志留系页岩主要控制隔挡式褶皱的形成.中生代(165～75Ma)川东地区的构造缩短率约为32%.齐岳山断裂是隔槽式褶皱向隔挡式褶皱过渡的重要枢纽,是先存高角度断裂浅部向北西迁移后的产物.华蓥山断裂的倾角控制着隔挡式褶皱的波长,当倾角较陡时(45°)更有利于发育典型的隔挡式褶皱.

三叠纪嘉陵江期华蓥山同沉积断层的沉积、储层响应

对于断裂带在地质历史时期活动特点的认识,因多期次、不同活动性质的叠加改造而难以确定。以四川盆地南部嘉陵江组为例,通过三叠纪嘉陵江期华蓥山断裂带两侧的沉积、储层的研究发现沉积、储层响应与断面倾向南东、东侧下降的观点矛盾。主要表现为:在非浅滩化的嘉三期,紧邻断裂带西北侧的下降盘地层异常增厚;浅滩化的嘉一晚期—嘉二1期,东南侧的泸州古隆起地区颗粒岩累计厚度较西北侧增厚;另外,断层东南侧的颗粒岩发育早期岩溶型储层,而在西北侧这类储层欠发育。结果表明在三叠纪嘉陵江期华蓥山断裂带的断面倾向北西,为西侧下降的同沉积正断层。