断层导波研究加利福尼亚兰德斯和海克特曼恩地震断层带的四维特征(英文)

美国加利福尼亚州兰德斯和海克特曼恩地区于1992年和1999年先后发生7.4级和7.1级地震,分别在地面产生80km和40km长的断裂带。震后在断裂带布置的密集地震站台记录到明显的断层导波(fault-zone guided waves)。这些导波由断层带内的余震和人工震源激发产生,走时在S波之后,但具有比体波更强的振幅和更长的波列,并具有频散特征。通过对2～7 Hz断层导波的定量分析和三维有限差分数字模拟,获得了震深区断裂带的高分辨内部构造图像以及岩石的物理特性。数字模拟结果表明这些断裂带上存在被严重破碎了的核心层,形成低速、低Q值地震波导。核心破碎带宽约100～200 m,其内地震波波速降为周围岩石的40％～50％,Q值约为10～50。根据岩石断裂力学观点,这一低速、低Q值带可被解释为地震过程中处于断层动态断裂前端的非弹性区(或称之为破碎区,相干过程区)。在兰德斯和海克特曼恩断裂带测得的破碎区宽度与断裂带长度之比约为0.005,基本上符合岩石断裂力学预期的结果。观察到的断层导波还显示兰德斯和海克特曼恩地震中多条断层发生滑移和破碎。兰德斯地震时多条阶梯形断层相继断裂;而在海克特曼恩地震中,断裂带南北两端均出现分枝断裂,深处的分枝断裂较地表出现的破裂状况更为复杂。由三维有限元模拟的动态断裂过程表明,?     

2022年青海门源Ms 6. 9地震地表破裂带及发震构造研究

2022年1月8日01时45分，青海省海北州门源县发生了Ms 6. 9级强烈地震，震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明，这次地震在海拔3500～4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的同震地表变形带，表现为左旋走滑运动性质，总长约27 km。破裂带呈NWW—SEE走向，可分为南北两支，北支沿冷龙岭断裂西段分布，南支沿托莱山断裂东端分布，与北支间隔3 km呈左阶雁行排列。根据破裂带的走向变化和阶区特征，可将破裂带分为三段：西段、中段和东段，与地表同震位移分布特征较为吻合。西段为破裂带的南支，呈N93°E走向，长约4. 5 km，最大左行水平位错约85 cm；中段为北支破裂带西侧部分，主要呈N102°E走向，长约7. 5 km，最大左行水平位错约3. 7 m；东段为北支破裂带东侧部分，走向呈N110～120°E走向，长约15 km，最大左行水平位错约3. 0 m。门源地震震级与地表破裂带分布规模和变形强度的对比，表明本次地震的震源深度较浅，可能远小于10 km深。这次门源地震的发震断裂为海原断裂带呈挤压弯曲部分的冷龙岭断裂，具有花状构造特征。由于本次地震余震向SE方向扩展，表明具有应力向东迁移趋势，因此，冷龙岭断裂东侧处在海原断裂带上1920年海原大地震与2022年门源地震之间地震空区的金强河、毛毛山和老虎山断裂未来强震危险性升高，需要重点关注。     

汶川地震断裂带科学钻探工程2号孔350～800m井段的钻探泥浆气体组分变化

以汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)2号孔350～800 m井段的钻探泥浆中某些气体组分测定数据,以及2009-10-10～2010-05-24钻孔附近断裂带范围内里氏震级ML≥3.5的目录、断裂带岩芯岩性为基础,探讨钻探泥浆脱气气体组分异常与构造环境、地震活动的关系。研究结果表明,660～680 m井段附近岩石破碎程度达到最大,各气体归一值也出现明显的正、负异常,得到的最大、最小值所对应的井段也是面波震级MS 3.0以上余震的频发处,气体异常多数出现在岩石的裂隙、破裂面、断层处。     

从断裂带内部结构出发评价断层垂向封闭性的方法

脆性断层和塑性断层断裂带内部结构存在差异: 脆性断层断裂带由以断层岩和伴生裂缝为特征的破碎带和诱导裂缝带2部分组成; 塑性断层断裂带表现为几条充填断层泥大裂缝的组合, 诱导裂缝带不发育.破碎带内部伴生裂缝、无粘结力断层岩带和诱导裂缝带都可能成为油气运移的通道, 只有这3种通道均封闭, 脆性断层垂向才是封闭的.只要伴生裂缝封闭, 塑性断层就是封闭的.基于这种封闭机理, 分析了3种通道封闭的条件: 无粘结力断层岩带是否封闭取决于断层泥含量大小; 破碎带内部伴生裂缝的封闭性取决于断面压力和断层泥塑性强度关系; 诱导裂缝带封闭程度受控于后期成岩充填的程度.提出了利用断面压力、断层泥的含量和塑性强度、后期成岩程度综合判定不同性质断层垂向封闭性评价方法.并利用该方法对克拉2构造F₁断层垂向封闭性进行了评价, 结果表明F₁断层垂向封闭性具有分段性: ①和③段均表现为脆性, 但①段因诱导裂缝没有被充填不封闭, ③段是封闭的; ②段是塑性断层, 垂向封闭性好.这是克拉2构造有大规模天然气聚集成藏的关键因素之一.      

断层侧向封闭性及对断圈油水关系的控制

张性正断层断裂带内部结构具有二分性:即断层核和破碎带,断层核由多个滑动面和不同类型的断层岩组成,其渗透性取决于带内泥质含量所决定的断层岩的类型,破碎带表现为高密度裂缝切割围岩,总体表现为高渗透的特征,因此,断裂带渗透能力取决于断层核与破碎带相对发育程度,侧向封闭能力主要取决于断裂带中泥质含量.存在5种侧向封闭类型:即对...     

不同应力条件下断裂带结构发育特征探讨

脆性断层断裂带内部结构主要包括破碎带和诱导裂缝带两部分。断层性质、断层活动性、埋深、断层两盘（主动盘、被动盘）、岩石力学性质、距离断层远近、断层组合规律等都可以成为影响断裂带内部结构发育的因素。通过讨论不同的应力条件下断裂带内部结构的发育特征,认为正断层形成的破碎带范围较小,裂隙形态不规则,诱导裂缝带中发育张裂隙和剪裂隙;由逆断层作用形成的破碎带范围较大,诱导裂缝带主要是由张裂隙和剪裂隙组成。由平移断层作用形成的破碎带延伸较稳定。     

工程物探在广西某重点工程勘察中的应用

中石油在西南的某重点工程项目,发现有F7断层穿过场地,为此利用浅层地震反射波法和高密度电法进行断裂带勘察。其中布设地震测线3条,电法测线4条。经勘探查明了该工程区域内的地层特征及F7断裂的位置、深度、倾向及伸深方向。根据勘探结果,在地震L1测线与高密度电法G2测线上布设钻孔验证,其结果证实,在解释的破碎带两侧地层层序正常,而破碎带内的钻孔显示有断层存在。本次勘探对F7断裂带的位置及产状的准确描述,为该重点工程的设计提供了可靠的依据。     

碳酸盐岩内断裂带结构及其与油气成藏

以野外观察描述为手段,系统研究了碳酸盐岩断裂变形机制的影响因素及断裂带结构演化过程,剖析了碳酸盐岩地层中断裂带结构与流体运移的关系。研究表明,影响碳酸盐岩内断裂变形机制的因素包括岩性、孔隙度、变形深度、温度、胶结作用、先存裂缝等,控制断裂带结构形成的因素包括滑动位移和破裂模式等。低孔隙度碳酸盐岩以裂缝发育为主,高孔隙度碳酸盐岩变形早期产生变形带,带内裂缝联接逐渐发育成断层带。随着埋藏深度的增加,断裂带结构不同：埋藏深度小于3 km,断层核主要发育无内聚力的断层角砾岩和断层泥;埋藏深度大于3 km,断层核普遍发育有内聚力的断层角砾岩和碎裂岩,破碎带发育多种成因的裂缝。随着位移的增加,破裂模式从早期的破裂作用变为后期的碎裂作用,最终形成碎裂流。断裂带演化是一个四维过程,断层核和破碎带发育情况直接影响断层对油气的运移和封闭的作用。断裂变形机制、断裂带内部结构以及与流体运移关系的研究,都可为封闭性提供重要的理论依据。     

北山场址区不同尺度结构面导水特性研究

针对断裂构造带中断裂核部和裂隙破碎带的内在结构高度非均一性和渗透特性的强烈变异性难以表征和确定的难题,通过显微观察、粒度特征、孔隙特征、原位钻孔压水试验和室内渗透试验,研究了北山断裂带不同构造单元渗透特性和内在结构特征的关系。研究结果表明:十月井断层核部发育有断层泥,并可见构造错动结构面,室内渗透试验表明断层泥渗透系数约在(2~5)×10-11m·s-1,未发现断层泥垂向和侧向的渗透特性各向异性;借助于三维精细探槽,对十月井断层破碎带和F₄断裂带的结构和地质成因进行了描述;钻孔压水试验获得十月井断层核部破裂带渗透系数范围为1.32×10-5 m·s-1到1.94×10-5 m·s-1区间内,芨芨槽F₄断层核部岩体渗透系数一般大于2.4×10-6 m·s-1;十月井断层破裂带样品室内渗透试验表明断裂损伤带的渗透系数大体处于10-9~10-6m·s-1之间,其P-Q曲线表现为典型的层流型、充填型、冲蚀性,样品渗透能力随其包含裂隙数量的增加而增大。     

Characteristics of the Strik-Slip Fault Facies in Ordovician Carbonate in the Tarim Basin, and Its Relations to Hydrocarbon

通过露头与井下资料的综合分析,塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩走滑断裂带断裂相具有多样性,根据内部构造发育程度可以分为断层核发育、断层核欠发育两类.露头走滑带断层核部以裂缝带、透镜体、滑动面等断裂相发育为特征,断裂边缘的破碎带发育裂缝带、变形带.裂缝带主要分布在断层核附近50 m的破碎带内,裂缝多开启,渗流性好.断裂核部透镜体发育,在破碎带也有分布,破碎角砾组合的透镜体多致密.滑动面具有平直截切型、渐变条带型等两种类型,多为开启的半充填活动面.变形带多为方解石与碎裂岩充填,破碎带局部部位裂缝与溶蚀作用较发育.利用地震剖面、构造图、相干图等资料可以判识塔里木盆地内部奥陶系碳酸盐岩走滑断裂相的特征及其发育程度,沿走滑断裂带走向上断裂相具有分段性与差异性,根据渗流性可以定性区分高渗透相、致密相区.沿断裂带高渗透相区是碳酸盐岩缝洞体储层发育的有利部位.断裂相的横向变化造成油气分布的区段性,形成高渗透相输导模式、致密相遮挡模式等两类成藏模式.走滑断裂带碳酸盐岩断裂相的特征及其控藏作用对油气勘探开发储层建模具有重要意义.     

Rock Damage Structure of the South Longmen-Shan Fault in the 2008 M8 Wenchuan Earthquake Viewed with Fault-Zone Trapped Waves and Scientific Drilling

This article is to review results from scientific drilling and fault-zone trapped waves(FZTWs) at the south Longman-Shan fault(LSF) zone that ruptured in the 2008 May 12 M8 Wenchuan earthquake in Sichuan, China. Immediately after the mainshock, two Wenchuan Fault Scientific Drilling(WFSD) boreholes were drilled at WFSD-1 and WFSD-2 sites approximately 400 m and 1 km west of the surface rupture along the Yinxiu-Beichuan fault(YBF), the middle fault strand of the south LSF zone. Two boreholes met the principal slip of Wenchuan earthquake along the YBF at depths of 589-m and 1230-m, respectively. The slip is accompanied with a 100-200-m-wide zone consisting of fault gouge, breccia, cataclasite and fractures. Close to WFSD-1 site, the nearly-vertical slip of ~4.3-m with a 190-m wide zone of highly fractured rocks restricted to the hanging wall of the YBF was found at the ground surface after the Wenchuan earthquake. A dense linear seismic array was deployed across the surface rupture at this venue to record FZTWs generated by aftershocks. Observations and 3-D finite-difference simulations of FZTWs recorded at this cross-fault array and network stations close to the YBF show a distinct low-velocity zone composed by severely damaged rocks along the south LSF at seismogenic depths. The zone is several hundred meters wide along the principal slip, within which seismic velocities are reduced by ~30–55% from wall-rock velocities and with the maximum velocity reduction in the ~200-m-wide rupture core zone at shallow depth. The FZTW-inferred geometry and physical properties of the south LSF rupture zone at shallow depth are in general consistent with the results from petrological and structural analyses of cores and well log at WFSD boreholes. We interpret this remarkable low-velocity zone as being a break-down zone during dynamic rupture in the 2008 M8 earthquake. We examined the FZTWS generated by similar earthquakes before and after the 2008 mainshock and observed that seismic velocities within fault core zone was reduced by ~10% due to severe damage of fault rocks during the M8 mainshock. Scientific drilling and locations of aftershocks generating prominent FZTWs also indicate rupture bifurcation along the YBF and the Anxian-Guangxian fault(AGF), two strands of the south LSF at shallow depth. A combination of seismic, petrologic and geologic study at the south LSF leads to further understand the relationship between the fault-zone structure and rupture dynamics, and the amplification of ground shaking strength along the low-velocity fault zone due to its waveguide effect.     

临潼-长安断裂带所在陡坎的成因分析

临潼-长安断裂带主要由两条主断层和两条分支断层组成,断层基本沿北东向的黄土塬陡坎展布,陡坎高30～128m不等。虽然断层和陡坎有很好的重合关系,但陡坎并不完全是断层所形成,主要原因有:1)野外断层露头表明,断层错断S1古土壤层一般为0.2～1.5m,最大为6.0m,错断S₂～S₄古土壤层也仅有几米,与断层所在的陡坎高度相比,断层的错距很小;2)高桥和月登阁钻探结果显示,钻孔中早更新世地层上部断层错距分别不大于24.45m和8.49m,即断层在黄土塬基座中的错距比相应的黄土陡坎高度要小;3)在某些局部地段断层并不随陡坎拐弯而拐弯;4)深孔资料显示有侵蚀现象。综合分析,临潼-长安断裂带所在的陡坎是侵蚀作用和断层错动共同作用的结果,陡坎的形成以侵蚀作用为主,断层的错动量很小。地壳抬升、断块掀斜运动产生断层,新近纪或早更新世"三门湖"在已有的断层位置发生侵蚀,两者共同作用形成了现今地貌陡坎。     

郯庐断裂带安徽段现代地震活动及应力场特征

分析了郯庐断裂带安徽段地震活动特征,利用近震直达波最大振幅比方法反演了99次中-小地震震源机制,并作了统计和聚类分析。现代地震活动整体上继承了历史地震分布格局,未显示增强趋势;断裂带及邻区应力场P轴和T轴优势方位大致呈近东西向和近南北向分布,现今承受的作用力以近水平或斜向为主,但也存在部分其它方向的应力场和近垂直方向的作用力。震源断层的破裂类型,带内以逆冲(或正断),或近逆冲(或正断)型为主。带附近较明显地呈现出走滑型或近走滑型破裂的优势;北、南亚段应力场有明显差异,即北压南张,其分界大约在北纬32°附近,北西西走向的桥头集—东关断裂是两者间的构造变换带。     

Discontinuity of the Mozumi–Sukenobu fault low-velocity zone, central Japan, inferred from 3-D finite-difference simulation of fault zone waves excited by explosive sources

We delineate shallow structures of the Mozumi–Sukenobu fault, central Japan, using fault zone waves generated by near-surface explosions and detected by a seismometer array. Two explosive sources, S1 and S2, were placed at a distance of about 2 km from the array, and the other two, S3 and S4, were at a distance of about 4 km. Fault zone head waves and fault zone trapped waves following direct P wave arrivals were clearly identified in the seismograms recorded by a linear seismometer array deployed across the fault in a research tunnel at a depth of 300 m. Synthetic waveforms generated by a 3-D finite-difference (3-D FD) method were compared with observed fault zone waves up to 25 Hz. The best fitting model indicates a 200-m-wide low-velocity zone extending at least to shot site S1 located 2 km east of the seismic array with a 20% decrease in the P wave velocity relative to the wall rock. The width of the low-velocity zone is consistent with the fault zone defined by direct geological observation in the research tunnel. However, the low-velocity zone should disappear just to the east of the site S1 to explain the observed fault zone waves for shot S3 and S4 located 4 km east of the seismometer array. Yet the observation and the simulation show notable trapped wave excitation even though shots S3 and S4 are outside the fault zone. These results indicate that (1) the effective waveguide for seismic waves along the fault does not exist east of source site S1 although the surface traces of the fault are observed in this region, and (2) considerable trapped waves can be excited by sources well outside the fault zone. These results highlight the along-strike variability in fault zone structure.     

郯庐断裂带的形成与演化：综述

从历史的与整体的观点出发，综合了地质、地貌、地球化学与地球物理的资料，系统地研究了郯庐断裂带各阶段的形态学、运动学以及动力学机制。认为此断裂带开始形成于中、晚三叠世，其长度小于１５００ｋｍ，切割深度小于１５～２０ｋｍ，此时最大左行走滑断距为４３０ｋｍ左右。侏罗纪（２０８～１３５Ｍａ）与中始新世－渐新世（５２～２３．３Ｍａ），此断裂带表现为逆断层活动，断层面受挤压较紧闭。白垩纪－早始新世（１３５～５２Ｍａ），郯庐断裂呈现为略带右行走滑的正断层（走滑断距不超过１００ｋｍ），郯庐断裂带与其北部切割深度约为３０～４０ｋｍ。中新世－更新世（２３．３～０．７３Ｍａ）断裂带表现为带有左行走滑的正断层，走滑断距约５０ｋｍ，断裂带切割深度在５０～８０ｋｍ之间。中更新世（０．７３Ｍａ以来）断裂带又变成略带右行走滑的逆断层，走滑断距不足１００ｍ。由于断裂带形成以来的剥蚀深度不大，地表的断层岩都是碎裂岩与断层泥。沿此断裂带在早白垩世构成了中国东部重要的内生金属成矿带。     

沂沭断裂带早白垩世晚期伸展的低温年代学证据

沂沭断裂带(郯庐断裂带山东段)由4条断裂组成,其西部的两条分别称鄌郚—葛沟断裂和沂水—汤头断裂。横跨这两条断裂及夹持的中生代盆地,分别获得6个磷灰石裂变径迹数据,年龄分布在102~82Ma,封闭径迹长度集中在13.0~14.0μm。数据反演结果显示:隆起区在距今105~100Ma及约距今85Ma时有过两次快速冷却事件;这两条断裂所夹持的断陷区经历过快速沉降,达到最大古地温后,在距今85~60Ma快速抬升。结合区域地质背景资料,以及在沂沭断裂带附近南北向玄武岩脉及北西向断层的断层泥K-Ar年龄数据综合分析,认为沂沭断裂带在早白垩世晚期经历以伸展为主的左行张剪活动。     

西秦岭北缘断裂带黄香沟段晚第四纪 活动表现与滑动速率*

文章对西秦岭北缘断裂带黄香沟段的沉积建造、构造地貌等开展了野外调查与研究。冲沟位错、断裂剖面、山脊位错、线性槽地、洪积扇变形与断塞塘等详细的构造地貌分析,显示断裂带在黄香沟段晚第四纪具有较强的活动性,以左旋走滑兼有倾滑分量为特征。根据其中两条晚更新世末期以来的冲沟左旋水平位错平均值30.5±3.0m,及其¹⁴ C限定的冲沟发生位错的年龄为13480±240aB.P.,获得断裂晚第四纪的水平滑动速率为2.3±0.2mm/a。 同时,由断裂位错洪积扇形成的1.05±0.30m垂直位移量,与该期洪积扇形成的¹⁴ C年龄3690±100aB.P. ,估算了断裂晚第四纪的垂直滑动速率为0.28±0.08mm/a。     

郯庐断裂带的延伸与切割深度

摘要：采用地质 地球化学 地球物理相结合的方法,系统研究了中生代以来郯庐断裂带的延伸长度与切割深度。２５０～２０８Ｍａ期间,郯庐断裂带开始形成,延展长度不超过１５００ｋｍ,切割深度在１５～２０ｋｍ,是以左行走滑活动为主的基底断裂。１３５～５２Ｍａ时期,该断裂带大幅度地扩展了长度（达３５００ｋｍ）,切割深度在３０～４０ｋｍ之间,为略具右行平移活动的正断层,属地壳断裂。２３３Ｍａ以来,断裂带以向下深切为主,深度从５０ｋｍ左右逐渐加深到８０～１００ｋｍ,终于形成岩石圈断裂     

西秦岭北缘断裂宝鸡—武山段活动触发滑坡分布规律与成因机制

西秦岭北缘断裂沿"一带一路"交通廊道展布,是南北活动构造带强震丛集发育的节点之一,地震地质灾害风险极高。基于地质调查、测绘与数值分析,查明了断裂在天水地区触发的地震滑坡分布特征,探讨了断裂触发滑坡的形成机制。研究表明:(1)西秦岭北缘活动触发的巨、大型滑坡为断裂地貌过程的一部分,易在断裂的阶区聚集发育,其枢纽部位也有零星的分布;(2)巨大型滑坡集中于历史极震区内,断裂破裂过程中的近场惯性滑移、远场地震动是主要触发因素,二者耦合作用导致巨大型滑坡在断裂带两侧具有对称分布特征,活动强度由近及远而逐渐变弱;(3)断裂水平滑移、破裂引起的斜坡滑动变形以结构面贯通为主要表现形式,具有强烈的方向效应、近直立断层的区域地震动效应及地震波的山体地形放大效应,这些力学效应在滑坡破坏过程产生断裂结构面、次级羽裂结构面与滑动面,它们协同控制了滑坡的运动;(4)极端降雨触发的泥流是巨大型滑坡堆积体复活运动的主要形式,是现今防灾减灾重点。