山西裂谷带形变应变场演化特征及与地震的关系

利用山西及邻近地区的地壳形变测量资料,给出山西裂谷带形变场(垂直、水平)演化图像、重力场演化等信息;研究山西裂谷带拉张、挤压、地面沉降等受力状况与地震活动之间的关系,结合多次中强地震震例,探讨地震预报的方法。     

山西断陷带垂直形变特征及其与地震的关系

本文利用二十多年来大面积水准及跨断层短水准测量资料,首次系统讨论了山西断陷带的总体垂直形变特征及其与地震之间的关系。认为在活动构造带内,垂直差异运动过程中状态的变化是地震孕育,发生的重要因素。     

汾渭裂谷系

本文根据地质、地球物理、火山和地震活动以及新构造资料,综合分析了汾渭裂谷系的发育特征;追溯和探讨了裂谷系及其周围地区构造应力场的演变史;在与全球主要裂谷对比的基础上对裂谷的成因机制进行了初步讨论。     

东非裂谷系Albert湖凹陷新生代构造沉降特征

新生代形成的东非裂谷是威尔逊旋回萌芽阶段的典型陆内裂谷,长期以来备受国内外地质学家关注。Albert湖凹陷位于东非裂谷系的西支最北端,整体呈北西向带状展布的不对称(半)地堑。目前,该区已有较好的工业性油气发现,分析其沉降演化规律对进一步揭示该凹陷的构造沉降特征及其油气勘探潜力具有重要的意义。基于钻井资料,结合地震资料解释、沉降史、埋藏史与断层活动性分析,重新划分了构造单元,总结了构造沉降特征,探讨了沉降与断裂的关系、沉降中心迁移的规律及其对油气勘探的指示意义。研究表明:Albert湖凹陷东部的次级构造单元主要受到东部边界断裂的控制,F₁、F₂断层对东部陡断带、东部断阶带以及三个构造调节带的沉降变化及其形成起主要控制作用;南部次凹在早期沉降速率较大,有利于晚中新世形成巨厚的烃源岩,随着沉降中心向北迁移,北部次凹发育了上中新统和下上新统烃源岩;沉降中心周缘的构造带是油气运聚的有利指向区。研究成果为东非裂谷系Albert湖凹陷油气进一步勘探提供了新的依据。      

下辽河新生代裂谷产生的区域地质背景及其特征

亚洲大陆主体板块和太平洋块板相撞,在大陆一侧引起了岩石圈活化——岩石圈变形——岩石圈破裂的演化过程,下辽河裂谷及其系统是上述一系列变革的近期产物。下辽河新生代裂谷,是我国东部边缘呈北东方向延展、切穿了不同构造单元、长达数千公里呈断陷带的一个局部区段。谷内沉积了巨厚的渐新世、中新世和上新世地层,并伴随强烈的岩浆活动,形成了拉长减薄大地构造环境下的火山—沉积建造岩系。近期,裂谷东部山区继续抬升,以及谷区的第四系东厚西薄的差异沉降和顿繁的地震发生,说明谷区拉张减薄的机制仍在运转。     

东非裂谷Turkana坳陷新生代构造演化及动力学

作为威尔逊旋回萌芽阶段的典型陆内裂谷,东非裂谷是研究板块构造运动学和动力学的天然场所。新生代东非裂谷东支Turkana坳陷受前寒武系基底先存构造及中生代裂谷活动的影响,分析其演化及动力学机制,对进一步深入认识大陆裂谷演化过程具有重要的意义。基于低温热年代学、钻井及野外露头资料,结合地震资料解释和断层活动性分析,重新厘定了Turkana坳陷新生代裂谷演化时序,将新生代裂谷演化过程分为4个阶段,裂谷演化具有"南早北晚,先宽后窄,向东迁移"的特点。通过探讨裂谷发育的成因模式,认为新生代裂谷演化整体上受控于先存构造和地幔柱的联合作用,地幔活动迁移影响着火山及裂谷活动的迁移,并导致了裂谷发育模式和动力学机制的变化。      

裂谷系的概念、类型及地质特征

挤压、裂陷、扭动是地壳统一变形的三个方面。在全球范围内,三种作用大致是互补的。裂陷作用造成的地球裂谷带,近年来己成为地质科学的热门课题之一。这首先归因于大洋中脊的发现。对大洋中脊这种纵贯全球的巨大“伤痕”的研究,引出了地质学家的新思路。这些新思路最终归结为板块构造概念,从而使得地球科学的观念发生了重大变革。 由于裂谷带是地壳上的一个巨大活动带,并具有特定的岩石、构造、地球物理、地球化学特征以及相应的矿产;中国大陆地壳的裂谷作用的演化渊源悠长,裂谷分布广泛。因此裂谷和裂谷作用的研究具有重要的理论意义和实践意义。这里,我们将分两讲,系统地介绍裂谷系的若干问题。     

山西断陷带的形变应变特征及地震活动

根据GPS点观测结果计算得出山西断陷带各地段1999-2003年的水平形变场存在差别，并有瞬时变化，应变场也有同样的情况。山西断陷带内的M≥4地震多发生在GPS点位移速率矢量较大的地区，且随着震级增大形变特征也愈显著。地震区的最小主应变速率和最大剪应变速率一般都较大；最小主应变轴的优势方向各时间段差别较大。山西断陷带的主体走向与最小主应变速率轴夹角较小，与最大主应变速率轴夹角相对较大，在最小和最大主应变速率轴代表的主压应力和主张应力共同作用下，山西断陷带的主体应变发生右旋张剪活动。     

中国东南沿海及其邻侧中新生代火山作用的构造背景及有关的成矿作用

本文主要论述中国沿海及其邻侧火山作用的构造背景、火山岩的岩石学和地球化学特征,以及其有关的成矿作用。认为该区自震旦纪以来的火山作用,尤以中新生代大陆边缘活动带阶段最强,与板块俯冲、裂谷作用有关,并伴随丰富多彩的成矿作用。指出,由于太平洋-库拉板块向欧亚板块俯冲,所形成的晚侏罗世巨厚的中酸性火山岩建造是西环太平洋火山岩带外带的主体组成部分,由大陆板块边缘至内部,离俯冲带愈远,幔源组分逐渐增加;从白垩纪至新生代,火山作用主要与裂谷作用有关。由大陆至海洋,裂谷拉张规模愈来愈大,时代愈来愈新,呈现出由陆内裂谷→陆间裂谷→大洋裂谷、由双峰式火山岩→玄武岩的演化规律。还指出,形成于不同构造背景的火山作用具有不同的成矿专属性。与晚侏罗世俯冲带型火山岩有关的叶腊石(含寿山石)、瓷土和优质高岭土等矿产;与早白垩世陆内裂谷型火山岩有关的明矾石、珍珠岩、沸石和膨润土等矿产;与新生代陆间裂谷型玄武岩有关的蓝宝石、红宝石、红锆石和风化壳型三水铝土矿,以及产于火山口湖的硅藻土、膨润土和泥炭等矿产。     

原平地震的地面重力变化特征

利用山西地区的流动重力观测资料,分析2009年和2016年原平2次地震不同时间尺度的重力场演变特征。结果表明：1）0.5 a尺度重力场变化图像较好地反映了这2次地震震前变化较小→反向变化→在重力变化高梯度带零等值线附近发震→震后调整的演化过程;2）不同时间尺度重力场均显示,地震发生在重力变化梯度带零等值线附近,地震前重力变化量约为40～50 μGal。     

基于水准剖面的山西断陷带现今活动性研究

根据跨山西断陷带的水准剖面观测资料,计算其垂直形变量和垂直形变速率,研究其现今垂直活动性。2006年以来的垂直形变揭示,山西断陷带东北段延怀盆地和蔚县盆地呈掀斜上升活动,北段阳原盆地和大同盆地以下降活动为主,晋中盆地为上下波动,临汾盆地呈现上升活动。2013年山西断陷带活动出现转折性变化,蔚县盆地大幅度下降,大同盆地、代县-定襄盆地、晋中盆地和临汾盆地均呈现不同程度的上升。     

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鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征

利用基于P波初动和振幅比反演震源机制解的HASH方法,得到鄂尔多斯块体周缘2008-01~2014-06共1 700个ML2.5以上地震的震源机制解,从中选取结果较为可靠的1 581个地震的震源机制解,将研究区域划分为1°×1°的网格,采用阻尼区域应力反演方法（MSATSI软件）获得了研究区域内中小地震震源机制解特征和应力场图像。鄂尔多斯块体周缘震源机制解类型以正断和走滑为主,应力场反演结果表明,鄂尔多斯周缘应力状态以拉张为主,局部区域存在剪切、挤压。块体北缘和西缘的最大水平主应力优势方位为 NE向,一致性较好;块体东缘和南缘的最大水平压应力方向与区域内主要活动构造方向基本平行,东缘最大水平主应力方向从南段的近EW向、NEE向逐渐过渡到NE向,南缘是NWW-SEE 和近 EW向。通过分析研究区域应力状态和最大水平主应力方向认为,银川-吉兰泰南端近NS向活动断裂的剪切应力状态的出现,是由于近NS向活动断裂在NE向挤压应力作用下发生了右旋剪切运动;块体西南缘NEE向的挤压和剪切的应力状态与青藏块体对鄂尔多斯块体的直接作用,以及六盘山断裂带第四纪以来强烈的挤压性质及左旋走滑运动有关;大同盆地出现局部剪切应力状态可能与盆地下方的火山有关。     

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东非Lake Albert盆地构造调节带特征及其对油气成藏的控制作用

构造调节带是裂谷盆地中的一类重要构造形变,而东非裂谷带是研究这一构造现象的理想区域。以东非Lake Albert盆地为研究对象,在对盆地构造、沉积及油气成藏精细研究的基础上,对该区构造调节带的特征及其对油气成藏的控制作用进行了深入分析。研究表明,Lake Albert盆地构造调节带作为张性应变调节构造系,圈闭相对发育,以断块圈闭为主;同时因其在古地貌上一般表现为斜坡,对砂体注入有强烈的控制作用,在Lake Albert盆地构造调节带附近发育优质的三角洲砂体;加之其侧翼往往与油气潜在生成场所相接,因此构造调节带对油气成藏具有明显的控制作用。      

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基于高斯距离加权格网法研究华北地区地壳形变特征

分析了高斯距离加权格网法计算应变率的原理和特征,研制了相应的计算程序,并用于华北地区现今地壳应变特征研究。基于华北地区1999～2009年的GPS观测结果,研究了确定高斯平滑半径的原则和方法,并给出华北地区地壳形变多个应变率物理量的分布。结果表明,基于150 km高斯平滑半径计算水平速度梯度能够较好地分辨华北地区的应变率空间变化特征,首都圈地区地壳以张渤带上的左旋剪切为主,其中唐山-秦皇岛地区同时存在南北向的拉张变形;山西带整体表现为沿断裂的右旋剪切变形,同时兼具“南挤北张”特性;郯庐断裂带整体形变特征不显著,在南北两端局部区域存在较小的剪切形变;鄂尔多斯块体内部比较稳定,北缘以拉张和左旋剪切变形为主,西缘表现为左旋剪切以及EW向的挤压特征,南缘的秦岭块体南北两侧分别具有左旋剪切和右旋剪切的特性,东西两侧分别表现为正断拉张与逆断挤压特征。     

基于差分干涉与GPS测量的夏威夷基拉韦厄火山形变监测

利用欧空局ENVISAT-ASAR影像数据,提取夏威夷基拉韦厄火山区域由2007-06-17～19小规模火山喷发引起的地表形变场,并结合GPS时间序列分析喷发前后形变特征。结果表明,此次小规模喷发造成Makaopuhi火山口附近发生明显地表形变,LOS向形变值最大超过30 cm。将研究区内同期GPS观测值投影至LOS方向,其结果与差分干涉所得形变量具有较高的一致性,均方根误差为1.8 cm。     

基于经验模态分解方法的山西断裂带跨断层形变资料分析

利用经验模态分解方法重构并提取山西断裂带跨断层形变监测高频平稳信号和低频趋势信号。基于高频平稳信号分析地震前兆异常及其表现形式,结果表明,在山西断裂带及邻近地区中强地震前部分跨断层测段出现明显异常;强震前山西断裂带跨断层异常测点数量多、分布广、距离震中较远,中强地震前异常测点多集中在震中附近。基于低频趋势信号分析断层形变时空分布特征表明,山西断裂带断层以继承性正断运动为主,断层分时分段差异特征明显。     

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