Deformation mechanism of the eastera Tibetan plateau: Insights from numerical models

青藏高原东缘的地壳结构是两种主流青藏高原隆升模式争辩的焦点之一.中下地壳流曾经被认为是高原东缘隆升的主要构造驱动力,但是中上地壳之间低阻低速层的发现及其与2008 Ms8.0汶川地震良好的对应关系表明,高原东缘具有向东刚性挤出的可能性.然而大部分关于龙门山断裂的数值模拟仍建立在下地壳流的基础上,仅将低阻低速层作为断裂的延续或是弱化地壳物性参数的软弱层,而非能够控制块体滑动的“解耦层”,也没有考虑到刚性块体变形中的断裂相互作用.本文建立了包含相互平行的龙门山断裂与龙日坝断裂的刚性上地壳模型,用极薄的低阻低速层作为块体滑动的解耦带,采用速率相关的非线性摩擦接触有限元方法,基于R最小策略控制时间步长,计算了在仅有侧向挤压力作用下,低阻低速层对青藏高原东缘的刚性块体变形和断裂活动的作用.计算结果显示,低阻低速层控制了刚性块体的垂直变形和水平变形分布特征.在侧向挤压力的持续作用下,在低阻低速层控制下的巴颜喀拉块体能够快速隆升,而缺乏低阻低速层的四川盆地隆升速度和隆升量均极小,隆升差异集中在龙门山断裂附近,使其发生应力积累乃至破裂.龙日坝断裂被两侧的刚性次级块体挟持着一起向南东方向运动,但该断裂的走滑运动分解了绝大部分施加在块体边界上的走滑量,使得相邻的龙门山次级块体的走滑分量遽然减少,也使得龙门山断裂表现出以逆冲为主,兼有少量走滑的运动性质.本文所得的这些计算结果显示了在缺乏中下地壳流,仅在低阻低速层解耦下刚性块体隆升过程及相关断裂活动,提供了青藏高原东缘刚性块体挤出的可行性,为青藏高原东缘隆升机制的研究讨论提供了重要依据.     

青藏高原东缘变形机制的讨论: 来自数值模拟结果的限定

青藏高原东缘的地壳结构是两种主流青藏高原隆升模式争辩的焦点之一.中下地壳流曾经被认为是高原东缘隆升的主要构造驱动力,但是中上地壳之间低阻低速层的发现及其与2008 M_S8.0汶川地震良好的对应关系表明,高原东缘具有向东刚性挤出的可能性.然而大部分关于龙门山断裂的数值模拟仍建立在下地壳流的基础上,仅将低阻低速层作为断裂的延续或是弱化地壳物性参数的软弱层,而非能够控制块体滑动的"解耦层",也没有考虑到刚性块体变形中的断裂相互作用.本文建立了包含相互平行的龙门山断裂与龙日坝断裂的刚性上地壳模型,用极薄的低阻低速层作为块体滑动的解耦带,采用速率相关的非线性摩擦接触有限元方法,基于R最小策略控制时间步长,计算了在仅有侧向挤压力作用下,低阻低速层对青藏高原东缘的刚性块体变形和断裂活动的作用.计算结果显示,低阻低速层控制了刚性块体的垂直变形和水平变形分布特征.在侧向挤压力的持续作用下,在低阻低速层控制下的巴颜喀拉块体能够快速隆升,而缺乏低阻低速层的四川盆地隆升速度和隆升量均极小,隆升差异集中在龙门山断裂附近,使其发生应力积累乃至破裂.龙日坝断裂被两侧的刚性次级块体挟持着一起向南东方向运动,但该断裂的走滑运动分解了绝大部分施加在块体边界上的走滑量,使得相邻的龙门山次级块体的走滑分量遽然减少,也使得龙门山断裂表现出以逆冲为主,兼有少量走滑的运动性质.本文所得的这些计算结果显示了在缺乏中下地壳流,仅在低阻低速层解耦下刚性块体隆升过程及相关断裂活动,提供了青藏高原东缘刚性块体挤出的可行性,为青藏高原东缘隆升机制的研究讨论提供了重要依据.     

荥经-马边-盐津逆冲构造带断裂运动组合及地震分段特征

逆冲构造带的分段性研究是评价该类发震构造地震危险性的基础工作。荥经-马边-盐津逆冲构造带是青藏高原东南边缘重要的NW向强震构造带,该构造带以逆冲错动为主要活动形式,其组合形式与逆冲强度存在南北差异。通过NE向横向断裂的构造地貌分析,发现横向断裂以右旋走滑活动为主,兼有倾滑活动。根据其与纵向断裂的交接关系,将横向断裂概括为横向分割断裂、横向撕裂断裂和横向转换断裂3种类型,讨论了3类横向断裂在逆冲构造带分段中所起的不同作用,进而将荥经-马边-盐津逆冲构造带分为独立的3段,并分析了各段的地震活动特征。研究表明,荥经-马边-盐津逆冲构造带以横向断裂为标志的3分段特点,既体现了段与段之间断裂活动强度、地震破裂强度与步调的差异,又体现了段内地震破裂步调的一致性,表明横向断裂在一定程度上控制了逆冲构造带的破裂分段,只是横向断裂的类型不同,其所起的作用也不同     

黑龙江沿岸（罗北—黑河段）地区新构造活动与地震

在论述区域地震地质概况的基础上,讨论了小兴安岭北坡地带至黑龙江畔的断裂活动、层状地貌特征、第四纪火山活动、黑龙江火山活动、黑龙江断裂的分段性及其特征,认为新构造活动的基本特征是地壳的差异性升降,地震活动的东强西弱与小兴安岭东西段新构造活动差异是一致的。     

大盈江断裂西南段晚第四纪活动研究

根据断裂地质、地貌特征和卫星影象资料,阐述了大盈江西南段晚第四纪的活动特征和运动方式.结果表明:大盈江西南段主要表现为左旋走滑运动,为晚更新世活动断裂,沿断裂历史上发生过6级左右地震.     

滇中汤郎-易门断裂构造活动的地貌特征

汤郎-易门断裂位于青藏高原东南缘,走向近南北,按地貌特征及区域构造背景可将其划分为北段（营盘村-插甸断裂）、中段（插甸-碧城断裂）及南段（碧城-易门断裂）。针对汤郎-易门断裂构造地貌差异,利用30 m分辨率的DEM数据,基于GIS技术提取与断裂活动相关的水系,并计算其陡峭指数,结合野外考察及遥感影像讨论断裂在不同分段的活动习性与地貌特征。研究发现,区域内降水及基岩抗风化能力对亚流域陡峭指数的影响较小,认为陡峭指数能够较好地反映汤郎-易门断裂的垂直构造运动。陡峭指数显示,断裂走向呈两端高、中间低的特点,其分段性与前人划分结果具有较好一致性,所表征的基岩垂直活动性差异可作为断裂带活动分段的依据。断裂带东西侧陡峭指数在不同分段上表现出差异性,北段断裂东西侧陡峭指数显示出东、西向差异性抬升不显著,其与地貌上断裂北段表现的左旋走滑运动一致,以水平运动为主;断裂中段及南段陡峭指数在东西侧表现出东高西低的特点,显示东侧较西侧基岩抬升更快,可能以垂直差异运动为主。     

墨脱断裂地貌特征及其构造意义

墨脱断裂展布于南迦巴瓦构造结的东侧,晚第四纪以来活动强烈,断裂水平运动表现为左旋走滑。为了进一步研究墨脱断裂倾向滑动特征及断裂活动性差异,文章基于DEM数据提取了4对横跨断裂矩形区域内的高程数据,计算获得沿断裂发育的31个流域盆地的面积高程积分值。研究表明,墨脱断裂两侧在同一高度出现对称的4组台地面,且从低到相邻的两级台面的高度差没有出现逐步增大的趋势,表明断裂没有表现出明显的倾向滑动;沿断裂分布的汇水盆地具有较大的面积高程积分值（0.42~0.60之间）,反映出墨脱断裂所在区域目前总体表现为强烈的构造隆升;根据汇水盆地面积高程积分值的空间分布特征,区域地壳隆升强度沿墨脱断裂由南至北具有逐渐减弱的趋势,结合断裂地貌形态,认为在强隆升区面积高程积分值对断裂活动性具有一定的指示意义。     

郯庐断裂带明光—定远池河镇段的新活动性

郯庐断裂带南段淮河至女山湖段落已被证实具有晚第四纪活动性,为进一步追踪断裂带在女山湖以南的活动情况,选取明光至定远池河镇段落进行遥感解译、地质地貌调查、探槽开挖及年代样品测试等工作。研究发现,该段断裂在卫星影像上显示线性特征较差,发育断裂主要为池河-太湖断裂;断裂新活动主要表现为控制池河河谷的发育及沿明南土山村、池河石塘岳、池河周王等地展布的线性岗状地貌;在上述岗地边缘开挖探槽揭示断裂在该段最新活动方式具挤压逆冲性质,最新活动时代为中更新世,晚更新世以来不活动。上述结果初步表明,该段与其北侧相邻的淮河至女山湖段在第四纪活动性上存在差异,可能为郯庐断裂带在女山湖附近存在分段导致。     

乌鲁木齐市雅玛里克断裂特征与最新活动时代问题

乌鲁木齐市雅玛里克断裂是博格达弧形构造第二排断裂的西翼尾段部分.断裂从乌鲁木齐市中部通过,基本由两条断层构成,断裂构造地貌明显,断裂带的宽度可达百余米.通过该断裂错动第四纪地层和变动地貌面的反复勘察,大量断层地质剖面的观察,与断层活动相关的第四纪堆积物的年代测定,经分析认为雅玛里克断裂最新活动时代具有"西老东新"空间变化特点.断裂活动时代大体分为3段:葛家沟以西至雅玛里克山西北麓,为中更新世晚期活动;葛家沟以东到铁厂沟,为晚更新世活动;铁厂沟以东为全新世活动.     

老挝琅南塔断裂新构造活动特征与2007年班南坎Ms6．6地震

根据断裂的地质、地貌特征和卫星影像资料,阐述了老挝琅南塔断裂的新构造运动表现和运动方式.结果表明:(1)琅南塔断裂的新构造活动主要表现为正断层兼左旋走滑运动,为晚更新世活动断裂;(2)沿断裂历史上发生过一系列6级以上地震,特别是2007年5月16日老挝班南坎6.6级地震与该断裂的活动密切相关.     

青岛沧口断裂的地质构造特征与第四纪活动性研究

本文根据青岛市活断层探测与地震危险性评价项目初查阶段第四纪地层分析、遥感影像解译、地球化学探测、地质地貌调查与探槽开挖、浅层地震勘探与钻孔探测、地质年代测定等获得的丰富的第一手资料,对青岛沧口断裂的地质构造特征和第四纪活动性进行了详细分析与综合研究,结果表明:沧口断裂经历多期构造变动,是本区的重要断裂之一,它由多支断层组成,控制了中生代的火山活动、盆地沉积和岩浆侵入以及晚第四纪的盆地沉积、山体隆升和水系发育;第四纪以来,沧口断裂的主要活动发生于中更新世晚期至晚更新世早期,表现出中高角度向南东倾的逆冲活动特点,错断了上更新统底面1—6m,而最新活动时代为晚更新世中期,以走滑活动为主,垂直错距0.2—1.1m。     

藏南宁金抗沙西麓断裂晚第四纪活动特征

宁金抗沙西麓断裂位于亚东-谷露裂谷系南部.本文利用15 m分辨率的ETM 遥感影像和20 m分辨率的数字高程模型,结合野外地质考察,重点研究了该断裂的详细结构和晚第四纪以来的活动习性.依据与热隆盆地的关系,该断裂主要分为三段,热隆盆地以北为北段,热隆盆地边界断裂为中段,热隆盆地以南为南段.该断裂在强烈正断的同时兼具有左旋走滑运动,自中更新世以来,主要有三期活动,活动开始时间分别为384 ka1、08 ka和34 ka,累积水平活动速率分别为4.8 mm/a5、.5 mm/a和6.4 mm/a.断裂自中更新中期以来的垂直断错速率为1 mm/a.     

华北平原沧县隆起边界断裂的第四纪活动性及深部构造特征

沧东断裂是渤海湾裂谷盆地西侧规模最大的正断层,也是沧县隆起与黄骅坳陷的分界断裂,其活动和发展直接控制了沧县隆起和黄骅坳陷的发育与演化。采用近三十年来横跨沧东断裂不同段落获取的5条浅层地震勘探成果资料,并结合测线附近的钻孔资料,深入研究沧东断裂的第四纪活动性及深部构造特征。浅层地震勘探结果发现,沧东断裂上断点埋深从南至北由深变浅,但集中在埋深118～300 m范围,错断的最新地层为中更新统,推断其最新活动时代为中更新世,而且断裂的活动时代未发现具有分段性特征。进一步综合深地震反射、大地电磁测深、沧州地区小地震分布与中强地震震源机制等资料,对沧东断裂的深部构造特征分析后发现,沧东断裂具有典型的铲状正断层特点,在深度10 km左右转为了近水平延伸,沧东断裂并非区域上主要控震断裂,或者只是低风险活动断裂,未来发生中强地震的风险可能相对较低。     

西藏中南部格仁错断裂张剪性质及其区域动力学意义

喀拉昆仑-嘉黎断裂带(KJFZ)是青藏高原中南部一条规模宏大断裂带,因其是青藏高原向东运移的南边界,其构造展布和活动性质与高原隆升、侧向挤出和东西向伸展等科学问题关系密切,也是研究高原变形机制和地球动力学重要场所.本文选取该断裂带中部NW向格仁错断裂(GRCF),对断裂沿线进行较详细地质地貌调查,对冲沟位错和断层陡坎等地貌单元进行测量,并进行探槽开挖,结合天然剖面揭示了断裂产状,详细研究断裂活动性质,发现断裂除前人认为的右旋走滑性质外,还具有明显的张性正断性质,断裂向北陡倾,且北盘相对南盘下降,全新世以来右旋走滑速率和正断速率分别为2.98 mm/a和0.2~0.5 mm/a之间.前人在共轭的北东向断裂研究中,也发现除左旋走滑性质外,同样具有正断分量,表明现今高原中南部上地壳除传统认为处东西向张性应力场环境外,南北向也具有明显张性特征.而受印度板块向北东向挤压作用,高原岩石圈总体应处于挤压应力状态.因此,推测现今该区域上下地壳处于应力解耦状态,并尝试建立区域张剪性地壳动力学模型:在南北向挤压应力场的作用下,中下地壳缩短凸起隆升,导致上地壳在各方向都表现为不同程度的张性特征.     

广东省及邻区活动断裂的实验研究

从实验应力分析和岩石力学的角度,综合其它学科的相关理论,给出了一种有别于传统的活动断裂的新定义及其判据。其定义为:在现代构造应力场中,存在沿原断裂面破裂和扩展的断裂。其判据为:①某断裂走向与主压应力1σ方向所夹的锐角0°≤β≤50°时,其为活动断裂;②β=25°的断裂为最活动的断裂。通过对广东省及邻区活动断裂的实验研究还得到其1σ方向分布图(广东省域从东到西,1σ方向大致为305°～360°～15°)、活动断裂或活动断裂分段的走向范围以及主要活动断裂分段内潜在的最大地震。大致为:①NW走向的断裂,除西部极少数外,全部是活动断裂。各断裂分段内潜在的最大地震在MS 5.1～7.4级之间:②研究区东部的近EW向断裂、西部NE向断裂的部分分段和SN向断裂,也是活动断裂。各分段内潜在的最大地震在MS6.8～7.5级之间。     

滇西南地区汉母坝-澜沧断裂晚第四纪构造活动的地质地貌证据

通过对汗母坝-澜沧断裂晚第四纪地质、地貌实地调查与测量,并结合前人研究成果,讨论了该断裂晚第四纪最新构造活动特征。综合分析认为,汗母坝-澜沧断裂为一条以右旋走滑为主的全新世活动断裂,长约120 km,整体走向NNW。该断裂活动习性具有明显的分段特征,北段称为汗母坝断裂,是1988年耿马7.2级地震的发震断裂;南段称为澜沧断裂,是1988年澜沧7.6级地震的发震断裂之一。晚第四纪以来其新活动形成了丰富的断错地貌现象,如冲沟和山脊右旋位错、断层沟槽、断层垭口、断层陡坎、断陷凹坑等。根据断裂断错地貌特征的相应资料估计,该断裂晚第四纪右旋走滑速率约为(4.7±0.5) mm/a。     

福建漳州盆地岱山岩—珩坑北西向断裂带第四纪活动特征

通过对岱山岩-珩坑北西向断裂两侧第四纪地层的分布、构造地貌的发育等资料的分析，着重研究了该断裂带第四纪的活动特征，并探讨了活动断裂与地震活动的关系，研究结果表明：该断裂带是一条第四纪以来垂直正断兼具左旋水平走滑的活动断裂，在时间上断裂活动具有多期性；在空间上断裂活动具有迁移性；并在断裂的延伸方向存在差异活动而具有分段性，该断裂带第四纪以来宏观活动性和现今垂直形变活动性明显，1445年在该断裂最具活动的地段发生61/4级地震，表明该断裂现今仍在继续活动，今后仍有发生中强破坏性地震的可能。     

青藏高原东缘新生代隆升剥露与断裂活动的低温热年代学约束

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同断裂带存在显著的差异性隆升剥露,指示了断裂体系在青藏高原东缘构造变形与演化中的重要作用.本文系统收集区域内现有不同封闭温度体系的低温热年代学数据,综合分析结果表明青藏高原东缘隆升剥露及生长扩展与整个高原抬升具有准同步性.最为广泛和显著的剥露主要发生在~30 Ma以来,且高原东缘的最大侵蚀量区受控于断裂活动,快速侵蚀带的空间分布与鲜水河断裂带相一致.在区域尺度上,现有数据所揭示的剥露事件启动、持续时间及速率的显著差异性揭示了断层活动对青藏高原东缘地表剥露过程的控制作用.本文提出青藏高原向东扩展是多阶段、非均匀过程,新生代以来不同断裂带在青藏高原向东扩展过程中起到了至关重要的作用,不支持"下地壳流假说"强调的"东缘上地壳变形不显著"的认识.     

武都—康县断裂带活动性初步研究

武都—康县断裂是位于甘东南地区区域大断裂中的一条左旋走滑并兼有逆冲分量的活动断裂。通过卫片解译和野外地质调查,对活动断裂几何分段、地貌和地质特征进行了研究。结果表明:武都-康县断裂可分为西(F1)和东(F2)两段,分别为上板桥-长坝镇断裂段和沈家园-窑坪断裂段;晚更新世以来断裂的活动形成了丰富的断错地貌现象,例如水系和山脊左旋位错、断层三角面、断层崖、垭口、鞍部、跌水和地裂缝。断裂西段为全新世断层,年代距今(1.730±0.111)ka至(1.670±0.141)ka之间,活动性比较强烈,并在甘泉一带发现全新世活动特征明显,主要以左旋走滑为主,同时伴有逆冲分量;而东段可能是晚更新世断层,以逆冲作用为主,并伴有左旋水平运动。     

郯庐断裂北带地区主要构造单元壳幔结构特征与地震活动性.

以东北地区的地学断面及其相关资料为基础,分析了郯庐断裂北带地区的地壳-上地幔结构特征与不同地壳构造单元地震活动性之间的关系．结果表明:郯庐断裂北带两侧的壳幔结构存在明显差异,断裂带本身的发育与壳幔结构变异带关系密切;断裂的活动特点及分段明显受到地壳介质力学特性影响;郯庐断裂北带地区软流层的起伏与地貌形态呈明显的镜像关系,前者还制约着不同地壳构造单元的构造活动性及变形方式;郯庐断裂北带地区南、北两端地震较为活跃地段均与壳内低速 高导层发育地段相对应的事实,证明了刚性地块中壳幔结构较为复杂的活动断裂段是构成中强地震的主要控震构造．