2010年玉树地震(Ms7.1)地表破裂特征、破裂机制与破裂过程

2010年4月14日,青海省玉树地区发生Ms7.1级地震,造成大量人员伤亡和财产损失.地震发生后,我们对地震地表破裂带进行了详细的考察,并对同震位移量进行了精确的测量.根据野外考察和测量的结果,对玉树地震的地表破裂特征、同震位移量及其分布特征进行了分析,并对地震的破裂机制和破裂过程进行了探讨,取得如下认识:(1)玉树地震形成了沿鲜水河断裂带西北段(甘孜-玉树断裂)分布的东、西两条地表破裂带,西段破裂带分布在微观震中附近的隆宝湖拉分盆地中,长约19km;东段破裂带沿扎曲河南岸及巴塘河西岸山坡展布,长度约31km;上述两条破裂带之间存在约15km的地表破裂空区;(2)野外测量获得玉树地震的最大同震位移量为2.3m,位于东段地表破裂带中部郭央烟宋多附近;(3)地表破裂和野外构造地貌特征均反映了发震断层处于走滑伸展环境,断层左旋走滑过程中伴随正断作用;(4)地震波反演结果和地表破裂分布特征表明,玉树地震的破裂过程包括两次子事件,分别在地表形成了隆宝湖破裂带和扎曲河、巴塘河破裂带,隆宝湖及玉树县城西侧的山间谷地是在甘孜-玉树断裂长期活动的破裂带阶区转换拉张过程中形成的两个拉分盆地.     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及意义

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂产生了近300 km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地表破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约0.5~2cm 的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石—流体相互作用的结果。     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及构造意义

2008年汶川8．0级地震沿龙门山断裂带内的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂产生了近300km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地袁破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约O．5—2cm的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石-流体相互作用的结果。     

5.12汶川地震断层的同震位移构造意义与运动学模型

5.12汶川8.0级地震断层的同震位移方式、大小和空间变化为检验断层几何学、运动学与动力学分析理论与方法提供了一个现实范例。本文通过对汶川8.0级地震断层同震位移的几何学、运动学特征和可能的深部过程分析,并考虑到地震动力作用的影响,探讨了断层同震位移的地质意义和断层运动学模型问题,继而讨论了汶川8.0级地震过程中所呈现出的断层构造变形的现象对断裂构造分析的有关理论和方法的启示。提出了如下初步认识:(1)根据地震破裂面两侧地表高程差确定的断层垂直同震位移,并不完全是深部震源破裂的构造位移扩展到地表所致,而是包含了地震动力作用对断层破裂面两侧深部岩体的结构损伤破坏(膨胀)强烈程度差异所形成的非构造位移;(2)汶川地震的发震断层走滑-逆冲位移大小和方式的空间变化,可以用区域稳态构造应力和地震动力的联合作用给予合理解释,即断层的逆冲位移成分可以归因于为垂直断层的南东向的区域构造挤压应力作用之结果,而水平走滑位移则与震源体破坏过程形成的地震动力作用方向与不同区段断层的交角变化所致,即震源体上方映秀-北川断层南段和彭灌-江油断层,无论是区域构造应力,还是地震动力,都与断层走向近于直交,因此,断层以逆冲为主;而映秀-北川断...     

2010年青海玉树地震(Ms7.1)同震地表破裂及其与山脉隆升的关系

野外调查发现,2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震同震地表破裂带长约65km,破裂带走向为310°,破裂面向NE陡倾,地表破裂带由2部分组成,其中西侧部分长约19km,东侧部分长约30km,两者之间存在约15km的无破裂区。地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征,呈现左旋走滑性质,伴随有垂直位移。统计结果显示,同震地表破裂垂直位移 (dv)与水平位移 (dh)的比值在0.13~0.53之间,地貌累积dv与累积dh比值为0.27~0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质,玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果,计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年,计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。     

断裂带中古地震滑动的岩石记录

大量的野外观察和实验研究表明,高应变速率的变形作用会在岩石中留下特殊的构造特征。地震作为一种断层快速破裂变形行为,在其作用过程中会使震源及邻近岩石变形从而产生一些特征构造及矿物相组合。剥露地表的断裂带为研究地震相关变形及过程提供了很好的物质材料。识别其中的地震滑动标志,对于确定古地震事件及其发生的机制具有重要意义。Cowan(1999)将断层快速滑动摩擦使得断层面岩石熔融产生的假玄武玻璃作为断层中记录地震滑动的唯一可靠的标识。近年来断裂岩研究取得的一系列重大进展揭示,断层发生地震滑动造成的多种构造产物均可记录其滑动的信息,如碳酸岩和含水硅酸岩的脱挥发分作用、微量元素迁移特征、有机质成熟度、断层镜面构造、液化粒状流、碎屑-皮层集合体、同震晶体塑性变形以及非晶质物质等。此外,与地震破裂传播有关的、在极端瞬态应力条件下形成的,如注入脉、碎粉化作用等特征也可以作为地震发生的岩石记录。因此假玄武玻璃不再是地震破裂的唯一指示物。断层滑动速率在10–4～101 m/s范围内几乎都是动态的,也就是说在实验中10–4 m/s的滑动速率可能指示着地震滑动。本文总结地震滑动和破裂的岩石记录,对认识地震发生机制和完善地震断裂理论具有极其重要的意义。     

九寨沟7.0级地震的地震断裂及震源破裂的构造动力学机理研究

本文针对九寨沟7.0级地震的发震构造及震源破裂的构造动力学问题,从地质调查、测试与震源构造动力学理论分析相结合的角度阐明:此次地震发生在处于高法向应力左旋剪切受力状态的岷山隆起带北端与西秦岭地槽褶皱带之南缘文县-玛沁断裂相交汇部位;沿"九寨天堂"-震中-五花海以及上四寨村-中查-比芒一线发育的两条具有构造破裂特征的NW向地裂缝带,是"隐伏状"地震断裂错动造成的地表同震破裂,前者是本次地震的控震构造,后者是NW向断层的次级同震复活及扩展;此次地震的震源断层错动过程受NW331°走向的陡倾角（∠87°）断层节面控制的走滑型剪切破裂,断裂两端的剪切破裂表现出持续扩展趋势;震源构造动力学过程实质上是地壳深部沿NW方向左旋剪断"凸出体";地震断裂带两端破裂扩展的持续发展,将导致地壳"凸出体"逐步剪断贯通。     

基于D—InSAR的九寨沟地震同震形变场反演分析

利用覆盖九寨沟地区的RadarSat—2数据与Sentinel—1A数据,采用精轨数据进行定轨,消除轨道误差,并结合合成孔径差分(D-InSAR)方法中的双轨差分技术,获取2017年8月8日Mw7. 0级地震的同震形变场。结果表明,视线方向(LOS)最大沉降量约为20 cm,隆起量达9 cm。基于弹性半空间形变模型反演该地震的断层滑动分布,得出该地震断层滑动以左旋走滑为主,走向为330°,倾角为32°,滑动角为-170°,同震滑动分布主要集中在4～12 km深度处,最大滑动量位于9 km处,约为6. 14 m,平均滑动量为0. 57 m。反演获得的地震标量矩为4. 06E+18N·m,震级Mw约为6. 4,深度为19. 5 km。     

2021年5月云南漾濞MS 6.4地震序列发震构造及破裂过程初探

北京时间2021年5月21日21时48分36秒,云南省大理州漾濞县发生M_S 6.4地震。利用云南数字地震台网2021年5月18日至8月22日的震相报告,采用双差地震定位法,对漾濞M_S 6.4地震序列进行重新定位。重新定位结果显示序列呈NW向优势分布,破裂长约20 km,宽约7 km,对重新定位结果进行误差分析,水平方向定位误差约为0.8 km,垂直方向定位误差约为1.0 km,定位结果具有较好的稳定性。依据震中分布的走向将序列划分为NW向的主断层与NNW向的分支断层,主断层存在较为明显的分段现象,分支断层呈雁列状分布。根据小震丛集性发生在大震断层面及其附近的原则,利用重新定位后的小震震源位置反演得到漾濞M_S 6.4序列主断层走向约320°,倾角约89°,深度范围3～13 km。根据拟合得到的断层在地表的投影位置,推测本次地震的发震断层为维西-乔后断裂西侧的草坪断裂。基于断层滑动量分布识别出3个凹凸体,结合序列时空演化特征,分析了漾濞M_S 6.4地震序列的破裂过程,结果显示断层中段的凹凸体发生初始破裂...     

汶川8.0级大地震震源机制与构造运动特征

根据地震震源机制、断层参数结果,结合GPS测定的同震位移场与构造研究的最新结果,综合分析研究了2008年汶川8级大地震汶川地震发生的地震活动背景、震源应力场、断层构造运动特征及其动力学机制。地震活动性分析研究结果表明,2008年汶川8级大地震是在青藏高原与其周边地域构造运动剧烈,2001年起始的地震活动高潮期的背景下发生的。其长达300km的地震震源断层填补了青藏高原东缘1900年以来存在的8级地震活动的空区。震源机制与区域应力场特征及其动力学机制研究表明,汶川8级地震震源处于南北地震带中南段东部,青藏高原东向扩张与四川盆地的抵抗是该区构造运动的主要特征。汶川地震及其强余震是在一个稳定的、主压应力P轴以北西西-东南东方向为主的震源应力场控制下发生的。说明汶川地震震源区域主要受到四川盆地、华南块体区域应力场的控制并发震的。龙门山断裂带西侧的青藏高原相对于四川盆地发生的东向上升;而东侧的四川盆地相对于青藏高原发生的西向下降构造运动是2008年汶川8级地震发生的主要地震成因即地震发生机制。     

Rapid Identification and Emergency Investigation of Surface Ruptures and Geohazards Induced by the M_s 7.1 Yushu Earthquake

<正>The rapid identification based on InSAR technology was proved to be effective in our emergency investigation of surface ruptures and geohazards induced by the Yushu earthquake.The earthquake-generating fault of the Yushu earthquake is the Yushu section of the Garze-Yushu faults zone.It strikes NWW-NW,23 km long near the Yushu County seat,dominated by left-lateral strike slip,and appearing as a surface rupture zone.The macroscopic epicenter is positioned at Guo-yang-yan -song-duo of Gyegu Town(33°03'11"N,96°51'26"E),where the co-seismic horizontal offset measured is 1.75 m.Geohazards induced by the Yushu earthquake are mainly rockfalls,landslides,debris flows, and unstable slopes.They are controlled by the earthquake-generating fault and are mostly distributed along it.There are several geohazard chains having been established,such as earthquake,canal damage,soil liquefying,landslide-debris flow,earthquake,soil liquefying,roadbed deformation,etc.In order to prevent seismic hazards,generally,where there is a visible surface rupture induced by the Yushu earthquake,reconstruction should be at least beyond 20 m,on each side,from it.Sufficient attention should also be given to potential geohazards or geohazard chains induced by the earthquake.     

2008年汶川大地震小鱼洞地表破裂带精细填图

5·12汶川Mw7.9级地震为罕见的、地壳尺度位移配分于多条平行断裂的板内逆冲走滑型地震。在2条北东走向、近平行的主要地表破裂间,发育北西走向的小鱼洞地表破裂。介绍了对小鱼洞北西向地表破裂的精细填图。小鱼洞地表破裂空间上位于灌县-江油与映秀-北川断裂间,全长约8km,总体走向310°,为南西盘抬升、逆冲兼具左旋走滑性质。地表破裂在南东端走向变化较大,从300~310°变为南北向,并与灌县-江油地表破裂带的磁峰段相连。小鱼洞地表破裂的垂向位错自北西往南东方向递减,北西端陡坎高度最大3.4m,南东端则小于0.2m,衰减梯度约为0.5m/km。左旋走滑位移测量点较少,集中在中段的小鱼洞镇附近,所测最大左旋走滑位移约为2.2m,一般走滑位错与同处垂直位错具有同步变化的特征。小鱼洞断裂近地表的倾角较缓,为30°±15°。结合已有地貌、地球物理和地质研究结果,提出小鱼洞断裂是向下与灌县-江油断裂交会的侧向断坡,位于映秀-北川断裂中南段间的断面倾角差异的撕裂部位,连接映秀-北川和灌县-江油断裂。在运动学上,认为小鱼洞断裂是以斜向断坡为几何形态的撕裂断裂,调节了北东走向的主断裂的运动学横向差异。小鱼洞断裂上的同震位移矢量与N70°、80°E的区域主压应力场方向匹配。这一方向与龙门山高原边界斜交。     

青海玛多“5·22”MS7.4级地震的同震地表破裂特征、成因及意义

2021年5月22日2时4分在青海省果洛藏族州玛多县境内发生M_S7.4级地震,此次玛多M_S7.4级地震是2008年汶川M_S8.0级大地震之后中国震级最大的一次地震,及时查明其同震地表破裂展布及特征,对于正确认识发震构造和区域防震减灾具有重要意义。根据震后现场调查,结合高分辨率卫星遥感图像的解译分析、余震数据和典型地震地表破裂的无人机低空摄影测量等结果,初步获得了此次地震6处典型地震地表破裂的特征。结果发现:此次玛多地震的地表破裂主要沿已知的东昆仑断裂带的南侧分支断裂昆仑山口-江错断裂的东南段分布,分析表明其中的江错断裂应是此次地震的发震断层;同震破裂的西段总体走向275°~300°,主要表现为挤压鼓包和雁列式张裂隙的斜列组合,其中江错贡麻段至江多村段出现了明显的1.4~0.8 m的垂直位移,指示该段可能具有较明显的正断层成分;中部黄河乡段主要由一系列呈左阶斜列的北西向P剪切裂缝和右阶雁行排列的北东向张裂隙构成,走滑位移较小;而东段地表破裂出现了多个分支,其中北支昌马河段主要由一系列雁行排列的张裂隙组成,总体走向为260°,与断裂西段的走向明显不同;地震造成的最大左旋位移出现在西段的错尔加拉破裂段,约2.8 m,指示此次地震地表破裂带的走滑位移主要呈从西向东的单侧扩展-衰减特征。考虑到此次玛多地震出现在东昆仑主干断裂南侧的巴颜喀拉地块内部,表明该地块内部具有发生7级以上大地震的能力,因此,巴颜喀拉地块内部强震活动的孕震条件和机理应该是未来需要进一步关注的科学问题。      

玉树地震地表破裂调查与灾后重建避让选址研究

2010年4月14日07时49分40.7秒,青海省玉树县发生Ms7.1级地震。通过现场调查和分析,玉树地震的发震断裂是甘孜—玉树活动断裂的玉树段,地震产生的地表破裂长度为23km,走向北西西—北西,总体表现为左旋走滑特征,可进一步分为3段:西段呈连续延伸的左旋走滑破裂,在隆宝镇的"郭央烟宋多"附近(坐标:北纬33°03′11″、东经96°51′26″)最大水平位移达1.75m,可定为宏观震中;中段主要位于县城南侧,由多条右阶斜列的破裂组成;东段表现为逆冲兼左旋走滑。玉树地震除了造成大量房屋破坏外,次生地质灾害主要包括:地震砂土液化及其引起的公路变形、地震滑坡、地震诱发水渠破坏及其链生土质滑坡和泥石流等。通过对内外动力地质灾害的综合分析,初步提出了玉树地震灾区灾后重建避让选址的建议。     

玉树地震地表破裂特征及其破裂方式

北京时间2010年4月14日玉树Ms7.1级地震产生了长约50km的地表破裂带,地表破裂系统非常典型。本文通过对果庆益荣松多村附近河滩与结古镇西南河道两岸2个地表破裂点的野外观测和地表破裂的力学分析,探讨玉树地震地表破裂特征和方式。在果庆益荣松多村附近河滩地表破裂与地震陡坎呈间隔式左行右阶排列,具转换压缩性质;在结古镇西南河道北岸主地表破裂带中地表破裂非常发育,出露一处古断层面。地表破裂的野外调查与应力分析结果表明,玉树地震同震地表破裂带总体走向为125°,属于典型的左行走滑破裂带,最大左行走滑位移量1.75m,主压应力为近东西向,这一结果与美国地质调查局和中国地震局地震地球物理研究所公布的结果基本一致。     

Co‐seismic Faults and Geological Hazards and Incidence of Active Fault of Wenchuan Ms 8.0 Earthquake,Sichuan, China

Abstract: There are two co-seismic faults which developed when the Wenchuan earthquake happened. One occurred along the active fault zone in the central Longmen Mts. and the other in the front of Longmen Mts. The length of which is more than 270 km and about 80 km respectively. The co-seismic fault shows a reverse flexure belt with strike of N45°–60°E in the ground, which caused uplift at its northwest side and subsidence at the southeast. The fault face dips to the northwest with a dip angle ranging from 50° to 60°. The vertical offset of the co-seismic fault ranges 2.5–3.0 m along the Yingxiu-Beichuan co-seismic fault, and 1.5–1.1 m along the Doujiangyan-Hanwang fault. Movement of the co-seismic fault presents obvious segmented features along the active fault zone in central Longmen Mts. For instance, in the section from Yingxiu to Leigu town, thrust without evident slip occurred; while from Beichuan to Qingchuan, thrust and dextral strike-slip take place. Main movement along the front Longmen Mts. shows thrust without slip and segmented features. The area of earthquake intensity more than IX degree and the distribution of secondary geological hazards occurred along the hanging wall of co-seismic faults, and were consistent with the area of aftershock, and its width is less than 40km from co-seismic faults in the hanging wall. The secondary geological hazards, collapses, landslides, debris flows et al., concentrated in the hanging wall of co-seismic fault within 0–20 km from co-seismic fault.     

Morphotectonics and paleoseismology of the eastern end of the Bolnay fault (Mongolia)

The Bolnay (Hangayn) fault is an active shear system which generated the M = 8.2-8.5 Bolnay earthquake of 23 July 1905, one of world’s largest recorded intracontinental event. The fault follows the Mesozoic suture formed during the closure of the Mongolia-Okhotsk ocean. The Late Cenozoic faulting in the region was induced by propagation of strain from the India-Eurasia collision that had reached Mongolia at about 5 ± 3 Ma. The left-lateral strike slip almost all over the fault length is compensated in its western end by Late Quaternary reverse motion. We estimated coseismic slip associated with the event of 1905 and the previous earthquakes in the eastern fault end and checked whether vertical offset compensates the strike slip in this part as well. The 1905 coseismic slip measured from a displaced dry stream bed and pebble bars in the Hasany-Gol river valley was 6.5-7.5 m. The 13 ± 1 m left-lateral displacement of pebble bars in the same valley represents a cumulative slip of two events. Paleoseismological studies across the strike of surface ruptures reveal at least two generations of rupture in two events that postdated the deposition of sediments with a ¹⁴C age of 4689 ± 94 yr. Hypsometry of the alluvial surface in the zone of deformation shows gradual elevation increase toward the mountains, but without abrupt change across the fault. This means the absence of vertical offset and reactivation of the fault as a left-lateral strike slip. The horizontal slip in the eastern extension of the Bolnay fault is compensated rather by parallel fault-bounded pull-apart basins trending northeastward oblique to the principal fault strike. The age of their sedimentary fill suggests no older than middle Pleistocene normal faulting that compensated the Bolnay strike slip.     

斜向逆冲断层相关褶皱的正演模型与实例分析

斜向逆冲作用在自然界普遍存在,研究斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征,识别断层相关褶皱是否存在斜向逆冲有重要意义。文章采用Trishear 4.5、Gocad以及Trishear3D软件构建一系列不同滑移量的断层转折褶皱和断层传播褶皱的二维正演剖面,通过连接一系列不同排列方式的二维剖面建立了三种不同逆冲滑移方向的断层转折褶皱和断层传播褶皱的假三维模型,通过不同假三维模型的比较分析来探讨斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征。研究发现,斜向逆冲断层相关褶皱区别于正向逆冲断层相关褶皱的特征主要有两点：① 正向逆冲断层相关褶皱层面等高线图上的最高点与后翼等高线中点的连线以及水平切面上的核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向垂直,而斜向逆冲断层相关褶皱的最高点以及核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向斜交,并且最高点与后翼等高线中点的连线方向或者核心点与后翼中点的连线方向均与逆冲滑移方向一致;② 在褶皱平行断层走向纵剖面上,正向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线是直立的,而斜向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线发生倾斜。通过这两个特征可以判别褶皱是否存在斜向逆冲以及逆冲的方向。将模型分析结果运用到四川盆地西南部三维地震勘探资料所覆盖的邛西背斜和大兴西背斜的实例中。研究结果表明,两个背斜均存在右旋斜向逆冲,逆冲方向与各自断层走向的夹角均为70°左右,邛西背斜和大兴西背斜的逆冲方向分别是NE79°和NE77°左右,这与龙门山南段晚上新世以来的主应力方向以及反演的汶川地震最大主应力方向一致。