龙门山中央断裂南段盐井—五龙断裂的浅层地球物理方法探测

在2008年5月12日汶川MS8.0地震和2013年4月20日芦山MS7.0地震中,龙门山中央断裂南段的盐井—五龙断裂均未发现地表破裂现象,加之该断裂浅层地球物理资料极度匮乏,在一定程度上限制了对龙门山断裂带南段地震危险性的评价和发震能力的评估。针对龙门山中央断裂南段的盐井-五龙断裂经过区段的主要乡(镇)所在地多为宽度不大于300m的山间峡谷地区,且探测场区存在交通条件不便、场地工作面狭窄等问题,在浅层地震反射波法探测工作中采用小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的地震数据采集方式,并经数据处理后获得地震反射剖面图像。浅层地震探测定位结果结合高密度电阻率成像断面、探槽开挖和钻孔联合剖面资料,共同揭示了NE向的盐井—五龙断裂在宝兴县五龙乡东风村一带精确的空间展布位置、产状规模和近地表构造形态。探测结果表明盐井—五龙断裂于五龙乡北东风村西河两岸的T1阶地处隐伏通过,性质为倾向NW的逆冲断裂,近地表倾角50°~60°,上断点埋深19m。该断裂断错宝兴西河T2、T3阶地,西河右岸T1阶地断裂通过处两侧基岩的断距6~8 m,其破碎带及其影响带宽度约30m。本文浅层地球物理探测成果可对判定盐井—五龙断裂的近地表构造活动提供可靠的地震学证据,也为地震重灾区(宝兴县城)的灾后工程选址重建、地震危险性评价和制定抗震防灾规划提供了科学的基础资料。     

浅层人工地震和地质雷达在城市活动断层探测中的联合应用?以鹤壁市汤东断裂为例

浅层人工地震勘探是探查城市隐伏活动断层最有效的手段之一,然而受近地表探测盲区和探测分辨率的限制,该方法难以获取活动断层超浅层上断点的准确埋深位置。地质雷达探测方法在一定程度上可弥补浅层人工地震勘探的不足。为探索浅层人工地震勘探和地质雷达探测的联合应用效果,分析其在城市隐伏活动断层探测中的应用潜力,选取河南省鹤壁市汤东断裂西支为研究对象,并在冯屯村和前交卸村分别开展联合探测,获取高信噪比的浅层人工地震反射剖面和地质雷达剖面。浅层人工地震勘探揭示的冯屯村处汤东断裂西支上断点埋深为60～70 m,地质雷达探测揭示的上断点埋深约为2.5 m,结合平均沉积速率推测汤东断裂西支在冯屯村的最新活动时代约为25 ka。浅层人工地震勘探揭示的前交卸村处汤东断裂西支上断点埋深为50～60 m,地质雷达探测揭示出汤东断裂西支在前交卸村处未造成近地表约10 m以内的地层断错。研究结果表明,在城市隐伏活动断层探测中,采用浅层人工地震勘探和地质雷达探测相结合的方法,不但可有效确定活动断层的位置,且可进一步约束活动断层上断点的准确埋深,有利于指导后期地震地质勘探中的探槽和钻孔布设。     

甘孜—玉树断裂南段浅层地震反射波法探测

2010年4月14日7时49分在青海省玉树藏族自治州玉树县发生7.1级地震,地震灾区的恢复重建工作受到隐伏断裂段和余震活动等因素的严重制约,尤其是NW走向的甘孜—玉树断裂的空间展布位置对选址重建及断裂合理避让起着决定性作用。本研究以甘孜—玉树断裂南段为探测目标,在探测工作中采取了小道间距、小偏移距、多道短排列接收、共反射点多次覆盖观测的工作方式,进行跨断层的浅层地震反射波法探测,查明了甘孜—玉树断裂南段的空间展布位置和近地表构造形态,地震剖面揭示出的地层反射具有较高的信噪比和分辨率特征,且在横向上反射波同相轴可以连续追踪,地层界面的起伏变化形态和断裂构造特征也非常清楚,解译出了3支断层在覆盖层中呈花状构造展布,符合大型走滑断裂的构造样式。探测定位结果为灾后恢复重建和工程选址工作中避开断裂带、减少未来可能造成的地震灾害损失提供了科学依据。     

郯庐断裂带合肥段五河—合肥断裂构造特征

五河—合肥断裂是郯庐断裂带的西边界断裂,该断裂穿过合肥市城区,是1条规模较大、切割较深的隐伏活动断裂.为了研究该断裂的浅部结构特征、空间展布以及断裂活动性,我们利用2015年在合肥盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了郯庐断裂带合肥段的浅层P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中跨五河—合肥断裂还完成了2条高分辨率的浅层地震反射剖面.研究结果表明：郯庐断裂带合肥段是一个由多条主干断裂构成的复杂构造带,近地表速度结构表现为凹隆相间的构造特征,且沉积盖层厚度明显受到郯庐断裂带分支断裂的影响和控制.五河—合肥断裂在P波速度结构剖面表现为高速和低速区的分界,对断裂两侧的地层沉积具有重要的控制作用,该断裂向下错断了盆地基底,向上错断了埋深21~35 m的中更新统下部地层,其最新活动时代为中更新世早期.研究结果不仅为进一步认识五河—合肥断裂浅部构造形态提供了地震学依据,还可为该区断裂两侧的城镇规划和建设中避让活动断层提供基础资料.     

浅层人工地震探测在八钢-石化隐伏断裂中的应用

以八钢—石化隐伏断裂为例,介绍了在乌鲁木齐地区第四系较厚的河流相卵砾石覆盖层中利用浅层人工地震探测隐伏活动断裂的具体方法。首先进行观测系统参数的确定,其次实施多次覆盖的人工地震探测,从而获得较好的多层反射界面剖面,在此基础上结合相关资料进行地质解译,最后通过钻孔联合剖面验证。分析结果表明,八钢—石化隐伏断裂为隐伏的逆断层—背斜构造,宽度达150~300 m,主断层位于背斜北侧,有2条,为倾向S或SE的逆断层,错断了中更新统—上更新统砾石层,上盘形成背斜构造,在背斜南翼发育次级逆断层或正断层,主逆断层带的总垂直位移为21~23 m。     

龙门山大川-双石断裂在都江堰隐伏段的综合探测研究

大川-双石断裂位于龙门山前山断裂南段,因其在都江堰地区隐伏于岷江河流阶地之下,在一定程度上影响了对龙门山断裂带南段的地震危险性评价和发震能力评估。因此,掌握大川-双石断裂的地下分布特征和活动性,对都江堰城区的避灾规划和重大工程选址意义重大。本项研究在野外地质调查基础上,垂直断裂走向布设浅层地震反射剖面、高密度电阻率剖面和钻孔联合剖面。通过多种方法共同揭示了大川-双石断裂在都江堰地区的精确空间展布位置、近地表构造形态、上断点埋深及断裂活动性。大川-双石断裂在都江堰地区的岷江西岸阶地处隐伏通过,为逆断层,倾向NW,倾角在地表浅层为60°~70°,近地面为20°~30°;且破碎带向地面逐渐变浅变薄,上断点向上延伸至第四系灰褐色黏土层和棕黄色粗砂夹砾石层,埋深约3.5 m。上述研究表明大川-双石断裂在都江堰市区附近具有全新世活动特征。     

汉中盆地内梁山南缘断裂的活动性分析——以汉江大堤位置为例

为获取梁山南缘断裂在汉江大堤上断点的具体位置、近地表断错、上断点埋深、最新活动时代及滑动速率等信息,对其进行了浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测。浅层地震解译结果显示断点两侧第四纪以来的12组反射波全被垂向错断,最大错距约370m,影响带宽度约400m,影响带内地层起伏强烈。钻探结果反映主断层晚更新世中期的最大错距约28m,晚期错距约11m,平均滑动速率为0.38～0.49mm/a,上断点埋深为5～13m,属于晚更新世晚期活动断层。     

苏北盆地NE向断裂对盐泰锡常宜铁路工程影响

通过对盐城、泰州地区浅层地震勘探工作,对盐城、泰州地区主要NE向断裂的第四纪活动性进行了研究,获得了以下认识：盐城-南洋岸断裂、南阳断裂展布于新构造强烈坳陷区,控制了新近系及第四系沉积;主断层倾向北,在浅部同时发育反向断层构成“Y”字型断层组合,为晚更新世活动断层,地震危险性较大,具有发生6.5级左右地震的构造背景;陈家堡-小海断裂和泰州断裂与本线路相交段最新活动时代为中更新世,在浅部各由2条北倾的正断层组成,分别组成高邮凹陷和溱潼凹陷南缘的铲式断阶带,对晚第四纪地层无明显影响。综合浅层地震勘探成果及新建盐泰锡常宜铁路周边地质资料分析,在工程线路范围内未发现活动断裂存在,可不考虑活动断裂地表错动对工程线路的影响。     

龙门山山前疑似汶川M_S 8.0地震地表破裂的浅层地震反射调查

2008年5月12日发生在龙门山构造带的汶川MS8.0大地震是映秀-北川断裂突发错动的结果。此次地震不但使NE向的映秀-北川断裂和灌县-江油断裂发生了地表破裂,而且,在成都平原区的什邡、绵竹等地也出现了不同程度的地表裂缝、公路拱曲以及带状的喷砂冒水现象。此项探测研究以出现在什邡市师古镇附近的疑似地震地表破裂带为切入点,通过采用可控震源以及高精度的浅层地震反射勘探方法,获得了深度15～800m范围内高分辨率的地下结构和构造图像。结果表明,在地表破裂之下存在向平原区逆冲的隐伏断层和反向的逆冲断层,地震过程中隐伏逆断层的活动可能是近地表地层出现褶皱变形和地表破裂的主要原因     

浅层地震资料揭示的驻马店地区上蔡岗断裂浅部构造特征

已有资料显示上蔡岗断裂为隐伏逆断层,为研究上蔡岗断裂浅部构造特征,笔者跨断裂开展高分辨率浅层地震探测,获得4条高分辨率浅层地震剖面。本文根据高分辨率浅层地震剖面,并结合已有地质资料,对上蔡岗断裂浅部特征进行分析和讨论。研究结果表明:上蔡岗断裂为1条走向北北西、倾向北东东的逆断层,在岗地中部存在1条次级断层,与主断层呈反y形构造,与岗地地表形态基本一致。研究结果可为驻马店市地震危险性评价及城市规划提供地质和地球物理学依据。     

LATE-QUATERNARY ACTIVITY OF THE YALAHE FAULT OF THE XIANSHUIHE FAULT ZONE,EASTERN MARGIN OF THE TIBET PLATEAU

Complex geometrical structures on strike-slip faults would likely affect fault behavior such as strain accumulation and distribution, seismic rupture process, etc. The Xianshuihe Fault has been considered to be a Holocene active strike-slip fault with a high horizontal slip rate along the eastern margin of the Tibetan plateau. During the past 300 years, the Xianshuihe Fault produced 8 earthquakes with magnitude≥7 along the whole fault and showed strong activities of large earthquakes. Taking the Huiyuansi Basin as a structure boundary, the northwestern and southeastern segments of the Xianshuihe Fault show different characteristics. The northwestern segment, consisting of the Luhuo, Daofu and Qianning sections, shows a left-stepping en echelon pattern by simple fault strands. However, the southeastern segment(Huiyuansi-Kangding segment)has a complex structure and is divided into three sub-faults: the Yalahe, Selaha and Zheduotang Faults. To the south of Kangding County, the Moxi segment of the Xianshuihe Fault shows a simple structure. The previous studies suggest that the three sub-faults(the Yalahe, Selaha and Zheduotang Faults of the Huiyuansi-Kangding segment)unevenly distribute the strain of the northwestern segment of the Xianshuihe Fault. However, the disagreement of the new activity of the Yalahe Fault limits the understanding of the strain distribution model of the Huiyuansi-Kangding segment. Most scholars believed that the Yalahe Fault is a Holocene active fault. However, Zhang et al.(2017)used low-temperature thermochronology to study the cooling history of the Gongga rock mass, and suggested that the Yalahe Fault is now inactive and the latest activity of the Xianshuihe Fault has moved westward over the Selaha Fault. The Yalahe Fault is the only segment of the Xianshuihe Fault that lacks records of the strong historical earthquakes. Moreover, the Yalahe Fault is located in the alpine valley area, and the previous traffic conditions were very bad. Thus, the previous research on fault activity of the fault relied mainly on the interpretation of remote sensing, and the uncertainty was relatively large. Through remote sensing and field investigation, we found the geological and geomorphological evidence for Holocene activity of the Yalahe Fault. Moreover, we found a well-preserved seismic surface rupture zone with a length of about 10km near the Yariacuo and the co-seismic offsets of the earthquake are about 2.5~3.5m. In addition, we also advance the new active fault track of the Yalahe Fault to Yala Town near Kangding County. In Wangmu and Yala Town, we found the geological evidence for the latest fault activity that the Holocene alluvial fans were dislocated by the fault. These evidences suggest that the Yalahe Fault is a Holocene active fault, and has the seismogenic tectonic condition to produce a large earthquake, just like the Selaha and Zheduotang Faults. These also provide seismic geological evidence for the strain distribution model of the Kangding-Huiyuansi segment of the Xianshuihe Fault.     

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.     

The Kangding earthquake swarm of November, 2014

There was an earthquake swarm of two major events of MS6.3 and MS5.8 on the Xianshuihe fault in November, 2014. The two major earthquakes are both strike-slip events with aftershock zone along NW direction.We have analyzed the characteristics of this earthquake sequence. The b value and the h value show the significant variations in different periods before and after the MS5.8earthquake. Based on the data of historical earthquakes, we also illustrated the moderate-strong seismic activity on the Xianshuihe fault. The Kangding earthquake swarm manifests the seismic activity on Xianshuihe fault may be in the late seismic active period. The occurrence of the Kangding earthquake may be an adjustment of the strong earthquakes on the Xianshuihe fault. The Coulomb failure stress changes caused by the historical earthquakes were also given in this article. The results indicate that the earthquake swarm was encouraged by the historical earthquakes since1893, especially by the MS7.5 Kangding earthquake in1955. The Coulomb failure stress changes also shows the subsequent MS5.8 earthquake was triggered by the MS6.3earthquake.     

川滇菱形块体东边界库仑应力演化及强震发生概率估算

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑强震或大地震同震位错、震后黏滞松弛及主断层段震间构造应力加载三方面效应,给出1480年以来,川滇菱形块体东边界鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带共20个断层段由三方面效应引起的累积库仑应力变化随时间的演化,分析强震间相互作用和强震发生的应力累积背景,定性分析各断层段的地震危险性.同时,分别采用现今台网地震目录和川滇菱形块体东边界各断层段强震复发间隔两种资料,定量计算2030年各断层段的强震发生概率;并基于摩擦本构理论,将周边强震引起的库仑应力变化量作为应力扰动,修正强震发生概率的计算结果.各断层段累积库仑应力演化的结果表明,鲜水河断裂带中部八美段、色拉哈段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带北部巧家-东川段和南部建水段的累积库仑应力显著增加.修正的强震发生概率计算结果显示,鲜水河断裂带中部八美-色拉哈-康定一带、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带南部华宁-建水一带强震发生概率较高,地震危险性值得关注.本研究基于库仑应力演化计算定性分析强震危险性的同时,基于摩擦本构律理论,结合地震引起的应力扰动和强震发生背景,定量计算修正的强震发生概率,为川滇菱形块体东边界强震危险地点及中长期发震紧迫程度判定提供方法和依据.     

2014年四川康定MS6.3和MS5.8地震的应力触发研究

以2014年四川康定M_S6.3和M_S5.8地震为研究对象,计算了2次主震在近场和周围断层造成的库仑破裂应力变化,研究主震与余震的触发关系,以及2次主震对周围断层施加的应力负荷作用。结果表明:2次主震的共同作用控制了后续地震活动的演化趋势,其中康定M_S6.3地震产生的库仑破裂应力变化对后续余震事件的触发占主导作用。鲜水河断裂带南段和安宁河断裂带受到了一定的应力加载作用,未来地震活动的趋势可能会加强。     

鲜水河断裂带地震活动特征及强震发生随时间增长概率

作者等仔细分析了鲜水河断裂带从１７２５年到现在的地震资料，并利用乌莫洛夫Ｔ─Ｓ、Ｍ为参数的作图法及强震发生随时间增长概率，绘制了地震活动图件及地震发生概率曲线以及Ｍ─Ｔ图和鲜水河断裂应变释放曲线。根据这些资料可以清楚地看出鲜水河断裂带自１７２５年到现在可分为两个大的活动周期，其中６．０级以上地震有由康定依次向甘孜迁移的特点。在每一个大的地震活动周期中，地震基本上两次重复由康定向甘孜迁移的过程，而且较强地震多发生在第二次迁移过程中，１９８２年甘孜地震标志着断裂带在第二幕地震活动高潮中，中强震已经完成了最后一次由断裂带东南端向西北端迁移的过程。同时考虑到断裂带应变释放曲线的特征，估计鲜水河断裂带目前已进入新的平静阶段。前两个大的活动周期之间，平静了近一个世纪。按历史上地震定向迁移规律，估计在新的活动期地震仍将从康定方向开始，逐步向甘孜发展。     

Study of the segmentation of active fault by the boundary element method──analysis of the Xianshuihe fault zone

Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｆａｕｌｔ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ──ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｘｉａｎｓｈｕｉｈｅ　ｆａｕｌｔ　ｚｏｎｅ（张超）（陈连旺）（赵国光）...     

2014年11月22日康定M6.3级地震序列发震构造分析

2014年11月22日在NW向鲜水河断裂带中南段四川康定县发生M6.3级地震,11月25日在该地震震中东南约10km处再次发生M5.8级地震.基于中国国家数字地震台网和四川区域数字地震台网资料,采用多阶段定位方法对本次康定M6.3级地震序列进行了重新定位;利用gCAP(generalized Cut And Paste)矩张量反演方法获得了M6.3和M5.8级地震的震源机制解与矩心深度,分析了本次地震序列的发震构造,并结合历史强震破裂时空分布和2001年以来小震重新定位结果,对鲜水河断裂带中段强震危险性进行了初步探讨.获得的主要结果如下:(1)M6.3级主震震中位于101.69°E、30.27°N,震源初始破裂深度约10km,矩心深度9km;M5.8级地震震中位于101.73°E、30.18°N,初始破裂深度约11km,矩心深度9km.gCAP矩张量反演结果揭示这两次地震双力偶分量占主导,M6.3级地震的最佳双力偶解节面Ⅰ走向143°/倾角82°/滑动角-9°,节面Ⅱ走向234°/倾角81°/滑动角-172°.M5.8级地震最佳双力偶解节面Ⅰ走向151°/倾角83°/滑动角-6°,节面Ⅱ走向242°/倾角84°/滑动角-173°.依据余震分布长轴展布与断裂走向,判定节面Ⅰ为发震断层面,M6.3和M5.8级地震均为带有微小正断分量的左旋走滑型地震.(2)序列中重新定位的459个地震平均震源深度约9km,地震主要集中分布在6~11km深度区间,余震基本发生在M6.3和M5.8级地震震源上部.依据余震密集区展布范围,推测本次康定地震的震源体尺度长约30km、宽约4km、深度范围约6km.M6.3级主震震源附近的余震稀疏区可能是一个较大的凹凸体(asperity),在主震中能量得以充分释放.(3)最初3天的余震主要分布在M6.3级地震NW侧;而M5.8级地震之后的余震主要集中在其震中附近.M6.3级地震以及最初3天的绝大部分余震发生在倾角约82°近直立的NW走向色拉哈断裂上;M5.8级地震与其后的多数余震发生在倾角约83°近直立的NW走向折多塘断裂北端走向向北偏转部位,M5.8级地震可能是M6.3级地震触发相邻的折多塘断裂活动所致.(4)康定M6.3与M5.8级地震发生在鲜水河断裂带乾宁与康定之间的色拉哈强震破裂空段,本次地震破裂尺度较小,尚不足以填补该强震空段.色拉哈段以及相邻的乾宁段7级地震平静时间均已超过其平均复发周期估值,未来几年存在发生7级地震的危险.康定M6.3级地震序列基本填补了震前存在于塔公与康定之间的深部小震空区,未来强震发生在塔公至松林口段深部小震稀疏区内的可能性很大.