库车坳陷东部秋里塔格背斜带的活动断层及其形成机制

在详细调查盐水沟以东秋里塔格背斜带地质、地貌特征的基础上,结合地震反射剖面揭示的深部构造形态,讨论了背斜区地表断层的分布特征、活动性及形成机制。盐水沟以东的秋里塔格背斜带包括库车塔吾背斜和东秋里塔格背斜。库车塔吾背斜核部断层是发育于古近系盐膏层中的滑脱断层向地表的延伸,在晚更新世仍持续活动。库车塔吾背斜北翼断层为受局部挤压应力控制而产生的褶皱调节断层,发育于北翼山前活动枢纽内,成组近平行出现,走向上展布不连续;探槽开挖结果表明,该断层全新世有过断错地表的古地震事件。发育于东秋里塔格背斜南翼靠近核部的博斯坦断层为较大规模的低倾角逆冲断层,向下可能与控制表层背斜生长的断坡相连。东秋里塔格背斜南翼断层是发育于断展褶皱陡倾前翼的剪切逆冲断层,亦平行成组出现,断续分布,在哥库洛克一带断层错断了全新世洪积扇。活动褶皱及其褶皱相关断层均为深部断层滑动经过复杂的褶皱变形传播到近地表的表现,是深部断层活动的指示构造。褶皱调节断层仅是褶皱过程中产生的局部变形,与控制褶皱生长的深部断层仅存在间接的关系。此类断层的滑动位移、速率等不代表深部控制背斜生长断层的运动学参数,但这些次级断层部分记录了活动褶皱区的古地震事件。     

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     

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.     

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。     

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）。     

扎格罗斯山前Fauqi背斜滑脱生长褶皱的构造几何解析与模拟

利用满覆盖采集的三维地震剖面,对Fauqi背斜平面构造变形格局及剖面构造变形样式进行了详细的构造解析;基于断层滑脱褶皱模型,采用正演平衡地质剖面技术,开展了Fauqi背斜深部滑脱耦合浅部生长褶皱及断裂的运动学模拟,提取的构造特征与实际地震剖面特征基本一致;利用构造解析成果,结合生、储、盖时空配置关系分析,探讨了Fauqi背斜的石油差异性富集机制.结果表明:在深部的滑脱作用、浅部生长地层的同构造沉积作用,以及来自扎格罗斯山的南西向水平构造应力挤压作用等的叠加耦合下,形成了Fauqi背斜差异性平面构造变形格局及层次性剖面构造变形样式;正是差异性构造变形造成了Fauqi背斜中石油的差异性富集;而通过深部滑脱耦合浅部生长褶皱及断裂运动的计算机模拟,发现Fauqi背斜褶皱的水平滑移距离达3.5km左右.     

文莱-沙巴盆地深水褶皱冲断带构造变形特征及成因机制

为揭示活动陆缘深水褶皱冲断带的特征及成因,本文利用地震和区域地质资料的综合分析,系统阐述了文莱—沙巴盆地深水褶皱冲断带的构造变形特征,并结合盆地演化动力学特点,探讨其构造变形机制及其对深水区油气成藏的影响.研究结果表明,文莱—沙巴盆地深水褶皱冲断带具有"垂向分期、平面分段"的特点,垂向上,以中中新统底界面为界可划分为下部（始新世-早中新世）和上部（中中新世-现今）两套逆冲褶皱冲断体系,其中下部逆冲褶皱冲断带的形成与古南海的俯冲作用密切相关,上部逆冲褶皱冲断带是中中新世以来三角洲前缘重力滑动与苏禄海扩张造成的区域挤压应力远程效应共同作用的结果,且苏禄海扩张造成的远程挤压效应主控平面上南北段褶皱冲断带变形的差异性,导致北段褶皱变形强度大于南段,具有背斜褶皱数量多、褶皱间距离短、逆冲断层倾角陡的特点,南段反之;且晚上新世以来北段深水区地层缩短量大于陆架区伸展量,两者之差为2~6 km,而南段两者相当,仅受三角洲前缘重力滑动影响.整个褶皱冲断带发育断弯、断展、断滑褶皱等3种断层相关褶皱以及叠瓦扇和冲起构造2种逆冲构造组合,是多期NW向挤压应力作用下形成的大型逆冲推覆构造,以前展式向盆地扩展.此外,由于中中新世以来逆冲断层的持续活动,研究区深水褶皱冲断带发育众多构造圈闭,油气成藏条件优越,且南段优于北段,靠近陆坡的近端优于远端,可作为勘探部署重点.     

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。     

活动推覆构造区潜在震源的边界和震级上限——以1902年阿图什8(1/4)级地震构造区为例

1902年阿图什81/4级地震发生在西南天山山前推覆构造体中,逆冲推覆构造由推覆体的根部断裂、推覆体、滑脱断层和前缘逆断裂-褶皱等组成,大地震的发震断裂往往是推覆构造的根部断裂,而地震地表破裂和同震褶皱隆起则位于山前逆断层-褶皱带内。高震级的潜在震源区(MU7.5)对应于低速的天山地块和高速的塔里木地块之间的根带断裂,其长度对应于推覆体根带断裂的长度,宽度对应于根带隐伏逆冲断裂在地表的投影宽度。推覆体前缘的每个活动逆断裂-背斜对应于一个潜在震源(MU≤7.5),其长度与活动逆断裂-背斜的长度相等,宽度应覆盖活动褶皱的两翼。潜在震源的矩震级上限由W-C统计关系式确定,其中发震断裂的面积为活动褶皱的长度与隐伏断坡宽度的乘积。     

西南天山柯坪逆冲推覆构造带的地壳缩短分析

柯坪逆冲推覆构造带是西南天山山前晚新生代以来形成的活动逆断裂-褶皱带,由5~6排近平行的弧形褶皱带组成,出露地层为寒武系—第四系。背斜形态多为复式箱状背斜和不对称的斜歪背斜,分别与断层弯曲背斜和断层扩展背斜的几何形态一致。地震勘探资料显示,各褶皱带前缘活动逆断裂在深部归并于统一的、由寒武系中的石膏层组成的滑脱面。滑脱面深度具有南浅北深、东浅西深的特点,皮羌断裂西侧滑脱面深度约为9km,东侧滑脱面深度为5km。在柯坪逆冲推覆构造中部的皮羌断裂东西两侧各5km和8km的位置,以断层弯曲褶皱和断层扩展褶皱构造模型为指导,用线长平衡的方法完成了2条长度分别为78km和73km的平衡地质剖面,恢复到变形前的形态后计算出这2条剖面上的地壳缩短量分别为40km和45km,缩短率为33%和37%。由于对柯坪逆冲推覆构造开始形成时间的证据较少,所以要计算长期的缩短速率是比较困难的。对比天山南麓库车活动逆断裂-褶皱带的形成时代,以及柯坪逆冲推覆构造与印干断裂的关系,认为柯坪逆冲推覆构造形成于第四纪早期的西域砾岩沉积阶段,按距今2.5Ma计算,柯坪逆冲推覆构造的地壳缩短速率是15.4~17.3mm/a     

新疆独山子山前活断层和活褶皱及古地震研究

本文初步研究了新疆独山子山前活断层、活褶皱构造。这些表层构造有着不同性质的地表变形,是多次古地震活动的反映。文中将这些古地震遗迹分为四期,并计算了该断层带的地震复发周期和平均位移速率。     

南天山地区巴楚-伽师地震(M_S6.8)发震构造初步研究

新生代期间强烈而持久的再生造山作用,在天山地区形成了大量近EW向逆断裂-褶皱带,引起地壳强烈缩短,穿插有NW向“类转换断层”,显示出天山地区近NS向不均匀的构造挤压作用;区域上地震构造主要为近EW向逆断裂-褶皱带或盲逆断层,其次为NW向“类转换断层”。巴楚-伽师地震区位于南天山柯坪塔格推覆构造系以南,NE向跨越极震区、长约50km的深地震反射探测表明,1997年伽师强震群的发震构造推测为NW向隐伏“类转换断层”,2003年巴楚-伽师地震(MS6·8)的发震构造为柯坪塔格推覆构造系南缘尚未出露地表的近EW向盲逆断层系     

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     

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。     

中国北天山褶皱逆冲带2016年MW6.0呼图壁地震—盲逆冲和上覆褶皱地震

2016年呼图壁M W6.0地震发生在中国天山褶皱逆冲带北部。然而,由于震级小、震源深且无地表破裂,2016年呼图壁地震的同震断层破裂模型和地震构造至今仍然未知。本文研究表明,2016年呼图壁地震发生在一个深地壳(15~20km)盲逆冲断层上,且深部盲逆冲断层的破裂触发了浅层上覆褶皱的运动。本文使用Sentinel-1A/1B卫星观测的升轨和降轨干涉合成孔径雷达(InSAR)数据反演构建了2016年呼图壁地震的发震构造。研究发现,单个断层不能很好地拟合Sentinel-1升轨和降轨数据观测到的InSAR形变场。基于InSAR观测大地测量数据,研究发现沿齐古背斜发育的一个沿深度方向倾角变化的小断层也在呼图壁地震中发生了破裂,增加了上述小断层后,模型反演残差显著降低。整体而言,2016年呼图壁地震发生在一条走向264.4°、倾角28.8°的地壳深部盲断层上,显著的断层滑移位于地表以下13~18km深度处,峰值滑移量约10.0cm。触发的浅层地壳断层弯曲褶皱具有铲形的断层几何形状,其破裂以逆冲运动为主。浅层褶皱结构上由主震产生的静态库仑应力变化为负,表明对于呼图壁地震浅层断层破裂,动态库仑应力可能比静态库仑应力在触发浅层断层破裂中起着更重要的作用。最后,研究结果表明,深震源的中强地震有可能引发该地区浅层上覆断层弯曲褶皱的破裂。     

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     

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。     

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。     

利用地震方法识别简单斜坡断层位移褶皱及相关圈闭——以文安斜坡中南部为例

简单斜坡是具有构造平缓和低断裂密度特征的弱构造带,断层位移褶皱作为简单斜坡内一种常见的断层相关褶皱类型,能够形成重要的油气圈闭构造.为了准确识别断层位移褶皱及其相关油气圈闭,以三维地震为基础,结合不同生长阶段断层位移变化来阐明不同类型断层位移褶皱形成机制,应用断层分段性和断层平面分段生长阶段定量表征方法来识别断层位移褶皱的类型及发育部位.同时,以文安斜坡中南部为研究靶区,探讨位于文安油田内史各庄和议论堡地区主要含油区附近断层形成的断层位移褶皱类型,阐明其相关圈闭构造与油气分布关系.研究结果表明,王仙庄断层和SGZ1断层都处于"硬连接"生长阶段,能够形成"硬连接"断层位移褶皱,SGZ2和SGZ3断层处于相互作用的"软连接"阶段,形成"软连接"断层位移褶皱.断层位移褶皱相关圈闭发育部位与文安油田油气分布关系表明断层位移褶皱相关圈闭构造是文安油田主要的含油气圈闭类型,富集了文安油田大部分的油气储量.