汶川地震相关的断裂带含碳气体排放量估算

断裂带是地下气体向上运移的有利通道,地震活动会加剧地下气体沿断裂带向上运移,释放到大气中。本文利用卫星高光谱遥感技术,初步估算了汶川地震伴随的大范围含碳气体(CH_4、CO和CO_2)的排放变化总量。结果显示,龙门山断裂带长期不断地向大气中排放大量的含碳气体,汶川地震的发生导致在短时间里龙门山断裂带向大气中至少多排放了4740t CO、8549t CH_4和87.15 Mt CO_2。地震活动造成的断裂带含碳气体排放不可忽视,是地质碳排放的重要组成部分,对大气环境效应有重要影响。     

汶川M_s 8.0地震破裂带CO_2、CH_4、Rn和Hg脱气强度

地震活动断裂带能够向大气释放大量的温室气体、放射性气体和有毒气体(CO_2、CH_4、Rn和Hg),并对大气环境的影响产生复杂的影响。利用静态暗箱法,对汶川M_s8.0地震破裂带CO_2、Rn和Hg脱气强度进行实地测量,并计算了CO_2和Hg脱气对大气的年贡献量。结果表明:(1)破裂带土壤气中CO_2、CH_4、Rn和Hg异常浓度最大值分别可以达到7.98%、2.38%、524.30k Bq/m~3和161.00ng/m~3;破裂带CO_2、Rn和Hg脱气平均通量是34.95g·m~(-2)d~(-1)、36.11m Bq·m~(-2)s~(-1)和26.56ng·m~(-2)h~(-1),最大值分别达到259.23g·m~(-2)d~(-1)、580.35m Bq·m~(-2)s~(-1)和387.67ng·m~(-2)h~(-1);(2)汶川Ms8.0地震破裂带向大气脱气的CO_2年贡献量是0.95Mt,Hg的年贡献量是15.94kg。汶川Ms8.0地震破裂带破裂CO_2、CH_4、Rn和Hg等的脱气强度,不仅与破裂带渗透率有关,还与断裂带浅部存在的气藏、煤层以及磷矿层等气体源有重要的联系。     

5.12汶川地震对黄龙世界遗产地源泉水文地球化学的影响——高分辨率和高精度的水文地球化学监测证据

2008年5月12日的汶川特大地震不仅造成了惨重的人员伤亡和巨大的经济损失,而且对当地生态环境产生了严重的影响。本文根据黄龙钙华景观退化的人为和自然影响机理研究获得的部分高分辨率和高精度水文地球化学监测数据分析发现,大地震通过诱导控制黄龙源泉的深源断裂活动对源泉的水文地球化学产生了显著影响,主要表现为地震后泉流量、水温、电导率和CO2分压升高,反映出地震增加了地下向地表的水、热、钙离子和CO2通量。然而,地震对从泉水中沉积的钙华景观的后续影响以及汶川地震造成深源CO2向大气CO2释放对全球碳循环的影响,有待进一步的监测评估。      

汶川地震主滑移带（PSZ）：映秀—北川断裂带内的斜切逆冲断裂

2008年5月12日在青藏高原东缘龙门山地区发生了毁灭性的汶川地震(Ms 8.0),并沿映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别产生约270 km和80 km长、并具不同运动性质的地表破裂带。大地震后的断裂带科学钻探是研究地震机制的有效方法,为更好地了解汶川地震过程中的断裂机制、岩石的物理、化学变化和特征,2008年11月4日(汶川地震后的178 d)快速实施了汶川地震断裂带科学钻探项目(WFSD),该项目在这两条断裂带的上盘布置深浅不一的五口群钻(500～3000 m深)。笔者以汶川科钻一号孔(WFSD-1)岩心为主要研究对象,通过对岩心的岩石学研究和构造分析,识别出映秀—北川断裂带中的不同断裂岩分布和组合,以及确定了汶川地震主滑移带位置,为进一步研究汶川地震断裂机制提供了基础。     

龙门山北部青川断裂带空气颗粒研究

<正>青川断裂位于龙门山造山带后山断裂北部,2008年汶川地震中,平武-青川主干断裂通过位置的房屋大多严重破坏或倒塌,地震影响烈度可达Ⅸ度,汶川地震时沿平武-青川主干断裂通过位置存在震害显着加重的条带状异常现象,局部地区可见由地震产生的地表破裂现象(黎小刚等,2008;李勇等,2008;徐锡伟等,2008)。地震断裂带为地气排气最为强烈的地区之一,地震产     

汶川地震断裂作用研究新认识

2008年汶川地震后,人们不得不思考问题是:大地震是如何发生的?下一次大地震什么时候发生?也就是涉及地质学家和地球物理学家一直未解决的科学问题:断层是如何破裂的?震后断裂是如何愈合的?我们试图通过对汶川地震断裂带结构、断裂摩擦行为和断裂愈合过程的研究来回答这些问题。本文将介绍通过对地表露头和汶川地震断裂科学钻探一号孔(WFSD)岩心中汶川地震主滑移带的详细研究,以及钻孔中长期温度监测来分析有关汶川地震断裂动态弱化和摩擦行为,并结合钻孔中长期水文监测计算所得断裂带渗透率变化,分析震后断裂愈合过程,进而探讨和认识汶川地震断裂作用所涉及的上述问题。经过详细研究,确定了汶川地震断裂带(映秀—北川断裂带)宽105~240 m、具有五个不同断裂岩组合的内部结构,是一条经常发生大地震、具多种弱化机制的断裂带;发现了汶川地震不仅具有同震石墨化作用,而且测量到目前世界上最低的动态摩擦系数(≤0.02),同时首次记录到大地震后断裂快速愈合信息。这些研究结果不仅直接回答了一直困扰在地震地质和地震物理学领域几十年的关键问题,而且对完善地震断裂理论和认识汶川地震机制具有极其重要的意义,为防震减灾提供了理论依据。     

汶川M_s 8.0级地震断层间相互作用及其对起始破裂段的启示

汶川地震在地表形成了北东向与北西向两个方向的地表破裂带,余震分布也清晰地显示沿着小鱼洞断裂存在一条北西向小震密集条带。为了研究北西向小鱼洞断裂在汶川地震破裂过程中的作用,在已有的地表破裂数据和认识的基础上,结合汶川地震前小震资料和余震资料,完善了汶川地震震源构造模型。分别计算了以北川—映秀断裂西南的虹口段(BY1)与小鱼洞断裂作为初始破裂段所产生的库仑静应力变化量(ΔCFS)分布图像。结果显示,以北川—映秀断裂虹口段(BY1)做为起始破裂段,虽然小鱼洞断裂西北段(XYD2)的局部地段处于应力触发区,但在出现地表破裂的小鱼洞断裂东南段(XYD1)却处于1.5 bar的应力抑制区,同时随着北川—映秀断裂向北东方向的进一步破裂,小鱼洞断裂仍处于应力抑制区,并且范围有所扩大。如果这样,在汶川地震过程中,小鱼洞断裂应该是稳定的,不可能产生地表破裂带及小震密集条带;以小鱼洞断裂作为起始破裂段,北川—映秀断裂BY1段的大部分区段处于1.0～1.5 bar的应力触发区,不但如此,小鱼洞断裂对彭灌断裂也有触发作用。基于以上结果,认为汶川地震破裂过程是以北西向小鱼洞断裂为起始破裂段,该断裂的破裂触发了北川—映秀断裂和彭灌断裂,并导致北川—映秀断裂向北东方向发生级联破裂。     

墨西哥下加利福尼亚M_W 7.2地震前后CO遥感地球化学异常

利用AIRS产品数据提取了2010年4月4日墨西哥下加利福尼亚MW7.2地震前后震中及其附近CO总量和CO体积混合比随时间变化的信息,讨论了CO气体地球化学变化与地震活动的关系。数据表明,下加利福尼亚地震前约一个月CO总量升高,高出前两年同期平均值2～4×1017 mole/cm2,在地震发生前后CO总量和近地表CO体积混合比有波动现象,且8日平均数据的标准偏差增大,约为非地震时段的2倍。该现象应该归因于地震孕育发生过程中地应力作用使岩石圈脱气增强、大气电磁和化学反应引起的CO含量的增加。研究结果表明利用卫星高光谱遥感数据提取与地震有关的CO气体地球化学信息,对地震监测预报有重要意义。     

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。     

汶川8.0级特大地震震源断裂特征及其动力学分析

笔者根据地壳表层地质构造和地震地质研究与地震测深和大地电磁测深成果,运用现代构造解析理论与方法,论证了汶川8.0级特大地震的深部构造环境,探讨了汶川8.0级特大地震震源区的地震断裂和震源断裂基本特征与相互关系,及其形成的地球动力学问题。笔者认为龙门山碰撞造山带深处隐伏壳幔韧性剪切带可能是汶川8.0级特大地震主震区的震源断裂,而地壳表层发育的映秀断裂带、北川断裂带和彭县—灌县断裂带等可能是汶川8.0级特大地震主震区的地震断裂,该区震源断裂与地震断裂既有显著区别,又有密切联系。研究表明,在印度板块与太平洋板块和菲律宾海板块对欧亚板块俯冲碰撞的动力学作用下,形成上扬子地块向青藏高原东缘碰撞—楔入以及青藏高原东缘向东仰冲,深部向东俯冲的动力学态势,造成龙门山碰撞造山带切割莫霍界面的壳幔韧性剪切带向中上地壳扩展,应力高度集中与能量快速释放破裂,从而引起汶川8.0级特大地震的发生,以及大型同震地表破裂带的形成。探索震源断裂与地震断裂区别与联系,对进一步研究地震机制与发震动力学以及防震减灾有重要意义。     

幔源CO_2释出机理、脱气模式及成藏机制研究进展

针对幔源CO2如何从地幔岩浆中脱出并进入沉积地层中形成CO2气藏聚集这一关键问题,总结了国内外研究进展和前缘方向。研究表明,地幔深部的碱性玄武岩浆和碱性岩浆才是深部流体和CO2等挥发份大量赋存、渗滤和释出的场所。浅成侵入岩、次火山岩和火山通道等是CO2释放和聚集的有利位置,岩浆期后和岩浆衰弱期的热液活动阶段是CO2大量释放和聚集的有利时期。幔源CO2进入沉积盆地中具有3种脱气模式,即沿岩石圈断裂直接脱气模式、热流底辟体脱气模式和壳内岩浆房-基底断裂组合脱气模式。CO2的固有物化性质决定其运移相态多样,具有运移和聚集过程同步的特征。只有在满足大量的化学消耗及地层水或原油的溶解和耗散之后才能形成CO2有效聚集。幔源CO2成藏和分布主要受岩浆气源体和气源断裂体系的控制。今后,在超临界CO2及其对油气运移聚集的作用、CO2与深大断裂及火山岩的关系、CO2脱气运移机制、CO与常规烃类油气的耦合差异成藏机制等方面仍需要进一步的研究和探索。     

汶川地震对现代河流形态的影响与水文效应

2008年5月12日14时28分,我国四川发生里氏8.0级大地震,发震构造为龙门山断裂带.形成了NE向映秀-北川断裂地表破裂带,彭县-灌县断裂破裂带以及NW向的小鱼洞破裂带,表现为逆冲-走滑性质.目前,有关地表破裂、次生地质灾害及堰塞湖等开展了大量的调查工作,而地震对河流形态的影响还缺少较为系统的分析.在野外地震地貌考察的基础上,根据河流走向与断层位置关系,并结合地表破裂特征,总结了汶川地震对现代河流形态影响的几种地貌类型:顺向陡坎跌水,河道错动,断寨湖(塘),河流改道等,并对其演化趋势进行了讨论.分析了汶川地震的河流水文效应:地震增加了河流泥沙含量,改变了河流水质,同时,也使得河流与地下水系统之间的联系更为紧密.     

汶川(Ms8.0)地震的河流地貌响应

2008年5月12日龙门山汶川(Ms8.0)地震导致了北川断裂、彭灌断裂和小鱼洞断裂发生了地表破裂,显示为两条近于平行的北东向逆冲-走滑型断层.同震变形在瞬间就改变了地形坡度,并产生了巨量的滑坡和泥石流,导致河流地貌产生相应的变化和响应.本文在整合汶川地震所导致的地表破裂、地形和水系变化相关数据的基础上,标定了汶川地震驱动的逆冲-走滑型构造作用对河流坡折点、河流转折点、河道走向的控制作用,刻画了平行的走滑-逆冲断层对河流地貌与不规则水系样式的控制作用,讨论了汶川地震驱动的隆升作用对河床梯度剖面的影响,探讨了汶川地震和暴雨驱动滑坡、泥石流和洪水及其剥蚀卸载作用对河道地貌和龙门山地形演化的影响.研究结果表明:1)汶川地震驱动的右行走滑作用导致水平位错和偏转,使水系产生新的河流流向的转折点;2)汶川地震驱动的逆冲作用导致的垂向位错使水系产生新的河流坡折点;3)汶川地震驱动的活动断层走向对河道走向具有控制作用;4)汶川地震驱动抬升作用导致河床梯度平衡剖面和剥蚀基准面的变化;5)汶川地震驱动的滑坡使得该地区剥蚀作用加强,同震滑坡量远大于同震岩石隆升增加的山脉体积,导致了龙门山造山带的物质亏损;6)龙门山地形雨的“雨影区”产生的强降雨带与汶川地震驱动的地表破裂带和滑坡带的空间分布位置一致,暴雨季节来临时容易出现滑坡、泥石流和洪水,这是未来几十年所面临的地质灾害.因此认为,在龙门山地震活动频繁的地区,河流地貌和水系样式主要受地震构造活动控制.     

中国地质科学院对5.12汶川地震的快速反应与调查研究

面对5.12汶川8级地震突发灾害,中国地质科学院组织专家,科学分析发震动力学背景,第一时间奔赴震中地区开展地表破裂变形与地震地质灾害调查,随后系统开展地震科学钻探选址、活动断裂与地震变形观测、地应力测量、地质灾害地面调查、堰塞湖与水工环综合评价。6位专家参加国家汶川地震专家委员会,编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,组织召开汶川地震动力学分析研讨会,2位专家参加国土资源部抗震救灾前方指挥部工作。在第33届国际地质大会期间,组织汶川地震大型展览,应邀作汶川地震、地震科学钻、地表破裂等学术报告,受到国际同行的高度关注。组织申报汶川地震断裂带科学钻探工程,2008年11月第一口地震科学钻开工;组织落实国家专项、973课题、地质调查项目等科研任务,有效地调整了面向地质灾害的学科结构和人才布局。     

“5·12”汶川地震专辑——谨以此专辑纪念在地震中遇难的同胞和灾后重建的人们

2008年5月12日14时28分,在我国四川省汶川地区发生了震撼世界的特大地震。汶川地震的发震断裂位于青藏高原东緣龙门山断裂带,震级8.0,最大烈度11,地震影响的范围涉及10个省(区、市)的417个县(市、区),受灾面积达50万平方公里。这次地震造成8万多人死亡、37万多人受伤、4500多万     

青藏高原东南缘活动断裂地质灾害效应研究现状

青藏高原东南缘不同性质、不同类型、不同特点活动断裂发育且较为活跃,自2008年汶川地震发生以来,相继发生了玉树地震、庐山地震、鲁甸地震等。地震引发、触发、诱发产生了大量地质灾害,造成了惨重的生命财产损失。通过收集与分析相关资料,对青藏高原东南缘活动断裂地质灾害效应研究进展与取得成果进行了归纳总结,从活动断裂地质灾害主要控制因素,地质灾害发育特征、空间分布规律、演化模式、形成机制,不同性质断裂控制效应、断裂两盘差异效应、地震动参数效应、地形地貌效应等地质环境效应和地质灾害力学效应等方面进行了综述。在此基础上,对活动断裂地质灾害效应研究中存在的如不同类型活动断裂和不同震级地震与地震地质灾害相关性、以及地震地质灾害监测与风险评估等问题或重点研究方向进行了探讨,其研究结果为地震地质灾害致灾机理、风险评估、防灾减灾等研究提供参考。      

金沙江-红河断裂带温泉气体地球化学特征

金沙江-红河断裂带是青藏高原东南缘地热活动强烈、地震活动水平高、各种矿产丰富的深大断裂带。为了探索该断裂带的温泉气体地球化学时空变化特征,2015年3月～2019年7月,经过5次野外考察,采集了54个温泉逸出气体样品,对其化学组分和氦、氖与碳的同位素变化的测试结果表明:(1)金沙江-红河断裂带内温泉气体氦同位素比值(3He/4He)变化范围是0.04～0.62Ra(Ra=空气3He/4He=1.39×10-6),计算获得的幔源氦最大比例达到7.5%,揭示该断裂带内的地质流体主要来自于壳源,幔源氦有从北向南呈现增加的趋势。以CO2为主要组分的温泉,其δ13CCO2值变化范围是-23.6‰～-1.9‰(vs. PDB)。结合区域地质条件分析,这些CO2主要来自三叠系灰岩,所占比例范围是70.1%～89.7%,而幔源CO2的比例最高可以达到4.2%。(2)金沙江-红河断裂带温泉气体的氢气浓度和氦同位素在三处断裂交汇区都出现高峰值,分别是金沙江断裂与巴塘断裂、中甸断裂与红河断裂、红河断裂与小江断裂和奠边府断裂的交汇处。与区域地震活动性的对比分析结果表明,金沙江-红河断裂带内深部流体上涌相对强烈的区域,深部流体对区域地震活动性具有重要的控制作用。     

火山岩吸附CO2气的成藏潜力及实例分析

火山岩的脱气实验和对昌德东CO2气藏气源的分析结果表明:加热火山岩到250℃时,脱出挥发分总量为0.0299～0.0790mL/g,其中CO2脱出量为0.0218～0.0706mL/g(0.429～1.387wt%);挥发组分以CO2为主,还含有H2、CO、CH4等还原性气体,以及少量低碳烷烃,CO2含量和总烃呈现反比关系;基性岩的CO2脱出量、脱出率高于中、酸性岩;CO2脱出量与岩石碱质含量正相关.松辽盆地北部昌德东CO2气藏成藏模式为“自生自储“,成藏CO2气主要来自深部被火山岩吸附的气.随岩浆上升,在岩浆冷凝成火山岩的过程中被吸附于火山岩的节理、劈理和晶体位错之中的CO2气,连同火山岩包体中的残留气,成为高纯CO2气藏的主要补给源,并非地幔气体沿大断裂上来直接充注成藏.     

赣南横径地区碳酸温泉CO2成因研究

本文在分析横径温泉区4个气样的气体组分、氦同位素以及CO2和CH4的碳同位素基础上,结合温泉区地质条件,研究了该区碳酸温泉中CO2的成因。研究结果表明:横径温泉区温泉气中CO2的含量很高(>96%),CO2气体中1δ3C较重(-5.53‰~-4.43‰),属于与深大断裂活动有关的深部幔源无机成因气;温泉气中CH4的含量很低(<1.86%),CH4气体中1δ3C较轻(-27.69‰~-59.31‰),其中39、和11号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4和源于地表生物成因CH4的混合,而2号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4。     

基于GPS速度场的四川地区1999～2018年应变场特征演化分析

基于1999～2018年GPS水平运动速度场数据,解算并分析了四川“Y”形构造区各周期网格速度场、地壳应变率场,并讨论了近20年尺度的地壳应变场演化过程。研究表明：1）2008年汶川地震前1999～2007期GPS速度场相对稳定,整体“Y”型构造区地壳运动变化不大,但汶川地震后龙门山断裂带发生较大变化,由4.0 mm/a增至10.0 mm/a。2）1999～2007年,整个四川“Y”型构造区应变场演化特征微弱,而汶川地震之后的两个周期,最大剪应变自龙门山山前断裂向西到汶川一带,形成了由高到低、平行于龙门山断裂带走向的高密度梯度带。龙门山断裂带以ES或EES向的主压应变为主,其量值变化范围为 5.0×10^-8 /a～12.0×10^-8 /a;鲜水河断裂由震前主拉应变,改为震后近EW向的主压应变特征。面膨胀结果则显示龙门山断裂带由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区。3）2008年汶川地震和2013年芦山地震是最为重要的时刻分割点。近20年的应变率场变化,更似一个“时间—地壳构造运动”的大轮回,目前四川“Y”型构造区整体处于2008年汶川地震前较为稳定的活动周期。龙门山断裂带仍值得我们做出更为深入的研究。