Study on Active Faults in Quaternary Unconsolidated Sediments by Microstructural Method

Active faults in Quaternary unconsolidated sediments are important indicators to determine paleoearthquake events. They can be studied by macroscopic geological survey, but some problems have been encountered, such as invisible active faults. The authors found an approach to solve these problems by microstructural observation. Firstly, oriented original-state samples of Quaternary unconsolidated sediments in active fault zones are collected. Secondly, the samples are consolidated in laboratory. Thirdly, microstructural slides are ground in three-dimension coordinate system. Lastly, microstructures are observed in the microscopic field. By this method, the movement properties of active faults can be determined in lack of the support of macroscopic data. The invisible faults in Quaternary unconsolidated sediments can be found and described. The mechanisms of die-out faults can be also studied. Moreover, the boundaries between different unconsolidated sediments in engineering sites can be studied to judge whether they are active faults or not.

Fracturing and Displacement Types of Active Faults in Unconsolidated Accumulative Materials and Their Implication for Timing Palaeoseismic Rupture Events

Seismic rupture produced by active faulting causes ground surface fracturing and seriously damages buildings.However,the fracture traces are usually indistinct or non-visible because of complicated deformations in Quaternary unconsolidated materials,so their upper parts can hardly be discovered on exploratory trenches.The aim of this paper is to study the types of fault rupture and displacement in different loose deposit beds from a joint view of mega-,meso-,and microscopic scales,and to find the mark and method for timing the palaeoseismic rupture on exploratory trenches.

第四纪松散沉积物中隐性活断层的显微构造特征

第四纪松散沉积物中普遍存在断层的隐性现象 ,包括断层的隐形和尖灭 ,给古地震研究带来了复杂性和多解性。选择了一些典型古地震剖面 ,对涉及到断层隐形或尖灭的部位 ,进行了定向原状样品采集 ,通过室内样品固结 ,显微薄片制作和显微构造现象观察 ,从显微域里找到了鉴定隐形断层的许多标志 ,并对断层尖灭机制进行了研究。认为通过显微构造分析 ,排除或肯定隐形断层的存在 ,或者追踪断层尖灭的层位 ,结合宏观剖面研究和年代测定 。

活动断裂带内第四纪松散沉积物的变形类型

选择了一些典型活断层地质剖面 ,对经受了构造变动的第四纪松散沉积物进行了定向原状样品采集。通过室内样品固结、显微薄片制作和显微构造现象观察 ,从显微域里找到了第四纪松散沉积物变形的一些特点 ,并进行了分类。第四纪松散沉积物的变形类型有两种 :一种是破裂变形 ,主要表现为平行滑动条带、平直滑动界面、碎屑颗粒的破碎等 ;另一种是流动变形 ,主要表现为 :流动构造、碎砾旋转、粘土矿物的拖曳滑动等。

第四纪松散沉积物中活断层滑动面的显微构造研究方法

第四纪松散沉积物中的活断层滑动面是重要的古地震遗迹 ,也是鉴定古地震事件和确定古地震时代的重要标志。以往 ,对第四纪松散沉积物中活断层滑动面主要借助宏观观察进行研究 ,但遇到了一些难以解决的问题 ,如隐性断层问题。作者利用显微构造分析 ,找到了研究这些问题的途径 ,其方法是对第四纪松散沉积物进行定向原状样品采集 ,通过室内样品固结、显微薄片制作和显微构造现象观察等 ,从显微域里研究各种变形现象。用此方法 ,可以在没有宏观资料支持的情况下确定断层的运动性质 ;发现并描述第四纪松散沉积物中的隐性断层 ,研究断层的尖灭机制 ;还可以对工程建设场地发现的不同松散沉积物相接触的现象进行活断层鉴别。

松散沉积物中活动断层的微观探测方法

松散沉积物中的活动断层常常看不到明显的宏观形迹,构成所谓的隐性断层。单靠探槽和天然露头的宏观观测,常常难以得到全面的认识。因此,开拓松散沉积物中活动断层探测的新思路和新方法是当前的迫切任务。本研究试图另辟蹊径从微观的角度解决这个问题。为此,观测了北京顺义—前门—良乡断裂、太原交城断裂、乌鲁木齐王家沟断裂和西山断裂以及西安临潼—长安断裂的24条探槽和天然露头剖面,采集原态样品140件,散状样品122件,切制大薄片275件。对所采集的样品开展了显微构造、显微沉积学以及扫描电镜(SEM)测定。研究结果表明,松散沉积物中的断层在微观上是有迹可循的,它们可以表现为变形条带、变形条带的带、滑动面、较宽的断层带、微破碎带、碎屑颗粒集中的带和铁质有机质集中的带等。断层内外样品在碎屑颗粒的棱角度、粒度大小、粒度分布特征以及表面结构特征等均有所变化。观测结果还发现了可以和震击物(seismites)的宏观构造标志相互对比的微观标志。显然,上述显微构造和显微沉积学特征可以作为松散沉积物中宏观形迹不明(隐形)断层及其是否伴有古地震事件的微观判断标志。总之,研究结果表明,微观探测是研究松散沉积物中活动断层具广阔应用前景的有效手段。

松散堆积物中活断层的破裂位移形式及其对确定古地震破裂时间的意义

活断层作用产生的地震破裂，曾使地表产生破裂变形，地面建筑物遭到严重破坏，但由于第四纪松散沉积物变形方式复杂，破裂形迹往往不清晰或不显示，使得在探糟剖面上很难发现这些破裂作用的上部形迹。通过研究不同松散沉积层中断层破裂位移的形式，从宏观、细观与微观相结合的角度，初步探讨了探槽剖面上确定古地震破裂时间的标志与方法。

山西太原交城断裂西张村探槽的显微构造和显微沉积学分析

松散沉积物中的断层常常没有留下明显的宏观形迹,单靠肉眼观测往往难以确定其存在,即使存在,也很难判定其活动性质和活动方式。最近,中国地震局地壳应力研究所和山西省地震局在太原市西张村横跨交城断裂开挖了大规模探槽,认为该探槽揭示了3次7级以上地震事件。文中通过对该探槽开展微观分析,来探索松散沉积物中宏观形迹不明的断层或隐形断层及其伴随的古地震事件的显微构造及显微沉积学标志。研究结果表明,该探槽中的断层在微观上表现为微破碎带、滑移面、变形条带和泥质充填带等多种形式,同时断层附近样品也有一定的变形现象。断层和外围样品中的碎屑颗粒在棱角度、粒度大小和分布特征等方面均有不同,断层样品粒度分布的分维值D=2.0。这些结果表明松散沉积物中断层作用有颗粒流动也有碎裂作用。同时发现了与震击物(seismite)宏观标志非常相似的诸多微观标志,如球状体、负荷构造、流体通道和物质流动等,从微观上证明该断裂活动伴随有古地震事件。

显微探测手段在乌鲁木齐市活动断层探测中的应用

目前中国正在广泛开展城市活动断层的探测。但是,这些断层常发育在松散沉积物中,没有明显的宏观形迹。因此,即便开挖了探槽,也往往难以解决这些隐性断层(即宏观形迹不明断层)的延伸情况、是否穿过上覆地层,以及断层的活动性质和方式等关键问题。通过观测乌鲁木齐市的西山和王家沟断裂的13个探槽和天然露头剖面,系统采集样品53件。在室内进行了显微构造、碎屑颗粒棱角度和粒度观测、以及粒度分布分析等。通过显微构造观测所揭示的断层微观表现形式、震击物的微观构造标志以及样品中碎屑颗粒棱角度、粒度大小和分形特征的变化等,解决了宏观探测无法查明的是否存在隐性断层以及有关断层活动方式、断层是否穿过上覆地层等疑难问题。结果表明,微观观测是松散沉积物中宏观形迹不明的活动断层探测的有效手段,它在城市活断层探测工程中具有广阔的应用前景。

嘉黎-察隅断裂带中南段晚第四纪活动性及其古地震记录

嘉黎-察隅断裂带是喀喇昆仑-嘉黎断裂带的东段及其东延部分,其中南段主要是指东构造结顶部及东南的通麦-波密-察隅段,断裂位于构造强烈隆升的高山峡谷地貌区,植被茂密、断错地貌不清晰,且缺少第四纪沉积,阻碍了对该断裂带的空间几何展布和地震活动性研究。本文通过对嘉黎-察隅断裂带中南段的遥感解译和地质调查,以及断错地貌和晚第四纪湖相软沉积物变形构造的研究,结合古地震探槽和地质测年等手段,新识别出2次古地震事件,时间限定在16.13±1.06~15.66±0.92 ka和8630±600~9561±37 aB.P.。综合前人资料,分析认为嘉黎-察隅断裂带中南段晚第四纪以来可能发生了5次古地震事件,分别为16130~15660 a、11060±940 a、8630~9561 aB.P.、2780~2160 aB.P.和650 aB.P.,地震复发周期约为2000~5000 a。GPS数据表明,嘉黎-察隅断裂带中段和东南段水平滑动速率为1.3~2.0 mm/a和2~4 mm/a,挤压速率为2.5~2.9 mm/a和5.1~6.2 mm/a,为右旋挤压性质,均存在南北两支断层。断裂活动明显受控于青藏高原东向和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转运动。嘉黎-察隅断裂带与龙门山断裂带均具有低滑动速率、长复发周期地震特征,考虑到喜马拉雅东构造结顶部目前仍处于较高的构造挤压状态,未来有发生M;≥7级地震的可能性。

大地切片——一种新的活动断层探测技术

如何减轻突发性直下型地震造成的城市地震灾害 ,其中一个关键的问题就是如何准确查明城市地区的活动断层分布 ,并在今后的城市建设中避开这些活动断层。由于城市用地等的限制 ,现在被广泛应用的一些活动断层调查和探测技术 ,往往难以适用于城市地区。文中介绍了一种在日本发展较成熟的活动断层探测技术———大地切片调查法。该技术的应用不仅仅限于活动断层研究 ,而且被广泛地应用于第四纪研究、滑坡、海岸工程等领域。文中列举的 3个实例展示了该技术在活动断层、砂土液化和海滨堆积构造调查中的应用。最后 。