青藏高原东北缘主要断裂滑动速率及其动力学意义

本文利用青藏高原东北缘地区1991—2015年的GPS速度场资料, 基于弹性球面块体模型获得了区域活动断裂的滑动速率, 并讨论了断裂滑动速率分配的动力学意义。 反演结果表明, 青藏高原东北缘地区主要块体以北东向并兼顺时针旋转运动为主; 区域断裂平均闭锁深度为17 km; 另外, 各主要断裂滑动速率也不尽相同。 其中, 阿尔金断裂、 东昆仑断裂左旋走滑速率为10～12 mm/a, 祁连—海原断裂左旋走滑速率为3～5 mm/a, 鄂拉山断裂、 拉脊山断裂右旋走滑速率为1～3 mm/a。 阿尔金断裂、 祁连—海原断裂、 东昆仑断裂的走滑速率被其端部的山脉隆起和逆冲断裂所吸收和转换, 鄂拉山断裂和拉脊山断裂则起到了调节块体间运动平衡的作用。     

利用GPS数据反演阿尔金断裂现今滑动速率

利用2009—2013年的GPS水平速度场,使用三维线性球面弹性块体模型,综合前人研究成果建立了阿尔金断裂及其邻区的三维块体几何模型,反演得到阿尔金断裂不同断层段和其邻区主要活动断裂的现今滑动速率。结果表明:阿尔金断裂柴达木盆地以南段左旋走滑速率为(7.8±0.2)mm/a,该段向北至肃北左旋走滑速率为(7.5±0.1)mm/a,肃北—昌马段左旋走滑速率为5.3~5.5mm/a,昌马以北段的左旋走滑速率仅有(1.0±0.4)mm/a。阿尔金断裂左旋走滑速率总体表现出从南向北减小的趋势,衰减主要集中在祁连山地区,并转换为这一地区明显的地壳挤压作用。     

2016年青海门源MS6.4地震震前应变积累及同震变形特征

2016年1月21日青海省门源县发生了M_S6.4地震, 发震断裂为冷龙岭北侧断裂, 震中位置与1986年门源6.4级地震相同。 本文收集了本次地震震中及其周边区域1999—2015年GPS观测资料, 解算了GPS速度场、 跨断裂连续观测站基线时间序列和应变率场。 结果显示, 祁连山断裂带为一条宽度约60 km的连续变形带。 在断裂带南侧地壳运动以顺时针旋转为主, 运动量值没有显著差异; 跨过断裂带到达其北部之后, 地壳运动量值明显减小, 显示出该断裂带的强烈活动特征。 冷龙岭断裂左旋走滑速率为6.17±0.41 mm/a, 挤压速率为1.83±0.38 mm/a, 断层闭锁深度为22.1±3.1 km。 利用GPS连续观测站数据解算的地震同震位移显示, 震中西南侧26.8 km处的青海门源(QHME)测站记录到了明显同震位移, 其水平运动方向为北东向, 与逆冲为主的震源机制解一致。     

基于GPS资料分析阿尔金断裂的闭锁程度及地震危险性

采用1991—2015年GPS速度场数据,分析了阿尔金断裂现今滑动速率特征;利用Tdefnode负位错反演程序计算了阿尔金断裂的闭锁程度分布及滑动亏损速率分布;结合小震分布特征,对阿尔金断裂地震危险性进行了研究。结果表明:阿尔金断裂西段、中段和东段的走滑速率分别为7.1 mm/a,7.8 mm/a,5.0 mm/a,在与北西向断裂交汇区域速率减小最快;断裂闭锁程度较高区域集中在断裂中东段,断裂中段亏损速率为6～8 mm/a,到东段亏损速率增加到10 mm/a;结合震源深度剖面认为断裂中东段是一个地震空段,地震危险性较高,未来应该加强关注。     

巴颜喀拉块体东北缘GPS应变率空间分布特征及其与2017年九寨沟MS7.0地震的关系

巴颜喀拉块体东北缘是构造变形和地震活动较强的区域, 2017年九寨沟M_S7.0地震就发生在该区域内。 利用多尺度球面小波方法解算GPS应变率场, 分析巴颜喀拉块体东北缘2009年至2017年的应变率场分布特征, 该方法的优点是可以将GPS应变率场按照不同的空间尺度进行小波分解, 给出不同空间尺度的应变率场。 结果表明在2017年九寨沟地震之前, 震中附近应变积累显著, 虎牙断裂北延断裂的左旋走滑速率为3.0 mm/a, 拉张速率为3.1 mm/a, 表明该条断裂以左旋走滑为主兼有拉张特征, 与九寨沟地震的震源机制解一致。 除九寨沟震中附近外, 在岷县与漳县交界处、 理县和汶川、 青川等地区主应变率、 面应变率、 最大剪应变率也较大, 这可能与2013岷县漳县(M_S6.6)、 2008年汶川(M_S8.0)、 2014年理县(M_S4.8)以及2014青川县(M_S4.8)地震有关。     

孟连断裂晚第四纪活动特征

孟连断裂是滇西南地区的1条区域性活动断裂。本文通过地形地貌、断裂剖面及地震活动等对断裂的空间展布及晚第四纪活动性进行分析和研究,获得了断裂活动时代和活动速率等参数。研究表明:孟连断裂晚第四纪期间仍在活动,最新活动时代为全新世,运动性质以左旋走滑为主,晚第四纪以来的平均水平滑动速率为3.8—5.1mm/a;该断裂控制着孟连、勐阿等第四纪盆地的发展及演化,沿断层发生了1995年7月12日中缅边境7.3级地震。     

基于跨断层水平形变资料的鲜水河断裂现今活动分析

利用2000—2018年鲜水河断裂基线、蠕变资料,将场地缩放到统一尺度,分析不同资料反映的断裂活动特征,探讨断层活动与周边地震活动的关系。结果显示:(1)跨断层近场水平形变资料表明鲜水河断裂活动具有明显分段性,按照断层活动速率大致分为北西段、中段和南东段,与地质上分段方式有一定差异;(2)跨断层近场水平形变资料能不同程度显示出偏离正常背景的活动变化,捕捉到附近中强地震前兆信息和震后调整变化,为地震危险性判定提供重要参考;(3)基线和蠕变反映的断层活动存在差异,基线活动明显高于蠕变,基线走滑速率为0.30～2.05 mm/a,张压速率为0.47～1.21 mm/a,蠕变走滑速率为0.14～0.62 mm/a,张压速率为0.12～0.29 mm/a;(4)蠕变和基线均显示研究区内的鲜水河断裂以左旋走滑活动为主,北西段和中段活动强于南东段,基线资料显示2017年芦山M_S7.0地震后张压活动总体加强。     

基于GPS资料约束反演川滇地区主要断裂现今活动速率

以GPS数据给出的川滇地区(96°~108°E, 21°~35°N)速度场为约束, 依据研究区已知断裂分布情况建立连接断层元模型, 用最小二乘方法反演了该地区主要活动断层的现今错动速率. 结果显示, 印藏碰撞引起的北北东向推挤和高原隆升引起的重力势能作用造成青藏高原物质东向挤出. 遇到来自稳定华南块体的阻挡后, 高原东南部物质相对稳定欧亚板块转向南东方向继而向南运动, 使得川滇地区围绕喜马拉雅东构造结作顺时针转动, 造成川滇地块东侧断裂作左旋走滑活动, 而其西侧断裂以右旋走滑活动为主. 其中甘孜-玉树、鲜水河、安宁河、则木河、大凉山、小江断裂及其向南西方向延伸的部分和打洛-景洪、湄沾断裂构成青藏高原东南部东向挤出的东北边界和东边界, 左旋速率分别为0.3~14.7, 8.9~17.1, (5.1 ± 2.5), (2.8 ± 2.3), (7.1 ± 2.1), (9.4 ± 1.2), (10.1 ± 2.0), (7.3 ± 2.6)和(4.9 ± 3.0) mm/a. 青藏高原东南部东向挤出的西南边界似乎不是由单一断裂带构成, 而是在较宽范围内形成的一条右旋剪切带. 位于红河断裂北东侧的南华-楚雄-建水断裂和西南侧的无量山断裂带、龙陵-澜沧断裂活动性较强, 分别具有(4.2 ± 1.3), (4.3 ± 1.1)和(8.5 ± 1.7) mm/a的右旋走滑活动. 但金沙江断裂目前基本不活动, 红河断裂的活动性不强. 龙门山一带没有发现明显的地壳活动, 而其西北方向的活动带(龙日坝断裂)约有(5.1 ± 1.2) mm/a的右旋走滑分量. 川滇菱形块体内部的一些断裂表现出较强的活动性, 其中理塘断裂左旋走滑速率为(4.4 ± 1.3) mm/a, 拉张速率(2.7 ± 1.1) mm/a; 玉农希断裂及其周边地区右旋剪切形变速率为(2.7 ± 2.3) mm/a, 地壳缩短速率(6.7 ± 2.3) mm/a. 丽江-小金河断裂中段活动性强于北段和南段, 达到左旋走滑(5.4 ± 1.2) mm/a, 拉张(0.5 ± 1.0) mm/a. 与此同时, 讨论了不同断裂锁定深度对结果的影响, 并得到鲜水河断裂的锁定深度为15 km, 70%置信区间为11~19 km. 上述反演结果表明, 研究区存在多条错动速率非常有限的活动断裂, 将地壳分割成多个相互运动的地块, 青藏高原的东向挤出通过这些断裂的活动被吸收和调整, 而不是少数大型走滑断裂的快速走滑造成向东南方向的“逃逸”.     

东昆仑断裂滑动速率变化及其对2017年九寨沟地震的应力加载

为了解东昆仑断裂活动对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震的影响,本文选取1999—2007年、2013—2017年GPS速度场作为约束,基于块体-位错模型反演计算东昆仑断裂两个时间段的块体运动速率、断裂滑动速率和滑动亏损率,并进一步研究青藏高原东缘最大剪应变率场和九寨沟震区的震间库仑应力累积速率.结果显示,东昆仑断裂中西段左旋走滑速率较高,东段走滑速率较低,自西向东逐步递减,存在明显的梯度.在两个时间段,阿坝块体刚性运动的方向顺时针偏转0.2°,运动速率由12.22mm·a^-1增大到15.96mm·a^-1;东昆仑断裂左旋走滑速率升高,其中西段较为明显(升高约1.2±0.3mm·a^-1);东昆仑断裂东段闭锁深度和闭锁程度增加;2013—2017年,东昆仑断裂滑动引起的九寨沟震区库仑应力累积速率是1999—2007年的3倍,最大剪应变率也明显升高.因此本文认为:2008年汶川地震和2013年芦山地震后,龙门山断裂部分解锁,阿坝地块活动性增强,东昆仑断裂滑动速率增大,导致九寨沟震区库仑应力加载速率增加,加速了九寨沟地震的孕育过程.     

鲜水河炉霍段断层现今活动特征

鲜水河断裂是川滇菱形块体东边界的重要组成部分,为一条NW向的大型左旋走滑断裂。炉霍段断裂在不到160年的时间发生了 1816年71/2级和1973年7.6级两次大地震,强震复发行为表现出丛集特征,其断层现今活动特征值得关注。本研究利用虾拉沱跨断层形变观测资料,从断层运动方式和平均速率两个方面分析了虾拉沱断层现今活动特征,结果表明:鲜水河断裂炉霍段断层整体以左旋、拉张活动为主,兼具逆断活动;断层活动速率的时间进程具有阶段性特征,2000～2015年断层在水平滑动、水平张压和垂直升降分量上的活动速率分别为2.19mm/a、0.37 mm/a和-0.25 mm/a,断层左旋张性活动明显;2016～2019年断层在水平滑动、水平张压和垂直升降分量上的活动速率分别为1.98 mm/a、-0.22 mm/a和-0.20 mm/a,呈现出左旋压性活动特征,在张性背景上发生压性转折。     

于田2008年和2014年两次MS7.3地震孕育的应力环境

2008年3月21日新疆于田发生M_S7.3级地震,2014年2月12日于田再次发生M_S7.3级地震,两次地震相距约110 km.但是,前者震源机制为正断层,后者震源机制为左旋走滑断层.为进一步探讨这两次地震的孕育应力环境、发震机制及其动力学成因,本文进行三维有限元数值试验分析,计算了该区域在GPS约束条件下的速度场、应力和应变场变化,并与实际观测资料进行对比.数值计算得到的区域内几条主要大的走滑断层错动性质,与实际地质观察到的断层左旋或右旋性质吻合,验证了计算结果的可靠性.结果表明于田及其临近区域整体上处于北东-南西向挤压和北西-南东向拉张状态.在GPS速度约束条件下,2008年于田地震震中区域最大主张应变率大于最大主压应变率,处于以拉张为主的应力状态,NE走向断层受到北东-南西方向的拉应力作用,从而形成正断层;2014年于田地震处于拉张应变率与压应变率几乎一致的区域,NEE走向断层在NE-SW主压应力和NW-SE主张应力作用下发生左旋走滑.     

2014年新疆于田MS7.3地震同震位移及位错反演研究

利用于田震中300 km范围内的1个GPS连续站和12个GPS流动站数据,解算得到了2014年新疆于田M_S7.3地震地表同震位移,并反演了发震断层滑动分布,探讨此次地震对周边断裂的影响.地表同震位移结果显示,GPS观测到的同震位移范围在平行发震断裂带的北东-南西向约210 km,垂直发震断裂带的北西-南东方向约为120 km,同震位移量大于10 mm的测站位于震中距约120 km以内;同震位移特征整体表现为北东-南西方向的左旋走滑和北西-南东方向的拉张特征,其中在北东-南西方向,I069测站位移最大,约为32.1 mm,在北西-南东方向,XJYT测站位移最大,约为28.1 mm;位错反演结果表明,最大滑动位于北纬36.05°,东经82.60°,位于深部约16.6 km,最大错动量为2.75 m,反演震级为M_W7.0,同震错动呈椭圆形分布,以左旋走滑为主并具有正倾滑分量,两者最大比值约为2.5：1,同震错动延伸至地表,并向北东方向延伸,总破裂长度约50 km,地表最大错动约1.0 m;同震水平位移场模拟结果显示贡嘎错断裂、康西瓦断裂和普鲁断裂等不同位置主应变特征具有差异性,这种差异特征是否影响断裂带以及周围区域的应力构造特征,值得关注.     

青海门源6.9级地震同震及震前GNSS变形特征分析

北京时间2022年1月8日1点45分,在我国青海省门源县发生了6.9级地震.通过震中附近陆态网络GNSS连续观测数据得到的同震位移场显示,距离震中最近的QHME站同震位移最大,EW向达到20.31 mm,SW向达到-35.45 mm,震中附近五个站的同震位移反映出此次地震的左旋同震破裂特征;GNSS站间基线时间序列结果...     

RESEARCH ON ACTIVITY OF ZHANGJIAKOU-BOHAI FAULT ZONE BASED ON GPS OBSERVATIONS

The northwestern section of the Zhangjiakou-Bohai fault zone starts in the west of Zhangjiakou, extending southeast through Huailai, Shunyi and Tianjin and entering into the Bohai Sea, with a width up to several tens of kilometers, narrow in the west and wide in the east. The Neogene-Quaternary has extended in the northwest and southeast direction, forming a large regional active structure. There are many earthquakes of magnitude 7 or above in the history on the Zhangjiakou-Bohai fault zone and it is also a strong earthquake activity zone in eastern China. Therefore, the modern tectonic activities of this fault zone have an important impact on regional seismic hazard, and are of great significance for earthquake prediction and disaster reduction. In this paper, using the mobile GPS station observation data of 1999, 2007, 2009, 2011, 2013 and 2015, and with the rigid-linear elastic block motion model equation proposed by LI Yan-xing, the horizontal deformation rate and strain rate of the Zhangjiakou-Bohai fault zone of the five adjacent periods of 1999-2007, 2007-2009, 2009-2011, 2011-2013 and 2013-2015 were calculated, the tectonic activity characteristics and evolution of the fault zone were studied. The results show that in the five periods, the average deformation rate of the Zhangjiakou-Bohai fault zone is 1. 74mm/a, the left-lateral strike-slip rate is 1.59mm/a, and the compression rate is -0.59mm/a. The Zhangjiakou-Bohai fault zone is characterized by left-lateral strike-slip and compression on the whole, and the left-lateral strike-slip rate is greater than the compression rate at each period. The strike-slip rate is significantly greater than the compression rate, indicating that the activity of Zhangjiakou-Bohai fault zone is dominated by left-lateral strike-slip faulting with compression. The minimum principal strain rate of the Zhangjiakou-Bohai fault zone in the five periods varies from -12.06×10^-9/a to -4.62×10^-9/a, and the average minimum principal strain axis direction is N63.9°E, with little change in direction. The maximum principal strain rate varies from 1.55×10^-9/a to 5.99×10^-9/a, and the average maximum principal strain axis direction is N333.9°W, the direction does not change much. The strike of the Zhangjiakou-Bohai fault zone is NWW(the overall strike is calculated by N300°W), and the normal strain rate of the fault zone is -5.87×10^-9/a(being compressional), and the shear strain rate is 12.70×10^-9/a. The shear strain rate on the fault zone is about twice the value of the normal strain rate, and the shear strain rate of the fault zone is greater than the normal strain rate, which indicates the shear stress of the 5 periods of 1999-2007, 2007-2009, 2009-2011, 2011-2013 and 2013-2015 is relatively significant, suggesting that the fault plain is dominated by left-lateral shear stress. This suggests that the Japan 3·11 earthquake has little effect on the deformation strain of the Zhangjiakou-Bohai fault zone, and it does not change the nature of activity of the fault zone. The tectonic activity is still inheriting. Since the tectonic activity of the Zhangjiakou-Bohai fault zone has gradually decreased after the Japan 3·11 earthquake, the deformation strain evolution trend has gradually returned to a unified consistent state. Therefore, the deformation strain state of the Zhangjiakou-Bohai fault zone does not have the condition for strong earthquakes.     

2014年新疆于田MS7.3地震序列重定位及其发震构造初步研究

2014年2月12日在新疆于田县发生了M_S7.3地震,主震前一天在震区发生了M_S5.4前震,震后余震活动频繁,由于震区台站十分稀疏和不均匀、地壳速度结构复杂,台网常规定位结果精度有限,很难从中获得序列的空间分布特征和活动趋势的正确认识.本文首先利用位于震区附近的于田地震台5年记录的远震波形数据,采用接收函数方法研究了震区附近的地壳结构,建立了震源区的地壳速度模型.在此基础上,联合震相到时和方位角对2014年于田M_S7.3地震序列(从2014年02月11日-2014年04月30日,共计577次地震)进行了重新绝对定位.结果显示,(1) 重定位后的前震和主震震中位置明显向地表破裂带及其附近的阿尔金分支断裂(南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂)靠近,两者相距5.4 km,主震位置为36.076°N、82.576°E,震源深度为22 km, 前震位置为36.055°N、82.522°E,震源深度为19 km;(2) 本文重定位结果显示,余震序列沿NEE-SWW展布,优势分布长度约73 km、宽度约16 km,平均震源深度为14.8 km,其中77%的余震分布在地表破裂带的西南端,这部分余震中少数沿阿什库勒-肖尔库勒断裂分布,绝大多数沿北东东向的南肖尔库勒断裂分布,位于地表破裂带东北端的余震沿阿什库勒-肖尔库勒断裂分布,但发生在地表破裂带的余震极少;重定位后,位于地表破裂带西南侧的震中分布由台网目录的近南北向变为北东向,与地表破裂带、南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂走向一致;(3) 沿重定位剖面的地震分布,可推断位于地表破裂带西南段的南肖尔库勒断裂与位于北东段的阿什库勒-肖尔库勒断裂倾向反向,南肖尔库勒断裂的倾向为SE,阿什库勒-肖尔库勒断裂的倾向为NW,这与本次地震野外考察得到的断裂性质一致.综合重定位结果、地表破裂带分布、震源机制解、南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂的性质认为,2014年于田M_S7.3地震的发震构造为阿尔金断裂西南尾段的两条分支断裂——南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂.     

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟MS7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_S7.0地震是继2008年汶川M_S8.0地震和2013年芦山M_S7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_S7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_S7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_S7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.     

2008年3月21日新疆于田7.4级地震序列特征及震前部分地震学异常特征

介绍了2008年3月21日新疆于田7.4级地震的基本参数、震区周围应力场背景及构造、地震序列特征等,分析了震前震区周围及相邻构造区域地震活动特征,对比分析于田序列和其后发生的汶川8.0级和乌恰6.9级地震的关系。结果显示,于田7.4级地震发生在阿尔金断裂与西昆仑断裂的交汇部位,可能是阿尔金断裂发生左旋扭错,牵引其西南端位于阿什库勒盆地的分支断裂发生张性破裂的结果。该地震序列为主-余型,最大余震为MS5.8,余震衰减较快,且具有一定的成丛性。震源机制解和震中分布可以看出,该地震具有单侧破裂特征。地震活动表明震前存在明显的中期和中短期异常,但未有短临异常出现。在汶川8.0级和乌恰6.9级地震前,该序列出现显著增强活动,具有一定的窗口效应。     

2014年新疆于田MS7.3地震前 地壳变形特征研究

利用1999—2007年和2009—2013年两期GPS速度场资料, 采用最小二乘配置方法分别计算了2008年和2014年新疆两次于田M_S7.3地震前新疆及周边地区的主应变率、 面应变率及最大剪应变率, 分析了该区域的变形动态特征, 并结合速度剖面分析方法给出了震源区的构造变形特征. 速度场及应变率场动态结果表明: 新疆天山地区的地壳变形特征整体表现为由南向北缩短, 相对运动速率表现为由南向北、 由西向东逐渐减小; 震源区东侧的左旋剪切变形明显大于西侧; 2008年与2014年两次于田M_S7.3地震的震源区均处于拉张与挤压变形的过渡地带, 易于强地震的发生; 2008年于田M_S7.3地震的张性兼有少量剪性破裂的发生使得阿尔金断裂的左旋剪切变形增强. GPS速度场剖面分析结果表明, 2014年于田M_S7.3地震前震源区西侧的变形宽度大于东侧, 剪切应变积累程度西侧高于东侧. 综合分析认为, 震源周边构造区应变积累的差异性有利于强震的孕育, 2008年于田M_S7.3地震对2014年于田M_S7.3地震可能有促进作用.