地史时期地震事件的岩石学证据——以四川峨眉晚侏罗世湖泊沉积中的震积岩为例

震积岩(物)是地史时期地震事件的岩石学记录,其震积层序自下而上由微型递变断裂层、微褶皱层、碎块层和液化均一层组成。震积岩可作为古地震计,以了解地史时期地震的时空分布、地震强度和迁移规律。以作者发现的峨眉震积岩为例,描述了震积层序中的各种特征,总结了认识和辨别震积岩的标志     

濮阳小震集中区地震重定位及发震构造分析

利用濮阳周边数字地震台网近十年的震相观测报告数据及3级以上地震事件的波形记录,基于人工地震宽角反射/折射剖面的速度模型,采用Hypo2000地震定位法对研究区内1级以上287次地震事件进行绝对定位。同时,以Hypo2000绝对定位结果为初始位置,对濮城镇附近约25 km范围内的153个一级以上地震进行双差相对定位,获得更为准确的相对位置关系。定位研究结果表明:重新定位后研究区的小震震丛在震中和震源深度剖面上均呈现出两个分支:主支地震群沿聊—兰断裂分布,由少数地震组成的分支则分布于黄河断裂东侧。结合深地震反射剖面解释结果,推断濮城镇小震震丛的发震构造主要以聊—兰断裂为主,西部少数地震分支的发震断层为黄河断裂带,同时小震活动亦与油田开采注水活动密切相关。     

大盛群中的震积岩:郯庐断裂带强构造与地震活动新证据

首次从郯庐断裂带马站和郯城断陷盆地的下白垩统大盛群中识别出了80多层震积岩.它们所记录的地震事件发生在早白垩世约110~100 Ma,当时该断裂带正发生拉张-伸展且间有挤压-走滑的强构造活动,引发了一系列5~8.5级的强地震事件.地震触动大盛群洪积-湖泊相饱和-半固结的沉积物发生液化、触变、坠落、断裂、裂开、充填及褶曲等层内同沉积变形,从而形成了各种各样的震积岩,包括液化砂墙、液化砂脉、液化角砾岩、液化均一层、负载构造、火焰构造、球-枕构造、布丁构造、底辟构造、震裂缝充填构造、巨型砾岩楔及同沉积断层等.显然,这些震积岩是郯庐断裂带早白垩世强构造与地震活动的新证据;由它们记录的一系列强烈地震事件也是对当时华北克拉通破坏的同步响应.     

胶州上白垩统史家屯段中地震产生的震火山岩及软沉积物触变变形

首次从胶州市上白垩统红土崖组史家屯段中识别出了一些震火山岩和强地震引起的软泥砂质沉积物的触变变形构造(震积岩)。震火山岩是强地震破坏火山喷出物形成的具同震变形构造的火山岩。震积岩是强地震触动饱和-半固结的软沉积物发生液化、触变、断裂、裂开、充填等形成的具软沉积物变形构造的沉积岩层。红土崖组史家屯段主要由玄武质火山岩夹河湖相泥砂质(砂质泥和泥质砂)沉积层组成。史家屯段中,震火山岩的主要类型为具同震裂隙的震裂玄武岩和震碎玄武岩(震碎玄武质角砾岩)等;软泥砂质沉积物的触变变形主要包括触变泥砂质脉和具曲折边界的触变泥砂质层。受强地震作用,饱和泥砂质沉积物不会发生液化,但会发生触变,即其结构会被破坏而具较强的流动性。由于玄武质火山岩层被地震破坏(震裂、震碎),强地震致使触变泥砂质沉积物沿玄武岩中的震裂隙而流动,结果形成了触变脉变形构造,也使火山岩层与泥砂质层的边界变得十分曲折。在重力和震动力的联合作用下,被震碎的玄武质岩块沉入触变泥砂质中,形成了触变泥砂质沉积物的包体。这些晚白垩世末期的强地震事件记录,所反映的地震烈度约Ⅶ至Ⅹ度以上。史家屯段主要分布在诸城凹陷北部的百尺河断裂以南地带,晚白垩世末该断裂发生强构造与地震活动,也为当时的玄武岩浆上侵和喷发提供了通道。晚白垩世末,玄武岩浆多次沿百尺河断裂间歇式地上侵和喷发,同时产生的火山地震或由百尺河断裂的活动产生的构造地震,致使火山熔岩和下伏的红色饱和泥砂层发生了上述变形,结果形成了地震成因的火山岩与泥砂质沉积层的变形构造。因此,它们所记录的地震事件,应是晚白垩世诸城凹陷发生强构造裂陷和百尺河断裂发生激烈断裂活动的响应。文中具地震成因的岩土层变形构造,也为分析类似岩土地基的地震力破坏效应提供了新资料。     

宁夏中宁发现古地震剖面

1978—1979年,宁夏回族自治区进行固海扬水工程建设时,在中宁县附近开挖出保存比较完好的古地震剖面。此剖面上保留了中更新世以后的多次地震的活动遗迹,砂土液化所留下的内部层次变形和结构位移。此剖面的发现对研究该地区的地震活动性、发震构造特点、应力场变化、烈度评定和进行震害地质理论探讨的研究,均提供了很重要的宝贵资料 国家地震局地质所     

孕震构造势位(LDLEPS)及其相关的地震地质信息分析

在全变率(NDR)指标的基础上,结合GIS技术进一步开发了孕震构造势位(LDLEPS)分析法,以便定量评估地震危险性。在充分利用已有资料基础上绘制了华北地区LDLEPS图和地震分布图,从图中发现,孕震构造势位与地震空间分布的轮廓、位置、震级大小等是完全匹配的,即LDLEPS图可以用来预测未来震情。为此,在2006年绘制了四川、青海等地LDLEPS图,并据图对该地未来震情进行了试验性预测,后来的结果表明预测基本上是正确的。文中进一步讨论了孕震构造的形成机制:华北幔柱亚热柱活动后期对地壳的热作用与构造再造作用而衍生出孕震的二元结构模型,即下层半塑性流变层与上层脆性层,下层动力因素控制上层孕震构造的形成与发展。根据LDLEPS图把华北地区划分出甲～己6个孕震构造异常区,其中乙异常区(京西北)地热资源丰富,是深部热物质溢出地表的表现。其地震成因是:下层流变层的流体沿断层面涌入上层,断层复活致震,这是下层动力因素对上层间接作用的结果,其发震机制类似于水库诱发地震。乙异常区仅产生中等震级以下的地震。甲孕震构造异常区(渤海及其边缘带)是下层流变层强劲动力因素直接控制上层孕震构造的形成与发展,从而产生中频强震以下的地震。另外对探槽剖面及海相沉积物震积岩的古地震遗迹研究发现,甲区史前曾发生大量古地震事件与古海啸事件。现今该区高势位孕震构造和强震事件是过去事件的延续和重复。同时指出,华北南缘之SN地块在构造地形与震情上存在明显差异。     

基于地壳双层结构假设的大陆强震孕震机制探讨

通过对地壳低速高导层和地震震源深度等有关资料的分析研究,在对地震发生前兆、特征及物理机制研究的基础上,初步提出了一个简单的地壳双层孕震模式:地壳存在有两层孕震结构,上层为主孕震层,是地震应力集中积聚和发震后释放应变能的地方,主要是岩石发生脆性变形层,深度在中上地壳范围内;下层为低速高导层,是诱发和加强上层脆性层岩石变形、应变能积累和破裂的主要因素之一,处于岩石脆—韧性变形的过渡带,强震的发生与本层有着密切的关系,深度在中下地壳范围内。同时基于该双层孕震假设讨论了强震的孕育环境及作用。     

拉脊山断裂古地震与喇家遗址灾变事件关系研究

利用高分辨率的遥感资料,获得了拉脊山断裂带的几何学特征,通过野外调查和开挖探槽,对拉脊山断裂带上古地震进行了研究。认为拉脊山断裂在大河家地区逆冲活动造成黄河阶地上形成断层陡坎,在陡坎位置开挖探槽,揭露出了3 700 a.BP以来至少发生过2次中强以上古地震事件,并造成了黄河阶地变形,最晚一次古地震事件发生在(3 136±51)a.BP左右,估算断层全新世中晚期以来的滑动速率为0.51 mm/a。形成于3 650~2750 a.BP前后的喇家遗址位于该探槽剖面6.4 km处,因此得出拉脊山断裂带上强烈的古地震事件与喇家文化的毁灭存在密切的联系。该研究对认识拉脊山断裂带的地震危险性和确定形成喇家遗址的古地震证据具有重要的科学价值。     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(2)——汶川地震地表变形特征与褶皱逆断层古地震识别

汶川MS8.0地震是近代少有的大陆褶皱逆断层型巨大地震,其地表破裂带是研究和解剖褶皱逆断层地表同震变形样式,并以此探讨古地震遗迹的不可多得的现实案例。在整理和分析汶川地震地表破裂带地质地貌调查资料的基础上,选择可能仅记录1次事件的平通、邓家(北川-映秀断裂)和九龙(江油-灌县断裂)等地为例,分析同震变形的特点和类型,并结合映秀、桂溪等地的古地震研究成果,讨论褶皱逆断层型古地震识别的技术要点。结果显示:地表变形主要包括逆断层直接位错、折曲位错变形和弯曲褶皱变形等类型;崩积楔、断层与地层切盖关系是分析断错地表型古地震事件的可行依据,而折曲位错变形型和弯曲褶皱变形型古地震识别则强调在上盘是否存在侵蚀不整合面,下盘是否存在生长地层,以及标志地层在断层两盘位差的突然增减;断层陡坎高度的倍数关系在一定程度上与古地震次数相关,但不能简单地用同震位移量除以陡坎高度的方法确定古地震期次;对于低角度逆断层的古地震识别,薄长状崩积楔、断层与堆积地层的切错关系和不同标志地层在断层两侧的累积位差的突变是重要的标志。识别古地震应因地制宜、思考多种因素的影响、用多种证据相互印证。     

用环境磁学磁化率方法研究历史地震--抚仙湖地区重要历史地震事件的检验与发现

首次将环境磁学磁化率特征方法应用于历史地震研究,阐明了云南抚仙湖沉积物磁化率突变与地震事件的相关性。所建立的时限近１０００年,对应０～１６８ｃｍ沉积物的磁化率－地震剖面与近５００年以来有记载的重大历史地震事件检验相吻合。发现距今５００～１０００年抚仙湖地区的８次未被记载的地震事件,指出发震的年代范围,对抚仙湖地区近千年的历史地震进行回溯。     

海原断裂带刺儿沟古地震剖面炭屑~(14)C年龄及其意义

在青藏高原东北缘海原断裂带刺儿沟古地震剖面上不仅保存了地震活动的崩积楔遗迹,还发现多层炭屑以及与人类活动有关的铁渣、陶片等遗物,文中运用14C测年法和经红外释光照射后的绿光释光测年法(Post-IR OSL)分别对剖面上的炭屑、烘烤黏土、沉积物等样品进行年龄测定和比对,获得了各炭屑层和人类活动遗迹的年代。测定的人类活动遗迹年代与海原周缘历史记载的强震发生时间序列比对结果表明,刺儿沟人类活动遗迹的形成可能与历史地震无关,过去以炭屑年代作为地层年代来限定古地震发生的时代,建立的古地震事件时序的结果可能不正确,上述工作为进一步研究海原断裂带的强震复发规律和海原地区考古提供了重要的基础资料     

基于深部地震资料与地表变形资料的芦山地震发震构造研究

芦山地震的发震构造迄今为止仍不明确。文中基于中国地震局地震预测研究所2008—2009年间布设于龙门山断裂带南段的流动地震台站观测剖面、芦山地震余震精定位结果等地球物理资料对深部构造单元进行了分析;同时基于阶地变形资料、遥感资料、区域地质资料等手段对地表构造变形进行了分析;综合两者建立芦山地震的构造变形模式并研究芦山地震的发震构造。初步认为由于断层面倾角的差异,芦山地震的构造变形模式和中北段与汶川地震有关的主要破裂段的变形模式有所不同。南段前山断裂近直立的断层面最终以对下盘的挤压作用为主,并在下盘地块内形成逆冲断层引发了芦山地震;而北段中央断裂陡倾的断层面使得仍然以上盘的逆冲作用为主。新生逆冲断层的上盘形成了1个活动背斜,第四纪以来该活动背斜之上的阶地面已经发生了显著的变形,该断层最新的1次活动导致了芦山地震的发生。大溪乡与太平镇之间向SE方向凸出的弧形断层段长期以来已经累积了巨大的位移量或构造变形量,是应变释放、构造运动都集中发生的段。芦山地震只是这种构造模式的长期演化过程中的1次地震事件,未来南段前山断裂下盘的这些新生活动逆冲断层仍然具有发生类似地震的危险性。     

利用远场GPS观测修正东日本9.0级地震断层滑动模型

<正>真实的地震断层滑动模型(简称地震模型)和介质参数决定了同震变形影响方式和范围,同震变形对于认识和理解地震孕育的前兆信息具有重要意义。通常人们利用GPS近场位移资料研究同震位错变形,或者结合远场和近场资料,但远场资料往往不发挥作用。在此利用GPS观测的2011年东日本Mw9.0地震同震变形,研究大范围同震位移的分布规律和特性,地球介质参数对于远场同震变形模拟结果的影响;从众多地震模型中判断最接近真实情况模型的方法;尤其是远场同震位移对地震模型的敏感性或约束作用。     

龙门山南段芦山震区浅层沉积与构造变形——对深部发震构造的约束

2013年4月20日在龙门山南段发生M_W6.7强震,造成重大人员伤亡和财产损失.芦山地震发生后,针对发震断层是高角度还是低角度断层?断层的归属、性质和地震构造模型等问题,一直存在不同的认识和争议.本次研究采用了芦山震区的三条高精度二维人工地震反射剖面,结合区域地质、钻井资料,对芦山震区浅层沉积与构造变形进行综合解释;研究同时综合了震源机制解、小震重定位结果以及深地震探测剖面,并结合龙门山地区古生代以来的构造演化史,对震区地质构造进行解析.研究认为龙门山南段主要发育了三套不同层次的滑脱层并控制了上地壳形变,呈现多层滑脱、多期变形、构造叠加的复杂特征.2013年芦山地震的主要活动断层发育在深部约20 km滑脱层之上,倾向NW、倾角较陡大约在45°~50°,并产生反冲断层形成Y字状结构.地震地质解释表明,芦山地震的同震活动断层没有突破中生界和新生界,并非先前认为的双石—大川断裂(F4)或山前大邑隐伏断裂(F6);芦山地震的发震断层为一基底盲冲断层;深地震反射结果进一步揭示芦山地震的发震断层为一早期(古生代)形成的正断层.研究认为芦山地震发震构造符合简单剪切断层转折褶皱模型(Simple-shear Fault-Bend Fold),2013年芦山地震为一次非特征型地震.晚新生代以来在青藏高原向四川盆地强烈挤压持续作用下,早期正断层重新活动并产生了芦山地震.这种深部隐伏断层活化产生的特殊型地震,无疑增加了龙门山地区地震灾害的风险和不确定性.     

四川大渡河谷灯影期层状铅锌矿床中震积岩的发现及其成矿意义

在四川大渡河谷震旦纪灯影期热水沉积大型层状铅锌矿床中, 作者发现了较典型的震积岩序, 包括震裂角砾岩、震塌角砾岩(矿)、震褶岩(矿)、震积角砾岩(矿)、震积不整合、层内断层等震积岩及震积构造,估计震裂岩的分布面积达1000 km²以上. 震积岩与热水沉积黑色硅岩及铅锌矿层呈同期、同位产出, 它们之间存在内在的成因联系. 作者经研究认为, 大渡河谷地区在晚震旦世末期曾发生一次强烈的海底地震及多幕相对较弱的余震, 海底地震可能是诱发深部含矿流体向汉源-峨眉北东东向同沉积凹陷轴部的断裂带汇集、运移并喷溢出海底形成大规模层状铅锌矿床的动力学机制. 铅锌矿床中震积岩的发现具有重要的意义, 为研究地震灾变事件与有色金属成矿作用的关系提供了重要实例.     

晚寒武世早期河北北部柳江盆地发生的强地震

在河北省北部柳江盆地发现了距今5亿年前的地震记录。 震积岩发育在上寒武统崮山组中部。 沉积物变形构造主要有地裂缝、 地震楔、 砂脉、 砂层液化、 包卷层理等。 这些特征沉积构造是地震波作用于潮上—潮间带沉积环境中软沉积物而形成的。 在古沙垄顶部的内碎屑微晶灰岩中有沉积物液化产生扰动层理和流体逃逸形成的砂脉。 显微镜下可见沉积物液化流动显微构造和结构, 如微褶皱、 纹层断错、 液化颗粒等。 水面下在生物礁或沙垄斜坡局部可见重力流形成的包卷层理。 包卷层理核部为浅黄色和紫红色竹叶状灰岩, 中部为浅灰色破碎流化微晶灰岩碎屑, 外部为浅色和紫色内碎屑微晶灰岩。 崮山组的岩性组合和这些软沉积物变形构造表明, 崮山期柳江盆地构造活动剧烈, 沉积环境水深反复变化、 逐步变浅, 伴有地震发生, 估计产生震积岩的古地震的强度为7级左右。 该古地震事件的确定有益于研究地震活动和构造活动规律。     

天山-准噶尔地区地震层析成像与壳幔结构

通过对东西天山两条天然地震剖面的远震P波与近震P波走时资料以及2001-2007年新疆地方台网的近震走时资料分析,获得了天山-准噶尔地区的三维地震层析图像.层析反演使用的台站数140个,地震事件1132个,P波走时数24904条.检测板试验结果指出,东西天山剖面、天山轴部和东准噶尔地区P波速度扰动恢复能力相对高.纵波波...     

鲜水河断裂带南段深部变形的重复地震研究

利用2000—2013年四川数字地震台网和水库台网的波形资料以及川西流动台阵的事件波形,通过辨识发生在同一断层位置上的重复地震来定量研究鲜水河断裂带南段的深部变形.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了子采样条件下基于S-P相对到时差来约束震源位置一致性的方法,在鲜水河断裂带识别出11组重复地震,并利用连续波形资料进行了重复地震完整性的初步测试,同时运用结合波形互相关资料的双差法来完成研究区背景地震和重复地震位置的精确定位.重新定位后的地震图像展示研究区中上地壳存在明显缺震层,其与壳内的低速低阻层相吻合.利用重复地震的地震矩和重复间隔,估算出鲜水河断裂带南段孕震深部的滑动速率为3.0~10.2mm·a-1,显示研究区不同地震构造区的深部滑动速率存在明显差异.     

深反射剖面揭示的芦山7.0级地震发震构造

芦山地震发生在龙门山断裂带前缘.关于芦山地震的发震断层,有的认为是前山断裂——双石—大川断裂,有的认为是山前断裂——大邑断裂拟或其他隐伏断裂,发震断裂究竟是哪条断裂以及芦山地震是不是汶川地震的余震?目前仍存在较大争议.震后穿过芦山地震区完成了一条长近40km的深地震反射剖面,以确定芦山地震的发震构造.反射剖面显示浅部褶皱和断裂构造发育,在上地壳存在6条逆冲断裂,下地壳存在一条非常明显的变形转换带,在深度16km左右还存在一个滑脱层,浅部的6条断裂最终都归并到该滑脱层上.参考主余震精定位结果,芦山地震的发震断裂应该是位于双石—大川断裂和大邑断裂之间的隐伏断裂F4,F2和F3断裂受控于发震断裂而活动,形成剖面上"Y"字型余震分布现象.隐伏断裂F4属山前断裂,不是前山断裂,因此芦山地震不是汶川地震的余震.     

岷县漳县6.6级地震发震构造与区域地形地貌特征关系讨论

为了清晰认识岷县漳县6.6级地震的发震构造环境和区域地貌特征,本文利用DEM（数字高程模型）数据分析了甘东南地区的地形地貌基本特征,结合区域活动断裂分布及其运动学特征讨论了岷县漳县6.6级地震所处在的青藏高原东北缘的区域构造环境和地壳运动学特征,研究了甘肃东南部的基本构造环境、发震断裂的断裂活动性及孕震过程等基本发震条件.主要利用地形剖面方法分析了通过地震震源区的地貌特征,反映出区域地形地貌特征与发震构造的关系,从地貌学角度探讨了区域中上地壳变形特征及孕震过程.最后讨论了区域发震构造、地球动力学背景,通过地形剖面及区域地貌分析了岷县漳县6.6级地震发震构造特点,认为此次地震可能与汶川地震的同震及震后变形过程相关.