龙门山断裂带晚第四纪的大地震活动--来自古地震研究的资料

2018年5·12汶川地震后,龙门山断裂带的大地震活动特征一直是倍受关注的科学问题.而探槽古地震研究是最直接揭示活断层带晚第四纪大地震活动规律的重要途径.本文通过系统总结龙门山断裂带近十年来探槽古地震研究成果,全面分析了龙门山断裂带不同段落的晚第四纪大地震活动与复发特征.结果显示:龙门山断裂带的大地震活动具有明显的分段性,北川—映秀断裂和江油—灌县断裂中段(包括小鱼洞断裂)是全新世以来,最为活跃的段落,约距今6000年以来,发生过3次位移量近似相等的事件,分别发生在5920—5730cal BP和3300—2300cal BP,大地震活动具有3000年左右的准周期复发特征;北川—映秀断裂的北段具有独立破裂的能力,该段汶川地震前一次事件发生在大约665—1030AD,可能是历史上记载的942AD地震事件,另一次事件发生在8240—7785BC;江油—灌县断裂的南段(大川—双石断裂)发震能力明显弱于断裂带中段和北段.现有古地震数据表明,沿北川—映秀断裂,除汶川地震以外,并未显示出不同段落间在全新世期间存在级联破裂的证据,这可能意味着2008年汶川M8地震是龙门山断裂带上罕见的巨大地震事件.另外,青川断裂上探槽揭露的古地震变形事件不像是断裂直接位错的结果,更可能是被动响应北川—映秀断裂右旋位错的现象.

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(5)--断层隐形、尖灭与年轻事件识别

断层隐形或尖灭现象在年轻事件影响的地层中较为突出,可能造成年轻事件识别的误判,增大地震危险性评价的不确定性。文中在前人相关研究成果的基础上,结合中国的研究实例,讨论断层隐形与年轻事件识别的问题。断裂在砂层、土壤、粉砂层、黄土、黏土质砂中的隐形比较普遍。在走滑、逆断层和正断层3种构造类型中走滑断层出现隐形的比例最高。汶川地震破裂带及其他一些探槽研究的案例显示,易"隐形"地层中年轻事件的识别需要从探槽开挖地点选择、探槽开挖方式、探槽信息的综合分析等相关技术入手。选择多韵律地层开挖探槽是避免断层隐形影响事件识别的关键;组合或3维探槽有利于减小断层局部隐形的影响;上下层位推延、粒度、色度以及土壤发育程度等综合分析是识别隐形断层的基本手段;显微构造、粒度和磁化率分析等是隐形断层识别的重要发展方向之一。

青藏高原南缘2015年尼泊尔M_W7.8地震发震构造

2015年4月25日尼泊尔M_W7.8特大地震发生在喜马拉雅山南麓,震源机制解表明该地震为低角度逆冲型地震.通过收集地震区的活动构造研究资料、卫星影像解释和野外实地考察,认为尼泊尔M_W7.8地震区地表分布三条主要的逆冲断裂,由北向南分别为喜马拉雅主中央断裂(MCT)、喜马拉雅主边界断裂(MBT)和喜马拉雅主前缘断裂(MFT).主边界断裂和主前缘断裂为晚更新世以来的活动断裂,但至今为止也没有发现喜马拉雅主中央断裂晚第四纪活动的依据.野外调查未发现尼泊尔M_W7.8地震在喜马拉雅山南麓的主要断裂上形成地震地表破裂带.喜马拉雅山南麓的构造特征为薄皮构造,表现为浅部陡倾断坡-深部缓倾断坪(7°左右)-深部断坡(11°左右)的构造样式.深部断坡-断坪又称为主喜马拉雅断裂(MHT),其中的深部断坡是尼泊尔地震主震(M_W7.8)和最大余震(MW7.3)的发震构造.余震大致沿北西向的高喜马拉雅山前缘呈条带状分布,主要分布在低喜马拉雅山区内.剖面上,余震大致分布在主喜马拉雅断裂的上盘推覆体内,推测尼泊尔M_W7.8地震时深部断坡发生错动,其地震位移沿深部断坡-断坪向南传播引起上盘的褶皱带缩短变形,进而触发低喜马拉雅和次喜马拉雅褶皱带内产生次级破裂从而产生余震.

太行山东缘石家庄南部地壳结构及断裂活动性探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的方法,对太行山东缘石家庄南部的地壳结构和隐伏断裂的活动性进行了研究.深地震反射探测结果表明,该区地壳厚度33～38km,莫霍面从华北平原向太行山下倾伏.石家庄—晋县凹陷是受拆离断层控制的盆岭构造,太行山山前断裂为凹陷的西边界断裂,表现为上陡下缓的铲形断裂.石家庄—晋县凹陷中还发育北席断裂和栾城断裂,它们与太行山山前断裂一样受拆离断层的控制,未错断早更新世晚期以来沉积的地层不属于活动断裂.深地震反射剖面的中部还揭示了一个近垂直的穹窿状反射异常体,它可能起源于莫霍面,向上,穿过上、下地壳分界面,并延伸至上地壳.穹窿状反射异常体内部反射波视频率随深度增加而降低,在莫霍面附近的壳幔过渡带也出现明显的频率降低、界面扭曲和变形现象,推断它可能是上地幔岩浆上涌到地壳内部的侵入体.结合电磁测深结果可以发现,上地幔热物质的上涌和东、西向拉张可能是形成石家庄—晋县凹陷的动力学机制.探测结果为深入理解石家庄地区的深部地球动力学过程、华北克拉通破坏机制、深浅构造关系和地震构造提供了依据.

西南天山柯坪推覆系西段全新世构造活动特征和古地震

柯坪推覆系是南天山重要的多排逆断裂推覆系,研究其活动性对讨论天山新生代构造具有重要意义。讨论柯坪推覆系全新世以来的活动特征和古地震情况可以对其最新活动性特点做出评价。通过对柯坪推覆系西段三排褶皱冲断带山前地貌面上断层陡坎的精确测量和典型地点的古地震探槽研究,并通过^(10)Be宇宙成因核素方法确定地貌面时代和古地震发生时间。获得的结果表明全新世以来柯坪推覆系西段的西柯坪塔格断裂、奥兹塔格断裂和托克塔格断裂的活动速率分别为1.45(+1.68/-0.44)mm/a,0.81(+0.35/-0.19)mm/a和(0.3±0.05)mm/a。表现出天山多排逆断层前展模式中活动强度由后排构造向前排构造转移的特点;古地震的位移量和复发周期特点与活动速率相似,前排古地震活动性强于后排,产生较大地表破裂的强震多出现在第一排的柯坪塔格断裂上。其中第一排西柯坪塔格断裂2次地震复发间隔约4 ka,单次地震位移量约3 m;第二排奥兹塔格断裂4次地震复发间隔约2 ka,单次地震位移量约1 m;第三排托克塔格断裂7 ka来仅发生过1次地震。皮羌捩断层是柯坪推覆系东西段前展推覆速率差异的构造结果。推覆系西段的变形速率明显强于东段,造成推覆系统整体沿皮羌捩断层撕裂。同时由于前展模式的构造特点,目前皮羌断裂两侧的后排断层已经存在近20 km的巨大错距,而随着活动速率向前排的转移,前排两侧4km左右的错距正在增大。

南天山低角度逆断层古地震破裂变形模式

近年来逆冲型破坏性地震频发,这对于逆冲型破裂的古地震研究方法提出了新的要求。由于逆断层角度的变化,在地震中可能表现出截然不同的破裂样式。通过对南天山大量古地震探槽开挖和古地震事件分析研究中发现,低角度逆断层的古地震具有一些常见的破裂类型。本文中挑选了位于南天山三个重要山前逆断裂褶皱带:西段柯坪推覆系、中段库车坳陷的秋里塔格褶皱带和东段焉耆盆地北缘和静逆断裂褶皱带的7个典型探槽剖面,对这类低角度逆断层的古地震进行变形模式、事件识别和位移量计算的总结归纳。低角度逆断层古地震破裂具有以下几种样式并具有各自识别古地震事件和计算位移量的方法:1一条断面对应一次事件的破裂形式,利用断面上断点位置识别古地震事件并判断事件的先后顺序。每个断面各自的位移量正好代表一次事件的位移量。2单条断面多次破裂的样式可以通过上下不同地层的位错量差异判断古地震事件,各个相邻地层之间的位错量差值代表古地震事件的位移量。3多条断面同时破裂的情况表现为多条断面被相同一套地层覆盖,事件位移量为多条断面的位错量之和。4挠曲变形和"推土机"作用是低角度逆断层古地震破裂常见的变形方式,这部分变形量不能忽略,可以通过线平衡和面平衡方法获得断层水平缩短量。

褶皱陡坎中相关断层在缩短量计算中的作用--以东秋里塔格背斜为例

通过对东秋里塔格背斜地区内与褶皱陡坎伴生的次级断层进行的地质调查,确定了该次级断层属于伸出向斜的逆冲断层,也给出了次级断层的发生时间晚于褶皱作用起始时间的1个变形实例。褶皱陡坎中发育的次级断层使得陡坎上盘地层沿断层面整体向上迁移,不仅次级断层使得阶地面发生掀斜并增大褶皱陡坎的坡度,而且直接影响了区域缩短增量计算的真实性。计算结果显示,当不考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算所得缩短增量为51.42m,考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算得到的地壳缩短量为45.23m。二者相差6.19m,偏差占总缩短增量的13.7%,是一个不可忽视的量值。东秋里塔格背斜北翼和南翼的褶皱陡坎发育于相同岩性的基岩中而且具有相同的形成机制。但是背斜北翼在水平距离不足300m的范围内发育了3级褶皱陡坎,这表明北翼相对于南翼,其活动枢纽带更为紧闭。这是由于北翼存在更加强烈的挤压应力及更加快速的隆升作用。因此,次级断层的研究对于正确认识区域构造演化、了解褶皱与断层相互作用关系具有重要意义。但是仍存在很多问题:1)受观察剖面范围有限、次级断层分布不连续和断距沿延伸方向不断增大等因素的制约,次级断层对缩短增量造成的影响可能被低估,计算结果应为缩短量的最小值。2)次级断层增加的陡坎高度与断层的断距、倾角具有怎样的定量关系?3)若次级断层只发育于活动枢纽带内,又会产生怎样的影响?这些问题还需更多的研究实例来进行更加深入的研究。