西南天山地表三维位移场及断层位错模型

利用1992—2012年间西南天山GPS观测和2003—2009年EnviSAT卫星InSAR图像,构建西南天山与塔里木盆地间(喀什坳陷)震间变形的三维位移场,约束区域内滑脱断层运动模型.结果显示:位于喀什坳陷基底与沉积盖层间埋深为12~18km的主滑脱断层进入西南天山(迈丹—喀拉铁克断裂带以北)沿高角度断坡深入天山底部至23~33km,并北倾1°~2°延伸至天山内部,从完全闭锁到自由蠕滑,滑动速率9~10mm·a-1.依据断层位错模型,1902年阿图什M8大地震可能从铁列克断层根部23km左右开始破裂,沿高角度断坡断层扩展25~30km的距离至科克塔木背斜南翼托特拱拜孜—阿尔帕雷克断裂.1902年阿图什地震可能导致阿图什背斜下方埋深2~12km的高角度断坡断层以2~3mm·a-1速率持续蠕滑,蠕滑过程释放的应力等价于一次Mw6.7左右的中强地震,西南天山及喀什坳陷基底滑脱断层控制了西南天山及前陆地带的现今变形和地震活动.     

天山南麓库车褶皱带晚第四纪地壳缩短及变形机制

<正>由于受到印度—欧亚板块碰撞远程作用的影响,天山自早—中中新世开始重新活动并快速隆升。现代GPS数据显示,横跨天山~80°E以西的地壳缩短速率为10~13 mm/a,至东部降低为2~5 mm/a。天山西部的地壳缩短速率是印度—欧亚板块汇聚速率45 mm/a的1/4。由于经历了强烈的构造变形,天山成为了探索陆—陆碰撞造山机制和演化历史的天然实验室。仪器和历史记录的综合地震资料显示,天山地区的活动变形主要集中在其南北两侧山麓地     

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21 km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2 mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6 mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12 km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6 mm/a;在12~16 km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8 mm/a;在16~21 km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5 mm/a.在21~24 km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.     

鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动与形变

1973年2月在鲜水河断裂带炉霍段发生了M7.6地震破裂.自那以来,先后在炉霍县虾拉沱布设了若干横跨该地震断层(1973年破裂带)的地壳形变观测系统,包括断层近场的短基线、短水准、蠕变仪、人工构筑物等,以及断层近-远场的GPS观测站.利用这些观测系统的长期观测资料,本文分析了鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动/变形及其时、空变化特征,并建立起解释这些特征的动力学模式.研究表明:(1)1973年地震后的头5年,地震断层在虾拉沱场地表现为开放性质,近场的断层震后滑动以无震左旋蠕滑为主,速率达到10.27 mm/a,且伴有微量的拉张性蠕动作用;1979年以来,左旋蠕滑速率由5.3 mm/a逐渐减小到2.27 mm/a,减小的过程呈对数函数型,反映此阶段断层面已逐渐重新耦合、正朝闭锁的方向发展,并伴有部分应变积累.(2)1999年以来,地震断层两侧远场的相对左旋位移/变形速率为10 mm/a,远大于同时期断层近场(跨距40~144 m)的左旋蠕滑速率0.66~2.52 mm/a;远-近场位移/形变速率的显著变化发生在地震断层两侧各宽约30 km的范围,显示出这是与大地震应力应变积累-释放相关的断裂带宽度.(3)结合动力学背景与深部构造信息,本文对这里断层的震后位移/变形及其时、空变化的机理进行初步解释,要点是:震后约5年之后,由于逐渐增大的断层滑动/摩擦阻抗,上地壳脆性层中的断层面由震后初期的开放性质逐渐转向重新耦合、并朝闭锁的方向发展,但其两侧地块深部持续的延性相对运动拖拽着浅部脆性层发生相应的弹性位移/变形.(4)可估计再经历15~25年,研究断裂段将完全"闭锁",即进入积累下一次大地震应力应变的震间闭锁阶段.     

丽江—小金河断裂带现今断层运动特征

本文利用GPS观测对丽江—小金河断裂带的现今断层运动和变形状态进行了分析和探讨.丽江—小金河断裂带两侧地块地壳变形差异显著,GPS速度剖面结果显示断裂带两侧存在地壳变形不连续现象;进一步以GPS速度场为约束,基于负位错模型反演的丽江—小金河断裂带的断层闭锁空间分布结果显示,以木里为界,北东段断层强闭锁从地表向深部延伸至15km左右,西南段断层闭锁程度较高的区域位于5～15km范围内,浅层表现为弱闭锁的状态;滑动亏损速率结果显示,两闭锁段的滑动亏损速率相差近4mm·a~(-1),说明丽江—小金河断裂带西南段的背景滑动速率明显高于北东段.基于数值模拟分析了西南段浅层蠕滑运动对周边断层的影响,结果表明西南段的浅层左旋滑动对北东段闭锁区和西南段深部强闭锁区均为正影响.     

西南天山北东东走向断裂的晚第四纪活动特征及在天山构造变形中的作用

天山是远离板块边界的陆内造山带,特点是构造变形复杂强烈,强震多发。天山南北向的变形速率约为20mm/a,约为印度板块与欧亚板块汇聚速率的一半左右,这一变形量是如何被天山吸收的,天山的构造变形又是如何进行的,其构造样式如何?这些关键性问题目前仍存在较大的争论。天山地区主要发育有3组构造带,最显著的是位于南北两侧山前与山体近乎平行的逆断层—褶皱带,同时,在山体内部还发育有一系列NW向的右旋走滑断裂和NEE向的左旋走滑断裂,这些断裂共同控制了天山的新生代构造变形。目前,对于天山山前的逆断裂系统晚第四纪变形特征和滑动速率等方面研究非常丰富,对天山内部NW向的右旋走滑断裂晚第四纪活动特征也有一些定量数据,而对NEE向断裂晚第四纪以来的活动特征目前尚处空白状态。本文以迈丹断裂为切入点,通过对该断裂晚第四纪以来的运动学特征、滑动速率和古地震活动特征等资料的详细研究,获得西南天山地区NEE向断裂晚第四纪活动参数,同时,通过收集和补充调查天山其他主要活动断裂晚第四纪以来的运动特征,完善天山活动断裂几何学和运动学图像;结合已有研究资料、地震活动特征和GPS数据,研究天山内部不同方向、不同运动性质的断裂的活动特征,分析天山这些断裂在天山的构造变形中发挥了怎样的作用,在此基础上进一步研究天山地区的构造变形样式及其与地震的关系。本文得到的主要认识有:迈丹断裂东段控制的阿合奇谷地内发育有多级晚第四纪地貌面,利用光释光、10Be暴露年龄以及14C等方法对玉山古溪两岸的阶地年龄进行了限定,并与气候变化序列进行了比对,得到阶地的废弃形成发生在间冰期或者冰期—间冰期的转换阶段。玉山古溪T6阶地(~20ka)之前,河流平均下切速率与迈丹断裂的活动速率基本一致,表明晚更新世晚期之前,河流的下切与阶地的形成主要受迈丹断裂活动影响,是构造隆升导致的河流快速下切。~20ka之后河流的下切速率开始增大,至全新世中晚期,河流下切速率甚至达到~12mm/a,远远大于断裂的活动速率,表明晚更新世末期以来,河流的下切与阶地的形成主要受气候因素驱动。全新世以来河流下切速率的快速增大,很可能是由于全新世期间气候快速波动造成的。迈丹断裂是一条全新世活动断裂,该断裂晚第四纪以来,以逆冲兼左旋走滑为主,通过精细测量被断错的晚第四纪地貌面和年代学测定,得到断裂的逆冲滑动速率为(1.24±0.20)mm/a,左旋走滑速率为(1.74±0.61)mm/a。迈丹断裂晚第四纪期间发生过多期断错地表的古地震事件,古地震平均复发间隔为3370~4265a,断裂最新一次古地震事件发生在1.76ka之后。迈丹断裂是柯坪推覆构造的根部断裂,该断裂晚第四纪以来发生过多次断错地表的强震事件。古地震研究表明,推覆体前缘的柯坪断裂晚第四纪以来也发生过多期古地震事件,而且两条构造上古地震事件的发生年代很接近,尽管我们并不能确定迈丹断裂最新一次古地震事件是否与柯坪塔格断裂上的是否为同一次事件,但这一现象反映该地区地震破裂存在两种可能:(1)迈丹断裂与柯坪塔格断裂上最新一次古地震事件是同一次事件,这表明迈丹断裂与柯坪塔格断裂具有级联破裂的特征;(2)迈丹断裂上最新一次古地震事件与柯坪塔格断裂上的不是同一期事件,分别单独破裂,虽然两条断裂上的古地震事件不是同期破裂,但均发生在~1.7ka之后,时间间隔不长,表明柯坪推覆构造根部的迈丹断裂和前缘的柯坪塔格断裂之间可能存在相互的影响或关联,柯坪地区的强震活动具有丛集发生的特征。迈丹断裂晚第四纪活动的发现,表明西南天山柯坪推覆构造与天山其他地区的推覆构造变形模式不同,推覆体最前缘的柯坪断裂活动强烈,而根部断裂晚第四纪以来也有很强的活动,断裂的新活动并没有完全迁移到推覆体前缘的新生构造带上,这可能是一种无序或反序的构造变形模式。西南天山地区的左旋走滑运动主要发生在推覆体根部的迈丹断裂上,推覆体前缘的逆断裂—背斜以逆冲运动为主,没有明显的走滑运动。GPS资料表明,普昌断裂以西的地区,应变没有完全闭锁集中在根部的迈丹断裂上,一部分应变通过滑脱面传递到前缘的逆断裂-背斜带上;在柯坪推覆构造的东部地区,从根部的迈丹断裂至前缘的柯坪塔格断裂可能是一个孕震体系,震间的形变主要在推覆体根部的构造上闭锁,前缘构造基本没有明显变形,这可能是柯坪推覆构造东西两侧中小地震活动存在明显差异的主要原因。西南天山还发育有两条NEE走向的断裂,通过变形地貌测量与年代学测定得到那拉提断裂晚第四纪以来以左旋逆冲运动为主,断裂逆冲速率~2.1 mm/a,左旋走滑速率为~2.5mm/a;克敏断裂也是一条左旋走滑断裂,断裂的左旋走滑速率为~1.5mm/a。西南天山3条NEE向的断裂带吸收了~6mm/a的左旋走滑运动,与塔里木斜向俯冲造成的左旋走滑运动量基本一致,这表明塔里木斜向俯冲造成的左旋走滑运动在西南天山地区基本被分解吸收。西南天山地区吸收了塔里木向天山俯冲汇聚绝大部分的压缩速率和左旋剪切运动,挤压缩短在山体内部和山前的新生褶皱带上均有分配,左旋剪切则主要发生在天山内部高角度的边界断裂上,整个西南天山构成了一个大型的花状构造。在天山南北两侧,构造变形以逆断层为代表的地壳缩短和增厚为特征,而天山内部则为一个大型的剪切带,同时还具有明显的逆冲运动。天山地区主要存在两组走滑断裂,一是NEE向的左旋走滑构造,另一组是NW-NWW向的右旋走滑断裂,这两组断裂主要发育在天山内部,但这些断裂共同调节了山体内部的走滑剪切运动,山体内部高角度的走滑逆冲断裂与山前低倾角的逆冲断裂系共同组成了天山构造变形图像。天山地区的压缩变形主要分布在天山南北两侧的山前地区,而天山内部的活动断裂则具有明显的走滑分量,在剖面上,整个天山形成了一个大型的花状构造。尽管天山整体的构造变形为西强东弱,不同地区变形强度和幅度差异较大,但是天山南北和东西两侧的构造变形样式还是基本对称的。受塔里木块体向北的挤压作用,西南天山地区总体走向为NEE向,南天山东段整体则呈NWW走向,与塔里木与南天山的分界断裂在形态上构成一个"三角形"向北楔入。整个西南天山内部是一个大型的左旋剪切带,南天山东段整体为右旋走滑性质,塔里木和南天山之间的边界断裂以逆冲运动为主。在天山北部受到刚性准噶尔地块阻挡的作用下,北天山西段构造线整体NW-NWW向,而90°E以东的北天山地区构造线整体为NEE走向,与近东西走向的准噶尔与北天山的分界断裂在形态上构成一个倒"三角形"向南楔入。北天山西段右旋走滑性质的博—阿断裂和喀什河断裂所围限的楔形块体整体向西运动,北天山东段NEE向的左旋走滑断裂构成了倒"三角楔"的东边界,准噶尔与北天山的分界逆冲断裂带是"三角楔"的底界。在近南北向的挤压应力下,天山的构造变形整体以压缩变形为主,山体内部发育的一系列走滑构造带表明,天山在东西方向上还存在一定的侧向挤出,这些走滑断裂调节了天山不同地区压缩量的差异。地质数据和GPS资料均证实,天山地区逆冲运动量要明显大于走滑分量,山体内部走滑断裂所控制的块体虽然存在向东西两侧的侧向挤出,但与南北向最大达~18mm/a的压缩速率相比,变形速率不高,侧向挤出幅度有限。     

二十年来蠕变和短基线观测反映的鲜水河断裂带活动特征

利用鲜水河断裂带1990年1月-2009年12月的蠕变与短基线数据,采用小波变换与断层运动学分析方法,获取构造活动产生的断层形变速率.结合近场断层形变测量与GPS资料,分析了该断裂带的分段活动特征及时空演化.结果显示:(1)不同段落断层活动方式存在差异性.鲜水河断裂带分段活动现象显著,以道孚县为界,以北的炉霍、道孚断层走滑量相对较大且活动方式稳定,显示张性和左行走滑;以南的乾宁、折多塘断层活动微弱,走滑量小,且滑动状态复杂,其中,乾宁断层为压性和左行走滑,折多塘断层为微弱的右行走滑.这种分段活动特征可能与断层几何及巴颜喀拉块体内部次级块体的差异运动有关.(2)不同时期断层走滑方式存在交替性.鲜水河断裂带虽以左行走滑为主,但在汶川地震前一些断层段出现过逆向走滑现象.汶川地震前2年,炉霍、道孚断层左行走滑减弱,乾宁、折多塘断层在2007年出现过逆向走滑,至2009年底,逆向走滑区域保持扩展态势.(3)不同测点间距得到的断层错动速率和变形带空间分布特征不同.不同测量方法的分析结果表明,鲜水河断裂带不同段落和跨距宽度的走滑速率有所不同:测点间距18.7~65.1 m的蠕滑速率为0.01~0.78 mm/a;测点间距72~288 m的短基线测量为0.02~2.46 mm/a,点距十几至几十公里的GPS观测为6~11 mm/a;地质滑动速率5~15 mm/a.随测点间距的增加,平行断层的位移速率按对数函数增长,视剪应变率按幂函数衰减.我们推测,大间距测点的数据中既包含了跨断层的错动,也包含了断层两侧块体的分布变形;现今的断层形变测量与地质调查之间的差异,说明断层错动速率在时间上不是常数.     

用GPS数据反演海原断裂带断层滑动速率和闭锁深度

以"中国地壳运动观测网络"区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith 3-D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度.从西到东断裂共分为5段,采用遗传算法拟合GPS水平运动速度场,拟合残差均方根为1.1 mm/a.反演结果为:毛毛山断裂左旋走滑运动速率为3.5 mm/a,闭锁深度为22.0km;老虎山断裂左旋走滑速率为6.5 mm/a,闭锁深度为10.3 km;海原断裂带西段、中段和东段的滑动速率依次为4.5 mm/a、5.6 mm/a和5.5 mm/a,闭锁深度依次为8.4 km、3.6km和4.3 km.表明毛毛山断裂左旋走滑运动速率小,闭锁深度大,有利于应变能的积累,使得该断裂及附近地区存在发生强震的背景.     

用GPS数据反演海原断裂带断层滑动速率和闭锁深度c

以ldquo;中国地壳运动观测网络rdquo;区域站在海原断裂带附近的所有观测数据及跨断裂GPS剖面观测数据作为约束,用Smith 3-D体力模型反演了海原断裂带断层滑动速率和断层闭锁深度．从西到东断裂共分为5段,采用遗传算法拟合GPS水平运动速度场,拟合残差均方根为1.1mm/a.反演结果为:毛毛山断裂左旋走滑运动速率为3.5mm/a,闭锁深度为22.0km;老虎山断裂左旋走滑速率为6.5mm/a,闭锁深度为１10.3km;海原断裂带西段、中段和东段的滑动速率依次为4.5mm/a、5.6mm/a和5.5mm/a,闭锁深度依次为8.4km、3.6km和4.3km．表明毛毛山断裂左旋走滑运动速率小,闭锁深度大,有利于应变能的积累,使得该断裂及附近地区存在发生强震的背景．      

汶川Ms8．0地震孕育发生的机制与动力学问题

2008年5月12日四川省汶川县发生了Ms8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀-北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N103°E方向的缩短速率为13.0 mm/a,龙门山断裂带的右旋走滑速率1.1 mm/a,断裂带处于闭锁状态.四川盆地沿大约N103°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.同震位移场显示,这次地震可能是巴颜喀拉块体SE向逆冲与四川盆地NW向俯冲同时发生的.应变场分析发现,震前震中区的主压与主张应变率分别为-30.840×10-9/a与13.956×10-9/a,主压应变轴N105.4°E与震源机制解得到的主压应力轴的方向N103°E一致.由本文提出的应力-应变机制得到的断层滑动方向和走向与地表破裂调查和震源机制解得到的结果一致.印度、太平洋和菲律宾海板块与欧洲板块的相互作用足龙门山断裂带积累弹性应变能和孕育汶川地震的长期作用力.苏门达腊大地震使青藏高原和华南块体的相互作用加强,促进了汶川地震的发生.     

新疆北天山地区盆山交界主要构造带运动特性研究

利用2009~2013时段的GPS速度场数据,基于块体运动模型和GPS剖面研究了新疆北天山地区盆山交界构造带的运动特征。结果表明:均匀应变模型可以较好地描述天山块体整体运动特性;刚体旋转模型可较好地描述准噶尔块体的整体运动特性;准噶尔南缘断裂、博格达北缘断裂的走滑速率小于1mm/a,挤压缩率为3~4mm/a;博格达北缘断裂表现出应变积累水平较高特征,需关注其强震危险性。     

汶川MS8.0地震孕育发生的机制与动力学问题

2008年5月12日四川省汶川县发生了MS8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀—北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N103°E方向的缩短速率为13.0 mm/a,龙门山断裂带的右旋走滑速率1.1 mm/a,断裂带处于闭锁状态.四川盆地沿大约N103°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.同震位移场显示,这次地震可能是巴颜喀拉块体SE向逆冲与四川盆地NW向俯冲同时发生的.应变场分析发现,震前震中区的主压与主张应变率分别为-30.840×10^-9/a与13.956×10^-9/a,主压应变轴N105.4°E与震源机制解得到的主压应力轴的方向N103°E一致.由本文提出的应力-应变机制得到的断层滑动方向和走向与地表破裂调查和震源机制解得到的结果一致.印度、太平洋和菲律宾海板块与欧洲板块的相互作用是龙门山断裂带积累弹性应变能和孕育汶川地震的长期作用力.苏门达腊大地震使青藏高原和华南块体的相互作用加强,促进了汶川地震的发生.     

焉耆盆地北缘断裂全新世滑动速率及地震危险性

天山是典型的陆内再生造山带,研究其现今内部断裂的变形特征和活动速率对于认识整个天山造山带的应变分配方式和变形过程具有重要意义。现今天山活动构造的研究大部分集中在天山两侧向盆地扩展的前缘部分,然而对于天山内部活动构造的定量化研究并不多见。该研究聚焦于南天山与其内部山间盆地之间的边界断裂——焉耆盆地北缘断裂,通过野外地质调查可将该断裂分为东西2段,其中东段逆冲断错了一系列山前洪积扇,形成了线性明显的陡坎地貌。通过利用高精度差分GPS对23组断层陡坎的测量,发现其垂向位移大致可分为1.9m、2.4m和3.0m 3组,推测单次地震的同震位移量为0.5~0.6m。其中保存于3.0m左右陡坎的地貌面为区域性地貌面,通过利用原地宇宙成因核素测定该地貌面的暴露年龄约为5ka,这与博斯腾湖沉积物所记录到冷暖气候交替的时间段相符,说明气候的冷暖变化控制了南天山前地貌面的形成和废弃。结合断层陡坎高度及地貌面年龄可得焉耆盆地北缘断裂东段5ka以来的倾滑速率为0.6~0.7mm/a,SN向的地壳缩短速率约为0.4mm/a,垂向滑动速率约为0.5mm/a。依据地震矩计算公式评估焉耆盆地北缘具有发生7.5级强震的可能性。该研究为认识现今天山的变形过程和变形方式提供定量化的数据支持,对于理解天山内部的强震发生地点和地震危险性具有重要的现实意义。     

基于GPS速度场研究鄂拉山断裂现今滑动速率和闭锁状态

鄂拉山断裂是位于青藏高原东北缘的一条右旋走滑断裂,前人通过野外地质考察厘定了其万年尺度的长期滑动速率,但对其现今运动学特征的认识仍不足.本文利用近二十年获取的GPS速度场,以贝叶斯理论作为断层滑动反演的理论框架,采用MCMC(马尔科夫链蒙特卡罗)方法,构建鄂拉山断裂的运动学模型,探讨该断裂的现今震间滑动速率和闭锁状态.研究结果表明,鄂拉山断裂的闭锁深度约为15 km,深部的滑动速率为5.0±1.5 mm·a^-1,反映了断层两侧地壳的整体相对运动速率.尽管当前研究区的GPS观测台站分布相对稀疏,但仍可以探测出断层闭锁状态沿走向的变化.在断层中段,由于几何形态的变化,形成了强闭锁的凹凸体,闭锁系数达到0.6~0.7;断层的南段和北段有明显的蠕滑特征,计算得到的闭锁系数仅为0.2~0.3.进一步计算凹凸体上由于滑动亏损产生的等效地震矩积累率为2.35×10^17 N·m/a,等同于M W5.6地震的能量水平.最后,针对研究区域GPS台站分布稀疏的局限,本研究基于滑动模型的误差最小化准则,给出有限资源条件下的GPS台站优化增设方案.     

汶川地震前十年间龙门山区域顾及断层闭锁的地壳应变场

本文利用1997—2008年5月的汶川M_w7.9地震前川滇地区GPS水平速度场数据,采用负位错理论反演了汶川M_w7.9地震前龙门山断裂带的闭锁程度.在顾及断层闭锁影响下,获得了龙门山断裂带区域震前十年间地壳应变率场.结果表明在汶川地震前龙门山断裂带高度闭锁,在地表以下0~25 km范围内其平均闭锁程度为0.972±0.222,滑动亏损速率约为3 mm·a~(-1).震前龙门山断裂滑脱层的高度闭锁为汶川地震深部同震破裂提供了能量基础;在顾及断层闭锁影响下,龙门山断裂带附近应变积累缓慢,断层附近区域最大主应变率约为3.4~9.6 nanostrain·a~(-1),最小主应变率约为-2.5~-7.1 nanostrain·a~(-1);断层西北侧有明显的应变积累.     

库车-天山盆山系统新近纪变形特征

库车-天山盆山系统的新近纪变形表现为盆山边界与盆地内部应力状态的不一致和基底与盖层变形样式的不一致. 对脆性断层产状要素的观测和应力状态恢复表明, 天山南缘带及盆山边界的脆性断层主要反映了NW或NNW向的伸展活动, 而盆地内的脆性断层却记录了NW-SE向的挤压应力状态. 对露头和地震剖面的研究以及理论计算结果表明, 盆山边界的变形以基底块断为特征, 边界正断层和边界上冲断层间的相互运动造成了盆山边界的阶梯式抬升, 并引发了盆地中盖层的重力构造, 先后形成了以三叠系黄山街组页岩和新生界下部膏盐层为滑脱层的断层滑脱褶皱.     

柯坪块体周缘主要断裂闭锁程度与滑动亏损速率的分布特征

利用西南天山山前柯坪块体周缘的多期中国大陆构造环境监测网络区域站及新疆维吾尔自治区地震局在该区域加密布设的多个GPS站点数据,基于负位错反演原理,采用Defnode软件反演,得到柯坪、皮羌和迈丹3条主要断裂的闭锁程度和滑动亏损速率分布特征。模拟结果与实测值总体一致,但略有细微差异,GPS点位密集处残差在1mm/a左右,柯坪断裂在深度20km以内处于完全闭锁,20~40km之间处于部分蠕滑,40km以下处于完全蠕滑;皮羌断裂全段在深度15km以内处于完全闭锁,15~30km之间处于部分蠕滑,30km以下处于完全蠕滑,滑动亏损速率介于0~2mm/a;迈丹断裂闭锁系数与滑动亏损速率分布特征相对复杂,完全闭锁深度从西南端的35km逐渐递减至东北端的10km左右。上述研究结果为分析评估3条断裂的地震危险性提供了观测约束,对认识该地区的地震孕育背景及地震危险性研究提供参考依据。     

汶川8.0级地震前区域地壳运动与变形动态过程

利用GPS等观测资料研究了2008年汶川8.0级地震前的区域地壳运动与构造变形、应变积累,以及大区域地壳运动微动态变化过程,结合同震位移场分布等分析、讨论了汶川地震前近10年区域地壳变形的表象所反映的大震孕震最后阶段的物理过程.结果表明,发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带1999～2004年相对稳定的华南地块无明显的相对运动,2004～2007年有一定程度的相对运动显示,以右旋活动为主,年速率为1.6mm/a.龙门山断裂带西北侧的巴颜喀拉地块东部为右旋剪切为主兼有推挤的大尺度缓慢变形状态,右旋扭动变形率为2.1±0.2(10^-8/a),地壳总体缩短变形率为-0.7±0.1(10^-8/a).由GPS基准站资料计算的基线时间序列显示,2005年以来大尺度北东向地壳缩短的相对运动明显增强,青藏块体相对华南地块的北东向运动明显增强.对汶川大地震前应变积累的特殊性等问题进行了初步讨论,分析认为,汶川大地震的发生是四川盆地西缘的龙门山断裂带受到其西侧巴颜喀拉地块推挤导致大尺度、长时期、缓慢的地壳应变积累的结果.在发震前不仅龙门山断裂带为显著闭锁状态,且孕震区域可能存在地壳弹性变形趋于极限后难以发生变形的相持阶段,大尺度地壳运动与动力环境的动态变化对汶川大地震的发生有促进影响.     

基于黏弹模型的鲜水河断裂震间闭锁状态研究

断层滑动速率和闭锁状态是定量评估区域地震危险性的关键依据,然而相对于同震破裂或震后余滑来说,断层闭锁引起的地表变形较弱,利用地壳变形资料获取可靠的断层闭锁状态具有一定的挑战性.本文考虑地震周期过程中的黏弹松弛效应和其他模型参数(如块体内部应变等)的影响,融合了新增的13个近场GPS测站和区域内已有测站的观测资料,研究了鲜水河断裂的滑动速率和闭锁状态.结果显示,弹性模型会显著高估断层的闭锁深度,导致地震矩的积累速率被明显高估;同时,弹性模型得到的断层滑动速率(8.9～9.9mm a^-1)略低于黏弹模型的结果(10.5～11.6mm a^-1),与理论模拟结果一致.根据获取的鲜水河断裂的闭锁强度,沿断层走向圈定了四个潜在的凹凸体.重要的是,圈定的凹凸体与断层上历史地震的破裂分布存在明显的空间相关性,暗示凹凸体的空间特征可能控制了地震的破裂范围和震级.另外,发现2022年M6.8泸定地震仅破裂了一个潜在凹凸体的部分区域,未破裂区域积累的能量相当于一个M_w6.9的地震,潜在的地震危险性值得重点关注.     

包尔图断裂和硕—和静段晚第四纪以来的地质地貌证据

天山是典型的陆内造山带,对天山内部构造变形特征的探讨,有利于认识其变形过程和应变分配方式。目前,天山活动构造研究多集中于盆—山结合部位,然而,对于天山内部活动断裂的研究并不多见。本次研究主要聚焦于南天山与塔里木板块的分界断裂—包尔图断裂。通过遥感影像解译和野外地质调查发现,包尔图断裂是一条NWW走向的兼具逆冲性质的左旋走滑断裂,全长逾400 km,是一条区域性深大断裂。断裂控制了小尤路都斯盆地和现代河谷的形成,根据断裂几何展布可初步划分为东西2段,在和硕—和静段,断裂线性笔直,断错了晚第四纪以来的多期地貌面,最大垂直位错量为9.6～10.7 m,最小垂直位移量0.8～0.9 m;断裂晚更新世以来的水平滑动速率应与断裂东段库米什盆地的左旋滑动速率一致,约0.56 mm/a。断层最新活动断错水系T_1阶地,是一条全新世活动断层。