利用灰岩断层面形貌特征识别罗云山山前断裂古地震信息

以山西地堑系罗云山山前断裂的基岩断层面为例,用陆基Li DAR扫描获取了断层面形貌学数据,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的分维值。结果显示,断层面形貌在高度上具有显著的分带性,每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式变化。分析认为这种形貌特征可能反映了断层面与多次地震相关的间歇式出露方式。分带高度指示了约3m和1m的2组同震倾滑位移量,各分带之间的分维值过渡带是断层面缓慢剥露的结果。与片麻岩区的断层面形貌学研究结果相比,灰岩断层面形貌学分维值随着暴露时间的增加而减小,2种岩性区的断层面分维值D与断层面高度H呈现类似镜像的关系,在气候构造条件大致相同的情况下,考虑为岩性差异的影响。     

三维激光扫描技术与断层面形貌量化分析在基岩区古地震研究中的应用

由于对第四纪地层的严重依赖,传统古地震探槽研究方法在基岩区难以发挥作用,导致无法获取基岩区断层的强震活动历史。本研究以山西地堑系的交城断裂为目标断裂,以断裂北段2处基岩断层面为研究对象,通过三维激光扫描技术获取基岩断层面高精度形貌,基于变差函数法结合滑动窗口操作量化断层表面形貌特征,开展在基岩区提取断裂古地震信息的实例研究。结果显示,2处基岩断层面的形貌在高度上具有明显的分段特征,指示了断层面在地震事件作用下的分段出露过程。这种断层面形貌分段特征可以用来识别古地震事件和同震位移量。在思西村基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为2.0 m、1.9 m和2.3 m,在上兰镇基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为1.4 m、2.5 m和2.0 m,指示了交城断裂北、中段具有产生同震位移量大于2 m、震级大于7.5级的破裂型地震的能力。上述研究成果表明,基于三维激光扫描和形貌量化分析方法开展基岩断层面古地震研究,可以准确而高效地识别古地震事件次数和同震位移量,扩展古地震的研究对象,拓宽古地震的研究空间。在未来的研究中,可以适时地开展宇宙成因核素测年以测定断层面的暴露年龄,获得发震年代,给予地震序列年龄框架。     

小型无人机(sUAV)在基岩区古地震研究选点中的应用

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年等技术的发展,基岩断层面成为在基岩区古地震研究的良好研究对象。但是,受沟谷侵蚀、沉积覆盖和人为改造等非构造因素影响,并非所有出露的基岩断层面都能完整记录和保存古地震信息。因此,必须在基岩断层面上选择合适的研究点。传统的野外测量方法耗时费力,难以掌握基岩断层面的整体信息,即使通过高分辨率卫星影像也无法获得基岩断层面的精细结构。小型无人机航测(sUAV)采用低空摄影测量技术,可快速获取基岩断层面高精度的地表三维结构,为筛选目标工作点提供便利。文中以山西地堑系六棱山北麓断裂的马家窑基岩断坎为例,采用小型无人机航测结合SfM摄影测量技术,获得了基岩断层面的高精度三维地形数据,通过精细地貌解译和断层坎剖面分析识别了沿断层坎分布的崩塌破坏、沉积埋藏和侵蚀剥露等非构造因素,分析了侵蚀、埋藏和构造这3种典型的基岩断层面的形态特征,选取了适合开展古地震研究的基岩断层面点,展现了小型无人机在基岩区古地震研究工作中发挥的重要应用潜力。     

基岩断层面古地震研究的主要方法与选点原则

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年、地球化学元素测定和光释光等一系列新兴技术的突破,基岩断层面在古地震研究方面的特征优势被不断发掘,日益成为国际古地震研究的热点与前沿.国内外学者从不同专业角度开展了大量的基岩断层面古地震研究,取得了一系列丰硕成果.本文在系统介绍基岩断层面古地震研究的进展、梳理归纳各类研究方法特点的基...     

断层系、地震及其关系的分形研究——以中国为例

运用分形理论以中国为例对断层系、地震及其关系进行了分形研究,探讨了断层系分维值D和地震活动分维值D的意义,并根据D,D的差异进行了断层系、地震综合关系的研究.      

基于钻孔应变观测约束的2016年新疆呼图壁M6.2地震的发震断层研究

利用北天山地区的钻孔应变观测资料,分析2016年呼图壁M6.2地震同震应变阶跃的张、压性特征。结合余震精定位方法等给出的震源参数,基于弹性位错理论,模拟不同震源参数下的同震应变阶跃的张、压性特征。通过对钻孔应变张、压性的模拟值与实测值进行对比分析,研究呼图壁M6.2地震的发震断层。结果表明:(1)震中附近4个四分量钻孔应变台站数据自检性能较好,且多记录到明显的同震应变阶跃,其中,呼图壁、石场、巴伦台应变阶跃较为明显,张、压性变化最大值分别达2.5×10^-8和-3.4×10^-8;(2)在地震震源参数为293°/64°/90°(走向/倾角/滑动角)、发震断层面倾向北时,钻孔应变张、压性的模拟值与实测值最为吻合,呼图壁M6.2地震的发震断层极有可能为一条倾向北的高角度逆冲型盲断层。本文结果为认识呼图壁M6.2地震的发震构造提供重要力学依据。     

由地震分布丛集性给出断层参数的一种新方法

由于大范围内地质构造的复杂性和介质的非均匀性,发震断层面的几何形态一般十分复杂.如果大地震的破裂过程涉及多个断层的活动,则发震断层并非是单一断层平面,而是多个断层面的组合.利用地震空间位置分布丛集性,即震源点成丛位于断层面附近的假设,结合稳健扩充算法和主成分分析给出一种可以重构活断层网络三维空间结构的新方法.该方法每次从震源点集中处开始,利用假设检验扩充子断层面,并得到多个子断层面.接着按震源点属于最近断层面的准则把各子断层面内的震源点进行竞争,并根据一定假设合并和删除一些子断层面,最后用主成分分析确定每个子断层面参数.于是可根据地震事件目录给出一组矩形区域来描述断层面网络结构,其中每个矩形断层面由其位置、走向和倾角确定.通过计算机模拟发现,新方法可成功地重建模拟地震目录的断层面,最后用于南加州1992年6月28日发生的Landers地震部分余震目录中,得到各个子断层面参数与已知地质破裂或隐伏断层相当一致.     

基于震源机制解分析邢台地震的发震构造

活动断层几何形状的确定为评估一个地区的地震危险性提供重要的理论依据,邢台老震区内构造背景复杂,前人对邢台地震的发震构造展开大量研究,取得丰富成果。通过震源机制节面聚类得到邢台地震发震断层的走向、倾角及其标准差,综合前人研究结果求取发震断层面的平均解;结合区域地壳应力张量,估计该断层的滑动方向及其误差,分析该区域的地震活动危险性。结果表明：邢台地震发震断层的走向为32.45°,倾角为79.44°,滑动角-153.96°,标准差为4.55°。该断层为走向NNE、倾向NWW的高倾角走滑型断层,而非正断性质的新河断裂。区域地壳应力场在断层面上产生的相对剪应力为0.83,相对正应力为0.59。该断层不是最大剪应力的断层面形状,但剪应力强度仍较大,表明该断层在地震能量积累和释放过程中仍起到必不可少的作用。     

地震类型与震源机制

本文分析了我国14次地震序列的主要地震断层面解和错动性质。结果表明:震群型序列中较强地震的断层面解基本相同,其错动性质或相同或互为共轭错动;双震型序列中两次主震的断层面解明显的不同,其错动性质也有差异,它们的较大余震断层面解分别相似于两次主震的断层面解。在这种情况中,有意义的是第一主震至第二主震中间均有与第二主震断层面解相似的地震发生;主震型序列中早期较强余震断层面解多与主震相同,也有少数较杂乱,总的看来这种一致性劣于震群型序列。最后讨论了不同震型地震断层面解的差异在实用中的意义。     

2011年10月16日新疆精河县5.0级地震震害特征及发震构造

通过对新疆精河5.0级地震现场调查,分析了灾区局部场地效应及房屋震害特征,对震害特点进行了较为全面的分析总结。震害调查显示,灾区房屋主要以老旧的土坯房为主,地震作用使本身老旧的房屋裂缝加宽,破坏加重。同时,受局部场地差异影响,灾区房屋震害具有明显的南北分带的特点。另外,根据地震现场考察,此次地震的发震构造为库松木楔克山前断层,该断裂是发育在北天山山前逆冲推覆体前缘的一条全新世活动断层,沿断裂断错晚更新世以来的各级地貌面和沟谷阶地,并在地表形成断层陡坎和古地震地表变形遗迹。     

2009年姚安地震断层面参数的确定

我们将根据余震分布反演地震断层面参数的方法应用于2009年7月9日云南姚安MS6.0地震,研究结果表明:本次地震的发震断层面走向为296.6°,倾角为86.6°,这一结果与前人研究结果较为一致;我们采用震后不同时间内的余震资料,对断层面参数进行反演,震后2天的余震资料反演所得结果和最终结果较为接近,反映该方法能快速地确定该次地震发震断层参数,为今后其它地震发震断层面参数的快速获取提供新的思路。     

1999年四川绵竹5．0级地震序列揭示的孕震结构

通过对1999年11月30日发生在龙门断裂带中段的绵竹Ms5.0地震序列震源位置的精确确定，主要地震震源机制解测定及序列的时间进程特征分析后，本文给出了该地震序列的震源断层分布，深度剖面，应力释放状况以及活动特征，进而揭示了该序列发生的孕震结构。结果表明，该序列的活动表现出下列特征：（1）无明显的前震，所积累的应变能以突然的，近乎脉冲的方式释放，序列进程中无明显的起伏，大小地震的统计关系不太符合经典的G－R估计。（2）序列震中均未分布在地表出露的龙门山山前主断裂上，而是出现在山前隐伏断裂附近，震中分布的取向与断裂走向不大一致，微观震中与宏观震中的相距较远；震源深度分布在5－16km范围。（3）震源断层面取向NE，在NNE向的主压应力作用下，震源断层面表现出兼有逆断分量的走滑型错动，由此，我们认为大规模断裂带附近的地下隐伏断裂存在着更为值得重视的孕育地震活动的危险性。     

潮汐应力与大震关系研究

选用1976—2009年全球震源深度小于70 km, M_W≥7.0的地震为研究对象, 利用震源机制解资料, 对每个地震的发震断层面进行了判断, 得到233个地震的发震断层面解。 据此, 本文讨论了发震时断层面上的地球固体潮汐剪应力方向与滑动方向的关系以及潮汐正应力在发震时所处的相位, 发震时断层面的库仑应力值。 结果表明, 当潮汐剪应力方向与滑动方向一致时触发作用最为明显, 逆断层地震与潮汐的关系最为密切; 而当潮汐剪应力方向与滑动方向相反时, 地震较少发生。     

徐州废黄河断裂的第四纪活动性

通过野外地质调查、浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测等方法,对废黄河断裂的第四纪活动性进行了研究。浅层地震勘探结果表明,废黄河断裂由南北两条主干断裂组成,南支断裂倾向NE,北支断裂倾向SW,总体为一地堑形式,断裂宽度为1~2km。在地震剖面上,废黄河断裂的各个断点都是以断错基岩面为特征,并未断错第四系内部层位。钻孔联合剖面探测结果显示,废黄河断裂断错了中更新统层位,但未断错其顶面。在凤山一带发现1条废黄河断裂的次级断层出露,结合断层泥胶结程度、测年结果和地貌特征等判断,该断层最新活动为中更新世中期。综合以上研究工作成果,判断废黄河断裂早期为左旋活动,第四纪以来表现为张性活动,其最新活动时代为中更新世中期。受构造背景的控制,徐州地区发育的NW向断裂明显较相邻的鲁西南地区的NW向断裂活动性弱。     

1997年中国西藏玛尼Mem>Ssub>7.9地震的时空破裂过程l

用中国数字地震台网（CDSN）的长周期波形资料反演了1997年11月8日中国西藏玛尼地区MS7.9地震的地震矩张量,用频率域里反褶积方法从P波和S波震相中分别提取了震源时间函数,并经反演依赖于方位的震源时间函数获取了断层面上破裂随时空变化的图象．矩张量反演结果表明:玛尼地震发震应力场的P轴和T轴均接近于水平,P轴在NNE方向（方位角29,倾角7）,T轴在SEE方向(方位角122,倾角23),断层错动以走滑为主;标量地震矩为3.41020 Nm,矩震级MW=7.6．由矩张量反演得到的震源时间函数显示,这次地震是由一次较小事件和较大事件组成的,较小事件大约持续5 s,较大事件持续约10 s．由余震分布可推断出玛尼地震的发震断层是走向为250、以走滑为主的左旋-逆断层,断层面的倾角比较陡,约88．根据反演结果计算了理论格林函数,然后用反褶积方法提取了震源时间函数．从不同台站的P波和S波中分别提取的震源时间函数一致表明这次地震破裂的时间历史比较简单,可用一宽度约10 s的正弦形的函数近似表示．进一步反演从不同台站上得到的、依赖于方位的P波和S波震源时间函数,获得了断层面上滑动的时空分布图象．从破裂的记忆式快照看,破裂开始于断层的西端,然后向东向下发展,总体上具有单侧破裂的特征．破裂面由3个破裂子区构成．一个在断层西端,深度约10 km(西区);另一个距断层西端约55 km,深度约35 km(东区);第3个距断层西端约30 km,深度约40 km(中区)．３个破裂子区构成约长70 km,宽60 km的破裂面．从破裂的遗忘式快照看,这次地震的破裂过程是相当复杂的,在不同时刻断层面上发生错动的地点并不相同,显示出这次地震的破裂过程具有愈合脉冲的特征,而且在断层面上的某些部位发生了多次错动;另一特征是最先和最后破裂的部位都不是主要的破裂区．根据标量地震矩计算了断层面上静态位错的分布,位错最高的3处（西区、东区和中区）的位错值分别为956 cm,743 cm和1 060 cm．由断层面上位错的分布推知,破裂主要集中在震中以东长约70 km的断层上;从余震的分布看,震中以西余震稀疏而震中以东余震密集．这些都表明这次玛尼MS7.9地震是北东东-南西西向至近东-西向断层向东扩展的结果．      

利用精定位小震资料反演1933年叠溪M7?地震震源断层面参数

1933年叠溪发生7?级强震,关于此次地震的发震构造存在较大争议,有些学者认为NW向松坪沟断裂是此次地震的发震构造,另有学者认为近NS向岷江断裂南段才是这次地震的发震构造。本文根据成丛小震发生在大震断层面附近的原则,利用1990-2014年精定位小震目录,根据万永革等（2008）提出的震源断层面拟合方法,反演了叠溪地震震源断层走向、倾角和位置。断层走向和倾角分别是172.8°和82.9°,倾向偏向西。本文结果更支持岷江断裂南段为叠溪地震发震构造这一结论。     

2008年汶川Ms8.0地震在2013年芦山Ms7.0地震和2014年康定Ms6.3地震破裂区引起的库仑破裂应力

2008年5月12日四川汶川发生M_S8.0地震发生之后, 先后于2013年4月20日和2014年11月22日分别在汶川M_S8.0地震震中西南约80 km的芦山县和约178 km的康定县发生了M_S7.0和M_S6.3地震。 芦山地震位于龙门山前主边界处, 康定地震位于鲜水河断裂带上。 芦山地震发生前有几位作者先后计算了汶川M_S8.0地震引起的库仑破裂应力, 分析了其对周围断层的影响。 本文对这些研究结果进行了简要回顾, 并根据芦山地震和康定地震的实际发震断层面参数, 计算了汶川M_S8.0地震在芦山地震和康定地震震源深度处的水平面上以及其发震断层面上产生的库仑破裂应力, 还给出了其震中处库仑破裂应力随深度的变化。 结果表明, 汶川M_S8.0地震发生使芦山地震震源断层面上有利于其错动发震的应力大面积增加而使康定地震震源断层面上有利于其错动发震的应力大面积减小。 在芦山地震初始破裂点处引起的库仑破裂应力达0.245 MPa, 在康定地震初始破裂点处引起的库仑破裂应力为-0.00063 MPa。 因此, 汶川M_S8.0地震的发生对芦山地震具有明显的促进作用, 而对康定地震的作用不明显。 在目标断层面参数已知的情况下, 根据库仑破裂应力在目标断层面上的分布, 可能为未来地震发生的地点提供线索, 进而对地震发生的危险性进行预测。 若一次地震的发生使目标断层面上有利于其错动发震的应力大面积显著增加, 这种情况下库仑破裂应力对未来地震具有预测意义。     

由余震分布确定大地震子断层及其参数的模糊聚类方法

大地震的破裂过程一般涉及多个断层的活动, 发震断层并非是单一断层平面, 而是由多个断层平面组合而成． 利用成丛小震发生在断层面附近的原则, 假定震源点围绕子断层面中心服从三维正态分布, 使用GK模糊聚类方法结合主成分分析给出了一种可以重构活动断层网络三维空间结构的新方法.该方法首先对全部震源点目录使用GK模糊聚类方法得到它的划分矩阵, 再利用划分矩阵及合适的阈值, 剔除离群震源点, 提取出平面型分布的子类, 最后对每个子类在三维正态分布的假设下确定断层面分布的95%置信矩形断层区域位置、 走向角和倾向角参数.当给定地震目录事件后, 可以给出符合假设的一系列最优断层面区域, 每个子断层由它的中心位置、 长度、 宽度、 走向角和倾角所刻画.为检验新方法的性能, 先进行计算机仿真, 结果显示算法可成功地重建模拟地震目录的断层部分.最后将新方法用于南加州兰德斯(Landers)地震部分余震精确定位数据中, 得到的重建结果与已知的研究结果比较吻合, 说明了新方法的有效性.      

汶川M_S 8.0地震基岩中的地表破裂

在汶川MS8.0地震中,地表破裂变形带多表现为挠曲坎或断层坎,地表基岩破裂少见,作者在安县肖家桥附近基岩中发现了出露完整的地震地表破裂带。在仔细分析该破裂带变形特征和内部结构构造的基础上,结合区域上地震地表破裂特点,认为:这次地震的地表破裂主要沿先存的映秀-北川断裂发生和扩展,地震断层作用形式以右旋斜冲运动为主,安县肖家桥附近映秀-北川断裂的最大垂直同震位错为5.4m,与通过挠曲坎或断层坎测量的结果基本一致     

用CAP方法研究大同—阳高4.6级地震震源机制

利用CAP方法反演2010年4月4日大同—阳高4.6地震震源机制解,结果表明:此次地震为正断兼有斜滑活动,认为节面Ⅱ的走向、倾向及正断走滑特性与震中附近的六楞山山前断裂吻合,其为发震断裂的可能性较大.