位移转换的两种概念模型与实例

运用断层转折褶皱理论建立位移转换的两种概念模型, 即反向对称模型和无穷等分模型. 构造几何学和运动学分析表明, 这两类位移转换都造成上覆褶皱向断层位移方向偏移, 偏移角度的正切值等于位移转换梯度. 利用位移转换机制可以合理地解释多层次滑脱构造地区地表(浅层次)褶皱的扭曲及分叉现象, 例如在秋里塔格褶皱带中段, 深部断层之间的位移转换造成库车塔吾深层背斜和南秋里塔格深层背斜在走向上呈左列叠置, 二者在交汇处叠加形成长约18 km的双重构造带, 地表(浅层次)背斜在这个区域向南迁移形成显著的“S”型扭曲.     

褶皱陡坎中相关断层在缩短量计算中的作用——以东秋里塔格背斜为例

通过对东秋里塔格背斜地区内与褶皱陡坎伴生的次级断层进行的地质调查,确定了该次级断层属于伸出向斜的逆冲断层,也给出了次级断层的发生时间晚于褶皱作用起始时间的1个变形实例。褶皱陡坎中发育的次级断层使得陡坎上盘地层沿断层面整体向上迁移,不仅次级断层使得阶地面发生掀斜并增大褶皱陡坎的坡度,而且直接影响了区域缩短增量计算的真实性。计算结果显示,当不考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算所得缩短增量为51.42m,考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算得到的地壳缩短量为45.23m。二者相差6.19m,偏差占总缩短增量的13.7%,是一个不可忽视的量值。东秋里塔格背斜北翼和南翼的褶皱陡坎发育于相同岩性的基岩中而且具有相同的形成机制。但是背斜北翼在水平距离不足300m的范围内发育了3级褶皱陡坎,这表明北翼相对于南翼,其活动枢纽带更为紧闭。这是由于北翼存在更加强烈的挤压应力及更加快速的隆升作用。因此,次级断层的研究对于正确认识区域构造演化、了解褶皱与断层相互作用关系具有重要意义。但是仍存在很多问题:1)受观察剖面范围有限、次级断层分布不连续和断距沿延伸方向不断增大等因素的制约,次级断层对缩短增量造成的影响可能被低估,计算结果应为缩短量的最小值。2)次级断层增加的陡坎高度与断层的断距、倾角具有怎样的定量关系?3)若次级断层只发育于活动枢纽带内,又会产生怎样的影响?这些问题还需更多的研究实例来进行更加深入的研究。     

库车坳陷深浅构造变形与地震关系浅析

通过研究库车地区的地震活动性 ,由地震分布的规律性推断可能的基底断裂 ,并分析了基底活动断裂与地表构造的对应关系、盖层变形和基底变形特征的差异及成因。结果表明 :1)地震震中分布揭示库车坳陷内对应东、西秋里塔格背斜带位置上 ,基底中发育东秋里塔格深断裂和南、北秋里塔格深断裂 ;另外 ,依奇克里克背斜和亚肯背斜位置上也存在对应的深断裂 ,这表明地表构造的形成受深部构造的控制。 2 )依奇克里克构造西端至东秋 5井连线位置上发育 1条NE向走滑断裂 ,在拜城西侧发 1条NW走向的活动断裂 ,这 2条切穿构造走向的活动断裂是库车坳陷构造分段的主因。 3)基底和盖层变形特征的差异主要源于二者之间介质特性的差异。盆地基底岩石圈强度非常高 ,决定了其变形以脆性破裂———地震活动为主 ;而盖层中沉积岩层强度较弱 ,且存在煤和膏盐等极软弱的薄层 ,在构造挤压作用下 ,可以产生黏性或塑性流动大变形及顺层无震滑脱     

库车坳陷活动构造的基本特征

简要介绍了南天山山前库车坳陷的主要活动逆断裂-背斜带的分布特征、构造样式、最新活动证据等资料。平面上库车坳陷呈一“眼”状,由南北两大背斜带构成。北部靠近南天山为一套向南逆冲的逆断裂-背斜系统,最新活动的逆断裂-背斜带为喀桑托开逆断裂-背斜带;南部靠近塔里木盆地的是一套向北逆冲的逆断裂-背斜系统,最新活动的主要是秋里塔格逆断层-背斜带及其以南的亚肯背斜等新背斜;南北两大背斜系统夹持着拜城盆地。坳陷区北部的喀桑托开断裂与坳陷区南部的秋里塔格断裂带是区内最主要的活动断裂,前者长逾60km,后者长近200km,沿这两条断裂带均发现了清楚的断裂露头和古地震形变带。此外,在秋里塔格背斜带以南发育了更新的、规模较小的背斜,表明库车坳陷区的褶皱作用继续向盆地方向扩展。石油地震剖面资料显示,库车坳陷南北两侧的褶皱作用均受盖层与基底之间的滑脱断层控制,属于山前的薄皮构造。滑脱面的深度可达10km左右。这是库车坳陷主要的发震层     

库车坳陷东秋里塔格断裂晚第四纪活动和滑动速率

东秋里塔格断裂是库车坳陷内活动最为强烈的断裂之一,断错了波斯坦托克拉克河两岸的各级阶地。利用全站仪对河西岸的阶地变形进行了精确测量,得到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地形成以来东秋里塔格断裂的垂直断错量分别为12.5 m、20 m和24.5 m,并根据前人资料和区域类比的方法对各级阶地年龄进行了估计,计算得到晚第四纪以来该断裂的平均垂直滑动速率为1 mm/a左右,所引起的地壳缩短速率为(1.97~2.13)mm/a。     

北天山博乐盆地南缘勒塔干褶皱晚第四纪构造变形

研究天山地区活动逆冲断裂、褶皱对于认识整个天山再生造山带的隆升和地震危险性评估具有重要意义。以天山北麓博乐盆地南缘库松木楔克断裂东段勒塔干褶皱为研究对象,通过无人机航拍提取高精度DEM和野外实地调查结果,将勒塔干背斜东部迪里克河附近的洪积扇分为5期,从新到老分别为T1、T2、T3、T4、T5。其中,T4洪积扇完整记录了褶皱的变形历史,其后翼褶皱陡坎高度为（8.1±0.6）m。自T4洪积扇废弃以来,勒塔干断层的滑移量为（33.0±2.6）m。T3洪积扇仅发育在迪里克河出水口处,即勒塔干背斜北侧,（16.9±0.2）m的断层陡坎高度揭示了自T3洪积扇废弃以来,控制背斜形成的逆断层发生了21.4～21.7 m的滑动。通过与相邻地区洪积扇期次进行对比,认为T4洪积扇的废弃年龄为（74.01±6.14）ka,勒塔干背斜下断坡晚第四纪滑动速率为（0.45±0.05）mm/a,勒塔干褶皱晚第四纪地壳缩短速率为（0.37±0.04）mm/a。     

活动褶皱研究及其识别

通过对发生在活动构造挤压区内的Coalinga、El.Asnam、Spitak等地震实例及新疆活动褶皱的分析研究,提出了活动褶皱的分类、活动褶皱研究的意义、内容、方法及其识别。指出同活动断层相似,活褶皱也有粘滑和蠕滑两种形成机制。年轻而快速增长的活褶皱不仅可能是发生地震的地点,其本身也有可能是连续地震的产物。我们称这些具有粘滑机制的活褶皱为地震褶皱;活动褶皱发育的挤压性构造区具有发生中强地震的潜在危险。地震褶皱则是地震震源的一种“指示构造”。同时作为古地震标志,地震褶皱及其派生的近地表活动弯滑断层和弯矩断层等次生断层,其同震生长和滑动可以提供下伏发震断层的复发间隔及其活动历史;由于逆断型地震其发震道断层的滑动不仅在平面分布上具有不均匀性,而且在剖面分布上也存在不均匀性,其量从震源深处向地表有渐小趋势。故主要根据对第四纪地表变形的分析来进行地震危险性评价的方法。在活动构造挤压区有很大的局限性。而平衡剖面法乃是识别和定量研究活动逆断层,特别是隐伏断层的最好方法。     

新疆拜城连续两次5级地震发震构造浅析

2020—2021年在库车坳陷西段的拜城盆地北缘同一构造区内先后两次发生5级破坏性地震,地震造成大量房屋损毁和人员伤亡,尤其是2021年3月24日拜城M_S5.4地震,地震不仅造成大量建筑物损毁和数人死亡,还在拜城盆地北缘的吐孜玛扎背斜西倾伏端发现一条长约4 km的左旋走滑同震地表破裂带。震中地质调查发现,在吐孜玛扎背斜带南翼发育一条N倾的逆冲断层,沿断层断错距今79.9±9.6 ka以来的山前洪积扇和河流低阶地,晚第四纪以来断层垂直活动速率为0.16 mm/a。综合对比两次地震的余震序列、震源机制解和地表破裂特征,两次地震的发震构造背景相同,断层断错类型一致,产生原因为背斜内部含盐构造在挤压环境下脆性破裂,构造成因上应属于“挤压盐构造地震”。同时,由于挤压盐构造通常埋深较浅,使得它能够产生浅源、超浅源的地震,这也是拜城两次5级地震造成了异常严重破坏的主要原因之一。     

帕米尔北缘木什背斜第四纪滑脱褶皱作用与北翼逆断裂的生长

发育在帕米尔弧形推覆构造带最前缘的木什活动背斜是一南缓北陡的第四纪滑脱褶皱,背斜的最小地壳缩短量为0.7km,构造隆升幅度可达1.5km.木什背斜北翼逆断层由一系列坡向北的反向断层陡坎组成,不同断坎间垂直位移分布呈现此消彼长的特征,不论是整个北翼逆断层西段还是单条断坎,其垂直位移均呈东高西低的不对称分布,位移梯度东高西...     

新疆皮山M_S6.5地震——发生在西昆仑山前的一次褶皱地震

皮山MS6.5地震发生在西昆仑山前的皮山逆断裂-褶皱带上,该构造带的变形特征以地层的褶皱弯曲为主,在背斜顶部发育的一系列正断层是背斜顶部局部拉张应力产生的弯矩断层。根据皮山地震应急科考资料,结合精定位后的余震空间分布信息、震源机制解和深部石油剖面等资料认为,皮山MS6.5地震是1次逆冲型破裂事件。本次地震在地表没有产生明显的地震断层,但在背斜顶部形成多条与背斜走向一致的地裂缝;这些裂缝是地震致使背斜隆升褶皱,在背斜地层转折部位弯曲褶皱幅度最大的地带产生的构造裂缝,是背斜活动的直接反映;本次地震属于1次典型的褶皱地震。西昆仑山前的构造变形以上地壳地层的缩短和增厚为主,地震孕育模型属于典型的薄皮推覆构造,本次地震发生在推覆体前缘的皮山背斜上,推覆体根部断裂尚未发生破裂,其未来的地震危险性值得进一步关注和研究。     

中国新疆北天山的活动逆断裂褶皱带及其大地震的位置预测(英)

发育在北天山山麓的活动断裂褶皱带属于向前扩展的薄皮构造，且所有的背斜都是断裂扩展褶皱，主滑脱面距地表8～9km深。距今292万年以来，地壳缩短13．5～14．6km，缩短率是4.62～5．0mm／a。自30000年前至今，准噶尔南缘断裂和齐古道断裂褶皱带的活动十分微弱，而独山子和玛纳斯道断裂-褶皱带则是活动褶皱-断裂带。北天山地区普遍发育三级阶地,受活动逆断裂和褶皱的影响，均产生褶曲变形和错断。距今12000～13000年以来，吐谷鲁逆断裂-背斜的垂直滑动速率、抬升速率、缩短速率分别是0．83～0．91、3.46～3.75和1.23～1．33mm／a。1906年的玛纳斯地震发生在一条盲断坡上，但是其同震破裂和褶皱隆升却出现在玛纳斯逆断裂-褶皱带上，震中距玛纳斯逆断裂-褶皱带约40km。揭示出北天山挤压拗陷区的孕震构造是一个由深部盲断坡-滑脱断层-浅层断坡构成的复杂构造系统。通过上述活动构造和古地震研究的结果可以推测，天山北麓未来发生大震（M≥7．0）的位置可能是在呼图壁河至金沟河段和金沟河至奎屯河段的齐古道断裂-褶皱带上，其震级相当于1906年玛纳斯地震。乌鲁木齐挤压坳陷中的活动逆断裂褶皱带上只有发生M≤6．0地震的可能性。     

塔里木西缘明尧勒背斜的弯滑褶皱作用与活动弯滑断层陡坎

塔里木西缘明尧勒活动背斜两翼河流阶地面上多处发育活动弯滑断层陡坎。这些断坎主要分布在活动轴面附近较陡的等斜岩层(地层倾角分别为74°~89°、18°~20°和45°~60°)一翼,往往成排发育在距活动轴面50~1 200m范围内,宽90~1 000m,长40~950m,随着离活动轴面的距离加大弯滑断层陡坎规模渐小。同一阶地面上发育的弯滑断层陡坎几乎以等间距或间距倍数关系产出。这些断坎走向与下伏基岩地层走向一致,基岩地层大多为中-厚层块状砂岩或粉砂岩互层,岩层间力学性质差异较小。明尧勒背斜南翼克孜勒苏河北岸T3阶地面废弃以来,单条弯滑断层的地表最大缩短速率为0.31mm/a,地表最大抬升速率为0.34mm/a。这些弯滑断层的活动具有重复性和新生性。     

北天山地区活动逆断裂-褶皱带构造与潜在震源区估计

北天山山前逆断裂－褶皱带是典型的大陆内部活动挤压构造,该地区的地表活动构造、隐伏活动构造及活动背斜都受地下深处近水平滑脱断层控制。对１９０６年玛纳斯地震（Ｍ７．７）的发震构造、地表变形与破裂特征和山前活动逆断裂带上古地震的研究表明,北天山山前隐伏活动深断坡具备大地震发生的构造条件,大致以金钩河为界分为东西两段,相应地构成两个大地震潜在震源（Ｍ８）。山前第２条玛纳斯逆断裂－褶皱带和第３条独山子逆断裂－褶皱带中的各个活动背斜,以及西湖隆起等可能是８个中强地震的潜在震源（Ｍ６）。     

利用河流阶地限定活动褶皱的类型和生长机制:运动学模型

与生长地层类似,在活动褶皱生长发育过程中形成的河流阶地堆积、阶地面与褶皱陡坎记录了褶皱发育的详细过程,其基本几何结构主要受控于下伏褶皱生长的机制与类型。文中讨论了简单膝折带迁移(恒定翼间角)生长断弯褶皱与断展褶皱、翼旋转(恒定翼长)滑脱褶皱、膝折带迁移滑脱褶皱、膝折带迁移-翼旋转联合作用以及弧形弯曲枢纽膝折带迁移褶皱作用下河流阶地的几何结构以及阶地面与下伏基座岩层间的角度关系,提出了这几类褶皱生长与河流阶地相互关系的运动学模型,同时考虑了河流加积和下切侵蚀作用对河流阶地最终几何结构的影响。在这些模型中,变形河流阶地和褶皱陡坎的基本几何结构既具有相似之处,也有截然不同之处。因此,通过对河流阶地和褶皱陡坎的细致填图、测量和测年,不仅可推断其下伏活动褶皱的生长变形机制,而且可以估算褶皱的隆升速率和控制褶皱生长的断层的滑动速率     

新疆主要逆断层-褶皱构造区基本地震构造特征与潜在震源划分问题

本文介绍了新疆主要逆断层-褶皱构造区的基本特征,并对其潜在震源划分问题进行了初步的讨论。北天山山前推覆构造及乌鲁木齐以南的逆断裂-褶皱构造相对比较简单,由根部断裂、推覆体和前缘逆断裂-褶皱构造所组成;强地震的极震区或地震动的高值区可能位于推覆构造的根部断裂附近,而地震地表破裂和同震地表变形则位于山前逆断层-褶皱带内。南天山的柯坪推覆构造、库车推覆构造、帕米尔东北缘的弧形推覆构造,虽然也由多排逆断裂-褶皱构造带组成,但是其中的规模巨大、发育时间较长的逆断裂-背斜带,往往具备发生强震的条件。强震的极震区分布与地震地表断层位置比较一致,可作为强震的潜在震源。盆地内的新的盲逆断层-褶皱构造也具备发生6.5—7.0 级地震的能力,应作为震级上限为 7.0 级的潜在震源。由于对逆断层-褶皱构造的深浅构造关系及发震模型认识的不足,在潜在震源划分中应考虑这种不确定性。同时在潜在震源区划分中,还应考虑地震构造区的地震活动历史及构造活动性参数。     

新疆主要逆断层-褶皱构造区基本地震构造征与潜在震源划分问题

本文介绍了新疆主要逆断层-褶皱构造区的基本特征,并对其潜在震源划分问题进行了初步的讨论.北天山山前推覆构造及乌鲁木齐以南的逆断裂.褶皱构造相对比较简单,由根部断裂、推覆体和前缘逆断裂.褶皱构造所组成;强地震的极震区或地震动的高值区可能位于推覆构造的根部断裂附近,而地震地表破裂和同震地表变形则位于山前逆断层.褶皱带内.南天山的柯坪推覆构造、库车推覆构造、帕米尔东北缘的弧形推覆构造,虽然也由多排逆断裂.褶皱构造带组成,但是其中的规模巨大、发育时间较长的逆断裂.背斜带,往往具备发生强震的条件.强震的极震区分布与地震地表断层位置比较一致,可作为强震的潜在震源.盆地内的新的盲逆断层.褶皱构造也具备发生6.5-7.0级地震的能力,应作为震级上限为7.0级的潜在震源.由于对逆断层.褶皱构造的深浅构造关系及发震模型认识的不足,在潜在震源划分中应考虑这种不确定性.同时在潜在震源区划分中,还应考虑地震构造区的地震活动历史及构造活动性参数.     

新疆阿克苏大石峡水电站附近活动断层的基本特征

通过对大石峡水电站附近的多条活动断层研究表明:库车坳陷西段的乌什坳陷区内,主要发育有两排新隆起的活动褶皱,由北向南依次为沙依拉木背斜带和苏尔滚背斜带;区内的活动断层主要以NE向为主,其中较大的断层有阔克沙勒断层、迈丹—沙依拉木断层和库齐隐伏断层。研究区中对场地影响较大的断层为迈丹—沙依拉木断层和大石峡口山前断层,它们均表现为东西分段特性,断层整体活动程度西强东弱。库齐隐伏断层是一条晚更新世末期的活动断层,最新的活动时代为距今1.4万年左右。     

滑脱褶皱陡坎的变形特征和运动学模型:以帕米尔-南天山前陆地区明尧勒背斜为例

褶皱陡坎是褶皱变形过程中形成的地貌陡坎,是近期发现的一种不同于断层陡坎的构造作用形成的陡坎状地貌。在缺少地震反射剖面等深部资料时,利用褶皱陡坎可对活动褶皱的变形特征和生长演化历史进行限定,但迄今为止有关研究较少。位于帕米尔-南天山前陆地区的明尧勒背斜为第四纪活动的滑脱褶皱。在背斜南翼的河流阶地上发育了一系列褶皱陡坎:在T2和T3b阶地上,褶皱陡坎的高度/宽度/坡度分别为16m/40m/25°和20m/50m/26°,陡坎位置与下伏基岩中向斜枢纽位置对应。通过对这些褶皱陡坎的分析,得出:1)这些褶皱陡坎是滑脱褶皱通过膝折带迁移机制形成的。2)褶皱陡坎形成初期,陡坎高度、宽度和坡度逐渐增大;当陡坎宽度达到枢纽带宽度2倍时,陡坎坡度将达到最大值;之后尽管陡坎高度和宽度逐渐增大,其坡度将保持恒定。3)褶皱陡坎吸收的缩短增量与陡坎高度和下伏地层倾角间存在定量几何关系。根据T2阶地上褶皱陡坎的高度约16m和暴露年龄约8ka,估算T2阶地面暴露以来明尧勒背斜南翼的缩短速率为~1.3mm/a。在上述分析基础上,还对比总结了滑脱褶皱陡坎和断弯褶皱陡坎的异同点。     

西宁市活断层地震构造模型初步研究

在西宁市城市活断层探测的基础上,对城市活断层与地层褶皱变形的关系进行了研究,认为湟水河断层和NW向的湟水河北岸断层为背斜顶部张性断层,南川河断层为褶皱不均匀变形形成的横向撕裂断层,北川河东岸断层为向斜核部或翼部发育的挤压断层。并根据褶皱变形平衡剖面和重力资料反演,推测了褶皱变形滑脱面深度,初步建立了西宁市城市活断层的地震构造模型。依据地震构造模型,对城市活断层的发震能力进行了讨论     

由GPS测量确定的2002年阿拉斯加迪纳利断层Mw7．9级地震的同震滑动分布

2002年11月3日，阿拉斯加中部发生了一次Mw7．9级的地震。该地震使部分苏西特纳冰川断层、迪纳利断层及托茨春达断层发生破裂。反演GPS测量的位移场表明，该事件以沿迪纳利断层复杂的右旋走滑破裂占优势。最靠近震中的GPS测点显示出苏西特纳冰川断层有逆冲运动的影响。优选的Mw7．9级地震同震滑动模型表明，在破裂的西段滑动相对较小，而在震中以东约60km至在迪纳利断层和托茨春达断层的交汇处滑动相对较大。我们发现大多数浅层滑动从地表至深15km，但反演却表明在震中以东110km有一大的深部滑移层。我们的模型预示地表滑动与地表地质观测非常一致，模型分辨率也非常好。