古地震学:活动断裂强震复发规律的研究

古地震学是活动构造学、地震地质学和构造地貌学相结合的一个分支学科,它以野外工作为基础,以史前地震的发生位置、时间及震级为研究目标,其核心是古地震事件变形的地层和地貌证据。古地震学通过运用沉积地层学、地貌学和构造地质学等研究中常用的方法和手段来识别第四纪沉积中保存的史前强震的证据并对其进行准确年代测定,弥补了历史地震和仪器记录短而大地震原地复发间隔长的局限,获得活动断裂上多次强震的时空重复特征,为评估未来地震发生概率提供基础数据。本文对古地震学的历史、研究前沿和发展趋势进行综述。首先介绍了古地震学的定义、世界和中国古地震研究的发展历史和古地震研究中的基本研究方法,重点对古地震研究的最新进展和前沿领域,如古地震探槽方法的更新、古地震事件识别证据的分级和不确定性量化评估、古地震数据对地震复发间隔和同震位移的重复规律等理论认识的贡献以及基于震害效应的古地震研究等方面的重要研究成果进行了回顾,最后对古地震研究的未来发展趋势进行了展望,认为未来古地震研究中应加强地震事件识别证据的不确定性量化方法应用,在新的测年方法上开展探索,尝试和完善虚拟现实场景下的古地震研究。在中国,尤其像华北这样历史地震文献资料较为丰富的地区,历史地震震害记录与古地震探槽开挖的结合可以拓展震例研究的丰富程度,拓宽研究思路和方法,促进对难点地区活动断裂的古地震和区域地震危险性评价工作。     

青海玉树活动断裂带的多期古地震滑坡及其年龄

2010年青海玉树Ms 7.1级地震发生后,笔者在开展玉树灾区地震地质灾害调查中发现13处古地震滑坡遗迹。调查结果表明,玉树古地震滑坡主要集中分布在玉树活动断层两侧5km范围内,规模普遍较大,多具有多期活动特征,且与周围古地震相伴生,空间上体现出发震断层对其发育的控制作用。同时,古地震滑坡地形地貌、沉积特征、年代学特征等方面的证据表明,其常具有原地复发的特征。据古地震滑坡堆积体的AMS14C测年结果,认为目前发现的典型古地震滑坡主要发生在全新世中晚期,并集中分布在5个时期,与古地震探槽揭示的古地震事件期次及发生年代具有较好的对应关系。进一步对比古滑坡规模和分布范围,发现玉树断裂带在全新世中晚期发生2次规模较大的古地震滑坡事件,与地震探槽揭示的古地震特点相符。研究结果表明,群发性古地震滑坡是识别古地震事件的重要地貌标志,可从年代学上揭示古地震事件发生的具体时间,对于补充古地震事件资料和恢复古地震在时间与强度上的分布都具有重要意义。     

地震地层学在沉积学研究中的意义——从中国东部盆地下第三系地震地层及沉积学研究中得到的某些新认识

研究中国东部几个盆地的地震地层学,得出如下认识:①新生代地层内的不整合面比原来设想的要多,岩性分层具有明显的穿时性,不同盆地内的海面变化时间不尽相同。②利用地震资料确定的古水流和古沉积体系较传统方法有很大改进。③扇三角洲、生长断层、重力滑块与泥岩刺穿在成因上有密切的联系。     

广西灵山断裂北段古地震事件初步研究

目前国内古地震研究主要集中于中国西部、华北等强震构造区,华南大陆因地处中强地震构造区,很少发生7.0级以上地震,古地震遗迹少。同时华南大陆气候湿润,雨水较多,人类改造活动频繁,古地震遗迹难以保存,鲜有与古地震研究相关的报道,广西灵山震区的古地震研究弥补了华南大陆古地震研究少的缺陷。本文采用槽探、地表破裂带分析及测年等方法,揭露了在广西灵山断裂北段曾发生至少4次地震事件,其中3次古地震事件,1次历史地震事件,时间分别为距今约>36 300、25 000、13 090、80 a(最后者即1936年6级地震),4次地震事件强度有逐渐减弱的趋势。该4次地震事件的平均重复间隔约12 073 a,比中国西部、华北等地的一些古地震复发间隔长,主要原因在于灵山震区构造活动强度相对较弱。     

珠江口盆地白云北坡珠江组下部陆架边缘沉积演化

根据层序地层学理论,运用地震相、地震沉积学等分析手段,结合钻井、测井等资料,对珠江口盆地白云北坡珠江组下部的沉积演化进行了研究,研究发现:珠江组下部发育陆架边缘三角洲-海相沉积体系,地震剖面中陆架边缘三角洲前缘分布在Y2井区及以南区域,平面上呈菱形,其两侧发育改造的滨海砂坝,南部发育斜坡浊积扇,这三者形成了海退体系中的主要岩性圈闭;X1、Y1井区及以北发育海进体系中的滨海砂坝圈闭。海平面升降、物源供给和构造古地貌对沉积演化和圈闭形成过程中起明显的控制作用。21.0~19.0Ma期间,海平面下降和河流回春作用是形成陆架边缘三角洲的主要原因,构造古地貌及其控制的古水深控制了相带展布与边界。     

南海北部陆坡深水沉积体系研究

陆源碎屑物质是深水地质研究的重要内容,在全球“从源到汇”研究计划中占有重要地位。海底峡谷-水道搬运沉积体系和块体搬运沉积体系（海底滑坡）是大陆坡最重要的两种搬运沉积过程。根据高分辨率2D、3D多道反射地震资料、多波束测深法、旁扫声纳、重力与活塞取样等资料研究发现,在南海北部陆坡地层中,广泛发育大型深水块体搬运体系和相应深水水道沉积体系。针对白云凹陷和琼东南盆地深水陆坡区的实例研究,揭示了典型深水块体搬运的平面形态、内部结构和变形过程,进而深入认识这一地质体的形成演化过程。采用2D/3D地震资料和多种数值模拟新方法发现了第四系深水高弯曲水道及其沉积相特征、上新世琼东南盆地中央水道及中新世古珠江深水水道体系。深水沉积体系对研究我国深水油气资源的成因机理和分布规律,以及深水工程的地质灾害预测和防护具有十分重要的意义。     

汶川8.0级地质发震断层逆冲活动的地震地貌与古地震初步研究

与河流阶地相关的地震地貌包括地震阶地和阶地断错两方面。地震阶地是古地震事件的直接反映; 阶地断错则是多次古地震事件的累积效应。文章在汶川8.0级地震破裂带调查的基础上,讨论了平行断裂的河流和横穿断裂的河流两种情况下的阶地发育特征。在此基础上,应用差分GPS测量技术,分别对虹口附近的地震阶地和映秀附近阶地断错现象进行了测量。研究结果表明,虹口附近地震阶地反映了自白沙河Ⅱ级阶地形成以来发生了5次规模基本相当的断错事件; 映秀附近的阶地累积位错量反映了不同级阶地经历了不同数量的地震事件,其中,Ⅱ级阶地形成以来大致经历了5次与汶川8.0级地震位错相当的地震事件。两个地点的地震阶地和阶地位错研究得到了一致的古地震次数。本文进一步讨论了前人对该区阶地的测年数据,从而推测得到汶川8.0级地震发震断层的古地震复发间隔约为4ka。     

龙门山中央断裂北川－邓家一带古地震初步研究

龙门山断裂带是否存在类似汶川5.12大地震的地质记录,是地震科学工作者所关注的科学问题之一。处于中央断裂带中段和北段分界地区的北川－邓家一带,古地震研究对认识整个龙门山断裂带的大地震复发特征有重要意义。沿北川－邓家地震地表破裂带,可能有过早期活动,并兼顾是否有较多细粒第四纪沉积物,以便能较清晰地分析、判断古地震事件以及采集测年样品,所以我们在沙坝1组、和尚坪和邓家海光6组等3个地点开挖了4个探槽,并进行了断错地貌的实测,发现了该地区明显的古地震遗迹,以及该地区特殊的正断层地表破裂样式。通过探槽和实测地貌情况与前人在龙门山中央和前山断裂带的古地震研究结果的对比分析,结果显示该地区至少发生过两次地震事件(包括5.12地震事件在内),与龙门山中央和前山断裂大部分地点已揭露的古地震事件相吻合。而通过对该地区地貌侵蚀特征与地震陡坎的高度变化分析,可以得出该地区之前的地震事件与5.12地震的大小相近。     

长江经济带地区活动构造与区域地壳稳定性基本特征

基于长江经济带地区活动断裂资料的收集整理和总结,结合新的遥感解译与地表调查结果,初步归纳了该区的活动构造基本特征,梳理出直接或间接威胁重要城市群、国家级新区和区域重要交通过江通道地壳稳定性的主要活动断裂及应对建议或对策,并进一步重点指出长江中下游成都-上海沿江地区的32条重要活动断裂带及其穿越或影响到的主要城市群和重大工程。在活动断裂梳理结果基础上,总结提出长江经济带西部的强烈地壳变形与地震活动主要由印度板块与欧亚板块碰撞作用下在青藏高原东南缘地区形成的“川滇弧形旋扭活动构造体系”所控制,而中-东部地区属于印度板块与西太平洋板块共同作用下区域性挤压-剪切变形导致的具有共轭走滑断裂系统特征的“棋盘格子式”活动构造体系格局,其中需要特别关注7条典型活动断裂带的活动性及其对城市群地壳稳定性的影响。根据区域的活动构造体系、活动断裂与历史地震活动性等特点,初步归纳了该区的未来地震危险性问题及应重点关注的潜在强震危险区段,指出了典型的区域古地震地质遗迹特征及开展古地震调查研究的重要性。同时,依据长江经济带地区初步的区域地壳稳定性评价结果,认为次不稳定区和不稳定区主要集中在西部地区,而中-东部地区以次稳定区与相对稳定区为主,仅郯庐断裂带及其周边存在较明显的次不稳定区。最后,指出了长江经济带活动构造与区域地壳稳定性调查评价工作在活动断裂地质调查研究和城市活断层鉴别与地震危险性评价中面临的主要问题与挑战。      

介绍与简评《地层中地震记录（古地震）》一书

地质历史中有无地震？回答是肯定的。现代板块构造机制解决了地震的构造成因,同样地史中的板块运动也必然诱发地震。遗憾的是有关地史中地震（古地震）的报道实在是太少了,究其原因：①不认识地史中的地震记录;②缺乏有效的研究手段和方法;③忽视这一研究领域,或者将地震记录作其他成因解释。因此古地震研究就成了地质调查中的薄弱环节。     

塔里木盆地西南古生代地震地层学特征

塔里木盆地西南地区经历了从海相到陆相的发展历程,沉积了多类岩石,在地震剖面上表现为丰富的地震相类型.分析研究古生界地震相划分及其特征,将有助于解决非井及覆盖区古生代沉积相特征及展布,为塔西南地区石油地质条件的评价提供可靠的基础资料.     

方正断陷方4井区宝泉岭组二段沉积相研究

以依舒地堑方正断陷方4井区宝泉岭组二段为研究对象,以钻井、测井和地震资料为基础,综合运用沉积学、地球物理学等理论,开展方正断陷宝泉岭组二段的沉积相模式和沉积相展布特征研究.研究结果表明,方正断陷宝泉岭组二段沉积相类型主要为扇三角洲相、湖泊相、湖底扇相.根据地震相与沉积相之间的相应关系,确定了研究区宝泉岭组二段为横向水系比较发育的扇三角洲-滨浅湖-半深湖沉积体系.     

地震相分析技术在沙门子鼻隆岩性预测中的应用

地震相分析技术忠实于地震信息本身,克服了地震反演技术的某些缺陷,是研究沉积相和储层预测的重要手段之一.其综合利用了地震信号的各种地震信息,具有独特的解决问题的能力.利用Stratimagic地震相分析技术软件包实现地震道、多属性数据体等时窗/深度的层段内的地震相自动分析技术,对沙门子地区的河道展布进行了研究,侏罗系八道湾组属于扇三角洲砂体.从而更好的控制了该区主力油层的分布和连片范围,并取得了较好的效果.     

川中地区三叠系中、下统地震相与沉积相研究

应用碎屑岩地震相研究的理论和方法,对川中地区三叠系中、下统碳酸盐岩地震相进行了研究。地震相与沉积相的结合,通过地震剖面提供的各种参数解释环境背景和岩相条件,根据地震剖面上所通过的钻井岩相划分,使地震相、沉积相、钻井岩相分析融为一体,并在沉积和岩相研究方法上探索新的途径。     

地震相分析及其在石油勘探中的应用

地震相分析是根据地震资料解释环境背景和岩相,其目的是进行区域地层解释,确定沉积体系、岩相特征和解释沉积发育史,最后预测有利生油区和储集相带。针对传统地震相分析中一些信号分析理论存在的不足,文章介绍了6种新的地震相分析方法及其在石油勘探中的应用实例。     

地震资料在沉积相及储层研究中的应用——以东营凹陷辛斜164井区为例

充分运用地震资料,可以提高沉积相划分及储层砂体识别的精度和准确性.通过对测井、地震资料的分析,将辛斜164井区沙三中亚段划分成中9、中8、中7、中6、中5、中4、中3、中2、中1等九个沉积期次.参考地震属性分析,将每个准层序的三角洲又分为三角洲平原、三角洲前缘及前三角洲三个亚相,并描述了沙三中亚段的主要储集体性能.根据沉积相、储集体性能与波阻抗研究,提出了有利勘探区.地震资料及地震属性有助于三角洲沉积相及储层的研究.     

基于地质统计学的地震反演冲积扇相研究——以新疆C油藏为例

新疆C油藏属于开发早期区块,井资料少、井距较大,采用地震反演等数据进行沉积相研究,可提高研究精度。采用约束稀疏脉冲反演和地质统计学反演两种方法进行地震反演研究,前者受到地震分辨率的限制,纵向上分辨率不能够满足研究需求;而后者可提高反演纵向上的分辨率。本文采用地质统计学反演的储层厚度分布图进行沉积相分析,得到沉积相平面展布图,并总结了沉积相模式,解决了勘探阶段沉积相难以描述等问题,并取得了较好的效果。     

塔里木盆地孔雀河地区寒武-奥陶系沉积相与沉积体系

孔雀河地区位于塔里木盆地东北缘，有较好的油气勘探前景．依据地震地层学、层序地层学的方法原理，以地震资料为基础，结合钻井、地表露头资料分析，认为该区寒武一奥陶系主要发育台缘斜坡相、浅水陆棚相、深水陆棚相、陆棚斜坡相、半深海盆地相、深海槽盆地相、大陆坡相带及海底扇亚相．在对沉积相序、沉积相平面展布、沉积演化等沉积体系研究基础上，综合考虑了该区的古地理环境、沉积相平面组合规律及控制因素，建立了孔雀河地区寒武一早奥陶世的沉积相模式．     

松辽盆地徐家围子断陷沙河子组地震相研究

松辽盆地徐家围子断陷沙河子组处于断陷早期,受断陷影响较大.针对研究区的实际情况,根据地震反射终止关系,将沙河子组划分出了5个地震层序,即Sq1~Sq5.利用地震反射的内部结构和外部几何形态,结合地震同相轴等各类参数,在目的层内识别出楔状发散、席状平行、席状披盖、丘状前积、丘状空白和丘形乱岗状6种地震相,并描述其特征.通过综合解释,把地震相转换为沉积相.结果表明,沙河子组主要发育有辫状河三角洲、扇三角洲、湖泊和湖底扇等沉积体系.     

塔中地区中及上奥陶统沉积相

中及上奥陶统是塔中地区主要的油气勘探目的层系之一。在综合地层划分对比的基础上，分析了塔中地区不同沉积相的分布规律。礁滩沉积和斜坡沉积构成了台地边缘相的主体。碳酸盐台地上不同期次发育的边缘相是重要的油气储集体。它们主要分布于塔中I号断裂构造带和TZ10井构造带和塔中南缘断裂构造带上，沉积厚度相对较大。因此，可以得出这样的结论，这种分布状况代表了塔中地区构造对沉积相带的控制作用。通过大量二维及三维地震资料解释分析，发现在塔中广泛分布的丘状隆起地震相、楔状前积反射地震相和杂乱反射地震相相同样多沿主要构造线延伸，内部反射杂乱，成乱岗状反射。把已经认识的沉积相类型和这些地震相的分布特征相比较，可以确定这种地震相就是碳酸盐台地边缘相沉积体。这样，就有可能利用丰富的地震资料，预测有利油气富集的储集体的展布规律。