准噶尔盆地南缘霍尔果斯和吐谷鲁断裂带断层泥分形特征与断裂活动关系

根据采集的天然断层泥样品 ,对准噶尔盆地南缘霍尔果斯和吐谷鲁逆断裂带中断层泥进行了显微构造、显微形貌和分形研究。研究结果表明 ,断层泥至少存在三期变形 ;同时断层泥和石英碎粒中既发育有线状擦痕、阶步等典型的粘滑活动显微构造 ,也发育有剪切滑动、定向排列等典型的蠕滑活动变形现象 ,说明了断裂活动的长期性和复杂性。断层泥的分形研究表明 ,霍尔果斯和吐谷鲁断裂带断层泥分维值分别在 2 .17～ 2 .6 3和 2 .76～ 2 .89变化 ,分维值与断层运动方式粘滑或蠕滑不存在因果关系。因此 ,断层泥分维值能否作为判别断裂活动方式值得进一步研究。     

断层最新活动年龄测定方法的探讨

活断层年代研究,其最后一次断层活动的年代确定是至关重要的。确定断层活动年代的方法很多,本文介绍两种,即热释光法和矿物表面形貌结构法。热释光测年要求断层泥在最后一次断层活动中其剩余热释光强度回零,但至今仍没有这方面的可靠证据。实际上,断层活动复杂多样,可能部分回零,部分不回零,这就要求采样过程中注意观察,力求采集到与最后一次断层活动相关的断层泥。此外,断层泥表面形貌结构的研究也是必不可少的,每一次新的活动都可能会破坏它先前的固有结构,而重新在断层泥中留下新的结构。因而断层泥表面形貌结构可以提供断层最后一次活动的信息。所以要得到断层最后一次活动的真实年龄,应该从以上两方面着手,每一环节都不可忽视。     

五家垄断层泥地球化学-矿物学特征及其地质意义

通过对绍断裂的次级构造,浙江省江山市五家垄3条小断层,F1、F2、F3断层泥和断层围岩扫描电子显微镜-X射线能谱、主量元素及铁的价态系统研究发现:F1、F2断层泥中发现了菱锰矿,显示该断层的早期活动中卷入了陡山沱组(Z2d)的含锰地层,断层泥中Na、Al、Si、Mg和Fe等活泼元素的含量变化较大。F1上、下盘以还原铁为主,断层泥以氧化铁为主;F2上盘以还原铁为主,断层泥和下盘以还原铁为主;F3断层均以氧化铁为主,指示断层近期不活动或者为地质块体内断层;而F1和F2断层围岩与断层泥氧化还原环境的差异性显示断层存在多期活动。     

五家垄断层泥地球化学-矿物学特征及其地质意义

通过对绍断裂的次级构造,浙江省江山市五家垄3条小断层,F1、F2、F3断层泥和断层围岩扫描电子显微镜-X射线能谱、主量元素及铁的价态系统研究发现:F1、F2断层泥中发现了菱锰矿,显示该断层的早期活动中卷入了陡山沱组(Z2d)的含锰地层,断层泥中Na、Al、Si、Mg和Fe等活泼元素的含量变化较大。F1上、下盘以还原铁为主,断层泥以氧化铁为主;F2上盘以还原铁为主,断层泥和下盘以还原铁为主;F3断层均以氧化铁为主,指示断层近期不活动或者为地质块体内断层;而F1和F2断层围岩与断层泥氧化还原环境的差异性显示断层存在多期活动。     

仙女山断裂带断层泥分维值与断裂活动研究

断裂带内的断层泥是断层新活动的产物,它记录了断层新活动的多种信息。依据分形理论对仙女山断裂带内断层泥粒度分维值与断裂活动关系的研究结果表明仙女山断丢以粘滑为主,兼有蠕滑。结合其它研究成果,对仙女山断裂活动及其对水电工程的影响进行了评价。     

根据断层泥的微观特征探讨断层的活动性

含有粘土矿物的断层泥在断层中分布较广,且易于变形,能较好地记录断层活动的历史。本文以含有粘土矿物的断层泥为试样做粘滑、蠕滑模拟实验,将实验产物与原断层泥的显微结构特征相对比,结合宏观地震地质资料进行综合分析,认为断层泥的显微结构特征与断层的粘滑、蠕滑运动有一定的关系。      

活断层中断层泥分形与断裂活动关系

以长江三峡仙女山、九湾溪和天阳坪３条断裂为例,对断裂活动性与断层泥分维值（Ｄ）进行对比研究发现,Ｄ值受断裂活动性与断层泥粒度双因素制约。同一断裂带中细粒断层泥Ｄ值低且粒断层泥Ｄ值;不断断裂之间相对活动断裂Ｄ值低于弱活动断裂Ｄ值。在改进断层泥分形计算方法的基础上,通过变换得到了具有物理意义的判断断裂活动性的单因素参量（ｒＬ）。该方法克服了用断层泥分维值判断断裂活动性时粒径影响Ｄ值的困难,为利用分形理     

汶川地震基岩同震断层泥结构特征

汶川Ms8.0地震形成的地表破裂带主要沿松散沉积层分布,但在北川-映秀地表破裂带中,发现5处同震地表破裂带穿过基岩.通过详细介绍其中的4处基岩同震断层剖面,给出基岩同震断层泥的特点和识别标志.断层剖面位置从北向南:平武平溪、北川擂鼓、安县肖家桥和虹口八角庙.同震断层主要出露在相对较软的基岩中,断层长期活动形成了分带性特征显著的断层变形带,主要包括构造角砾岩、断层角砾、老断层泥和最新断层泥.其中,同震滑动产生的最新断层泥最为松软,厚度最薄,颜色最深,内部几乎不含角砾并与其他部分接触边界清晰平直.基岩同震断层泥的结构特征与断层围岩性质密切相关,当同震断层上下盘围岩由多种岩石组成,而且上下盘围岩强度差别较大时,断层变形带结构相对复杂,发育有厚层断层泥,局部存在多个滑动面;当上下盘围岩岩石组成相对单一时,断层变形带结构相对简单,断层泥厚度较薄.在野外断层变形带结构划分基础上,对部分断层剖面中的同震断层泥和断层岩进行了初步的显微结构分析,给出断层蠕滑和粘滑的显微结构特征,对同震断层泥中的流体活动方式进行了讨论.     

青川断裂带中段断层泥中石英颗粒表面微形貌特征及其年代学意义

断层泥作为断裂脆性剪切变形的产物,记录了断层滑动方式和活动时间等信息,尤其是断层泥中石英颗粒表面微形貌特征的识别和统计,可以为估算断层活动相对时间提供证据。青川断裂作为秦岭构造带的南界,晚新生代以来发生右旋走滑运动,沿断裂带出露完整的断层破碎带,断层泥非常发育。本文以该断裂带中段:木鱼—大安段发育的青灰色和紫红色断层泥为研究对象,在野外调查的基础上,重点对断层泥中石英颗粒表面的微形貌进行了扫描电子显微镜观察,发现两类(Ⅱ和Ⅲ类)中-深度溶蚀石英形貌和一类(Ia类)弱溶蚀石英形貌,未见Io类破裂微形貌。石英微形貌类型的统计结果指示青川断裂中段最新活动时间在晚更新世,全新世没有明显活动,与断裂带全新世河流阶地未发生构造扰动的现象一致。     

青藏高原东缘3条断裂带断层泥铁元素化学种的分布特征

因其化学反应的活泼性和地壳分布的广泛性,铁元素的赋存状态(化学种)对断裂等诸多地质学的分支领域都具有极为重要的理论意义和实用价值。运用穆斯堡尔谱技术对青藏高原周边3条断裂带断层泥样品中的铁元素化学种的系统分析与研究发现,3条断裂中铁元素化学种的分布特征明显不同,显示铁对活断层的活动性和活动期次具有一定的指示意义。映秀-北川断裂以还原性铁占优势,显示出断层活跃并和地球深部有连通;西秦岭北缘分水岭断裂铁元素化学种分布和断层泥的颜色相对应,暗色断层泥中还原性铁占主导,亮色断层泥中氧化性铁占主导,显示出该断裂活跃、活动复杂和多期次性;剪子河断层以氧化性铁为主,显示出断层近期不活跃或者是块体内断层。     

活动断裂的分形结构特征

依据分形理论分析了活动断裂带几断裂系，水系及断层泥粒度分布的分形结构特征，指出断裂系及水系分维值的大小体现了活动断裂的结构复杂程度和构造活动性特征，探讨论了断层泥分维值同断层运动特征与基物理力学性质的关系，分维是定量研究活动断裂的一种度量指标。     

活动断裂带断层泥中石英颗粒表面微形貌特征:以内蒙古水泉子沟—天山口断裂带为例

以水泉子沟—天山口断裂带杨树林剖面为研究对象,利用扫描电镜分析技术(SEM)对从该剖面野外采集的断层泥样品中分离出来的石英颗粒进行微观形貌研究,进而对石英颗粒的微形貌类型进行识别分类和统计分析,估算断层活动的相对时间;同时利用模糊数学方法确定了断层的活动方式。结果表明,断层活动始于早更新世,经历过多期次活动,直至全新世仍具有一定的活动性。依据横向上断层活动年代由新到老的趋势,推测断层上盘为主动盘,断层泥的发育方向为由下盘到上盘。断层的活动方式以黏滑为主,蠕滑表现较弱,是与地震活动有关的活动断裂。     

不同胶结度断层泥强度参数与含水率关系

断层泥的强度参数对断层的强度有重要影响,而断层泥的强度参数与其胶结度和含水率密切相关。通过对不同胶结度和含水率断层泥试样开展直剪试验,获得了断层泥的主要强度参数——黏聚力 和内摩擦角 ,并对其与含水率和胶结度的关系进行了分析研究,取得了如下结论：（1）不同胶结度断层泥试样的内摩擦角均随含水率的升高而降低,但降低程度较小;（2）不同胶结度断层泥试样黏聚力随含水率升高而变化的过程可划分为3个阶段,即上升期、急剧下降期、缓慢下降期,这3个阶段由第一拐点和第二拐点分隔开;（3）随着胶结度的增大,断层泥试样的内摩擦角逐渐升高,但变化不大,且内摩擦角随含水率升高而降低的程度有逐渐减小的趋势;（4）随着胶结度的增大,断层泥试样黏聚力第一拐点位置的含水率迅速增大,而第二拐点位置含水率的变化相对较小;（5）断层泥胶结度与第一拐点含水率的关系可用二次多项式函数进行描述。     

内蒙古杨树林剖面断层泥特征及其对断层活动的指示意义

以水泉子沟—天山口断裂带杨树林剖面为研究对象,利用传统黏土矿物地质温度计讨论断层活动特征及断层活动导致温度小幅升高的可能。通过X—射线粉末衍射(XRD)及X—射线荧光光谱(XRF)测试,分析了断层泥及其中黏土矿物的物相及主量元素特征,同时,利用扫描电镜(SEM)对断层泥中分离出来的石英颗粒微形貌进行了表征。研究结果表明,杨树林剖面所在的断层主要经历了黏滑事件,断层活动性较弱且水岩反应程度较低;断层泥中的黏土矿物主要为伊蒙混层矿物,垂直于断层面方向上的蒙脱石伊利石化程度及黏土矿物含量变化趋势表明伊蒙混层矿物可能受到了同震摩擦升温效应的影响;利用黏土矿物地质温度计估算得知,断层泥中伊蒙混层矿物的形成温度为140℃～160℃;断层泥中伊蒙混层矿物形成温度上下限的差值为20℃,代表了同震摩擦造成的断层内部温度小幅升高情况。     

活动断裂带岩石的变形机制和摩擦性质—以圣·安德列斯断层为例

岩石的变形机制和力学性质对认识活动断裂带的孕震机制和发震过程都具有重要意义。圣·安德列斯（San Andreas）转换断层是太平洋板块与北美板块的构造边界,也是重要的地震活动带,总结了美国南加州地震中心对圣·安德列斯断层钻孔断层岩的研究进展。对断层泥的高速摩擦实验发现：动力弱化现象只在高速滑移时才发生,伴随着摩擦生热,岩石的摩擦系数显著降低。断层泥中富镁黏土矿物的富集可以显著降低断层的摩擦系数,促进蠕滑,黏土矿物的不均一分布可导致断裂带变形行为和地震分布的突变。与断层泥和碎裂岩不同,粉碎岩形成于快速传播地震的断裂端部,具高孔隙率和高渗透率,流体活动性强。此外,断层岩的有机质成熟度可用来追溯古地震造成的热异常。在川滇中国地震科学实验场开展科学钻探项目,研究断层岩样品的显微结构、物理性质和变形历史,以期为理解大陆汇聚与转换挤压过程中复杂的地震活动提供重要信息。     

皖东五河—凤阳地区钱台子金矿床黄铁矿标型特征及S-Pb同位素组成

岩石的变形机制和力学性质对认识活动断裂带的孕震机制和发震过程都具有重要意义。圣·安德列斯（San Andreas）转换断层是太平洋板块与北美板块的构造边界,也是重要的地震活动带,总结了美国南加州地震中心对圣·安德列斯断层钻孔断层岩的研究进展。对断层泥的高速摩擦实验发现：动力弱化现象只在高速滑移时才发生,伴随着摩擦生热,岩石的摩擦系数显著降低。断层泥中富镁黏土矿物的富集可以显著降低断层的摩擦系数,促进蠕滑,黏土矿物的不均一分布可导致断裂带变形行为和地震分布的突变。与断层泥和碎裂岩不同,粉碎岩形成于快速传播地震的断裂端部,具高孔隙率和高渗透率,流体活动性强。此外,断层岩的有机质成熟度可用来追溯古地震造成的热异常。在川滇中国地震科学实验场开展科学钻探项目,研究断层岩样品的显微结构、物理性质和变形历史,以期为理解大陆汇聚与转换挤压过程中复杂的地震活动提供重要信息。     

鸳鸯镇-凤凰山断裂的断层泥粒度分布与断层活动特征

本文研究断层泥的粒度分布与断层活动特征的关系。断层泥取自西秦岭北缘断裂带的鸳鸯镇-凤凰山断裂。根据分析结果得出该断裂的运动方式以粘滑为主,兼有蠕滑。文中还对该断裂的活动度进行了探讨。      

汶川地震断裂带结构、岩性特征及其与地震活动的关系

文章以龙门山中央断裂带映秀-北川断裂带为研究对象,重点对汶川地震破裂带南段虹口乡八角庙地区地表断裂带进行了详细研究,并结合汶川地震科学钻探1号孔(WFSD-1)岩芯部分研究成果,探讨龙门山中央断裂带的物质组成及其结构特征.研究表明,映秀-北川断裂带由很多次级小规模断裂(破碎带)以及夹持其中的块体所构成,其中断层泥的厚度由几毫米到25cm不等,与WFSD-1岩芯记录的地震断裂现象基本一致.从虹口乡八角庙露头来看,映秀-北川断裂带整体宽约120m,分布有近80条含有断层泥的次级断裂带.以台湾车笼埔断裂钻探项目(TCDP)和汶川地震科学钻探(WFSD)研究来看,一次大地震只能形成几毫米至约2cm厚的断层泥,推断映秀-北川断裂带中每层断层泥至少发生过1次到13次地震,该区总厚度约150cm的断层泥中发生地震次数至少为183次,说明沿着映秀-北川断裂带重复发生过多次强地震活动.每次地震活动并不完全沿袭老的地震断裂主滑移带滑动,而是沿着断层泥边部区域滑动.从整个断裂带中断层泥分布特征来看,地震断裂活动具有向断裂下盘迁移的趋势,并且断层泥的厚度与断裂活动性成正比关系,表明断裂带宽度与地震活动次数及其演化历史有着成因上的直接联系,多次地震活动叠加可能是龙门山形成的主要成因.     

工程区内断层活动性研究的新方法

断层活动时会将其活动的信息留存在断层物质中。在地质调查研究的基础上,利用显微构造分析、同位素法测年、石英形貌法测年,宏观到微观、定性到定量,从断屋物质中提取断层活动的有关信息,来阐明断层活动性,这是一条新的研究途径,它可以不受条件的限制,因地制宜地开展,有着广泛的实际应用价值。通过对断层带中方解石脉、断层泥和断层物质与地质证据的对应研究三种不同类型的研究实例,都能为工程建设提供必要的依据。     

龙门山汶川地震断裂带北川段岩石与地球化学特征及其变形行为

断裂带的岩石组成、内部结构和地球化学特征是认识断裂活动性质和变形行为的关键,而断层泥作为断裂带核部的重要物质,不仅影响断裂带强度,而且控制断裂的滑移机制。本文以汶川地震的发震断裂龙门山映秀-北川断裂带北川段沙坝探槽中的断层泥为研究对象,通过对断层泥进行宏观与显微构造观察、粉末X射线衍射分析（XRD）、矿物自动化定量分析（TIMA）和薄片微区X射线荧光光谱分析（μXRF）等多种分析,探讨了其所蕴含的断裂变形行为和滑移机制。研究表明：北川段断裂带NW盘主要为寒武纪碳质泥页岩和板岩,SE盘由半固结的黄色砂质黏土层组成。断裂带核部由面理发育的黑色断层角砾岩和面理化的断层泥组成,断层泥厚约25cm,分为黄色断层泥、灰色断层泥和黑色断层泥,汶川地震滑移带沿灰色断层泥和黑色断层泥边界分布,在滑移带附近可见明显的拖曳构造与R1次级剪切破裂,指示了逆冲滑动的性质。断层泥中的碎块呈棱角状大小不均一,显示出地震快速滑动特征,表现为粘滑行为。黄色和灰色断层泥中黏土矿物含量（42%~52%）远高于黑色断层泥（19%~29%）,前者石英（36%~47%）、伊利石（18%~32%）和绿泥石（7%~15%）含量整体略高于后者中的含量,而长石含量整体低于后者,表明黄色和灰色断层泥中水-岩作用较强于黑色断层泥,推测前者断层泥的孔隙度高于后者;断层泥中含有较多的伊蒙混层,靠近滑移带Fe元素呈明显增加趋势,暗示了摩擦产生了大量的热,同时,黑色断层泥中发育有石墨,说明断层滑移具有热增压弱化机制。龙门山映秀-北川断裂带北段北川断裂在岩石组成和规模上与南段映秀断裂虹口段断裂带有着明显差异,但均存在断裂滑移的石墨化作用,这些研究对认识映秀-北川断裂带南北段的滑移行为具有重要的指示意义。