西藏申扎—定结裂谷南段丁木错正断层的最新史前大地震事件及其地震地质意义

申扎—定结裂谷是青藏高原南部7~8条近南北向裂谷带中部条第四纪活动性强烈的裂谷。丁木错地堑是该裂谷南段规模较大的地堑之,控制其边界发育的丁木错断裂为条规模中等且连续的全新世活动正断层,拟建的中尼铁路日喀则—吉隆段将穿越该断裂。

中国东部及邻区晚中生代伸展拆离构造——综述与新认识

伸展构造是大陆岩石圈减薄破坏在上部浅层的一种重要表现。其中,低角度伸展拆离构造为中国东部以及邻区晚中生代地壳伸展变形的显著构造变形样式,是研究区域岩石圈浅层构造变形与深部减薄过程关系的重要窗口。结合相关的几何学、运动学、年代学等资料的综述分析,本文对中国东部及邻区低角度伸展拆离构造时空展布、运动学极性、应变机制进行了系统论述。在空间展布上,这些伸展拆离构造在东亚大陆的分布不均一,指示岩石圈的不均匀伸展减薄作用。在形成时代上,伸展拆离活动主要集中在两个时代区间:140–125Ma为伸展拆离构造在中下地壳初始形成期,在水平伸展作用主导下,以简单剪切为主;125–110Ma为伸展拆离构造快速隆升剥露期,在垂向挤压的主导下,以纯剪切为主。相关的几何学和运动学标志表明这些伸展构造总体具有在NW–SE方向上单向低角度伸展拆离运动学特征,反映它们总体受NW–SE向伸展应力场作用控制。以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯度带为界,东、西两侧区域伸展活动均具有从NW向SE传播的趋势,且这种趋势西部较东部明显,表现为不同的动力学背景特征。东部主要受到古太平洋板块后撤影响,而西部可能与蒙古—鄂霍茨克洋闭合之后,增厚地壳发生重力崩塌而引发区域大规模伸展活动以及同时发生的秦岭—大别构造带陆内造山后应力伸展的联合作用相关。

新近纪软岩质水平滑带的结构与内部黏土矿物聚集规律

新近纪软岩质水平滑带控制了平推式滑坡的滑移过程,其内部黏土矿物的分布规律决定着滑坡能否出现低角度滑移。为分析水平滑带内黏土矿物的聚集规律,论文对典型地质剖面内物质组成、结构、黏土矿物含量与对应力学性质开展了定量测试,试验发现随着累积位移的增大,水平滑带的结构呈碎裂化、劈理化、塑性化、泥化渐进破坏状。滑带上边界的累积位移量最大,中部剪切面、下边界面处累积位移逐次递减。在同一滑带内,累积位移量越大的剪切面,其黏粒含量、含水率就越高。以簸箕山滑坡为例,上边界面、中部剪切面与下边界面的黏粒含量分别达到62.60%、62.46%、58.04%,含水率分别为28.82%、25.34%、25.52%。滑带的剪胀机制控制了上述水岩耦合作用过程。

位移-应力协同分析在新近纪软岩质滑坡监测中的应用——以陕西宝鸡市北坡滑坡为例

强降雨可诱发新近纪软岩质滑坡滑移变形。1955年至今,降雨在陕西宝鸡诱发超过十起大型滑坡灾害。2011年9月19日,宝鸡市区72 h内的降雨量达到332 mm,北坡金鼎寺、簸箕山与高家崖滑坡出现裂缝,威胁市区居民安全。为分析滑坡的变形机制与降雨触发的滑体内地下水位的波动关系,2012—2015年,开展了降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡应力与位移等物理量的实时监测,统计分析了它们的频率、活动强度及累积变化规律,提出了滑坡的位移扩展模型。研究显示:(1)地下水的活动会影响新近纪软岩质滑坡的变形,但降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡体应力与位移等物理量变化机制有差异,地下水位、孔隙水压力呈周期性变化,滑坡体的应力、位移的变化具有累积效应;(2)宝鸡市北坡滑坡运动变形具有蠕变、快速滑移两个阶段。降雨会触发的滑坡体各物理量出现加速变化,地下水位波动幅度为0.27~1m,孔隙水压力的变化幅度为10kPa,滑体浅层的水平应力变化幅度为5.6kPa;(3)在判断降雨能否诱发滑坡快速滑移过程中,既需分析滑体应力、位移变化的累积效应,又需分析新近纪软岩质滑带的摩擦破坏机制。

地质图数据库现状与地质制图发展趋势

地质图是地质信息最重要的载体之一,凝聚了人们对地质理论的研究成果和对地质过程的理解。随着大数据时代的到来,地质制图的指导理论和方法手段发生了翻天覆地的变化,全球的科学家运用新方法新技术建立了OneGeology、OpenGeoscience、NGMDB、地质云等一系列地质图相关的优秀数据库,这些数据库的有效运行为全球的地质工作者提供了海量的地学数据和便捷的信息服务。此次研究重点调研了国内外已有的地质图相关数据库及运行情况,为Deep-Time Digital Earth(DDE)计划整合全球地质图相关数据库、建设相关数据平台提供经验和基础;同时,回顾了地质制图的发展历史,介绍了与地质制图相关的技术手段和常用软件;最后,为了满足大数据时代经济社会对地质图信息资料服务的需求,结合DDE相关任务,对深化国际合作编图、创新计算机智能地质制图及网络共享服务等核心技术提出了新的展望。

西南极乔治王岛新生代古生物特征及古环境探讨

西南极乔治王岛发育有一套高钾低铝的拉斑玄武岩,夹火山碎屑岩,属于岛弧火山岩系列。该岛还保存了南极最长的冰川沉积记录,是研究南极冰盖演化历史的重要证据。乔治王岛出露的新生代陆相地层中含有丰富的植物叶、孢粉、茎干、无脊椎动物化石及鸟类足印的痕迹化石等,从始新世到早中新世,化石逐渐减少,表明植物多样性呈明显下降趋势,幸存的稀疏植被被严格限制在冰川周缘的苔原物种上。冰海相地层与古生物研究表明,晚渐新世海相地层主要对应高能环境,早中新世海相地层对应低能环境。对乔治王岛新生代古生物特征及古环境的探讨,不仅理解了古生物及多样性的变化趋势,也为重建南极古环境提供证据。

雄安新区附近主要隐伏断裂第四纪活动性研究

雄安新区建设是调整优化京津冀城市布局和空间结构的重大举措,雄安及邻区内主要隐伏断裂活动性研究对保障新区的规划、建设具有重大意义。通过可控源音频大地电磁测深、浅层地震、高密度电阻率法综合地球物理探测,结合钻孔地层剖面记录,基本查清雄安新区外围保定—石家庄断裂及徐水—大城断裂的几何分布特征与第四纪活动性。结果表明:1)保定—石家庄断裂为走向NE–SW,倾向SE,倾角45°~75°的正断层;2)徐水—大城断裂为走向WNW–ESE,倾向S,倾角约70°的正断层;3)保定—石家庄断裂第四纪以来不活动,徐水—大城断裂晚更新世以来不活动,雄安新区整体处于构造稳定区。

藏南邛多江地堑的晚新生代沉积地层及对南北向裂谷形成时代的初步限定

邛多江地堑构成了藏南近南北向裂谷带最东侧的错那-沃卡裂谷中段,是由地堑西缘高角度正断层主控的半地堑式断陷盆地。详细的地质、地貌调查表明,该地堑内主要充填有晚新生代以来的多套河湖相、冰碛及冰水沉积地层。河湖相地层底部以黏土和粉砂为主,上部以砾石层为主,向上砾石砾径逐渐变大,顶部为早更新世冲积砾石层;冰碛主要发育于地堑中部山前地带,构成宽缓的冰碛台地或者终碛垄、侧碛堤。地层的测年结果表明,该区主要发育两套晚新生代河湖相地层,早期沉积时代早于5Ma,晚期为晚第四纪;而冰碛及冰水沉积的时代主要为中更新世。综合该区地质地貌、沉积和构造等分析结果表明,早期的河湖相沉积与盆地发生初始裂陷后的主边界正断层发生强烈垂直活动有关,而晚期的河湖相沉积主要形成于盆地后期萎缩过程中,成因可能与中更新世以来的冰川堰塞湖有关。由于邛多江地堑受控于西侧主边界正断层,早期沉积应晚于其初始裂陷时代。因此,进一步综合现有年龄数据资料认为,藏南近南北裂谷的初始裂陷时代应早于5～10Ma,但晚于约15Ma。

琼东北八所组ESR年龄及其构造意义

八所组是琼东北晚第四纪一个重要地层单位,同时也是河流Ⅱ级阶地(T2)的主要沉积地层,其形成年代对该区域晚第四纪以来的古环境演化及地壳运动的研究有着重要意义。为了限定其形成时代,文章采取ESR的方法,对广泛分布于琼东北珠溪河及古三江河一带的八所组地层进行了系统的测年。结果表明:该套地层形成于晚更新世中晚期(64.36 ka～18.40 ka BP);沉积时代对应末次冰期MIS4～MIS2阶段;河流的下切与T2阶地的形成,一定程度上反映了该时期琼东北海平面的频繁波动及地壳的间歇性抬升;此外,分布于现代海岸风沙强烈作用地带的老红砂与八所组属同期异相的风成堆积,应与八所组地层加以区分。

小江断裂带巧家段巨型古滑坡及其工程地质特征

巧家地处小江断裂带与则木河断裂、五莲峰断裂相交地带,地质构造复杂,断裂与地震活动频繁,崩滑流地质灾害极为发育。通过遥感解译与工程地质分析,在小江断裂带巧家段东侧识别出一处巨型古滑坡。巧家古滑坡平面形态为筲箕形,堆积体长5.5km,宽9km,平均厚度约250m,预测体积达到约10亿m^3。古滑坡后缘为典型的圈椅状地貌,两侧边界多沿基岩地层中的次级断层发育,并在地表呈阶梯式的台阶状地形。堆积体的岩性主要由二叠系阳新组灰岩组成,局部存在二叠系峨眉山组玄武岩,多具碎裂-松散结构。整体上看,该滑坡体风化强烈,中前部发育大型纵向冲沟,暗示形成时代较老。综合分析认为,巧家古滑坡成因极可能是由于小江断裂带强烈左旋走滑作用下,导致巧家东侧山地发生持续性的构造抬升,并在巨大地震活动触发下形成。关于小江断裂带巧家段在未来的大地震活动背景下,是否可能导致古巨型滑坡复活,或该区是否还存在发生类似巨型地震滑坡的风险等问题,显然值得进一步深入研究。

基于Random Forest和AHP的贵德县北部山区滑坡危险性评价

滑坡危险性评价是滑坡灾害防治和管理的重要依据。文章基于层次分析法和随机森林模型,结合距离函数法,探索性地提出了一种新的组合赋权法(RF-AHP)。采用RF-AHP对青海省贵德县北部山区滑坡进行了危险性评价,对比探讨了AHP、RF和RF-AHP三种模型评价结果与实际滑坡灾害的吻合性,结果表明:(1)RF-AHP在高危险区和极高危险区面积占比38.38%的情况下,包括了60.13%的滑坡灾害,结果准确性相比AHP和RF两种模型有较大提升;(2)随着危险性等级的逐步提高,RF-AHP区划结果中相应分区的灾害实际发生的比率也随之增高,并对三种方法出现结果差异的客观原因进行了分析讨论,证明RF-AHP适用于滑坡危险性评价工作。

方解石LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年技术及其在脆性构造中的应用

脆性构造形成于地壳浅层,记录了地壳浅层构造变形过程,精确限定浅层地壳变形时代是构造地质研究的热点和难点之一。由于脆性构造变形发生于较低的温压环境,岩石应变速率快,变质和交代作用相对较弱,难以形成韧性构造变形中可定年的同构造新生矿物,所以脆性构造的精确定年一直是学界难题。近年来,方解石U-Pb定年技术取得重要进展,通过脆性构造变形同构造方解石脉U-Pb定年可以精确限定构造变形时代。对近几年方解石LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年技术研究进展进行总结,系统地介绍了同构造方解石脉特征、方解石U-Pb定年基本原理、方解石LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年方法及应用实例,指出该方法目前存在的关键问题和技术难点在于方解石U-Pb年龄代表的地质意义和其定年的成功率。野外识别同构造方解石脉,划分不同期次方解石,确定原生域和次生域能够准确揭示其年龄的地质意义;圈定最优待测靶区,选择合适的普通铅校正方法以及寻找理想的方解石标样有利于提高定年结果精度和准确性。

西南极南设得兰群岛地层对比与划分

对南设得兰群岛基岩区进行地质调查和研究,恢复其地层层序与演化过程。通过野外考察和资料收集,对比分析了前人年代学、地球化学、古地磁学、古生物学、地层学等方面的研究成果,将南设得兰群岛地层划分为24个岩石地层单元,建立了南设得兰群岛中—新生代火山-沉积地层层序和年代学格架。研究表明;南设得兰群岛火山活动早白垩世—早中新世总体呈现从西南向东北迁移的趋势,可能是被断裂分割的洋底从西南向西北先后发生俯冲的结果;第四纪以来,伴随布兰斯菲尔德海峡的打开,在裂谷环境中,形成了以幔源碱玄武岩浆喷发的迪塞普申岛、企鹅岛等。研究结果为深化研究南设得兰群岛的构造演化和古环境重建提供依据。

南京六合地区新近纪玄武岩的Ar-Ar年龄结果及其地质意义

江苏南京六合地区广泛分布着新近纪的玄武岩火山锥和古长江三角洲砂砾层,前者有的直接覆盖在古长江三角洲的砂砾层之上,有的则被后者所切割覆盖,而两者之间的关系和时代对于认识古长江三角洲的形成演化具有重要意义.利用^40Ar-^39Ar法对采集于六合地区奶山、方山和灵岩山的玄武岩进行年龄测定后发现,奶山玄武岩的形成时代为约16.90±0.37 Ma,而六合方山与灵岩山的形成时代分别为约9.55±0.03 Ma和10.43±0.03 Ma.新的年龄结果证实,南京六合地区在中新世期间至少发生了早、晚两期火山喷溢活动,它们分别是距今16～17 Ma和9～10 Ma,并在这两期玄武岩活动期间广泛发育了一套古长江三角洲沉积.

基于构造地貌指数的金沙江干流涛源古湖的成因探讨

涛源古湖位于金沙江干流构造活动强烈的青藏高原东南缘,其复杂的地质构造背景极易引发地震、滑坡、堰塞湖等链式地质灾害。为了进一步分析金沙江干流滑坡堵江形成堰塞湖的原因,本研究利用30 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据和ArcGIS空间分析技术,提取沿金沙江干流的涛源古湖及其邻区坡度、地表起伏度、面积高程积分值和流域陡峭系数等构造地貌指数,并与非构造因素(降水和岩性)对比发现:以寨子村古滑坡为分界点,金沙江上游湖相沉积区与下游地区的构造地貌差异显著;结合前人研究成果分析,进一步印证了程海断裂的构造活动是形成寨子村滑坡及周边地区构造地貌差异性的主要影响因素,滑坡之后造成的堵江也是形成涛源古湖的主要原因,间接反映了沿河道的构造地貌异常变化区域容易发生滑坡事件。

京张地区延矾盆地北缘活动断裂带桑园镇隐伏段综合地球物理及钻孔地层剖面研究

京张高铁预选路线跨越延矾盆地北缘活动断裂隐伏段,隐伏活动断裂的产状、活动性对高铁设计、建设和运营具有直接影响。针对盆地隐伏活动断裂的复杂性特征,利用可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、浅层地震、高密度电阻率综合地球物理探测,以及钻孔地层剖面记录等方法,分析延矾盆地北缘活动断裂隐伏段特征,结果表明:(1)延矾盆地北缘活动断裂隐伏段由两条次级断层组成(F2-1、F2-2),二者大致平行分布,走向N56°E,倾角为50~70°,平面上,与地表出露段共同呈右阶雁列分布;(2)F2-1次级断层可分辨上断点埋深约10m,其晚更新世以来垂直滑动速率大约0.12mm/a,应是重大工程建设重点设防对象,次级断裂F2-2可分辨上断点埋深约30m,晚更新世以来活动性弱;(3)通过钻孔地层剖面记录与地球物理探测成果对比,CSAMT法与浅层地震勘探对基岩顶界面探测可靠有效,高密度电阻率法对于该地区浅部第四系松散堆积物探测效果显著,比较直观地反映出电性异常体的形态和规模,通过综合地球物理探测,能够做到优势互补,减少隐伏活动断层解译的不确定性。

鄂尔多斯地块西缘科学山地区叠加变形分析

鄂尔多斯地块西缘科学山地区侏罗系地层发育典型的区域性叠加褶皱,记录鄂尔多斯地块西缘中生代以来主要构造演化过程。在区域性构造分析的基础上,通过野外构造解析,确定了两期构造缩短变形过程;同时运用层间滑动断层运动学分析,结合构造筛分,获得两期同构造缩短变形的挤压构造应力场;综合区域构造与构造年代学,提出科学山地区晚中生代以来两期构造演化过程。中—晚侏罗世(J_2—J_3)受NW—SE向构造挤压作用控制,鄂尔多斯地块西缘科学山地区发生NW—SE向构造缩短变形,形成NE—SW向的褶皱构造与相关的逆冲断层,同时控制了中—上侏罗统沉积。这期构造缩短变形可能是西伯利亚板块向南汇聚与太平洋板块NW向俯冲联合作用的结果。中新世晚期—上新世晚期(N■—N_2)挤压构造应力场转变为NE—SW向构造挤压,导致NW—SE向褶皱构造发育,并叠加在早期NE—SW向构造之上,形成区域性叠加褶皱。区域构造分析表明,这期构造缩短变形是青藏高原NE向扩展的构造响应。上述研究为重建鄂尔多斯地块西缘陆内变形过程提供了重要证据。

甘肃天水地区渭河南岸大砂沟泥石流发育特征

以天水地区渭河南岸大砂沟泥石流沟为研究对象,通过野外地质调查以及历史资料的统计,初步了解该泥石流的形成条件、松散物源的补给条件、活动历史;详细研究了该泥石流的运动特征,并提出了相应的治理措施。结果表明:该泥石流沟上游三面不稳定斜坡体上的堆积物和大砂沟沟道内的松散堆积物为该泥石流的主要物源;通过统计分析,在极端降雨天气条件下计算得到洪峰流量为355. 26 m3/s。该泥石流沟仍存在暴发大规模泥石流的可能性,一旦泥石流发生,将对下游甘谷县城居民的生命财产安全造成严重的威胁。研究成果可为天水地区泥石流的防灾减灾提供科学依据。

金川龙首矿西二采地应力状态分析

为保证龙首矿西二采区开采和支护工程的顺利实施,在龙首矿西二采区1 430 m、1 514 m、1 610 m3个中段巷道上,采用空心包体应力解除法进行地应力测量,共获得6个测点三维应力测量数据,同时绘制各个测点不同法线方向的截面应力椭圆。结果表明:在井下100～280 m深度范围内,最大主应力量值约为10～14 MPa,属于中等应力水平;测点2、5、6最大主应力量值与最小主应力量值差值较大,范围在8.2～11.2 MPa;地应力状态特征参数KHh、KHV、Kav分布范围分别为1.43～4.81、1.06～3.1、0.88～2.28,基本在先前的参数研究范围内;各测点最大水平主应力大于垂直应力,构造力处于主导地位,但从各测点主应力与水平面的夹角大小可知,非水平应力场特征开始出现,显示该区应力特征的复杂性;最大主应力的方向为NNE、NWW2组,优势方向为NNE向,至于NWW方向是否可能成为西二采区新的最大主应力的优势方向还需进一步进行地应力测量工作方可得出结论。

西藏亚东-谷露裂谷南段多庆错2016年4月异常干涸的构造成因

多庆错是西藏亚东-谷露裂谷南端近SN向帕里地堑北部的北东向断陷湖,其湖水在尼泊尔大地震之后半年至一年时间(2015年11月-2016年4月)内发生了急剧干涸现象.总结已有的气象和遥感资料可排除气候和人为原因.通过遥感解译和地表调查发现,多庆错湖泊东侧边界发育有NNE向的隐伏正断层,而在干涸的湖底则出现与之平行的密集NE向张裂缝,可能构成了湖水渗流通道.进一步综合地质构造分析和区域地震活动资料认为,这次湖泊的异常干涸很可能与2015年4月尼泊尔大地震造成的喜马拉雅造山带及邻区应变调整有关,推测是喜马拉雅山前主逆冲变形带上应力-应变状态发生显著变化并引发藏南裂谷带上地壳发生局部变形的结果.最直接的原因可能是喜马拉雅主前缘逆冲断裂带上处于长期闭锁状态,已经可能接近断层破裂临界状态的不丹-锡金地震空区段的应力-应变由之前的缓慢累积变状态转为快速增加过程,致使该段及其北部亚东-谷露裂谷帕里段的上地壳发生黏弹性变形,引起帕里地堑下部发生近EW向伸展扩容,导致多庆错湖水渗流入该地堑下部含水层,从而使地表湖水在短期内出现了急剧干涸现象,而随后应变松弛导致的上地壳弹性恢复可使裂隙闭合,导致湖水恢复.如果这样,多庆错湖水异常干涸事件很可能是对该区喜马拉雅山前主逆冲断裂带不丹-锡金闭锁段大地震前应力-应变进一步增强过程的响应,这指示喜马拉雅主逆冲断裂带不丹-锡金空区段现今的地壳应力-应变累积已处于敏感或临界状态,其地震危险性研究值得重视.而且在喜马拉雅主逆冲构造带进入大地震活跃阶段的背景下,不丹-锡金空区段的应力-应变增强及其对藏南裂谷带应力触发作用可能导致的大地震危险性更值得关注和警惕.