北京平原区隐伏断裂晚第四纪活动特征的联合剖面研究

通过地形地质、化探、浅层物探、钻探和槽探等多手段的联合剖面探测研究，首次查明了夏垫隐伏断裂和南口－孙河隐伏断裂的准确位置及其活动性，发现上述隐伏断裂同时具有缓慢同生断裂运动和间隙性突发位错两种运动型式。夏垫隐伏断裂在距今５０００年以来有过两次与７级以上地震相当的突发性断层位错；南口－孙河隐伏断裂在最近的１．２万年以来仅发生一次约相当７级地震的突发性断裂位错。这表明，北京平原区的各个隐伏断裂自晚第四     

夏垫断裂大胡庄探槽古地震事件分析

夏垫断裂是北京平原区内1条极为重要的隐伏活动断裂,同时也是1679年三河—平谷MS8.0地震的发震断层。为获取该断裂完整的古地震序列,主要开展了2方面工作:(1)以大胡庄探槽原始资料为基础,重新对探槽进行了解译,共识别出3个埋藏古土壤,6个崩积楔和1次砂土液化现象;(2)结合该断裂其它部位探槽揭示的古地震事件,通过对比各探槽标志性地层,建立不同探槽中古地震事件在同一时间轴上的联系,得到夏垫断裂完整的古地震序列。结果表明:距今31 ka以来,夏垫断裂共发生过11次古地震事件,古地震平均复发间隔约为2.8ka,但距今25~15 ka存在1个古地震丛集期,丛集期内共发生5次强震,平均复发间隔约为2.0 ka,反映出夏垫断裂活动性存在阶段性的差异。     

1679年三河—平谷8级地震地表破裂端部特征及其地质意义

地震地表破裂端部的几何结构与运动学特征研究有助于科学认识断裂的破裂传播与终止过程。夏垫断裂是华北平原区最为重要的隐伏强震构造之一,于1679年发生了三河—平谷M8历史大地震,但其同震地表破裂长度及端部变形特征仍存争议。基于前人研究结果,在野外地质调查的基础上,跨1679年三河—平谷8级地震地表破裂端部布设了2条浅层地震勘探剖面,研究断裂端部的新活动特征。结果显示,断裂端部的最新活动时代为全新世,运动方式以走滑为主兼正断,且呈现出明显的滑动亏损特征。结合同震垂直位移分布等数据,分析认为该次地震的地表破裂仅长10余公里,与8级地震不匹配,其发震构造和机制仍需深入研究。     

1850年西昌地震地表破裂带的考察研究

根据实地考察研究结果，1850年西昌地震地表形变带全长约90km。现存的地表破裂形迹有地震断层、地震裂缝、地震沟槽、地堑、地震陷坑、冲沟及山脊位错、崩塌滑坡等。最大左旋水平位错5．7m，垂直位错3．8m，形变带严格沿则木河断裂展布。该次地震的发震构造应为则木河断裂，震级M≥7.5级。     

廊固凹陷深部剪切破裂构造的地震学证据

基于区域地震台网观测数据,采用近震波形反演方法,确定2018年2月12日河北永清M4.3地震的最佳双力偶源震源机制解为:节面Ⅰ走向297°,倾角58°,滑动角-32°;节面Ⅱ走向45°,倾角63°,滑动角-144°;是一个略带正断分量的右旋走滑地震.结合近震转换波测定主震的震源深度在19km附近.地震序列的双差定位结果显示:永清地震序列震中呈北东向窄带展布,表明此次地震主要向北东向破裂;深度集中分布在17～19km,整体形态近于铅直,显示发震断裂具有走向北东、倾向南东、倾角陡立的特征,与节面Ⅱ的性质比较吻合,推测节面Ⅱ为发震断层面.将发震断层面参数与震源区附近断裂性质进行对比分析,形成了关于廊固凹陷附近区域地震构造的一些认识:(1)推测永清地震的发震构造不是地壳浅部发育的先存正断裂,而是震源区下方一条地壳尺度的深断裂,该深断裂为新生断裂,具有右旋走滑正断性质,倾角陡峭、近于直立、宽度较大,向上与夏垫断裂相通.(2)综合震源区附近多条深地震反射剖面探测结果,推测永清地震的发震断裂与新夏垫断裂同属一条断裂,称为:新夏垫深断裂.该断裂从夏垫向西南方向延伸至文安,并可能与霸县—束鹿—邯郸断裂带相联系,总长度超过150km.(3)基于2006年文安M5.1地震与2018年永清M4.3地震在震源机制上的相似性及震源位置上的关联性,结合区域构造条件,认为两次地震的发震构造均为新夏垫深断裂.(4)根据研究区几次显著地震的震源深度分布特征,参考区域断层构造、电性结构和流变学模型,推测活化克拉通块体新生断裂的脆韧性转换界面深度在15km附近.     

1739年平罗8级地震发震构造

1739年平罗8级地震是银川平原上有史以来发生的最大一次破坏性地震。关于该地震的发震构造尚有不同认识。在近年获得的探槽、钻探、浅层地震勘探等资料的基础上,对红果子长城及周边台地的地震位错现象开展了调查和详细测量,并再次探讨了1739年平罗8级地震的发震构造。结果表明,贺兰山东麓断裂的最后一次破裂事件发生在距今600~700a之后,修筑于500a前的明长城被错断。尽管银川隐伏断裂的展布和极震区相吻合,但该断裂向北终止于姚伏镇,全新世活动段长度不超过36km,其最后一次地表破裂事件发生在距今3 400a之前不久,银川隐伏断裂在1739年平罗8级地震中没有发生地表破裂。断裂附近生长地层的发育和地层无同步变形的事实表明,银川隐伏断裂并没有发生被松散层吸收而未抵达地表的破裂。因此,1739年8级地震的发震构造是贺兰山东麓断裂而非银川隐伏断裂,2条断裂没有发生同步牵连活动。平罗8级地震的发震构造和极震区分布的异位,可能与断裂倾向、地下水位深度、盆地结构、松散地层厚度、居民聚集等因素有关,这类由盆地边界铲形断裂发震而极震区向盆地中心偏移的现象,应在类似地区的抗震设防中予以重视。     

利用地震剖面研究夏垫断裂西南段的活动性

地震方法是针对厚覆盖区城市直下型活动断裂的一种不可替代的探测技术,对于不同的探测深度需采用不同的排列长度。为研究夏垫断裂在远离三河-平谷8.0级地震震源区的活动性,我们在该震源区SW方向约30km处开展了中浅层反射地震探测试验,并跨过中浅层地震探测到的夏垫断裂进行了浅层反射地震探测试验。浅层和中浅层地震探测的试验结果表明,在5m道间距的地震剖面上,在200m深度以下夏垫断裂得到了较好的反映,在该深度以上,该断裂反映不明显;在2m道间距的地震剖面上,夏垫断裂错断明显,但剖面上的最浅一组反射波(深度约30m)却没有发生明显错断。由此得出:距1679年三河-平谷8.0级地震震源位置SW方向约30km处,夏垫断裂的活动性减弱     

范家坝-临江断裂活动与1879年甘肃武都南8级地震的讨论

1879年甘肃武都南 8级地震发震断裂的确认是一个未决的问题。文中通过卫星影像解译、史料记载分析,认为沿文县东北水坑山北麓NEE向的范家坝 -临江断裂可能分布有该次地震的地表破裂带,因而,这一条断裂可能是该次地震的发震断裂。由此,可在发震断裂的产状变化、活动方式、地表破裂带长度、水平位错量大小及沿断裂的分布、断裂的区域归属、宏观震中位置、可能震级大小、震害分布等诸多方面取得一致     

基于库仑应力变化分析巴颜喀拉地块东端的强震相互关系

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑同震位错效应和震后黏滞松弛效应,分析巴颜喀拉地块东端1976年松潘地震序列、2008年汶川8.0级地震、2013年芦山7.0级地震和2017年九寨沟7.0级地震等多次大地震的可能存在的触发关系,计算大地震引起的周边各主要断裂的库仑应力变化.结果显示,1976年松潘地震序列各次地震间关系密切,存在明显的相继触发作用;综合考虑同震和震后效应,汶川8.0级地震对同属于龙门山断裂带的芦山7.0级地震有触发作用,且震后效应影响不可忽略;1976年地震序列,特别是1976年8月16日7.2级地震促进了2017年8月8日九寨沟7.0级地震的发生;汶川地震对九寨沟地震的影响研究中,采用不同的汶川地震同震位错模型,计算结果有差异.综合考虑多次大地震对周边断裂带的影响,龙门山断裂带南段、鲜水河断裂带中南段、平武—青川断裂北段、灌县—安县断裂北段、文县断裂的累积库仑应力增加显著,巴颜喀拉地块东端的东昆仑断裂带东段、迭部—白龙江断裂带西段以及金沙江断裂带库仑应力亦有所增加.综合考虑各重要断裂带已有的大地震危险性分析结果和库仑应力变化计算结果,龙门山断裂带南段、鲜水河断裂带中南段、东昆仑断裂带玛沁—玛曲段和金沙江断裂带的发震紧迫性有所增强,需引起关注.     

利用浅层地震反射法探测夏垫断裂浅部特征及空间展布

为进一步深入研究夏垫断裂的发震构造及活动性,在夏垫断裂震中区开展浅层地震勘探,布设小道距、高密度地震勘探测线,对地震反射剖面进行综合解释。以潘各庄段为中心,向两侧展开布设,共布设浅层地震勘探测线12条,测线总长约18 km。野外数据采集采用中间激发、双边不对称接收、满覆盖次数不少于12次的观测系统。原始资料经过常规处理和精细处理,获得了高质量的反射波叠加时间剖面。地震反射时间剖面揭示的波组变化特征明显,断裂特征清晰,解释夏垫断裂为倾向SE、视倾角约为72°的正断层;同时展现了自小石各庄至南张岱延伸约20 km范围内夏垫断裂的空间展布及浅部构造特征,解释测线范围内夏垫断裂走向约为N40°E。在此基础上,结合微地貌测量和以往研究成果,推测夏垫断裂为全新世活动断裂,其中夏垫断裂中心段伴随次断裂发育和断层绕射波,该特征向两侧减弱,与断裂陡坎的分布和连续的高差变化相对应,同时验证了夏垫镇潘各庄附近为震中的结果。探测结果所揭示的夏垫断裂的空间展布及地层结构特征与地质资料吻合。      

青藏高原东缘礼县-罗家堡断裂带晚更新世以来的活动性分析

礼县 -罗家堡断裂带晚更新世以来有过明显活动。在礼县—罗家堡段和天水镇—街子口段直接错断全新世地层。断裂沿线地表陡坎发育 ,水系被左旋位错。结合沿该断裂带广泛分布的地震滑坡、砂土液化等 ,认为礼县 -罗家堡断裂带是 1654年天水南 8级地震的发震构造。该断裂晚更新世以来的平均水平位错速率为 0 95mm/a ,平均垂直位移速率为 0 35mm/a ,垂直位移速率约为水平位移速率的 1/ 3。这个比值与一次断裂突发性垂直位错量 ( 1 9m)与水平位错量 ( 5 2m)的比值基本吻合     

北京平原夏垫断裂齐心庄探槽古地震事件分析

齐心庄探槽位于 1679年三河 -平谷 8级地震夏垫地表地震破裂带东段。探槽内出露的断错地层、崩积楔、堰塞塘堆积、张裂楔及微细地层层理的揉皱现象 ,显示夏垫断裂全新世以来曾发生 4次强震事件。这 4次强震分别发生在距今 ( 10 85～ 9 71)ka、( 7 39～ 6 68)ka、( 5 4 16～ 2 2 33)ka及 1679年 (即三河 -平谷 8级地震 )。这 4次强震的时间间隔分别为 ( 3 2 4 5± 0 336)ka、( 3 2 11±0 815)ka及 ( 3 553± 0 796)ka ,平均强震间隔为 ( 3 336± 0 396)ka。 4次强震的平均同震垂直位移为 ( 1 4± 0 5)m。在齐心庄实施的探槽工程 ,除邻近断面开挖的探槽外 ,还在探槽南北 4 0 0m范围内开挖了 4个探坑 ,对认识断层下降盘地层的展布形态及确定断面堰塞塘的分布提供了帮助。在这些野外工作基础上 ,对齐心庄探槽研究结果与前人沿夏垫断裂其它地点的探槽及钻孔资料进行了对比 ,在古地震事件认识上大部分是一致的     

1303年洪洞8级地震震源过程研究

运用霍山断裂滑动速率和１３０３年洪洞８级地震错距的资料，将霍山断裂面取作位错面，使用粘弹介质中位错模型的有限单元公式￣［１］，计算震前断层蠕滑动和震时断层错动对应的临汾盆地应力和应变能密度年速率分布，由此得出：（１）１３０３年洪洞地震前，在临汾盆地以霍山断裂中段和南段应力和应变能密度年速率正值最高，为积累过程，而震时（含震后），年速率负值最高，为释放过程；（２）１３０３年洪洞地震加速了１６９５年临汾地震应力和应变能积累；（３）用有限单元分析方法中的劈节点技术离散位错面，可以符合位错概念     

华北地区主要断裂带上的库仑应力变化及地震活动性分析

华北地区活断层丰富、地震频发。由于所处地理位置具有特殊性,其频繁的地震活动备受关注。为此,文中根据弹性位错理论和分层岩石圈模型,计算了1820年以来华北地区中强地震(M_S≥6. 0)引起的同震及震后介质黏弹性松弛产生的库仑应力变化。计算结果显示,自1888年渤海湾地震发生后的24个地震中,共有19个落在了库仑应力变化的正值区域,触发率达79%;计算结果进一步表明,宁河—新乡地震带的滦县-乐亭断裂、潘庄西断裂、东明-成武断裂、郓城断裂、隆尧断裂,郯庐地震带的营口-潍坊断裂,首都圈地区夏垫断裂,黄庄-高丽营断裂带上的库仑应力变化增加,其地震危险性相对较高,仍需要进一步的深入研究。     

汶川8.0级地震和芦山7.0级地震对周边断层的影响

采用分层粘弹性介质模型,研究龙门山断裂带发生的两次大地震(2008年5月12日汶川8.0级和2013年4月20日芦山7.0级地震)的同震位错和震后粘滞松弛效应引起的周边断裂带上的库仑应力变化。结果表明,汶川8.0级地震同震和震后效应均引起了芦山7.0级地震震中位置的库仑应力增加,有利于芦山地震的发生;汶川和芦山地震的同震和震后效应引起的周边各断层上的累积库仑应力变化分布显示,这两次大地震引起了其间的破裂空段的库仑应力显著增加;此外,累积库仑应力显著升高的断裂还有:鲜水河断裂带中段、灌县一安县断裂北段、文县断裂的一.部分、平武一青川断裂北段、略阳一勉县断裂。累积库仑应力显著降低的断裂有:马尔康断裂、岷江断裂南端、虎牙断裂、龙泉山断裂北端、北川一映秀断裂北段。     

阳原4.8级和大同5.8级地震前兆异常的模糊识别及其特性分析

利用模糊模式识别的直接方法提取了1988年河北阳原4.8级地震和1989年山西大同5.8级地震的多项前兆异常,取得了较好的效果。对这些异常的综合分析结果表明:阳原地震与大同地震是有联系的,两次地震前都有异常频次峰值出现,峰值出现后一个月左右发震;震中区位于前兆异常从属函数高异常区附近;震级较高的地震,其从属函数值也较大;前兆异常的空间优势分布位于高丽营—黄庄断裂和程各庄—夏垫断裂带上,对该地区未来的地震活动应予注意。     

夏垫断裂带深部构造特征与第四纪活动性讨论

利用重力、浅层地震和高密度电阻率法物探工作成果,由深及浅垂向上“接力拼接”的方式,结合钻探等手段,把夏垫断裂带分解为基岩断裂带和第四纪断裂带2个部分进行研究,结果表明:1)夏垫断裂带的基岩断裂带由主干断裂和次级断裂构成.其北段(马坊-西集一带)较窄,由2条主干断裂构成.其南段(西集-凤河营一带)较宽,由3条主干断裂构成.2)第四纪断裂带是基岩断裂带向上延伸的部分,是断裂带最新活动的直观表现,并受控于基岩断裂带.夏垫第四纪断裂带同样由主干和次级断裂构成,北段(马坊-西集一带)由2条主干断裂和分布于北端尾部次级断裂构成,与基岩断裂带一一对应关系较好.2条主干断裂产状差异较大,最新活动时间均为全新世.而南段(西集-凤河营一带)断裂分布不连续,很难分清主次断裂,同基岩断裂带的对应关系较差,推测为基岩断裂中夏垫断裂的活动.这些主、次级断裂产状均较为陡立,最新活动时间为晚更新世晚期-全新世早期.3)夏垫断裂带内上、下两盘全新世沉积底界垂向累积位错量为1.7 ～4.8m,晚、中、早更新世以来则分别为6 ～ 26m、26 ～ 167m和44 ～ 330m,其中最大累积位错量位于夏垫地区,向南、北逐渐减小.4)以张家湾断裂为界把夏垫断裂带划分为南、北2段.北段第四纪活动性强,中强震及微小地震时有发生,而南段第四纪活动性弱,仅发生微小地震.     

用钻孔地层剖面记录恢复古地震序列:河北夏垫断裂古地震研究

本文介绍了利用钻孔构造地层学和年代学资料鉴定平原区隐伏活动断裂长期活动习性的一种新的方法和应用实例。通过夏垫断裂上下盘东柳河屯 1,2号钻孔地层剖面年代学的测定和岩性的分析与对比 ,定量地恢复了距今 2 6ka以来断裂上下盘的差异沉积历史和垂直错动过程 ,建立了鉴别古地震的构造地层学标志。在此基础上 ,将断裂两侧的累积垂直位移量作为定量约束条件从新到老恢复到每一次地表破裂型地震错动前的状态 (扣除后期的同震垂直位移量 ) ,可识别出 11次地表破裂型古地震事件。指出夏垫断裂上的地表破裂型地震复发行为与古气候环境之间存在着密切的相关关系 ,气候极度寒冷的末次冰期间亚冰期和鼎盛期 (距今 19 3～ 2 6ka)共发生 6次地表破裂型古地震事件 ,这一时期是夏垫断裂地表破裂型 (古 )地震丛状群集期 ,复发间隔介于 90 0～ 190 0a ,且多数仅 90 0～ 12 0 0a。末次冰期鼎盛期晚期到冰后期 (距今 0～ 19 3ka)的地表破裂型 (古 )地震服从准周期复发模式 ,复发间隔明显地增长 ,包括公元 16 79年三河 -平谷 8级地震在内的最近 5次地表破裂型(古 )地震的复发间隔介于 370 0～     

昆仑山口西8.1级地震前后地壳垂直运动的负位错模型

利用昆仑山口西8．1级地震震区外围格尔木一五道梁300km长水准测线在1979,1991和2002年3期垂直形变资料,借助研究改进的负位错模型获取发震构造及其相关断裂的运动、变形特征及应力应变积累部位和强度,对与此次大震有关的区域构造形变背景及可能的震后影响进行了研究。结果表明：1991～2002年相对1979～1991年垂直差异运动及应变积累加速增强的特征与昆仑山口西8．1级地震孕育有关;且这样的一个地壳垂直运动加速过程可能还未因地震发生而结束,发震构造相关的断裂构造部位仍有发生较强地震的可能。     

九寨沟M_s7.0地震的InSAR观测及发震构造分析

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_s7.0地震.本文基于Sentinel-1 SAR影像,利用InSAR技术获取了此次地震的同震形变场,反演获得同震滑动分布,计算了同震位错对余震分布和周边断层的静态库仑应力变化,并对发震构造进行了分析讨论.结果表明:①InSAR同震形变场显示,九寨沟地震造成地表形变最大量级约为20 cm(雷达视线方向),同震形变存在非对称性分布特征.②同震位错以左旋走滑为主,主要发生在4~16 km深度,最大滑动量约为77 cm,位于9 km深处.反演得到的矩震级为Mw6.46.同震错动未破裂到地表.③大部分余震发生在库仑应力增加区.此次地震增加了震中周边地区一些断裂的库仑应力,如东昆仑断裂带东段、龙日坝断裂、虎牙断裂等.④东昆仑断裂东段的未来地震危险性值得关注.⑤九寨沟地震的发震断层为树正断裂,可能是虎牙断裂的北西延伸隐伏部分,此次地震是巴颜喀拉块体南东向运动受到华南块体的强烈阻挡过程中发生的一次典型构造事件.