尼泊尔Ms 8.1级地震活动构造及次生地质灾害研究

2015年4月25日,尼泊尔境内发生Ms 8.1级地震,诱发了较大面积的崩塌、滑坡灾害。笔者通过遥感构造解析和野外实地调查取得以下主要认识:（1）中尼边境的喜马拉雅地区活动构造以NWW向挤压逆冲断裂最为显著,从南到北大致可分南、中、北三个带,中带由众多短小、密集的逆冲断裂构成一个网络状断裂带,是这次Ms 8 1级地震的发震断裂;（2）喜山中段NNE—SN向横张断裂将该地区分割成几个东西向块体,吉隆—樟木近南北向断裂带控制了这次强震的余震分布;（3）本次地震引发了至少445处地震崩塌、滑坡、堰塞湖以及融雪形成的泥石流灾害,这些灾害主要分布在NWW向发震断裂的北侧上盘,受发震断裂控制,其中面积超过2.4×104 m2的地震滑坡有30处;（4）中国境内的NNE—SN向深切河谷是滑坡、崩塌等地质灾害的主要发生带,而这些河谷多为公路沿线和村镇居住地,应成为重点防范区。     

喜马拉雅造山带地震活动及其相关地质灾害

喜马拉雅造山带是地球上海拔最高、规模最大的陆陆板块俯冲碰撞带在这条长达2 500 km的板块边界上,近年来多次发生破坏性地震,造成大规模的滑坡、房屋倒塌等次生灾害,给人民生命和财产安全造成严重的威胁。分别选取尼泊尔喜马拉雅、喜马拉雅东构造结和喜马拉雅西构造结地区近期发生的3个地震震群作为研究实例,基于中国科学院青藏高原研究所在研究区架设的区域流动地震台站记录的波形资料,对地震的震源位置和震源机制解进行计算。结果表明,在尼泊尔喜马拉雅地区,主喜马拉雅逆冲断裂是大地震的主要发震构造;东构造结地区的地震以逆冲和走滑型为主,表明印度板块向北东方向的逆冲推覆和青藏高原向东南逃逸的侧向挤出是该地区的主要构造背景;西构造结地区中深源地震多发,揭示了高角度大陆深俯冲的几何形态。     

东尼泊尔喜马拉雅的构造及构造地层

经过6年的地质调查,一张东尼泊尔喜马拉雅的地质图已经问世。该图东起锡金边界、西至加德满都山谷、北起高喜马拉雅顶部、南至恒河平原。这次调查还澄清了一个中喜马拉雅弧剖面的构造及构造地层问题。由此,西藏高原以南,东尼泊尔喜马拉雅可分为相关的以逆冲断层接触的三个构造区:(1)由高喜马拉雅结晶基底组成的高喜马拉雅逆冲片;(2)中喜马拉雅带组成的中喜马拉雅逆冲片;(3)由锡瓦里克群(Siwalik Group)沉积岩组成的低喜马拉雅叠瓦带。沿主中央逆冲断裂(MCT),东尼泊尔的高喜马拉雅逆冲片至少逆冲于中喜马拉雅变质沉积地层之上140 km,有可能在175～210 km之间。中喜马拉雅逆冲片伏于MCT之下,覆于主滑脱断裂(MDF)和主边界逆冲断裂(MBT)之上,剔除了MBT上盘不相关的逆冲断裂和近期不活动的MCT。低喜马拉雅迭瓦带是一个可见的迭瓦扇,其北缘是MBT,南缘是主前缘逆冲断裂(MFT),并覆于5～7 km的MDF之上。横穿东尼泊尔高、中、低喜马拉雅建立的均衡剖面表明,自MCT开始活动起,东尼泊尔喜马拉雅造山楔南北水平构造收缩量至少在210 km和280 km之间。沿底部的MDF逆冲作用,中、低喜马拉雅的南北构造收缩量为70 km,其中低喜马拉雅叠瓦带,Sun Kosi逆冲断层和MBT分别收缩25km、10 km和35 km。在15～25 Ma期间,从MDT开始活动起来,东尼泊尔喜马拉雅南北间水平平均收缩速率为每年8.4～18.6 mm。由于MCT向下伏MDF上的运动,和向MBT上的斜冲,以及在低喜马拉雅内叠瓦构造的逆冲作用导致MBT深部产状的旋转,因此,东尼泊尔喜马拉雅的构造几何学显示了一个总体“肩背式”(Piggyback)的逆冲序列。     

宁夏中西部香山—天景山地区逆冲推覆构造的特征及演化

宁夏香山-天景山地区逆冲推覆构造由天景山北麓断裂带(主滑脱断裂)和香山-天景山冲断席(可分为9个次级逆冲推覆岩席)组成,推覆岩席前端为一系列形态相似的铲式叠瓦状逆冲推覆断层,构造变形强烈;岩席内部构造变形相对较弱.整个推覆构造带主要遭受了燕山期和喜马拉雅期挤压逆冲推覆作用,燕山期主压应力σ1方向为44°,由南西往北东推覆,总位移量26.6km;喜马拉雅期主压应力σ1方向为75°,由南西西往北东东逆冲推覆,晚更新世以来还兼有左行走滑,总位移量大于4km.     

喜马拉雅西部雅鲁藏布江缝合带地壳尺度的构造叠置

陆陆碰撞过程是板块构造缺失的链条。印度板块与亚洲板块的碰撞造就了喜马拉雅造山带和青藏高原的主体。然而,人们对印度板块在大陆碰撞过程中的行为尚不了解。如大陆碰撞及其碰撞后的大陆俯冲是如何进行的、印度板块是俯冲在青藏高原之下还是回转至板块上部(喜马拉雅造山带内)以及两者比例如何,这些仍是亟待解决的问题。印度板块低角度沿喜马拉雅主逆冲断裂(MHT)俯冲在低喜马拉雅和高喜马拉雅之下已经被反射地震图像很好地揭示。然而,关于MHT如何向北延伸,前人的研究仅获得了分辨率较低的接收函数图像。因而,MHT和雅鲁藏布江缝合带之间印度板块的俯冲行为仍是一个谜。喜马拉雅造山楔增生机制,也就是印度地壳前缘的变形机制,反映出物质被临界锥形逆冲断层作用转移到板块上部,或是以韧性管道流的样式向南溢出。在本次研究中,我们给出在喜马拉雅造山带西部地区横过雅鲁藏布江缝合带的沿东经81.5°展布的高分辨率深地震反射剖面,精细揭示了地壳尺度结构构造。剖面显示,MHT以大约20°的倾斜角度延伸至大约60 km深度,接近埋深为70~75 km的Moho面。越过雅鲁藏布江缝合带运移到北面的印度地壳厚度已经不足15 km。深地震反射剖面还显示中地壳逆冲构造反射发育。我们认为,伴随着印度板块俯冲,地壳尺度的多重构造叠置作用使物质自MHT下部的板块向其上部板块转移,这一过程使印度地壳厚度减薄了,同时加厚了喜马拉雅地壳。     

2013年甘肃岷县-漳县Ms6.6级地震地质灾害展布特征及主控因素研究

地震地质灾害发育特征及主控因素分析是科技防灾减灾领域研究的重要内容.笔者在2013年甘肃岷县-漳县地震区现场调查的基础上,分析了地震诱发崩塌滑坡泥石流等地质灾害的类型、空间分布和典型灾害体特征,研究了本次地震的发震构造与灾害点的关系.取得了以下主要认识:1)岷县-漳县地震诱发的地质灾害类型主要为小型、中型的黄土崩塌和滑坡,地质灾害总体表现为数量多、分布广,与发震断裂和水系关系密切,滑坡灾害危害严重;2)地质灾害分布密集区与地震烈度的极震区基本吻合,且地形坡度为10°～30°的范围内与地貌高程2000～3000m的范围内地质灾害分布最为密集,它们的灾害数量分别占震区地质灾害总数的70.1％和84.4％;3)震区崩塌滑坡泥石流灾害的总体展布特征受控于NW向的韩家山-梅川镇断裂,其是NWW临潭-宕昌断裂的分支断裂.     

福建武夷山仙店—浦城渔梁逆冲构造带控矿作用

武夷山仙店—浦城渔梁逆冲构造带发育于崇安火山盆地东缘,呈北东向展布,由盆缘逆断层为主体,局部具推覆特征。断裂下盘以中新生代中酸性火山岩系为主,上盘主要分布前震旦系变质岩系和南北向中酸性侵入岩,构造性质与地层岩性的差异导致其成矿作用不同,逆冲断裂与火山岩系控制铀成矿作用,推覆构造与变质岩系影响铅锌多金属成矿作用。     

2015年尼泊尔Ms81地震构造成因及对青藏高原及邻区未来强震趋势的影响

2015年尼泊尔大地震的余震分布、震源机制解、震源破裂过程反演结果和喜马拉雅造山带的新生代地质构造特点表明,此次大地震的控震构造是构成印度板块与欧亚板块之间构造边界带的喜马拉雅主逆冲断裂,是印度板块沿该断裂带向欧亚板块之下低角度俯冲过程中导致的一次盲断层型逆冲断裂活动。地震产生的破裂面从北西向东南方向传播,累计长度170km左右,最大倾向滑移量5-7m。该断裂带全新世活动强烈,其上的历史大地震活动频率高、强度大,M≥7.5地震的原地复发平均间隔在500年左右,而在地震活跃阶段分段破裂的平均间隔只有10年左右,并且1800年以来的多次大地震活动显示出从西向东迁移的规律。历史地震活动过程指示,该断裂带上的兴都库什、尼泊尔西部、锡金-不丹和印缅交界区4个空区段的未来大地震危险性较显著,特别是位于此次大地震东部的两个空区。印度板块向北与欧亚板块间的低角度、高强度陆陆俯冲碰撞作用是中国大陆现今地壳变形的主要动力来源。这是中国大陆强震频发的主要地质构造原因,也决定了喜马拉雅与青藏高原及邻区的大地震活动之间明显的时空关联性,主要表现为大地震活跃阶段在时间上的交替出现和大地震沿垂直喜马拉雅造山带的纵向迁移过程。历史地震活动过程和西南地区地震危险性分析成果揭示,在新一轮喜马拉雅大地震活跃形势下,中国大陆将面临更为严峻的大地震危险形势,尤其是青藏高原及邻区晚第四纪活动性显著的区域性构造带或断裂带的潜在强震危险性将比较突出,主要包括：藏南的近南北向裂谷带与北西向右旋走滑断裂带,川滇地块中的安宁河-小江断裂带与大凉山断裂带、南汀河断裂带与畹町断裂带、澜沧-景洪断裂带和滇西北大理-丽江裂陷带,西北地区的西昆仑山前逆冲-褶皱带、阿尔金断裂带和天山的主要逆冲-褶皱变形带等。由于当前中国及西南地区的活动构造调查研究存在的诸多不足限制了对区域大地震危险性更为全面准确的地质评估,并正成为城镇化与重大工程规划建设过程中地壳稳定性评价的“瓶颈”所在。因此,未来的地质调查工作中,建议应紧密结合国家需求,进一步重视新构造与活动构造的调查研究,尽快部署完成重要活动构造区带的活动断裂普查,并重视和加强与邻国的国际合作与交流。     

GPS数据揭示的喜马拉雅东构造结地区现今应变特征及其动力学机制

喜马拉雅东构造结位于印度与欧亚板块碰撞的前缘,是地壳缩短和构造旋转变形十分强烈的部位。本文收集东构造结及其周边区域大范围、长时段的最新GPS速度场资料,采用“二维张力样条”方法计算获得区域构造应变场,研究其现今地壳运动与构造变形特征。结果显示,高应变率区集中在喜马拉雅主逆冲断裂、实皆- 阿帕龙断裂、鲜水河- 小江断裂、东构造结的环形地区和印度东北部及缅甸西部的巴坎- 若开山脉地区,而在跨嘉黎断裂和红河断裂区域并无显著的应变。区域最大剪切应变率主要沿着实皆- 阿帕龙断裂、鲜水河- 小江断裂等构造带分布,区域最大面压缩率发生在阿萨姆东北部一带(N28°~29°、E95. 5°~96. 5°),最高量值为151. 8×10-9 a-1; 反映喜马拉雅东构造结的最强变形核心部位已经由南迦巴瓦峰地区向其东南方向发生了转移,移至位于阿萨姆东北部地区的喜马拉雅主边界逆冲断裂与阿帕龙断裂的交汇处。综合分析认为,喜马拉雅东构造结地区在印度板块强烈的楔入挤压作用下,大陆变形以地壳增厚为主,深部以黏塑性为特征的下地壳和上地幔物质的流动驱动着上覆脆性上地壳地块。     

2013年四川芦山地震次生山地灾害发育规律

2013年4月20日8时02分,青藏高原东缘龙门山南部地区发生了芦山地震(Ms 7.0),此次地震诱发了大量次生山地灾害。以地震重灾区宝兴作为研究区,利用卫星遥感影像、数字高程模型和高清航拍图像,以及崩塌滑坡数据统计分析,并结合野外调查研究,对区内次生山地灾害的空间分布与岩性、断裂和坡度关系进行了分析和探讨,总结了宝兴地区地震诱发的次生山地灾害发育规律:1以中小型崩塌滑坡为主,且沿省道S210集中分布;2崩塌滑坡主要发生在宝兴杂岩区浅表强风化层及第四系松散堆积层;3研究区内发育的五龙断裂和小关子断裂不是芦山地震的同震断裂;4该区域70%的崩塌滑坡发生在坡度大于30°的区域范围内,30~40°坡度段崩塌滑坡最为集中;5人类工程活动是宝兴地区次生山地灾害集中发育在S210省道两侧的主要原因;6在汶川地震和芦山地震2次地震及其余震的频繁加载作用下,宝兴地区崩塌滑坡的活动性增加,未来几年将是中小规模崩塌滑坡发育的高峰期。     

地震作用下裂隙对岩质边坡稳定性影响分析

在地震作用下岩质边坡内部裂隙可能开裂扩展,对边坡稳定造成不利影响。利用扩展有限元法模拟岩质边坡内部裂隙在地震作用下的开裂扩展,根据扩展后的裂隙分析边坡潜在滑面,采用矢量和法计算边坡在震前、地震过程及震后的安全系数。结果表明：在汶川地震波作用下LLT1与LLT2裂隙均开裂扩展,开裂方向与水平方向夹角近45°,其中LLT1裂隙顶部开裂至边坡面。震前安全系数为1.75,地震过程中最小安全系数为1.01,震后安全系数为1.05。说明了即便是边坡在震前稳定性较好,但由于地震作用使得裂隙扩展贯通至边坡表面,导致滑体抗滑力降低,边坡震后稳定性显著降低。虽然地震过程中边坡并未失稳破坏,若在震后受到其他外部作用则可能失稳破坏,引发次生灾害。     

四川省理县—小金公路岩质边坡监测试验研究

根据在四川省理县—小金路震区边坡开展的边坡现场监测试验,并结合监测期间区域范围内发生的三次48级以上地震,表明:表面岩体结构面总体出现了一个变形量迅速增大的过程,其施工对震区岩质边坡坡面产生的松散变形影响依然是最大的,施工后坡面在经历2个月的变形衰减后,基本趋于稳定;对于该处边坡的反向结构面,地震还将对坡表岩体结构产生一个挤密的变形作用,这有利于坡表岩层的稳定性;水平位移变化频繁,与该处位置及其荷载、地震激发等因素相关。在该处下边坡设立挡土墙是十分必要的,其后期的观测数据表明该处已基本恢复稳定。     

峨边县新声后山不稳定斜坡稳定性分析和治理工程设计

峨边县新声后山地质灾害点由X1和X2两个不稳定斜坡组成,威胁新声村170户1118人。X1不稳定斜坡滑体、滑床均为崩坡积含块碎石粉质粘土,规模为中型,变形表现为间断性蠕滑,天然工况下为稳定~基本不稳定状态,暴雨等极端工况下为基本基本稳定~不稳定状态。X2不稳定斜坡潜在滑面为基覆界面,规模为中型,变形轻微,以地表房屋开裂为主,天然工况下为稳定状态,暴雨等极端工况下为基本稳定状态。为消除地质灾害隐患,通过勘查手段、工程地质条件、变形特征、变形历史等分析其变形原因及发育特征,通过传递系数法进行了稳定性定量计算,并将计算结果与现场宏观判断进行比较验证。综合分析计算结果与现场施工条件,确定了抗滑桩、挡土墙和接排水沟等措施相结合的综合治理方案。     

顺层岩质边坡地震动力响应研究

地震作用下边坡的动力响应研究是边坡动力稳定分析的基础,利用FLAC3D有限差分软件建立一个顺层岩质边坡动力数值模拟模型,对其在竖向和水平向地震耦合作用下的动力响应全过程进行研究。研究表明,地震竖向和水平向耦合作用模拟比简单的模拟水平向振动更加接近实际情况,对岩土体的破坏更大;顺层岩质边坡在耦合地震作用下存在垂直放大和临空面放大作用;坡面水平向和竖向加速度均随高程增加呈增大趋势,在结构面处增大特别明显;竖向地震波产生的水平与竖向拉裂是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素;边坡动力响应特征值的放大效应表明,其放大系数值从大到小依次是：竖向加速度＞水平加速度＞竖向速度＞水平速度;耦合地震波作用下,随着av /aH的增大,坡面监测各点横向位移基本呈增大趋势,说明竖向地震作用起了重要的破坏作用。     

有限元法在边坡稳定性评价中的应用

本文以瓦房店核联合泵房边坡为背景,在综合考虑地震地质因素的基础上,采用有限元法对该边坡稳定性进行了分析计算和评价,为该工程边坡设计提供了科学依据。     

小坡度海底土层地震液化诱发滑移分析方法

地震可使海底砂质、粉质土层液化并导致上部土层的滑移。基于有效应力有限元动力分析方法和Newmark刚性滑块理论,提出了一种计算海底小坡度（≤5o）土层地震液化引起侧向滑移的简化方法。该方法将波浪荷载简化为海底恒定的上覆压力和初始孔压,忽略了海水粘性对海底土层地震反应的影响,利用改进的Seed孔压模型进行动力分析和液化判别,用Newmark滑块理论计算了土层侧向滑移。通过算例和对比分析,研究了海水深度和土层坡度对侧向滑移的影响,表明该方法的有效性,可为近海工程场地地震地质灾害评价提供参考数据。     

核安全边坡与一般边坡地震力计算对比分析

通过建立理论模型和公式推导,对比分析了核安全相关边坡与一般边坡对地震力的考虑差异,指出了现行核电厂抗震设计规范对边坡地震力计算规定不足之处,并提出了建议,为规范修订提供了依据。      

三维边坡地震永久位移初探

将著名的Newmark有限滑动位移法拓展到三维空间,提出了三维边坡地震永久位移的分析方法。针对潜在滑体,运用三维极限平衡理论确定屈服加速度,借助数值方法获得平均地震加速度,进而依据Newmark的建议计算永久位移量。实例分析表明,该方法计算结果合理;与三维方法相比,二维分析得到的屈服加速度与平均加速度均偏低,永久位移量偏大;偏差量随着滑体长度的增大逐渐减小     

Slope Instability in Static and Dynamic Conditions for Urban Planning: the ‘Oltre Po Pavese’ Case History (Regione Lombardia – Italy)

The paper describes a method for the evaluation of slope instability for urban planning purposes, applied in the test area Oltre Po Pavese (Regione Lombardia, Italy). A statistic and a probabilistic approach have been applied for the estimation of landslide activations and for the definition of potentially unstable areas. The displacement has been obtained through a simplified dynamic analysis, using deterministic methods: first the critical horizontal acceleration coefficient (K_c) has been evaluated, second the displacement has been calculated using the K_c values and the seismic input values, such as peak ground acceleration (PGA) and Arias intensity (Ia), through empirical relationships between displacement and Ia values for different K_c values. The results can be used by the regional government to give to the municipalities of the area a guide for the selection of the zones to be studied with future and more detailed analyses.     

震裂边坡稳定性极限分析

地震导致山体大范围开裂松动,使岩体裂缝（隙）张开、扩展进而形成危险的震裂边坡。裂缝是控制震裂边坡变形破坏的切割边界和滑移边界,为此,考虑裂缝扩展、裂缝充水和地震影响,采用极限分析上限法对汶川地震震中附近的一实地震裂边坡的稳定性变化进行分析。计算结果揭示了随裂缝扩展延伸,在雨水、地震作用影响下震裂边坡稳定性变化规律,为类似边坡的分析评价与工程治理提供了理论依据。