龙门山中央断裂运动学研究

龙门山造山带中央断裂是扬子地台与松潘-甘孜褶皱带的分界断层,其运动学研究具有重要意义。作者应用小构造解析的方法对龙门山中央断裂运动序列进行了解析,结果是:北段有5个运动世代,即右旋(半脆性)、逆冲、左旋正断、左旋逆冲和左旋正断;南段也有5个运动世代,但不同于北段,即韧性逆冲、右旋、逆冲、正断和左旋正断;中段同时兼具南、北段的某些特征,又具有自己的特点。龙门山中央断裂运动的时代跨越了印支期到喜马拉雅期。

龙门山中段山前带浅层冲断系统的结构、形成与演化

本文依据断层相关褶皱几何学原理,对龙门山中段地震剖面进行了精细解释。研究发现,龙门山中段山前带浅层冲断系统存在多套滑脱层,具有上下分层变形特征。浅层滑脱层为上三叠统须家河组三段(T_3~x3)的碳质页岩夹煤层,其上发育双重构造和叠瓦构造;下三叠统嘉陵江组四、五段(T_1j^(4-5))的膏岩层,发育断层传播褶皱、冲起构造和构造楔;深层为下寒武统的泥页岩层,发育断层转折褶皱和滑脱褶皱。该区滑脱断层所控制的地层变形和缩短量各不相同,其中三叠系上统缩短量最大,大于30 km;三叠系下统至古生界地层缩短量约为14.5 km;侏罗系以上的地层缩短量则较小。研究区内的通济场断裂(F_3)为印支末期形成的一套逆冲断层组,其下部交于下寒武统滑脱层,深度约为10 km;关口断层(F_4)和彭县断裂(F_5)为晚侏罗世一早白垩世形成的逆冲断层,下部交与下三叠统嘉陵江组滑脱层,深度大约为8～10 km。这些断层以前展的方式破裂,并且长期活动。龙门山中段自中生代以来存在多期构造事件,主要发生诺利末期、印支晚幕、燕山期和喜马拉雅期。其中,燕山期和喜马拉雅期是龙门山活动最强烈的两个阶段,在龙门山中段山前带表现为大量断裂的长期活动,地壳缩短和龙门山快速隆升,并形成多种构造样式。

龙门山中段彭灌断裂带汶川M_S8.0地震同震破裂断层识别及其浅、表构造特征

2008年汶川M_S8.0地震在龙门山中段的彭灌断裂带产生的地表破裂,是该地震产生的第二大地表破裂带。综合应用地质、钻井以及二维、三维地震数据,利用横贯前山带的多条人工地震反射剖面,对彭灌断裂带产生同震破裂的断层进行准确识别和解释。研究表明,龙门山中段的彭灌断裂带是一套由3条主要断层和次级广泛发育的断裂组合构成,浅层表现为叠瓦构造样式,断裂之间发育小型双重构造。汶川M_S8.0地震在彭灌断裂带产生的地表破裂是由该断裂带前缘③号主断层活动产生的。彭灌断裂整体看上陡下缓,为轴面多次转折形成断坪一断坡式组合样式。分析认为彭灌断裂初步形成于晚三叠世末期,晚侏罗世之后大规模逆冲推覆,新生代继续活动,是多期次继承性断层。根据浅表地质主要断裂构造以及同震地表破裂特征,龙门山中段彭灌断裂带沿走向可分为白鹿和汉旺两个次级构造段。对龙门山中段彭灌断裂带的浅、表构造特征进行研究,可为进一步认识前山带主要断裂构造带提供一定的依据和约束。

龙门山中段山前彭县隐伏活动断裂三维构造特征

彭县隐伏断裂是龙门山中段山前的一条典型活动断裂,其构造特征对认识龙门山构造带向四川盆地生长的方式和过程具有重要的参考价值,但因其被四川盆地晚新生代较厚地层所覆盖,该断裂的构造样式、三维空间展布、形成机制以及发震能力等问题尚不明确。文中利用多条高精度三维地震反射剖面,结合区域地质与钻井资料,对彭县隐伏断裂的几何结构进行综合分析,建立了三维断层模型;同时根据断层相关褶皱与褶皱调节断层原理,对彭县隐伏构造的形成机制进行了探讨。研究结果表明,龙门山山前的浅层构造变形与中下三叠统的滑脱层f 1密切相关。该滑脱层一直向E延伸至四川盆地西部的龙泉山,彭县隐伏背斜为该滑脱层f 1之上的低角度断层转折褶皱,彭县隐伏断裂则发育在彭县隐伏背斜膝折带的前翼,是一条高角度(50°~60°)的逆断裂,走向NE-SW,总长约50km;彭县隐伏断裂与龙门山南段大邑隐伏断裂并不相连,非同一条断裂。彭县隐伏断裂与彭县隐伏背斜褶皱轴的走向一致且断距较小,该断裂的形成与背斜前翼褶皱变形有关,分析认为是一条褶皱调节性断层。文中系统地揭示了彭县隐伏活动断裂的几何学和运动学特征,对进一步分析断层活动性和危险性提供了依据。

龙门山南段构造变形及应力序列

2008年5月12日的汶川大地震表明龙门山断裂带仍然是一个构造活动带,为达到防震减灾的目的,对龙门山进行深入研究显得非常必要。作者通过龙门山南段的怀远和雅安两条实测构造地质剖面,应用传统的构造解析法,结合构造带的分带讨论思想,对野外实测的褶皱、节理和断层等构造变形要素进行综合分析,确定出各构造带的变形和应力序列。中央断裂带构造变形次数达10次以上,其中以NW-SE向逆冲最多,部分为左旋逆冲或右旋逆冲。滑覆体构造变形序列达5次左右。前山断裂带的构造变形序列较少,约5次以上。

基于短周期密集台阵的北川地区浅层地壳结构研究

北川地区位于龙门山中央断裂带的中北段,2008年M_(S)8.0汶川地震发震断裂(映秀—北川断裂)穿北川老县城而过,对当地造成了毁灭性的破坏.除北川老县城以外,北川县内多处为汶川地震极震区,汶川地震摧毁了县内多个镇落.本研究在北川地区布设了由242台短周期地震仪组成的一条一维长测线和一个小孔径的二维面状密集台阵,进行了22天的连续记录.利用这些数据分别开展了背景噪声层析成像和水平垂直向谱比法(HVSR)研究,最终得到了北川地区浅层地壳结构.首先我们从背景噪声连续数据中提取了0.1~1 Hz的瑞利面波信号,然后反演得到了研究区的三维浅层横波速度结构,结果显示研究区存在三个低速区,其中汶川地震的地表破裂带附近存在深约2 km的低速区.同时我们提取了各台站的HVSR曲线,结果显示位于地表破裂带附近的台站HVSR曲线具有双峰特征,而远离地表破裂带台站的HVSR曲线总体呈现单峰特征,研究区沉积层最厚可达200 m.