2017年四川九寨沟Ms7.0地震InSAR同震形变场及发震构造探讨

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_s7.0级地震,构造部位处于青藏高原东缘的巴颜喀拉地块东北角,震中位置是岷江断裂、塔藏断裂、虎牙断裂和雪山梁子断裂围闭的空震区。哪条断裂发震,如何界定其与周边活动断裂的关系,与青藏高原东缘近年来发生的大地震是否有成因联系等问题对于理解该区域现今构造活动模式、预判地震发展趋势和部署地震地质灾害防控等工作具有重要意义。利用地震前后两期Sentinel-1合成孔径雷达数据对地表同震形变场进行了InSAR测量,获取了极震区约2000 km²范围内的雷达视线向变形（-13~28 cm）和运动方向,呈现为主动盘单侧走滑兼逆冲的变形模式,结合震源机制、断裂展布、构造背景和近年地震迁移的分析,揭示了控震构造是巴颜喀拉地块北缘边界断裂弧形旋转体系的尾端构造,发震断层是该断裂系中塔藏断裂的南段,并有与虎牙断裂贯通的趋势,因此,应重视本次地震与虎牙断裂之间的空震区未来的强震危险性问题;从区域上看,此次九寨沟地震可能与汶川地震具有一定的时空成因联系,因在巴颜喀拉地块南北边界断裂破裂基本贯通的条件下,2008年汶川地震诱发的东缘中部锁固破裂导致块体加速向东挤出,2013年鲁甸地震又释放了东缘南段挤压构造应力,从而进一步加剧了东北角的应力集中,促使九寨沟地震的发生。     

Surface Rupture of the 1515 Yongsheng Earthquake in Northwest Yunnan,and Its Seismogeological Implications

The 1515 M7? Yongsheng earthquake is the strongest earthquake historically in northwest Yunnan. However, its time, magnitude and the seismogenic fault have long been a topic of dispute. In order to accurately define those problems, a 1:50000 active tectonic mapping was carried out along the northern segment of the Chenghai–Binchuan fault zone. The result shows that there is an at least 25 km–long surface rupture and a series of seismic landslides distributed along the Jinguan fault and the Chenghai fault. Radiocarbon dating of the ~(14) C samples indicates that the surface rupture should be a part of the deformation zone caused by the Yongsheng earthquake in the year 1515. The distribution characteristics of this surface rupture indicate that the macroscopic epicenter of the 1515 Yongsheng earthquake may be located near Hongshiya, and the seismogenic fault of this earthquake is the Jinguan–Chenghai fault, the northern part of the Chenghai–Binchuan fault zone. Striations on the surface rupture show that the latest motion of the fault is normal faulting. The maximum co–seismic vertical displacement can be 3.8 m, according to the empirical formula for the fault displacement and moment magnitude relationship, the moment magnitude of the Yongsheng earthquake was Mw 7.3–7.4. Furthermore, combining published age data with the ~(14) C data in this paper reveals that at least four large earthquakes of similar size to the 1515 Yongsheng earthquake, have taken place across the northern segment of the Chenghai–Binchuan fault zone since 17190±50 yr. BP. The in–situ recurrence interval of Mw 7.3–7.4 characteristic earthquakes in Yongsheng along this fault zone is possibly on the order of 6 ka.     

苏门答腊地震对柴达木地方震的触发作用

2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊西北海域发生40年来最强烈的地震,造成巨大伤亡和财产损失.大地震在4000km外的柴达木盆地西部地区狮子沟地震台阵网上有长达1000多秒的明显记录,也触发柴西地区地方震的发震频率在大地震之后一天内提高了10倍.从大地震触发的地方震活动分布来看,触发地震的发震断裂是英雄岭南侧花土沟断裂和红柳泉断裂.      

塔里木地块北部横向构造及断条模式

提要:塔里木盆地北部与西南天山毗邻区域发育的浅部构造系统是喀什坳陷—柯坪塔格逆冲推覆构造带—库车前陆坳陷冲断带,它们在山前以1～3排方式平行造山带展布,是一套由底板滑脱断坪和断坡构成的逆冲推覆系统,具有明显的横向分段性;该区深部构造系统却是一组以北西向为主展布的断条构造,并可以划分出4个一级断条构造。笔者从构造层变形、重力、航磁异常场及天然地震平面分布密度等几个角度,对区内深部横向构造系统进行了研究,并利用天然地震深度/频次统计结果,识别出圈层拆离解耦面的深度分布,进而探讨了深部横向构造运动的岩石圈地壳圈层归属,对区域北西向横向构造系统做了详细的论述。本文选择喀拉玉尔滚断裂带和库尔勒断裂带进行重点解剖,研究了横向构造与浅部构造的转换关系,最终提出了塔里木地块北部断条构造几何学运动学模式,即塔里木地块深部向北西方向运动受到古西南天山的阻挡性约束而“被迫”俯冲,岩石圈地壳发生拆离解耦,原有的横向构造——北西向构造带(断裂带)被激活,使得俯冲系统以断条为单位进行俯冲;在俯冲过程中,岩石圈地壳的拆离及横向构造被激活的方向是从约束体(南天山)附近开始,向塔里木盆地(北部)的腹地方向推进,因此,越是接近造山带区域,断条俯冲状态的差异越明显,横向分段性越突出;而正因为塔里木地块以断条形式向南天山的俯冲行为,使得山前坳陷冲断带(及天山)发生分段。     

Unknown large ancient earthquakes along the Kurai fault zone (Gorny Altai): new results of palaeoseismological and archaeoseismological studies

Palaeoseismological and archaeoseismological studies in the Kurai fault zone, along which the Kurai Range is thrust onto Cenozoic deposits of the Chuya intramontane basin, led to the identification of a long reverse fault scarp 8.0 m high. The scarp segments are primary seismic deformations of large ancient earthquakes. The scarp’s morphology, results of trenching investigations, and deformations of Neogene deposits indicate a thrusting of the piedmont plain onto the Kurai Range, which is unique for the Gorny Altai. Similarly for Northern Tien Shan, we explain this by the formation of both a thrust transporting the mountain range onto the depression and a branching thrust dislocation that forms the detected fault scarp. In a trench made in one of the scarp segments, we identified the parameters of the seismogenic fault – a thrust with a 30° dipping plane. The reconstructed displacement along the fault plane is 4.8 m and the vertical displacement is 2.4 m, which indicates a 7.2–7.6 magnitude of the ancient earthquake. The ¹⁴C age of the humus-rich loamy sand from the lower part of the colluvial wedge constrains the age of the earthquake at 3403–3059 years BP. Younger than 2500 years seismogenic displacements along the fault scarp are indicated by deformations of cairn structures of the Turalu–Dzhyurt-III burial mound, which was previously dated as iron age between the second half of I BC and I AD.     

滇西南2014年景谷中-强震群的地质构造成因——茶房-普文断裂带贯通过程的构造响应

2014年10—12月期间,云南景谷接连发生了Ms6.6、Ms5.8、Ms5.9三次中-强地震。为确定地震的地质构造成因,在地表调查的基础上,综合该区的地质构造情况、烈度与余震分布、震源机制解等资料,确定此次震群活动的宏观震中位于永平盆地东南侧山地,发震断层为地质与地貌表现不显著的NW向右旋走滑断层。此次震群活动及余震迁移过程指示,由于断层斜接部位岩桥的临时阻碍,Ms6.6地震破裂在向南东扩展过程中发生短暂停滞,突破障碍后进一步引发了Ms5.8和Ms5.9地震,这符合震源破裂沿NW向发震断裂分段破裂的行为。区域活动断裂的遥感解译结果发现,发震断层位置恰好处于NW向右旋走滑的茶房断裂与普文断裂之间,区域上属于该断裂带的不连贯部位,指示此次中-强震群活动应该是茶房-普文断裂带贯通过程的构造活动表现。结合思茅地块的历史地震资料发现,思茅地块地震活动多以小于等于6.8级为主,发震构造多为NW向断裂。指示在现今构造应力场作用下,该区NW向断裂的活动性相对NE向断裂更加显著,属于该区主要控震构造,应在今后的地震地质工作中给予更多关注。     

CENOZOIC BASIN EVOLUTION, STRUCTURAL STYLES OF THE QAIDAM AND AN ESTIMATE OF DENUDATION IN ADJACENT MOUNTAIN SYSTEMS, NORTHEAST QINGHAI—TIBETAN PLATEAU

CENOZOIC BASIN EVOLUTION, STRUCTURAL STYLES OF THE QAIDAM AND AN ESTIMATE OF DENUDATION IN ADJACENT MOUNTAIN SYSTEMS, NORTHEAST QINGHAI—TIBETAN PLATEAU     

青藏高原东北缘海原-六盘山断裂带现今地壳应力环境的数值分析

海原-六盘山断裂是青藏高原东北缘的大型边界断裂带,是中国大陆典型的地震危险区。地壳构造加载特征的定量研究有助于分析区域孕震环境,参考青藏高原东北缘GPS形变和岩石圈精细结构等资料,本文建立海原-六盘山断裂带周缘的三维岩石圈分层模型,分析现今构造加载作用下区域地壳形变和应力演化特征。数值计算结果显示:青藏高原东北缘现今处于以北东-南西向的水平挤压为主导和北西-南东向的水平引张的变形特征。青藏高原东北缘中-下地壳流变性质影响上覆脆性地壳应力环境,中地壳较低粘滞系数对应的模型地壳应力计算值与研究区实际地壳应力场相近。海原断裂中-西段构造加载作用显著,具有相对较高的库仑应力积累和最大剪应力分布;而六盘山断裂周缘地壳应力和最大剪应力小于海原断裂带。构造应力积累的空间分布差异说明六盘山断裂具有较弱的构造孕震环境,而研究区走滑型断裂的孕震加载作用显著。尽管六盘山处于较低的应力状态,但仍不能轻易忽视其长期存在的强震空区所暗示的发震潜力。     

从德令哈地震分析青藏高原北缘东段的深部构造活动

在祁连山南北布设的10台REFTEK宽频地震仪器记录到了2003年4月发生在仪器台阵范围内的6．7级地震及其数十次余震,提供了研究青藏高原北缘深部构造的新资料,对3级以上震源的定位和震源机制研究结果表明,柴达木盆地北缘逆冲左行走滑断裂东段的宗务隆山逆冲断裂在南北挤压作用下引发了此次地震活动,是陆陆碰撞和内陆俯冲的结果,青藏高原北缘的走滑断裂在浅部呈缓倾斜,深部往往以较陡的产状向下延伸。震源区的构造分析证实了印度板块岩石圈的超深俯冲作用对高原北缘的影响,受南北向应力作用影响形成的走滑断裂近东西向的位移目前仍很剧烈。     

Characteristics of Late-Quaternary Activity and Seismic Risk of the Northeastern Section of the Longmenshan Fault Zone

Following the 2008 Wenchuan M8 earthquake,the seismic risk of the northeastern section of the Longmenshan fault zone and the adjacent Hanzhong basin has become an issue that receives much concern.It is facing,however,the problem of a lack of sufficient data because of little previous work in these regions.The northeastern section of the Longmenshan fault zone includes three major faults：the Qingchuan fault,Chaba-Lin＇ansi fault,and Liangshan south margin fault,with the Hanzhong basin at the northern end.This paper presents investigations of the geometry,motion nature,and activity ages of these three faults,and reveals that they are strike slip with normal faulting,with latest activity in the Late Pleistocene.It implies that this section of the Longmenshan fault zone has been in an extensional setting,probably associated with the influence of the Hanzhong basin.Through analysis of the tectonic relationship between the Longmenshan fault zone and the Hanzhong basin,this work verifies that the Qingchuan fault played an important role in the evolution of the Hanzhong basin,and further studies the evolution model of this basin.Finally,with consideration of the tectonic setting of the Longmenshan fault zone and the Hanzhong basin as well as seismicity of surrounding areas,this work suggests that this region has no tectonic conditions for great earthquakes and only potential strong events in the future.     

发震断层对微、宏观震中偏离的影响分析:以新疆地区为例

大量震例表明通常情况下地震的微、宏观震中有很大的偏离,如何在震后快速正确估计微、宏观震中偏离的程度,是目前迫切需要解决的重要问题。以新疆地区为例,详细研究了新疆地区M s≥6.5级的历史地震微、宏观震中偏离与发震构造的空间分布关系。新疆地区主要的发震断层类型包括逆断层、逆冲走滑断层及走滑断层3种。针对不同的发震断层类型初步提出了根据发震构造快速估计6.5级以上强震微、宏观震中偏离的模型和方法。微、宏观震中偏离的理想方向取决于破裂的性质(如单侧破裂、双侧破裂),很难确定理想宏观震中在发震断层的确切位置,具有一定的随机性,但是地震微、宏观震中的偏离方向与新疆整体构造应力方向具有一致性,宏观震中位置一般位于发震断层上或其附近,在实际应用过程中可以认为宏观震中就在断层上。     

两次于田M_S7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明:1)2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa,存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时,震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa;而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果,2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4~24.9 a;2)在较短的时间尺度内,对于距离相近的两次地震之间,同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化;3)2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应,地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显,最大达2.8×10–3 MPa;玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10–4 MPa;东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10–4 MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3 MPa。     

关于汶川地震发震机制

2008年5月12日汶川8级地震的发震断层是四川龙门山逆冲带的前锋灌县—安县断层,或此断层附近新产生相同产状的断层。发震断层走向NE倾向NW,逆冲兼右行平移。汶川地震的发震机制是印藏陆-陆碰撞后,印度次大陆活塞状嵌入欧亚板块造成青藏高原东部向SEE方向近水平挤压,在龙门山冲断带前锋向东南逆冲到四川盆地,构造应力积累和释放的结果。汶川地震演示了一个青藏高原东缘龙门山隆起的构造模型,即其经由龙门山冲断带的地壳冲断作用和缩短作用而隆升。这与Burchfiel的模型不同,该模型认为龙门山上升是由于韧性下地壳流受到四川盆地高强度地壳阻挡而上涌所致。这两种模型可能各有其适用时间阶段,然而本文的模型是不可或缺的,因汶川地震已显示了它的真实性。     

阿尔金断裂带东段地区深浅部构造综合分析

阿尔金断裂带东段地区的地质构造特征及其动力学机制一直是地学工作者关注的焦点。近年来小震资料越来越多应用到活动断裂空间展布、深浅构造分析及动力学机制研究领域。本文应用双差定位法获得研究区域2008～2017年间6013次地震事件的精确定位数据,通过多条小震深度剖面清晰刻画出断裂系统的空间展布形态。综合石油地震剖面、人工地震宽角反射/折射剖面、人工地震深反射剖面,充分利用小震精确定位信息以及浅表活动构造研究成果,建立研究区断裂系统的深浅部构造模型。研究区莫霍面由北往南逐渐加深,存在三处断错,呈阶梯状展布,地壳内存在一条厚约10km的低速层,在该层以上为地震多发区,断裂系统总体呈"Y"字型,上部为一系列叠瓦状逆冲断裂,造成祁连山的隆升,向下并入一条主干断层。最后探讨了青藏高原东北缘地区构造运动的动力学机制,亚洲板块俯冲至祁连山前,上地壳以逆冲推覆构造模式造成上地壳增厚现象,而中下地壳主要为亚洲岩石圈地幔下插,上地幔的拖曳作用下发生流动引起地壳增厚,上下地壳整体增厚。     

龙门山南段构造变形及应力序列

2008年5月12日的汶川大地震表明龙门山断裂带仍然是一个构造活动带,为达到防震减灾的目的,对龙门山进行深入研究显得非常必要。作者通过龙门山南段的怀远和雅安两条实测构造地质剖面,应用传统的构造解析法,结合构造带的分带讨论思想,对野外实测的褶皱、节理和断层等构造变形要素进行综合分析,确定出各构造带的变形和应力序列。中央断裂带构造变形次数达10次以上,其中以NW-SE向逆冲最多,部分为左旋逆冲或右旋逆冲。滑覆体构造变形序列达5次左右。前山断裂带的构造变形序列较少,约5次以上。     

芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论

芦山地震发生在巴彦喀拉块体与华南块体之间龙门山推覆构造带南段。野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带,仅在各山前陡坡地带出现平行于山麓陡坡的张性地裂缝、山地基岩崩塌、滑坡等边坡震动失稳现象和震动引起的砂土液化现象。重新定位的芦山地震余震分布、震源机制解和地表构造地质等分析表明,芦山地震的发震断层为一条现今尚未出露地表、其上断点仍埋藏在地下9 km以下地壳中的一条盲逆断层,走向212°,倾向NW,倾角38°±2°,上断点以上至地表的构造变形符合断层扩展背斜模型。根据汶川地震和芦山地震的余震空间分布、地震破裂过程、深浅构造关系等差异反映出它们是分别发生在龙门山推覆构造带中段和南段的两次独立地震破裂事件。     

柴达木盆地新生代演化及其构造重建——基于地震剖面的解释

柴达木盆地是青藏高原内部最大的坳陷。柴达木盆地构造成因的研究, 可以揭示青藏高原形成机制和生长历史。本文分析了柴达木盆地区域地震勘探剖面, 得到如下认识:柴达木盆地一级构造为新生代宽缓复向斜, 其振幅和半波长分别从柴西的> 16km和~170km变化为柴东的 < 4km和~50km。褶皱首先在柴西贴近阿尔金断裂附近形成(65~50.5Ma), 并向柴东扩展(23.3Ma)。复向斜的形成与较老的柴北缘逆冲断层系(65~50.5Ma)和较年轻的柴南缘逆冲断层系(35.5~23.3Ma)有关。盆地内部新生代上地壳缩短作用, 由柴西的> 48%, 向柴东减小到 < 1%, 说明在柴西和柴东之间, 存在地壳加厚机制的渐进转换:柴西主要为上地壳缩短, 柴东主要为下地壳缩短。      

柴达木盆地及邻区侏罗纪原型盆地恢复及油气勘探前景

侏罗系是柴达木盆地最重要的源储层系之一。通过野外地质、剖面实测、地震解释、显微构造分析等大量系列资料的综合应用与分析,认为研究区自中生代以来,经历了印支期右行逆冲-走滑构造运动、早—中侏罗世伸展运动、早白垩世北西-南东向挤压及新生代南北向挤压运动,它们与早侏罗世至中侏罗世早期(小煤沟组至大煤沟组)在NE向伸展应力场作用下形成的断陷盆地、中侏罗世晚期至晚侏罗世(彩石岭组—洪水沟组)热力沉降坳陷盆地、早白垩世南北向挤压坳陷盆地密切相关。侏罗纪原型盆地发育三类沉积边界,即盆缘不整合边界(缓坡型和陡坡型边界)、盆内正断层边界、后期逆断层改造边界。不同的现存盆地边界类型对原型盆地恢复的作用不同。侏罗纪盆地以东昆仑构造带为界具有"北陆南洋"的古地理格局,柴达木地区的侏罗纪盆地主要发育在沿岸造山带和岛弧带的山前坳陷以及薄弱的柴北缘加里东俯冲碰撞带之上,形成相对分隔的独立盆地群。柴达木早、中、晚侏罗世原型盆地的分布因受到古特提斯洋向北偏东方向的俯冲作用和阿尔金断裂左旋走滑作用的影响,其沉积中心和沉积范围呈现出从早到晚向东北方向逐渐迁移的规律。早侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘西部的冷湖—马海一带,中侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘中段的大柴旦—怀头他拉一带,而晚侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于德令哈—乌兰一带。     

Deep seismic reflection profiling across the Ou Backbone range, northern Honshu Island, Japan

Knowledge of the crustal structure, especially the geometry of seismogenic faults, is key to understanding active tectonic processes and assessing the size and frequency of future earthquakes. To reveal the relationship between crustal structure and earthquake activity in northern Honshu Island, common midpoint (CMP) deep reflection profiling and earthquake observations by densely deployed seismic stations were carried out across the active reverse faults that bound the Ou Backbone range. The 40-km-long CMP profiles portray a relatively simple fault geometry within the seismogenic layer. The reverse faults merge at a midcrustal detachment just below the base of the seismogenic layer, producing a pop-up structure that forms the Ou Backbone range. The top of the reflective middle to lower crust (4.5 s in travel time (TWT)) nearly coincides with the bottom of seismogenic layer. The P-wave velocity structure and surface geology suggest that the bounding faults are Miocene normal faults that have been reactivated as reverse faults.     

郯庐断裂带北段构造特征及构造演化序列

根据大量野外地质调查和盆地地震资料分析,认为郯庐断裂北段在中-新生代发生多期不同性质的活动,形成各具特色的构造变形现象。密山县知一镇敦密断裂韧性剪切带具有左旋走滑特征,其中黑云母~(40)Ar/~(36)Ar-~(39)Ar/~(36)Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带被利用发生第二期左旋走滑运动并向北扩展到中国东北-俄罗斯远东地区的产物。四平市叶赫乡佳伊断裂带中负花状断裂形成于早白垩世早中期,是郯庐断裂北段在早白垩世遭受左旋走滑-拉张作用的典型代表。四平市石岭镇佳伊断裂大型走滑-逆冲断褶带、桦甸县敦密断裂"逆地堑"、沈阳-哈尔滨逆冲断裂形成于晚白垩世嫩江运动-晚白垩世末期,这一时期脆性右旋走滑-逆冲事件规模大,影响范围广,导致整个郯庐断裂北段遭受到强烈改造。佳伊断裂带和敦密断裂带中古近纪盆地在横剖面上呈不对称地堑,并且不对称地堑沿断裂带走向发生断、超方向左右变位,是郯庐断裂带北段在古近纪时受右旋走滑、伸展双重机制控制的产物。根据郯庐断裂带北段中-新生代不同地质时期变形特征,建立了郯庐断裂北段构造演化序列。即郯庐断裂北段构造演化分为左旋韧性剪切(J_2末期)、左旋张扭(K_1早中期)、右旋压扭(K_2晚期-末期)、右旋走滑断陷(E)和构造反转(E_3末期)五个阶段。其演化历史主要受控于环太平洋构造域的构造作用。