龙门山断裂带南段应力状态与强震危险性研究

龙门山断裂带可分为南段、中段和北段,2008年汶川M8.0级地震发生在该断裂带中-北段.龙门山断裂带南段是否存在发生强震的危险性倍受关注.利用1977—2012年四川区域地震台网资料,获得了龙门山断裂带南段的地震活动性参数b值图像以及汶川地震前、后b值的差值Δb图像.同时,根据宽频带数字地震波形资料,计算了2007年以来南段及附近区域ML≥3.8级地震的视应力.结果表明,2008年汶川地震后,龙门山断裂带南段天全—芦山、泸定和宝兴北部等区域应力增强,而靠近汶川余震区南端的大邑地区应力水平降低.天全至宝兴段应力水平相对较高,具有发生中-强地震的条件.鲜水河断裂带康定以南段应力水平低,短期内发生强震的可能性较小.

龙门山南段前陆区晚第四纪构造变形样式

龙门山中南段前陆区是青藏高原东缘唯一发育新生代薄皮构造与沉积盆地的地段,研究其最新构造变形样式有助于深入理解青藏高原向东扩展的构造机理.论文通过青衣江河流阶地测量与古青衣江洪积扇形态重建,研究了龙门山南段前陆区晚第四纪活动构造格局及其活动性,取得了如下认识:(1)青衣江河流阶地纵剖面显示,龙门山南段前陆地区晚第四纪变形主要为褶皱作用,总体地壳缩短速率为2.5~3.9 mm·a-1,远大于山区冲断带0.48~0.77mm·a-1的地壳缩短速率,地壳缩短主要由前陆地区吸收;(2)青衣江古洪积扇错断变形显示,龙门山南段前陆区活动构造表现为北西—南东向地壳缩短与近东西向的地壳缩短的叠加作用,两者分别受控于巴颜喀拉块体南东向推挤作用与川滇块体向东推挤作用;(3)自中新世初川滇块体向南东挤出,四川盆地西南角起到分流青藏高原物质的作用,其西南侧物质通过鲜水河—小江断裂带的左旋错动向南东方向分流,其西北侧物质通过龙门山断裂带的右旋错动向北东方向分流,迎面受到了最大的推挤作用,进而向前陆扩展形成了薄皮褶皱构造带.

南大巴山冲断褶皱带区域构造大剖面的构建和结构分析

大巴山冲断带的结构复杂,在平面上城口-房县断裂将其分为北、南大巴山冲断褶皱带,北大巴山被认为是南秦岭造山带和扬子地块之间的拼合带,南大巴山代表了典型的前陆冲断褶皱带的特点。本文主要针对南大巴山冲断带进行构造解析。研究指出,南大巴山冲断带剖面上具有多层次和多期次滑脱变形的特点:浅层次的滑脱面为下三叠统嘉陵江组灰岩中的石膏层,卷入的层序为其后的中生界;深层次滑脱体系为沿着震旦系页岩和嘉陵江组膏盐层两个滑动面之间活动形成的冲断变形。完成了切过南大巴山不同构造部位的3条多资料约束的综合地质剖面,以此详细解析了冲断带深浅层次的冲断结构及分布规律,在平衡恢复的基础上,分析了该冲断带的几何结构和运动过程,确定了大巴山和川东两个不同构造单元的空间对接关系,提出南大巴山冲断带为一多层次、空间上强烈收缩的复杂薄皮冲断体系。

喀什北缘南天山冲断带构造变形分析

综合利用地震剖面解释和地面地质资料分析，揭示了位于喀什北缘南天山冲断带的结构和变形特征．结果表明，从平面上可以将该冲断带划分为喀拉伯克托尔-温古尔、托帕-康西维尔、阿图什和喀什等多排背斜，其中阿图什及其北侧的背斜带由源于沿中寒武统阿瓦塔格组内部滑脱的7中断层系由北向南的活动所控制；从剖面上可以将该冲断带划分为2个不同层次的推覆构造系统：浅层为大规模叠瓦式冲断系统，滑脱面从寒武系逐渐抬升到新近系；深层为隐伏的双重冲断构造系统，底板和顶板断层分别位于寒武系和古近系底部喀什群的石膏层中．利用构造变形分析方法和平衡剖面技术，确定了各背斜带空间展布及深浅层2个不同冲断系统的构造样式，得出研究区在上新世以来南北缩短量为32．64～49．1km，缩短率为40．5％～50．51％，地壳平均缩短速率为9．11～13．71mm／a．

龙门山断裂南段天全段的新活动特征与1327年天全地震的关系

2008年汶川8.0级地震之后,仅过5a时间,2013年在汶川以南的芦山发生了7.0级地震,龙门山断裂带南段的地震危险性成为关注的热点。通过地震地质调查和古地震研究,发现龙门山断裂带南段——双石-大川断裂(芦山地震震区以南段)在全新世有过新活动,主要表现为断续展布的槽谷地貌,探槽揭露断层断错了晚第四纪地层。综合历史地震史料分析认为,1327年天全地震震中应在四川天全一带,与双石-大川断裂新活动有密切关系;通过对比分析,认为其震级可定为6^(1/2)~7级。

龙门山北段水磨地区辉绿岩锆石U-Pb年龄及地球化学特征

龙门山北段的四川广元水磨地区零星分布北东-南西向的基性岩脉,主要侵位于中生代。前人对龙门山地区的基性岩脉研究较少,更缺乏高精度的年龄数据及地球化学报道。研究区辉绿岩锆石SHRIMP U-Pb年龄数据具双峰特点,结合区域构造及岩浆事件分析,采用185.7Ma为本区辉绿岩的成岩年龄。对于49.8±0.7Ma(MSWD=0.83)的年龄数据,可能指示了在喜山运动50Ma左右,本区经历过一次较强的热事件致锆石变质结晶。辉绿岩的Si O2含量相对较低,Ti O2含量较高。稀土元素总含量高,轻稀土元素相对富集,轻重稀土分异明显,配分模式为向右陡倾型。微量元素Zr/Y-Zr和2Nb-Zr/4-Y图解亦指示其具板内拉张环境特征。结合前人研究,认为水磨地区基性岩脉为印支运动后的晚三叠世-侏罗纪,由于后造山期挤压应力的逐渐消退,该区域曾一度进入挤压造山后的松弛调整阶段,致使幔源基性岩浆沿张性构造裂隙侵位而成。

青衣江流域地貌特征及构造指示意义

龙门山处于青藏高原东缘,是全球构造活动较为强烈的地区之一.青衣江流域位于龙门山的南段,研究青衣江对厘清龙门山南段的构造活动具有重要的意义.利用DEM数据,提取青衣江流域的地形坡度和河流剖面形态,以基岩河道河流水力侵蚀模型为基础,分析发现地形坡度较大的区域多集中在大川—双石断裂的上盘区域,构造隆升是造成坡度差异的主要原因.青衣江水系在河流水力侵蚀模型对数图解中表现为上凸特征,表明基岩的隆升速率大于河流的下切侵蚀速率.青衣江流域的地壳隆升速率和侵蚀速率呈正相关的关系,即隆升速率越快,下切速率也就越快.青衣江流域整体处于抬升状态,揭示龙门山造山带内的地貌发育仍然处于前均衡状态,同时也从侧面证明龙门山地区是整个青藏高原垂直隆升和侧向挤压的最新和最前缘部位.

芦山地震前后龙门山断裂带南段视应力研究

利用四川台网数字地震记录资料,计算了2008年汶川地震之后、2013年芦山地震之前5年内,龙门山断裂带南段ML3.0级以上地震视应力随时间的变化,以及芦山M7.0级地震序列的视应力值及其时空分布特征。结果表明:①从芦山地震之前1年的时间开始,龙门山断裂带南段有视应力的上升过程;②芦山地震余震序列视应力存在几次比较突出的视应力与震级相关性的被打破以及视应力的突降异常,且在震后3个小时之后,视应力即有明显下降的过程;③从归准化的芦山地震序列视应力σapp的空间分布来看,视应力高值区域分布在主震的西南方向和整个余震区东南边缘,并且这两个高视应力区正好分布在该断层面与华南地块紧密接触的边缘;④主震西侧有一片视应力相对较高的区域;⑤主震以北区域的视应力则相对较低。

南天山西段前陆褶皱冲断带平衡剖面分析

平衡剖面技术是一种基于几何守恒原理的应用于造山带和盆地结构恢复的方法。本文以挤压环境下形成的南天山西段前陆褶皱冲断带为例,对其典型二维地震剖面进行变形分析和平衡剖面恢复。结果表明,从平面上可将该冲断带划分为多排近似平行、东西走向的背斜带,由南往北依次为喀什、阿图什、托帕-康西维尔和喀拉伯克托尔-温古尔背斜带;从剖面上可以将该冲断带划分为两个不同层次的推覆构造系统:浅层为大规模叠瓦式冲断系统;深层为原地隐伏双重冲断构造系统。对重点剖面进行平衡剖面分析,得出自上新世以来研究区南北构造缩短量为49.1km,缩短率为50.51%,地壳平均缩短速率为13.72mm/a。

龙门山南段山前河流构造地貌研究

通过SRTM数字高程数据,提取龙门山南段山前地区的西河、出江河、斜江河、文井河、三郎河和泰安河6条河流流域,进行河网分级,计算分析河流分支比、集水盆非对称、面积高程积分、地形起伏度等地貌参数,得到以下结论:1)研究区域中构造活动性从NW往SE减弱;高值区域集中于:NW部的山地区域,尤其是双石-大川断裂的NW侧,反应了双石-大川断裂较强的构造活动性.2)研究区域中双石-大川断裂以烂泥坝为界分为2段,其NE段活动性有所减弱.3)河流主干通过双石-大川断层时,形成的河流转向,反映出双石-大川断裂的右行性质及其对水系的控制作用.4)次集水盆地河流偏向形成似环状,可能表明此处剥蚀较强烈;河流偏向向四周发散,可能表明此处抬升较为强烈.5)研究区域的应力方向为NWSE向.

龙门山南段前缘构造砂箱变形模拟实验

基于地球物理、测井资料设计构造砂箱变形模拟实验,再结合断层相关褶皱理论来研究龙门山南段前缘地区构造变形特征。单层硅胶层与无硅胶层实验模型对比表明单层硅胶层模型更吻合实际的地震剖面,硅胶层的存在使深部构造保存得更为完整,变形强度要弱于无硅胶层实验。通过实验结果,更为精准地解释了地震剖面,从地震剖面可以看出,从造山带向盆地横向上构造活动减弱;在盆地内,中三叠统雷口坡组厚层膏盐岩作为滑脱层,吸收了大量应力,影响了纵向上的构造变形,滑脱层之上的构造变形强于其之下的地层:褶皱隆起的幅度更强,断层更为发育但较难突破滑脱层向下发展。实验证明在滑脱层中,应力无法传播很远,断层只能被局限在一定的范围内发展。研究结果对于研究区变形特征以及深层构造特征研究有重要意义,对于该区深层特别是滑脱层之下油气勘探有一定的借鉴意义。

龙门山南段前陆区古冲积扇分析及河流地貌面序列的建立——基于地貌面的测年数据、野外地貌分析与调查

通过对龙门山南段古青衣江冲积扇的调查，分析并还原了不同时期的古地貌面，结合现代青衣江两侧分布的阶地，建立了龙门山南段前陆区中更新世以来的地貌面序列。青衣江贯通龙门山南段前陆区，是利用河流阶地研究区域复杂构造的合适对象。但存在的问题是：一方面，龙门山前陆区气候湿润，风化严重，较老的河流阶地遭受侵蚀严重而不易保存；另一方面，河流阶地只能反映顺河流单一方向的构造活动特征。为解决这些问题，本文一方面对古青衣江残留的名邛冲积扇和丹思冲积扇进行分析，重建古冲积扇面，并实测多条地貌综合剖面反映扇体与沉积特征；另一方面，通过对冲积扇与现代河流阶地的实地测量，对比分析了两者的空间关系，发现名邛冲积扇早于青衣江阶地，而丹思冲积扇a、b两期（DS-a和DS-b）分别与阶地T6、T5同时形成。基于这些详细的地貌分析，建立了前陆区的地貌面序列。在进一步测试了各级地貌面的年龄后，得出了不同时期河流产生地貌面的年龄与分布范围，其中包括大邑砾岩、名邛冲积扇、丹思冲积扇以及现代青衣江阶地T6~T1。地貌面序列的建立扩大了利用河流阶地研究构造活动的时间尺度与空间范围。另外，对地貌面的成因分析发现，其发育明显受控于气候变化：名邛冲积扇和丹思冲积扇均形成于间冰期的气候温暖时，分别为深海氧同位素MIS 13和MIS 9，并在冰期结束沉积，而在随后的间冰期（深海氧同位素MIS 11与MIS 7）发生河流改道导致冲积扇废弃；同时，青衣江各级河流阶地也具有明显的气候阶地特征，与冰期、间冰期的交替相对应。