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.     

基于GNSS的博阿断裂活动性分析

利用连续GNSS基线结果,通过计算断层位移的水平拉张运动和走滑运动速率,对博阿断裂东西两段进行定量研究,结果发现:博阿断裂西段右旋走滑速率约为4.8 mm/a,聚合速率约为0.5mm/a;博阿断裂东段同样为压扭性活动断层,其右旋走滑速度约为1.1 mm/a,其水平聚合速率约为2.7 mm/a。     

基于GPS资料分析阿尔金断裂的闭锁程度及地震危险性

采用1991—2015年GPS速度场数据,分析了阿尔金断裂现今滑动速率特征;利用Tdefnode负位错反演程序计算了阿尔金断裂的闭锁程度分布及滑动亏损速率分布;结合小震分布特征,对阿尔金断裂地震危险性进行了研究。结果表明:阿尔金断裂西段、中段和东段的走滑速率分别为7.1 mm/a,7.8 mm/a,5.0 mm/a,在与北西向断裂交汇区域速率减小最快;断裂闭锁程度较高区域集中在断裂中东段,断裂中段亏损速率为6～8 mm/a,到东段亏损速率增加到10 mm/a;结合震源深度剖面认为断裂中东段是一个地震空段,地震危险性较高,未来应该加强关注。     

鲜水河炉霍段断层现今活动特征

鲜水河断裂是川滇菱形块体东边界的重要组成部分,为一条NW向的大型左旋走滑断裂。炉霍段断裂在不到160年的时间发生了 1816年71/2级和1973年7.6级两次大地震,强震复发行为表现出丛集特征,其断层现今活动特征值得关注。本研究利用虾拉沱跨断层形变观测资料,从断层运动方式和平均速率两个方面分析了虾拉沱断层现今活动特征,结果表明:鲜水河断裂炉霍段断层整体以左旋、拉张活动为主,兼具逆断活动;断层活动速率的时间进程具有阶段性特征,2000～2015年断层在水平滑动、水平张压和垂直升降分量上的活动速率分别为2.19mm/a、0.37 mm/a和-0.25 mm/a,断层左旋张性活动明显;2016～2019年断层在水平滑动、水平张压和垂直升降分量上的活动速率分别为1.98 mm/a、-0.22 mm/a和-0.20 mm/a,呈现出左旋压性活动特征,在张性背景上发生压性转折。     

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。     

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.     

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.     

鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动与形变

1973年2月在鲜水河断裂带炉霍段发生了M7.6地震破裂.自那以来,先后在炉霍县虾拉沱布设了若干横跨该地震断层(1973年破裂带)的地壳形变观测系统,包括断层近场的短基线、短水准、蠕变仪、人工构筑物等,以及断层近-远场的GPS观测站.利用这些观测系统的长期观测资料,本文分析了鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动/变形及其时、空变化特征,并建立起解释这些特征的动力学模式.研究表明:(1)1973年地震后的头5年,地震断层在虾拉沱场地表现为开放性质,近场的断层震后滑动以无震左旋蠕滑为主,速率达到10.27 mm/a,且伴有微量的拉张性蠕动作用;1979年以来,左旋蠕滑速率由5.3 mm/a逐渐减小到2.27 mm/a,减小的过程呈对数函数型,反映此阶段断层面已逐渐重新耦合、正朝闭锁的方向发展,并伴有部分应变积累.(2)1999年以来,地震断层两侧远场的相对左旋位移/变形速率为10 mm/a,远大于同时期断层近场(跨距40~144 m)的左旋蠕滑速率0.66~2.52 mm/a;远-近场位移/形变速率的显著变化发生在地震断层两侧各宽约30 km的范围,显示出这是与大地震应力应变积累-释放相关的断裂带宽度.(3)结合动力学背景与深部构造信息,本文对这里断层的震后位移/变形及其时、空变化的机理进行初步解释,要点是:震后约5年之后,由于逐渐增大的断层滑动/摩擦阻抗,上地壳脆性层中的断层面由震后初期的开放性质逐渐转向重新耦合、并朝闭锁的方向发展,但其两侧地块深部持续的延性相对运动拖拽着浅部脆性层发生相应的弹性位移/变形.(4)可估计再经历15~25年,研究断裂段将完全"闭锁",即进入积累下一次大地震应力应变的震间闭锁阶段.     

渭河盆地北缘口镇-关山断层的晚第四纪—现今的活动性

近EW向的口镇-关山断层斜切了NEE向的渭河盆地北缘活动断裂带。文中基于野外补充调查结果,结合跨断层水准和蠕变仪监测资料研究了该断层晚第四纪—现今的活动性,补充了该断层晚第四纪活动的证据,分析了东、西2个断层段现今的活动特征与差异,获得以下新认识:1)口镇-关山断层为S倾的正-左旋斜滑断层,也是为调节渭河盆地不同段落非均匀拉张而形成的斜向调节断层,其晚第四纪垂直错断地层8.8m,左旋错断冲沟约34m,垂直和左旋滑动速率分别为 0.13mm/a和 0.49mm/a。2)形变监测反映该断层正在发生正-左旋斜滑型的蠕滑运动;其中,断层西段的蠕动相对稳定,垂直和左旋蠕动速率分别为0.16～0.76mm/a和0.42～0.78mm/a,横向水平拉张速率为0.15～0.26mm/a;断层东段正断分量的垂直蠕动速率为1.56mm/a,大于西段,且表现出阶跃式或幕式蠕滑特征,"阶跃期"(2012—2014年)速率达13mm/a的蠕动可能代表1次慢滑移事件。这些现象表明中国大陆拉张构造环境的活动断层也能发生蠕动。3)沿该断层的地震活动以及地表地裂缝带的发育与该断层的蠕动作用密切相关。     

基于择优的块体模型解算南北地震带中南段主要断层滑动速率

利用1999 ～2007期GPS速度场数据,通过块体模型择优得到了南北地震带中南段主要块体边界带变形的适用模型,并给出了块体边界主要断层的滑动速率.结果表明,龙门山断裂带宝兴-汶川段张压速率较小,为0.5 ～ 1.8mm·a-1;汶川-茂县压性相对显著,速率达1.8～3.8mm·a-1;鲜水河断裂带张压及走滑速率存在一定的空间差异性特征,即炉霍以北张性滑动速率(8.1mm·a-1)比左旋走滑速率(4.8mm·a-1)大,炉霍-道孚段张压速率与走滑速率基本相同,道孚-康定段呈现出左旋走滑速率减小、张性速率增大的变化趋势,康定-石棉段表现出较明显的左旋走滑性质;小江断裂带走滑速率明显大于张压速率;红河断裂带空间分段性较为明显,北西段滑动量较小,但存在一定的张压分量(景东段速率4.7 mm·a-1),南东段(个旧以西)以走滑为主(速率4.5mm·a-1).     

独山子山前断层现今活动特征与形变异常研究

利用新疆独山子台跨断层形变观测资料,对独山子山前断层的活动速率、活动特征及区域应力场进行了分析,结合震源机制解的研究成果进行了对比验证,同时应用"速率累加"分析方法进行了异常提取.结果显示:①独山子一安集海断裂垂直位移年平均变化量为0.106 mm,沿基线方向的水平位移年平均变化量为0.189 mm,沿断层走向的水平走滑年平均变化量为-0.883 mm,断层活动以右旋走滑为主兼具逆冲分量;②1993～2007年独山子断层的最大水平主压应力方向在339.85°～346.78°之间,平均为344.23°;③乌苏5.1级地震前,独山子台的形变记录曲线有较明显的速率异常变化与同震形变波动.     

鲜水河断裂带断层活动“协同化”的演化特征

1997年11月8日玛尼7.5级地震前约1年的时间里,鲜水河断裂带北西段5个跨断层蠕变测点的走滑方式均为左行错动,走滑速率相差不大,活动比较规律(暂称为“协同化”),而在其他时段,各测点的旋性和速率差异都比较明显.通过考察鲜水河断裂带的走滑速率在玛尼地震前的细微动态演化过程,结合地震活动性的变化,研究该现象的演化特征.     

滇中主要活断层现今活动性研究

为研究滇中地区主要断层的活动特征,利用1999—2007年和2011—2017年2期GPS观测资料以及地质资料,基于Okada位错模型反演了研究区域主要断层的滑动速率和闭锁深度。结果表明:(1)红河断裂带的走滑速率为(1.5±1.6)～(4.7±1.5) mm/a,倾滑速率为(-3.6±1.6)～(1.9±2.4) mm/a,断裂南段的活动性更强;(2)无量山断裂和南华—楚雄—建水断裂的走滑速率为(4.0±1.6)～(5.6±1.5) mm/a和(4.8±1.4)～(6.6±1.6) mm/a,倾滑速率分别为(-0.7±1.5)～(0.2±1.4) mm/a和(-5.8±1.5)～(1.7±1.8)mm/a;(3)红河断裂带元江—元阳段和洱源—弥渡段、无量山断裂带和南华—楚雄—建水断裂带西段处于震间闭锁状态,闭锁深度分别为6.8 km,7 km和7.2 km。     

2008年于田7.3级地震前西昆仑地形变的GPS初步研究

利用GPS观测资料计算并获取了2008年新疆西昆仑地区于田7.3级地震发生前的现今地壳运动速度场,通过速度场分布研究了区域内主要断层的活动速率.结果表明:震中以南的龙木错断裂呈左旋走滑性质的运动特征,走滑速率为1.2～2.5 mm/a;震中以北的阿尔金左旋走滑断裂滑动速率为5 mm/a;震中北西面的康西瓦断裂的左旋走滑平均速率约为3～7 mm/a.区域应变场分布一定程度上受断裂带分布的影响.7.3级地震就位于断裂活动交汇的部位和最大剪应变率高值区的边缘.     

太原盆地田庄断裂几何特征及活动性分段研究

浅层地震勘探和联合钻孔剖面综合探测是研究城市隐伏活动断裂的重要方法之一,为查明太原盆地田庄活动断裂的空间展布、活动性质及活动时代等地质特征,综合浅层地震勘探、联合钻孔剖面、测年方法对断裂全段空间展布进行了精确定位,对断裂活动性进行了精细分析,给出了断裂几何特征及活动性分段研究结果.研究表明田庄断裂全长33.5 km,断裂全段均发育北支及南支断裂,主断裂为北支断裂,断面近似呈"Y"及"N"字形结构特征.根据断裂几何特征及活动性差异可将断裂划分为四段,其中断裂中段及中-东转折段最新活动时代为晚更新世晚期,最小上断点埋深分别为39.3 m及37.4 m,晚更新世以来断裂平均滑动速率为0.0283～0.0292 mm/a,最大滑动速率为0.0326～0.0415 mm/a;断裂东段最小上断点埋深为63.5 m,最新活动时代为中更新世晚期,中更新世晚期以来最大滑动速率为0.0134 mm/a,平均滑动速率为0.0092 mm/a;断裂西段最新活动时代为中更新世中期;断裂中段及中-东转折段活动性明显大于断裂西段及东段.首次基于联合钻孔剖面及浅层地震勘探方法查明了田庄断裂中段、中-东段及东段的活动性质,查明了田庄断裂全段的精确空间展布,首次提出了断裂的分段模式并进行了断裂活动性及活动速率研究,首次对断裂全段的浅部构造特征进行了精细研究,填补了田庄断裂全段基底以上地质结构特征研究的空白.研究结果可以为太原盆地城市防震减灾规划、震害预测、区域性地震安全评价提供重要的技术支撑.     

基于PS-InSAR技术的丽江断裂形变监测研究

基于PS-InSAR技术,利用欧空局28景ENVISAT ASAR数据,运用小基线集干涉处理方法,提取并分析了丽江断裂2003～ 2010年的平均形变速率.研究结果显示:(1)丽江断裂具左旋走滑形变特征;(2)年平均LOS向形变速率在3 ～5 mm/a之间,与地质资料较吻合.该研究为丽江地区地震预测提供一种可靠的断裂带活动数据,但丽江断裂进入城区后受城市化活动影响,断裂形变与地面沉降信息共存,较难分离.     

东昆仑断裂带中东部地震破裂分段性与走滑运动分解作用

基于卫星影像解译和野外考察测量,本文对东昆仑断裂带中东部的3条次级断裂(托索湖断裂、玛沁断裂和玛曲断裂)的滑动速率以及全新世以来的古地震活动特征进行了分析研究。托索湖段与玛沁段走向产生20°和30°的双挤压弯曲,形成阿尼玛卿山挤压隆起,作为托索湖段和玛沁段的破裂分段标志,成为1937年托索湖7.5级地震地表破裂带的终止点;在西贡周西侧和莫哈塘南侧,阿万仓断裂以40°的夹角与东昆仑断裂带相交,形成西贡周断裂交汇区,成为玛沁段与玛曲段破裂分段的标志。通过构造地貌方法获得西段托索湖断裂晚第四纪晚期以来的平均水平速率为10.8±1mm/a,垂直滑动速率为1.2±0.2mm/a;中段玛沁断裂带晚第四纪晚期以来的平均水平滑动速率为9.3±2mm/a,垂直滑动速率为0.7±0.1mm/a;西贡周断层交汇区平均水平滑动速率为7.4±1mm/a,垂直滑动速率为1.2±0.1mm/a;东段玛曲断裂晚第四纪晚期以来的平均水平滑动速率为4.9±1.3mm/a,垂直滑动速率为0.3mm/a。断裂的滑动速率从西至东呈梯度下降,通过构造转换矢量分解获得阿万仓断裂西支的左旋水平走滑速率为2.4mm/a,东支的左旋水平走滑速率为1.4mm/a,垂直断裂的水平缩短速率为2.3mm/a,阿万仓断裂带西支和东支构成一个滑动分解模式。3条次级断裂的活动均产生独立地表破裂,西侧的托索湖断裂发生了1937年MS7.5级地震,中段玛沁断裂发生了公元1061年格萨尔王时期和距今358~430CalaBP的地表破裂,玛曲段地表破裂距今约1055~1524aBP,显示出段落之间应力触发有关的地震破裂事件沿断裂带单向迁移的特征。同时利用断裂单次地震位移和古地震复发周期获得断裂的长期滑动速率,结果显示与构造地貌方法获得的滑动速率几乎一致,也显示自西向东逐渐递减的趋势。断裂滑动速率的递减与几何结构走向的弯曲以及横向断裂的相交一一对应,东昆仑断裂带的滑动速率梯度递减的主要原因是东昆仑断裂带东延和横向断裂相交,构造转换造成的。     

北天山西段库松木楔克山山前断层新活动特征初探

库松木楔克山山前断层是位于北天山西段再生造山带北缘一条重要的边界断层,是本次新发现和确定的一条活动断层。断层分为东、中、西三段:东段主要由4条断层斜列组合而成,单条断层长度为9~13 km,在晚更新世~全新世仍在强烈活动,晚更新世以来的垂直错动量为3~4 m,垂直活动速率为0.23~0.33 mm/a,全新世以来的垂直错动量为0.5~0.8 m;中段断层活动错断了中更新世至全新世地貌,形成多级断层陡坎和长约8~10 km的地震形变带,晚更新世以来垂直活动速率为0.5 mm/a;西段自晚更新以来无活动显示。     

川滇地区近期断层运动特征分析

通过对川滇地区的跨鲜水河断裂带、龙门山断裂带等多条重要断裂的形变资料进行了速率合成计算,并对这些场地的短水准和短基线在芦山地震、汶川地震等几次强震前后速率合成结果和张压趋势变化进行分析,最后结合2011—2015年川滇地区GPS资料的面膨胀计算结果进行了对比,总结该地区近年活动形变特征。结果表明:(1)大多数断裂保持正常幅度的张、压变化,而在地震前1~3年的变化幅度会明显异于常年;(2)可能的地震前异常变化在短水准和短基线形变中反映并不完全一致;(3)大地震后会对该地区及其附近的构造应力场产生深远影响,加快断层的运动速率。     

用GPS数据反演分析海原断裂带分段活动特征

首先应用1999-2007年的GPS观测资料分析海原断裂带的运动特征,看出期间该断裂带GPS站点运动速度由南向北逐渐衰减,在NWW和NE走向断层两盘的运动差异较为明显,断层的活动以走滑运动为主.然后依据地质、地球物理等资料给出反演参数初值,利用水平形变资料对断裂三段的走滑速率及断层下界深度进行反演.结果为从西到东断裂带各段走滑速率分别为8.25 mm/a、5.49 mm/a和5.97 mm/a,断层底部深度依次为22.8 km;13.3 km;11.1 km.综合分析认为毛毛山-老虎山断裂运动速度明显高于海原断裂速度,在速度变化梯度较大的毛毛山断裂存在6级以上地震空区,推测具有发生强震的危险性.