鲜水河断裂带的断错地貌特征与断层沟通

摘要鲜水河断裂带是中国大陆内部少有的一条地震活动带,地震活动具有频度高、强度大的特点.沿鲜水河断裂带发育的一系列第四纪断层和一连串的大震所形成的断错水系及地震断层表明,鲜水河断裂是在统一的近东西向水平应力作用下作左旋错动的最新活动断裂,具有世界典型走滑断裂的线状特征.鲜水河断裂的地震断层以1725年康定木格错7.2级地震开始到1981年道孚6.9级地震近250年间,除道孚至乾宁间和乾宁海南至康定一段尚未勾通外,其余地段的地震断层均已连续布满全断裂带.以断裂破裂机制观点推测,这种地震断层只有连续布满全带,才能达到新的平衡,才能完成沿断裂带的地震活动周期,从这种意义上理解,破裂还将继续向断裂中段道孚至乾宁间以及断裂东南段乾宁至康定一段扩展.     

鲜水河断裂带的近代位错及其与地震活动的关系(英文)

鲜水河断裂带在印度板块与欧亚板块顶撞作用的驱使下,表现了强烈的左旋走滑运动及频繁的强震活动,是我国西南地区重要的强震发动带。本文根据断层长期平均位错速率与地震滑动速率的对比,认为鲜水河断裂带第四纪以来的阶层错开是地震位错重复迭加的结果。在地震时断层水平位错分布研究的基础上,结合地震破裂在断裂带内的分布认为沿鲜水河断裂在乾宁南北两侧存在两个长度不大的地震破裂空区。它们可能以断层蠕动为特征,其存在对乾宁附近应变积累与释放起着不可忽视的制约与调节作用。最后,按Chinncry走滑断层地震水平位错分布的理论模型计算了鲜水河断裂带近250年的地震位错分布,结合弹性回跳理论的基本原理估计了鲜水河断裂带的强震趋势。认为未来强震将迁往乾宁,康定一带。     

鲜水河断裂带三维变形特征

为了综合分析讨论鲜水河断裂带的三维运动与变形动态特征和地震危险性,利用川滇地区1999—2007和2013—2017 2期GPS速度场资料,反演计算了鲜水河断裂带的闭锁程度和平行与垂直断层的滑动亏损速率动态分布;利用布设在鲜水河断裂带附近的1980—2017年跨断层短水准资料,通过计算断层年均变化速率分析了断裂带垂直运动特征。GPS反演结果显示:1999—2007期鲜水河断裂SE段处于强闭锁状态,中段闭锁程度逐渐减弱,到NW段基本为蠕滑状态;2013—2017期鲜水河断裂SE段滑动亏损积累速率明显减弱,只有道孚—八美段之间有一小段闭锁较强,NW段依然大部分为蠕滑状态,只有炉霍SE部一段断层地表至10km深度闭锁稍有增强。水准结果显示:鲜水河断裂NW段侏倭、格篓、虚墟和沟普场地年均垂直变化速率较大,断层垂向活动较为活跃;SE段龙灯坝、老乾宁和折多塘场地年均垂直变化速率很小,断层垂向活动处于闭锁状态;汶川地震后断层垂向活动变化并不明显。综合分析认为鲜水河断裂SE段的地震危险性较高,而汶川地震降低了断层滑动亏损和应力应变能积累速率,可能在一定程度上缓解了鲜水河断裂尤其SE段的地震紧迫性。     

鲜水河断裂带炉霍段的水平运动及地震的重复性研究

本文讨论了鲜水河活动断裂带炉霍段的水平断错、古地震遗迹与地震重复间隔等问题。晚更新世以来断裂的平均滑动速率为13毫米/年。全新世中期以来大震的重复间隔时间小于600年     

鲜水河断裂带上特征地震的初步研究

特征地震是大地震原地重复的重要表现形式.现有资料的初步研究表明,鲜水河断裂带上大地震属特征地震模式,其地震破裂长度、同震位错量以及断层错动方式,在原地保持较长时间的一致性.由于大地震屡屡在原地重复发生,沿断裂特定地段累积位错分布与一次地震的位错相一致,从而导致断层滑动速率的同步变化.本文以1973年炉霍地震为例,研究了鲜水河断裂的特征地震现象.该段的地震活动属特征地震模式,不服从古登堡-里克特的线性震级频度关系.特征地震不仅对断错地貌、滑动速率有重要的影响,由于这种地震模式是以特定震级的大地震为主导,几乎没有中等震级地震发生,这对地震活动性研究也具有重要的意义.      

芦山M_S7.0地震后鲜水河断裂带南东段活动特征

在大地震沿鲜水河断裂带向ES迁移和鲜水河断裂带SE段较长时间未发生强震的背景下,本文收集了2013年芦山MS7.0地震前后(2010—2014年)鲜水河断裂带SE段3个跨断层短基线测点数据,分析了芦山地震前后该段近场断裂活动。研究结果表明:1)芦山地震前后,鲜水河断裂带在SE段断层的走滑方式存在左旋和右旋相互交替现象。2)芦山地震后该段近场滑动速率小于1mm/a,与震前较长时间的测量结果相比无明显变化,说明SE段已经进入震间锁闭阶段,应变持续积累,芦山地震并未对该区域断裂活动产生明显影响。根据断层运动随时间变化的模型,认为鲜水河断裂带SE段距离该段上次大地震时间长于EW段距离上次大地震的时间是2段滑动速率不同的原因之一。     

鲜水河断裂带的断错地貌及其地震学意义

断层的近代位错必将在地貌形态上留下深刻的印记,因而凭借断错地貌现象有可能得到关于活断层上地震活动性的重要信息。鲜水河断裂带上的断错地貌现象表明,断层以间歇性的地震滑动为特征,而且服从于大小相当的地震在原地重复发生的特征地震模式。断错水系的演化图象则进一步提供了在一定时段内,同一地点滑动速率基本稳定的线索。于是,可以把断错地貌的研究作为地震活动性研究的重要手段     

中美联合考察鲜水河断裂概述

本文概述了美国加州理工学院地震实验室艾伦教援和博士研究生周华伟与四川省地震局局长罗灼礼和本文作者等人进行题为“鲜水河断裂全新世活动特征与地震危险性》的中美合作研究,通过联合考察,对鲜水河断裂带的几何特征、断错地貌现象、断裂的长期滑动速率、同震位错资料及可能的地震模式等方面的认识有新的进展与深化。     

东昆仑断裂带东段分支断裂——阿万仓断裂晚第四纪构造活动特征

文中从几何结构特征、断裂长期滑动速率和古地震复发特征3个方面对阿万仓断裂进行了研究。详细的遥感解译和野外调查结果表明:1)阿万仓断裂作为东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)的分支断裂,和东昆仑断裂一样也是1条全新世活动断裂,性质为左旋走滑兼逆断,总长约200km。西北段由2条总体走向310°,相距约16km近平行的次级断层组成,向SE方向合为1条断裂。2)在阿万仓断裂上发现大约15km长的古地震地表破裂带,表现为断层陡坎、断塞塘、地裂缝、断层沟槽等典型断错微地貌现象。3)经航、卫片解译,野外现场调查,断错地貌测量和样品测试,得到该断裂晚第四纪以来的平均左旋水平滑动速率为3mm/a,垂直滑动速率约0.07mm/a。4)通过对断错最新地貌面的测年和探槽剖面分析,认为阿万仓断裂带存在4次古地震事件,属原地复发型,最新1次事件是在(850±30)a BP以后发生的。5)阿万仓断裂左旋滑动速率与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段递减的滑动速率量值相当,它的存在和发现可以很好地解释东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)滑动速率递减的特征。东昆仑活动断裂带中东段滑动速率逐渐递减,与东昆仑活动断裂带中东段帚状散开的几何结构有关,其中的阿万仓断裂是东昆仑断裂带东延过程中的重要分支断裂,吸收了东昆仑断裂带东延的应变分配。     

鲜水河断裂与圣安德列斯断层的地震地质对比研究

本文通过鲜水河断裂和圣安德列斯断层的地震地质对比,表明它们虽然规模不一,区域构造环境和近代地壳运动中的意义也不同,但作为走滑型强震发生带,在活断层几何格局,地震破裂带特征以及地震滑动模式特别是断错地貌现象等方面有着诸多相似之处。但是在断层运动强度,诸如断层滑动速率,地震活动强度等方面以及断层蠕动现象上有明显的差别。两条断层研究程度的不同正是鲜水河断裂应当加强研究的方向。     

大凉山断裂带南段滑动速率估计

大凉山断裂带是川滇活动块体东边界的重要组成部分,其活动速率的估计不仅对评价青藏高原东南边缘的地壳运动和变形模型具有重要理论意义,还对大凉山地区的地震危险性评价和地震中长期预测具有重要的应用价值。通过对大凉山断裂带南段交际河断裂和布拖断裂的详细野外调查、典型构造地貌GPS精细测量以及断错地貌的时间约束,获得大凉山断裂带南段全新世以来的滑动速率为2.5～4.5mm/a,交际河断裂平均滑动速率略大于布拖断裂的滑动速率。对比滑动速率发现,大凉山断裂带南段与鲜水河-小江断裂系中段西支的安宁河、则木河断裂带的水平滑动速率相当,表明大凉山断裂带活动强度不低于安宁河和则木河断裂带,随着大凉山断裂带逐渐取代安宁河和则木河断裂在鲜水河-小江断裂系中的作用,大凉山断裂带的活动强度将增强。     

康定地震前后鲜水河断裂带活动速率研究

鲜水河断裂带处于青藏高原东南缘的四川西部,具备活动剧烈、地震频率高的特性.根据鲜水河断裂带2013-2014年和2014-2015年的流动重力观测资料,基于经典位错理论,本文采用蚁群算法反演了康定地震前后鲜水河断裂带的活动速率,得到的主要结论有:(1)鲜水河断裂带主要以左旋走滑为主,滑动速率由北西段到南东段逐渐减小;(2)康定地震前鲜水河断裂带南东段为正断层,但震后表现为逆断层,原因可能是该地震改变了短期内断层活动形式;(3)地震发生后,该断裂带的滑动速率依然很大,可能表明该地区应变能没有得到全部释放,地震危险性依然存在.     

鲜水河断裂带上潜在震源区的地质学判定

鲜水河断裂是高频度的强震发生带,1981年道孚地震后,未来的强震往何处迁是地震预报以及地震区划研究中的重要课题。本文从断错地貌,滑动速率,大震同震位错以及断裂带上地震滑动模式的讨论出发,运用地质学方法寻找鲜水河断裂带上直到本世纪末的潜在震源区。结果表明,道孚以南松林口—惠远庙之间长达40公里的地段是发生M≈7级地震的可能性最大的潜在震源区,而康定断裂的北段也值得重视。     

新生的大凉山断裂带——鲜水河-小江断裂系中段的裁弯取直

部分由于缺乏破坏性地震记录,部分由于处于边远山区,作为鲜水河-小江断裂系一部分的大凉山断裂带长期被研究者们忽视,以至于在描述该断裂系时,往往不把大凉山断裂带算在其中．造成大凉山断裂带被忽视的另一个重要的原因是该断裂带是一条新生的构造带,新生性决定了其成熟度低于鲜水河-小江断裂系中的其他断裂带,所反映的线性断裂地貌特征不如其他断裂带明显．两年多详细的遥感解译和野外调查结果表明大凉山断裂是一条新生的断裂带：（1）具有复杂几何结构的大凉山断裂带无论是连续性还是成熟度都明显低于鲜水河．小江断裂系中的其他断裂带;（2）大凉山断裂带南、北两段的活动性高于中段,而且北段的左旋位错量是南段的3倍,小震活动在中段也存在一个明显的空区,说明大凉山断裂带还没有完全贯通,尚处于从两端向中间发展的早期阶段;（3）大凉山断裂带上地质体反映的总位错和水系的位错基本相同,说明大凉山断裂带开始于该地区水系成型之后,而鲜水河-小江断裂系中其他断裂带上的总位错远大于水系所反映的位错;（4）探槽揭示的古地震事件和用断错地貌和GPS观测结果估计的水平滑动速率3～4mm／a,都表明大凉山断裂带与安宁河、则木河断裂带一样也是一条强震构造带;（5）在滑动速率大致相当的情况下,并假定各断裂带在整个发育历史中滑动速率基本不变,大凉山断裂带产生11km的滑移量需要2．7～3．7Ma,而安宁河和则木河断裂带完成47～53km的位错量需要12～18Ma．进一步推断,新生的大凉山断裂带产生于鲜水河-小江断裂系中段的“裁弯取直”,而“裁弯取直”是由于青藏高原南东块体相对刚性的顺时针旋转造成的．随着“裁弯取直”的持续发展,大凉山断裂带将可能逐渐取代安宁河和则?     

综合利用多种地壳形变观测资料计算鲜水河断裂带现今滑动速率

本文首先沿走向将鲜水河断裂带划分为炉霍、道孚、乾宁、康定和磨西五个断裂段,利用沿断裂带布设的跨断层短基线、短水准场地测量资料计算了近场的断层活动参数,利用覆盖断裂带相对较大区域的重力、GPS观测资料计算了重力场动态变化、GPS速度场.基于重力场动态变化和GPS速度场采用蚁群算法和粒子群算法(具有全局优化的优势)分别反演计算了五个断裂段断层活动参数,将结果中的走滑分量作为五个断裂段的现今走滑速率.通过对以上三类现今走滑速率及五个断裂段的地质平均滑动速率进行融合与对比分析,将重力资料反演计算结果作为断裂带整体走滑速率,与跨断层短基线、短水准测量计算的断层滑动速率结果进行对比分析,初步判定了各跨断层短基线、短水准场地所跨断裂的性质,最终给出了五个断裂段的现今整体左旋走滑速率和部分分支断裂左旋走滑速率,结果为:(1)炉霍段为9.13mm·a~(-1),虾拉沱区域西支断裂为2.46mm·a~(-1),东支断裂为5.84mm·a~(-1).(2)道孚段为8.57mm·a~(-1),东南段沟普区域西支断裂为1.78mm·a~(-1),东支断裂为6.79mm·a~(-1).(3)乾宁段为7.67mm·a~(-1).(4)康定段为6.14mm·a~(-1).(5)磨西段为4.41mm·a~(-1).本文还定性讨论了断裂带两侧重力、GPS测点覆盖范围内活动地块的三维弹塑性变形和古地震、历史地震造成的永久位错.     

四川岷江断裂带北段的新活动、岷山断块的隆起及其与地震活动的关系

岷山断块由岷江断裂和虎牙断裂自西向东的推覆逆掩运动所形成 ,处于我国南北地震带的中段。受区域NWW向主压应力场的控制 ,岷江断裂带第四纪以来表现为明显的推覆逆掩运动并具有一定的左旋走滑分量 ,岷山断块则处于强烈的隆起抬升状态。航片解译及野外地质考察结果表明 ,岷江断裂带由数条次级断裂呈羽列组合而成 ,其中尕米寺 -川盘右阶羽列区的羽列距达3km ,控制了低序次的地震破裂单元。第四纪地貌发育过程及断错地貌研究结果表明 ,岷江断裂晚第四纪以来的平均垂直滑动速率为 0 37～ 0 53mm/a ,水平位错量与垂直位错量大致相当 ;岷山断块第四纪以来的平均隆起速率为 1 5mm/a左右。地震活动特征表明 ,该地区 6级以上强震丛集于强烈活动的断块边界断裂上 ,中强地震及小震发生在新构造隆起区及近东西向断裂带上 ,与断裂的活动性质具有密切的成因联系     

川滇菱形块体东边界各断层段强震演化特征研究

在搜集整理川滇菱形块体东边界断裂带的断裂分段、特征地震和古地震资料基础上,结合各特征参数之间的经验关系,给出东边界断裂带各断层段的长度、宽度、特征地震震级、错动距离等参数.以GPS速度场为约束,利用弹性位错模型反演各断层段深部的年平均滑动速率;针对某些特征地震断层段,根据错动距离及复发周期,确定其位错年积累速率.比较这二种速率之间的定量关系,并利用这一关系给出所有断层段上地震位错年积累速率和地震复发周期.在此基础上,利用弹性位错模型逐次反演1700年以来所有M≥6.8级地震对各断层段位错积累的影响,并将这种影响纳入特征地震的离逝时间中,得到了离逝时间与复发周期的比值,并进行归一化处理最终获取了各断层段的临震危险程度.震例研究表明,当比值为0～1时,断层较安全;当比值〉1时,断层段地震危险程度较高.2009年的结果表明：临震危险程度接近或大于1的断层段有鲜水河断裂带塔公段、安宁河断裂带北段、小江断裂带蒙姑-东川段、东川-寻甸段和宜良-澄江段,其临震危险程度分别为1.35,0.92,1.17,1.04和1.09.     

二十年来蠕变和短基线观测反映的鲜水河断裂带活动特征

利用鲜水河断裂带1990年1月-2009年12月的蠕变与短基线数据,采用小波变换与断层运动学分析方法,获取构造活动产生的断层形变速率.结合近场断层形变测量与GPS资料,分析了该断裂带的分段活动特征及时空演化.结果显示:(1)不同段落断层活动方式存在差异性.鲜水河断裂带分段活动现象显著,以道孚县为界,以北的炉霍、道孚断层走滑量相对较大且活动方式稳定,显示张性和左行走滑;以南的乾宁、折多塘断层活动微弱,走滑量小,且滑动状态复杂,其中,乾宁断层为压性和左行走滑,折多塘断层为微弱的右行走滑.这种分段活动特征可能与断层几何及巴颜喀拉块体内部次级块体的差异运动有关.(2)不同时期断层走滑方式存在交替性.鲜水河断裂带虽以左行走滑为主,但在汶川地震前一些断层段出现过逆向走滑现象.汶川地震前2年,炉霍、道孚断层左行走滑减弱,乾宁、折多塘断层在2007年出现过逆向走滑,至2009年底,逆向走滑区域保持扩展态势.(3)不同测点间距得到的断层错动速率和变形带空间分布特征不同.不同测量方法的分析结果表明,鲜水河断裂带不同段落和跨距宽度的走滑速率有所不同:测点间距18.7~65.1 m的蠕滑速率为0.01~0.78 mm/a;测点间距72~288 m的短基线测量为0.02~2.46 mm/a,点距十几至几十公里的GPS观测为6~11 mm/a;地质滑动速率5~15 mm/a.随测点间距的增加,平行断层的位移速率按对数函数增长,视剪应变率按幂函数衰减.我们推测,大间距测点的数据中既包含了跨断层的错动,也包含了断层两侧块体的分布变形;现今的断层形变测量与地质调查之间的差异,说明断层错动速率在时间上不是常数.     

鲜水河断裂带的应力积累与释放

本文根据历史地震(Ms6.0)的资料,研究了鲜水河断裂带的地震活动性,并利用断层的位错模式进一步研究该断裂带的应力积累和释放过程.结果表明,该断裂带的强震活动大致以道孚为界,形成北西和南东两个活动地段,呈现南北交替活动的特征.地震能量的这种交替释放似具有准周期性质,Ms7.0级地震的平均复发周期为27.6年.给出该断裂带在三个不同时间段(1700-1811,1816-1967,1816-1982)强震断层作用引起的应力释放图象,讨论了前两个时间段地震应力场对其后发生的第一个大地震的重要影响.计算了1893年以来在断裂带南东段(相对闭锁段)的应力积累,示出相应的最大剪应力和流体静应力等值线图.最后,根据应力积累、附加应力变化、地震活动规律和应变释放曲线特征,估计了鲜水河断裂带的地震趋势.认为在本世纪末,在断裂带南东段的(1)康定-磨西段或(2)道孚-乾宁段或(3)乾宁-康定段将可能发生 Ms=7.40.3地震.      

川滇菱形块体东边界断层闭锁程度与滑动亏损动态特征研究

利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该断裂系统的影响范围和程度,并结合b值空间分布和地震破裂时-空结果分析了断裂系统的强震危险段.结果表明,汶川地震前鲜水河断裂最南端为完全闭锁(闭锁深度25km),中南段地表以下10~15km深度为强闭锁状态,中北段基本处于蠕滑状态;安宁河断裂最南端闭锁很弱,其余位置闭锁深度为10~15km;则木河断裂除最南端闭锁较弱以外,其余位置基本为完全闭锁;小江断裂在巧家以南、东川以南、宜良附近、华宁以北等四处位置闭锁较弱,其余位置为强闭锁.10年尺度的GPS速度场反演所得断层闭锁程度所指示的强震危险段,主要为鲜水河断裂道孚—八美段、安宁河断裂中段、则木河断裂中北段、小江断裂北段东川附近、小江断裂南段华宁—建水段,该结果与地质尺度的断层地震空区和30年尺度的b值空间分布所指示的危险段落具有一致性.汶川地震后断裂带远、近场速度分布和块体运动状态发生变化,这种区域地壳运动调整使得负位错模型反演得到的断裂带闭锁情况发生一定变化.汶川地震前后川滇菱形块体东边界平行断层滑动亏损速率均为左旋走滑亏损,且在安宁河断裂北端、则木河断裂中北段滑动亏损速率最大;除鲜水河断裂中南段与最南端和小江断裂东川附近以外,其余断裂震后滑动亏损速率均有所增加.垂直断层滑动亏损速率既有拉张亏损也有挤压亏损,且鲜水河断裂最南端由震前挤压转变为震后拉张,其余断裂除了安宁河断裂和小江断裂中段与最北端存在挤压滑动亏损速率外均为拉张速率.