东昆仑活动断裂带强震地表破裂分段特征

东昆仑活动断裂带是青藏高原内部一条长度达到1000km以上的活动断裂带。在近100年期间,沿该断裂带曾发生过4次M_S7.0以上地震。最新一次强震是2001年昆仑山口M_S8.1地震。本文综合前人资料,通过东昆仑活动断裂带的几何展布、活动速率、历史强震及古地震地表破裂带展布,讨论了该断裂带的强震破裂分段特征、强震破裂端点障碍体的稳定性,强调了从断裂带演化过程认识断裂带的几何展布与现今强震地表破裂分段的异同,并讨论了该断裂带未来的强震破裂危险地段。      

青藏高原北部第四纪早期断裂活动的 新生性变化初步研究*

关于第四纪早期构造事件的年代学研究取得了大量数据,但对构造事件的表现形式缺乏认识。文章通过对海原断裂带内拉分盆地演化趋势及年代学研究,认为海原断裂带内的最新拉分盆地形成于1.6MaB.P.之后,代表一次新断裂的形成时期,且新断裂走向与先存断裂有一定的逆时针夹角。通过对青藏高原中部可可西里-东昆仑断裂带构造地貌的遥感解译和强震破裂调查,认为可可西里-东昆仑断裂带是一条具有新生性的强震构造带,新断裂形成时期为1.10~0.65MaB.P.之间,其构造带内的新生性断裂走向与先存断裂亦有一定的逆时针方向夹角。两条断裂带具有一致的演化趋势,说明在早更新世中后期存在区域性的构造事件,该事件表现为一系列新生性断裂的产生。     

巴颜喀喇断块边界断裂强震活动分析

断裂带上的地震活动,尤其是现代强震活动,一直是活动构造研究的重要内容.随着研究的深入,研究的对象也从一条断裂带上的强震活动,发展到多条断裂带所构成的空间内的强震活动和断块的强震活动.汶川地震和玉树地震后,巴颜喀喇断块的活动引起了广泛的关注.本文从巴颜喀喇断块整体运动的角度出发,根据断块周边各条断裂带上1900年以来的历史强震记录(Ms≥7)和现代强震活动,分析了断块的地震活动及其准周期性、震源机制、最大震级以及边界走滑断裂与强震活动的关系,主要的认识有:①1900年以来,地震活动呈现出3个地震系列,即:1923～1937年叠溪—花石峡地震系列、1947～1976年达日—炉霍地震系列和1997年开始的昆仑汶川地震系列;②地震系列之间的时间间隔和每一次地震系列持续时间有较大的差异,达日—炉霍地震系列与前后两次地震系列差别较大,而昆仑—汶川地震系列尚未结束;③经过2次8级和8级以上大地震之后,昆仑汶川地震系列虽然尚未结束,今后还可能发生较大地震,但是巴颜喀喇断块很可能已经历了本地震系列的大释放阶段,在该地震系列时间范围内大释放阶段之后的地震震级将小于大释放阶段的震级;④走滑断裂是控制巴颜喀喇断块运动的主要边界断裂,走滑型强震是地震系列的主体;⑤印度板块向北存在一个强烈的推挤过程,是使这些边界断裂带从孕震到真正发生强震的重要条件.     

东昆仑活动断裂带秀沟盆地段晚第四纪构造变形与地貌特征研究

秀沟盆地是发育在东昆仑走滑断裂带上的一级拉分盆地,位于该断裂带西大滩-东大滩段与托索湖段的左阶连接部位.本研究通过解译分析高分辨率遥感影像和数字高程模型(DEM)数据,并结合野外高精度实时差分GPS(RTK-GPS)测量数据,对秀沟盆地第四纪构造活动及其地貌特征进行了研究.研究结果表明,沿东昆仑活动断裂带秀沟盆地段发育了晚第四纪地表地震破裂带、次级走滑拉分盆地、错断阶地陡坎、错断冲积扇等典型走滑构造地貌特征.其中秀沟盆地东北部发现约50km长,而且保存完好的地表地震破裂带,很可能是1902年秀沟盆地东北部M7.0级的地震地表破裂带.在破裂带的长度上,它与1963年发生在其东部阿拉克湖段的M7.0所产生的40km长的地震地表破裂带相近.高分辨率遥感影像的解译结果表明,冲积扇上发育的河流T3阶地与T4阶地之间发生了90m左右的水平断错累积位移,根据同一海拔高度沉积物的宇宙成因核素暴露年代测定资料得出的T3和T4阶地的形成年龄分别是6276±262a和8126±346a,估算出东昆仑活动断裂带秀沟盆地段全新世以来的平均走滑速率为12.9±2.9mm/a.此外,遥感影像解析和野外测量指示晚第四纪冲积扇发生的累积错断距离为2970±30m,根据这些推测冲积扇形成年代约为297±19kaB.P.,由此估算出秀沟盆地段晚更新世以来的长期平均走滑速率为10.1±0.8mm/a.两者结果接近,表明东昆仑活动断裂带秀沟盆地段晚第四纪以来有比较一致的走滑速率.     

东昆仑活动断裂带玛曲段活动特征及其东延

东昆仑活动断裂是青藏高原东北缘一条重要的NWW向边界断裂。通过野外观测和遥感解译,发现东昆仑活动断裂带玛曲段主要由玛曲、迭部-武都和迭山-舟曲3条左阶斜列的活动断裂组成。该断裂带晚第四纪的活动性非常强烈,晚更新世晚期以来的平均左旋走滑运动速率达(10.15±0.34)mm/a,与该断裂带在西大滩、东大滩、花石峡和玛沁等地的运动速率基本相同,说明东昆仑活动断裂带延伸到玛曲段并没有逐渐消亡,而是继续向东延伸,最终与秦岭南缘活动断裂相接。     

2021年5月22日青海玛多MS 7. 4地震地表破裂带及发震构造

2021年5月22日2时4分,青海省果洛藏族自治州玛多县发生了MS 7.4级强烈地震,震中位于巴颜喀拉地块北部边界东昆仑断裂带以南约70 km左右(34.59°N,98.34°E),震源深度17 km.震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔4200～4600 m的高原面上形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的复杂同震地表变形带,总体表现为左行走滑运动性质,局部略带正断分量.该破裂带主要沿东昆仑断裂带南部的江错断裂分布,整体呈N105°E走向,全长约151 km.根据破裂带的走向变化和阶区特征,可将其分为四段:西段、中西段、中东段和东段.其中西段分叉为南、北两支,北支破裂走向N112°E,呈不连续分布,长约18 km,南支走向N94°E,呈连续性分布,长约25 km,最大左行位错约2.9 m;中西段全长约52 km,主要由约22 km长、呈N109°E走向的连续分布的地表破裂与稍北分布约30 km长、不连续分布的两支破裂组合而成,最大左行位错约1.9 m;中东段为总体呈N104°E走向的不连续地表破裂,全长约51 km,其中包含长约20 km的破裂空区;东段分叉为北、中、南三支,北支为走向N84°E、长约23 km的连续性破裂,最大左行位错约1.8 m,中间一支为N110°E走向、长约14 km的不连续破裂,南支则表现为零星破裂及系列滑塌,走向N120°E,长约6 km.这种两端发育较大规模分叉的"扫帚"状同震地表破裂在青藏高原已发生的走滑型地震中尚未报道过.这次地震的发震断裂为江错断裂,该断裂向西延伸可与2001年东昆仑MS 8.1地震的发震断层昆仑山口断裂相接,表明昆仑山口-江错断裂带与北部东昆仑断裂带中东部的托索湖-玛沁断裂挤压弯曲段共同构成了巴颜喀拉地块北部的宽阔边缘断裂带,并与南部的玉树-甘孜-鲜水河断裂带协同运动,共同调节着巴颜喀拉地块向东的运动和形变.由于东昆仑断裂带东部的玛沁—玛曲段是历史地震空区,因此可能是未来强震发生的区段.同时需要考虑到近20多年以来,巴颜喀拉地块周缘的强震活动具有跳跃性特征.因此,在未来的强震危险性评价中,应重点关注巴颜喀拉地块北边界带中东段玛沁—玛曲段和南部边界带鲜水河断裂带等的强震活动性及危险性.     

鲜水河断裂带全新世活动性研究进展综述

鲜水河断裂带是中国西南山区一条现今活动强烈的大型地震断裂。本文在系统总结前人研究成果的基础上, 结合野外地质调查, 综述了鲜水河断裂带空间展布特征、活动性质及强度、历史地震地表破裂特征、地震危险性等方面的研究进展。前人研究结果表明, 鲜水河断裂带以惠远寺为界可分为两段, 进一步可细分为八段;断裂带全新世以来以左旋走滑为主, 兼具逆冲性质;整条断裂现今走滑活动速率约为10mm/a左右, 垂向变形在2mm/a以内;其中断裂带北西段活动速率为10~20mm/a, 南东段则小于10mm/a, 一般为5mm/a左右;断裂带地震活动频繁, 地震活动性北西段明显高于南东段, 强震迁移呈明显的跳跃式特征并具有原地复发性质;断裂带历史地震地表破裂特征与玉树地震所报道的地表破裂特征一致;断裂带地震危险性评价具很多不确定因素, 研究程度相对较低。      

玉树断裂带左旋走滑活动标志及其几何学 与运动学特征

玉树断裂带位于甘孜-玉树断裂带北西段,是一条总体呈NWW向展布的左旋走滑活动断裂带.沿断裂带发育错断水系与冲沟、拉分盆地、地震地表破裂与断裂破碎带等一系列反映玉树断裂带左旋走滑活动的典型地质-地貌标志.在室内遥感解译的基础上,结合最新的野外实地调查成果,对沿玉树断裂带上反映其左旋走滑活动的地质-地貌标志进行了总结,并对断裂带的几何学与运动学特征进行了综合分析.结果表明,玉树断裂带总长约150km,总体走向120～130°,自西向东可划分为呈左阶雁列分布的陇蒙达-结隆段、结隆-结古段和结古-查那扣段3段.沿该断裂带发育的串珠状拉分断陷盆地规模的大小反映出玉树断裂带自西向东拉张效应逐渐减弱、挤压效应逐渐增强的特点.玉树2010年7.1级地震的宏观震中处于晚第四纪活动性最为显著的中段,而仪器震中恰好处于该断裂带的不连续部位,进一步证明雁列走滑活动断裂带上的不连续部位通常是强震活动的初始破裂区域.     

东昆仑断裂带西大滩段晚第四纪古地震历史

对东昆仑断裂带西大滩段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露,共揭露出9次古地震事件,它们的年龄分别为39090±2348aB.P.,27780±2360aB.P.,24100±1451aB.P.,19850±1690aB.P.,12670±714aB.P.,8980±544aB.P.,6380±388aB.P.,4425±265aB.P.和3030±182aB.P.。古地震重复间隔分别为11310±2880a,3680±2211a,4250±1879a,7180±1392a,3690±897a,2600±668a,1955±470a,1395±321a和3030±182a。结果表明,西大滩段晚第四纪古地震活动具有准周期性,其中7次古地震事件发生时间与东昆仑断裂带库赛湖段古地震事件的发生时间非常接近,这意味着东昆仑断裂带库赛湖段和西大滩段既可以独立破裂形成中强地震,也可以同时发生破裂形成强震。东昆仑断裂带的古地震活动历史对于认识该断裂的破裂特征和强震复发规律具有重要的意义。     

青藏公路及铁路沿线的活动构造与其次生灾害

基于对青藏公路及铁路沿线区域约63400km2范围内1∶10万地质环境遥感的调查研究结果,采用以ETM为主、重点地区以IKONOS为辅的遥感数据、遥感解译与地面验证相结合的技术方法在研究区解译出数百条断层。根据这些断层的延伸方向和分布位置可归纳为20条断裂带(RF),它们与以往以地面调查为主的断裂带(GF)基本吻合。研究区的断裂带基本上均为活动断裂带,且都存在发震断层,将已发生地震的震级和频率较高(Ms≥5至>8)的断裂带定为主要地震构造带。青藏线共有5个主要地震构造带,其中东昆仑地震构造带及当雄—羊八井地震构造带是研究区内可能对铁路工程建设及公路、铁路运行安全带来严重影响的最重要的地震构造带。滑坡、泥石流是青藏线活动构造的主要次生灾害。该区的活动断裂对滑坡分布有一定的影响,但并没有控制作用;地震构造不但控制了泥石流的分布,且地震活动对泥石流活动的触发作用也非常明显。     

芦山7.0级地震与巴颜喀拉块体中东段的活动性

巴颜喀拉块体及周缘是近年来中国大陆大震主要发震区域之一,2013年4月20日四川省芦山7.0级强烈地震就发生在巴颜喀拉块体东缘的龙门山断裂带的西南段上。以巴颜喀拉块体中东段为研究区,通过对该区域地震前后的多期区域水准观测数据和GNSS连续站观测数据进行计算处理,得出研究区垂直形变速率图像和水平形变速率图像;结合区域地质构造,建立地震诱发模型,解释芦山地震主震发震和余震活动源于龙门山断裂带中大型块体的突然断裂和小型块体集合的流动机制;通过对垂直形变速率图像和水平形变速率图像的分析,认为芦山地震是龙门山断裂带逆冲活动的结果,东昆仑断裂带中东段未来大震发生的可能性增大;提出未来5年基于区域水准测量和GNSS测量为技术手段的监测建议。     

汶川地震断裂带多次地震活动新证据

虹口乡八角庙出露完整的映秀—北川断裂带剖面断层岩,高分辨率磁化率测试揭示出多个具有高磁化率特征的断层岩带。系统的岩石磁学分析证明一层褐色断层岩相对围岩具有最大的磁化率值,存在新生成的磁铁矿和拥有相似的天然剩磁(NRM)和非磁滞剩磁(ARM)强度衰减过程。高磁化率特征是含铁顺磁性矿物受到断层滑移过程产生摩擦生热作用生成磁铁矿所致。同时断层岩还获得了热剩磁,记录了地震活动磁学信息。结合汶川地震科学钻探项目1号孔(WFSD-1)磁化率和岩石磁学研究结果,说明映秀—北川断裂带包含多层具有高磁化率特征的断层岩,暗示了多次强震的发生。具有高磁化率特征的断层岩可以作为判定地震活动的标志之一。     

断层导波研究加利福尼亚兰德斯和海克特曼恩地震断层带的四维特征(英文)

美国加利福尼亚州兰德斯和海克特曼恩地区于1992年和1999年先后发生7.4级和7.1级地震,分别在地面产生80km和40km长的断裂带。震后在断裂带布置的密集地震站台记录到明显的断层导波(fault-zone guided waves)。这些导波由断层带内的余震和人工震源激发产生,走时在S波之后,但具有比体波更强的振幅和更长的波列,并具有频散特征。通过对2～7 Hz断层导波的定量分析和三维有限差分数字模拟,获得了震深区断裂带的高分辨内部构造图像以及岩石的物理特性。数字模拟结果表明这些断裂带上存在被严重破碎了的核心层,形成低速、低Q值地震波导。核心破碎带宽约100～200 m,其内地震波波速降为周围岩石的40％～50％,Q值约为10～50。根据岩石断裂力学观点,这一低速、低Q值带可被解释为地震过程中处于断层动态断裂前端的非弹性区(或称之为破碎区,相干过程区)。在兰德斯和海克特曼恩断裂带测得的破碎区宽度与断裂带长度之比约为0.005,基本上符合岩石断裂力学预期的结果。观察到的断层导波还显示兰德斯和海克特曼恩地震中多条断层发生滑移和破碎。兰德斯地震时多条阶梯形断层相继断裂;而在海克特曼恩地震中,断裂带南北两端均出现分枝断裂,深处的分枝断裂较地表出现的破裂状况更为复杂。由三维有限元模拟的动态断裂过程表明,?     

Surface Rupture of the 1515 Yongsheng Earthquake in Northwest Yunnan,and Its Seismogeological Implications

The 1515 M7? Yongsheng earthquake is the strongest earthquake historically in northwest Yunnan. However, its time, magnitude and the seismogenic fault have long been a topic of dispute. In order to accurately define those problems, a 1:50000 active tectonic mapping was carried out along the northern segment of the Chenghai–Binchuan fault zone. The result shows that there is an at least 25 km–long surface rupture and a series of seismic landslides distributed along the Jinguan fault and the Chenghai fault. Radiocarbon dating of the ~(14) C samples indicates that the surface rupture should be a part of the deformation zone caused by the Yongsheng earthquake in the year 1515. The distribution characteristics of this surface rupture indicate that the macroscopic epicenter of the 1515 Yongsheng earthquake may be located near Hongshiya, and the seismogenic fault of this earthquake is the Jinguan–Chenghai fault, the northern part of the Chenghai–Binchuan fault zone. Striations on the surface rupture show that the latest motion of the fault is normal faulting. The maximum co–seismic vertical displacement can be 3.8 m, according to the empirical formula for the fault displacement and moment magnitude relationship, the moment magnitude of the Yongsheng earthquake was Mw 7.3–7.4. Furthermore, combining published age data with the ~(14) C data in this paper reveals that at least four large earthquakes of similar size to the 1515 Yongsheng earthquake, have taken place across the northern segment of the Chenghai–Binchuan fault zone since 17190±50 yr. BP. The in–situ recurrence interval of Mw 7.3–7.4 characteristic earthquakes in Yongsheng along this fault zone is possibly on the order of 6 ka.     

四川芦山2013年Ms7.0地震发震构造初步研究

2013年4月20日8时2分,四川龙门山断裂带的雅安芦山发生Ms7.0级地震,震中位于芦山县太平镇和双石镇之间,震源深度13～14km,震中最大烈度达IX级。震中区野外调查发现,尽管房屋建筑损坏较严重,但这次地震没有产生明显的地表破裂构造,仅见少量的地裂缝和喷砂冒水现象。高分辨率遥感图像解译、主余震分布、震源机制解等综合分析认为,该地震是龙门山断裂带西南段一次独立的破裂事件,属于逆冲型地震,沿双石-大川断裂中南段发生破裂,主破裂面西倾,倾角33°～43°,推断芦山地震与龙门山构造带底部滑脱带(13～19km)断坡构造活动有关。历史上,沿双石-大川断裂发生至少2次Ms6～6.5级地震,由此认为芦山地震是龙门山断裂带西南段特征型地震,与汶川地震不同。原地地应力测量和监测数据表明这是汶川地震后龙门山断裂带西南段应力释放的结果。     

Tectonic Stress State Changes Before and After the Wenchuan Ms 8.0 Earthquake in the Eastern Margin of the Tibetan Plateau

Crustal tectonic activities are essentially the consequences of the accumulation and release of in situ stress. Therefore, studying the stress state near active faults is important for understanding crustal dynamics and earthquake occurrences. In this paper, using in situ stress measurement results obtained by hydraulic fracturing in the vicinity of the Longmenshan fault zone before and after the Wenchuan Ms 8.0 earthquake and finite element modeling, the variation of stress state before and after the Wenchuan Ms 8.0 earthquake is investigated. The results show that the shear stress, which is proportional to the difference between principal stresses, increases with depth and distance from the active fault in the calm period or after the earthquakes, and tends to approach to the regional stress level outside the zone influenced by the fault. This distribution appears to gradually reverse with time and the change of fault properties such as frictional strength. With an increase in friction coefficient, low stress areas are reduced and areas with increased stress accumulation are more obvious near the fault. In sections of the fault with high frictional strengths, in situ stress clearly increases in the fault. Stress accumulates more rapidly in the fault zone relative to the surrounding areas, eventually leading to a stress field that peaks at the fault zone. Such a reversal in the stress field between the fault zone and surrounding areas in the magnitude of the stress field is a potential indicator for the occurrence of strong earthquakes.     

The Manyas fault zone (southern Marmara region,NW Turkey): active tectonics and paleoseismology

The Manyas fault zone (MFZ) is a splay fault of the Yenice Gönen Fault, which is located on the southern branch of the North Anatolian Fault System. The MFZ is a 38 km long, WNW–ESE-trending and normal fault zone comprised of three en-echelon segments. On 6 October 1964, an earthquake (Ms = 6.9) occurred on the Salur segment. In this study, paleoseismic trench studies were performed along the Salur segment. Based on these paleoseismic trench studies, at least three earthquakes resulting in a surface rupture within the last 4000 years, including the 1964 earthquake have been identified and dated. The penultimate event can be correlated with the AD 1323 earthquake. There is no archaeological and/or historical record that can be associated with the oldest earthquake dated between BP 3800 ± 600 and BP 2300 ± 200 years. Additionally, the trench study performed to the north of the Salur segment demonstrates paleoliquefaction structures crossing each other. The surface deformation that occurred during the 1964 earthquake is determined primarily to be the consequence of liquefaction. According to the fault plane slip data, the MFZ is a purely normal fault demonstrating a listric geometry with a dip of 64°–74° to the NNE.     

Fluid infiltration associated with seismic faulting: Examining chemical and mineralogical compositions of fault rocks from the active Chelungpu fault

In order to understand the fault zone architecture and mechanisms that caused the Chi-Chi earthquake, the Chelungpu drilling project was conducted during April 2000 through a collaborative project between Japan and Taiwan. In this study, chemical and mineralogical variations within the overall Chelungpu fault zone, including variations between less damaged host rocks, damaged zones, and fault cores caused by the Chi-Chi earthquake were examined. Slopes of TiO₂ immobile isocons were consistently > 1 for analyses comparing host rocks with rocks from damaged zones or with gouges from fault cores, indicating that volume loss occurred in damaged zones and the fault cores. These results strongly imply that pervasive fluid infiltration occurred within the fault zone. Volume loss within the damaged zone and fault core is interpreted to result from a two-stage process involving: (i) coseismic mechanical wearing and/or dissolution in the fault core, and (ii) fluid infiltration within the fault zone during postseismic and interseismic periods along cracks caused by seismic failure. Semi-quantitative XRD analysis indicates that the kaolinite content consistently increases from the less damaged host rocks to the damaged zone and gouges in each fault core. Mineralogic changes indicate that pervasive acidic fluid infiltration occurred within the fault zones and reacted with the feldspars or muscovite to form kaolinite. Enrichment of kaolinite and illite found in the fault zones of southern drilling site could play some role on the slipping behavior of the southern part of the Chelungpu fault. Greater volume loss in the fault core may have resulted from moderate permeability, combined with the very fine grain nature of pulverized material in the fault core, which enhanced chemical reactions including transformation of feldspars and muscovite to clay minerals. The study results indicate that pervasive fluid infiltration occurred and changed the mineralogical and chemical architecture of fault zones caused by the cyclic earthquakes.     

中国东北地区地震空间分布与主要断裂带、深部构造及应力场关系

中国东北地区在北东东向应力场控制下, 地震有其特殊性。地震空间分布和深度统计结果表明, 东北地区地震主要受岩石圈断裂(开原-赤峰断裂带) 控制, 以44°N为界, 南北具有明显差异。北部地震发生的数量少于南部, 震源深度主要集中在4～6 km和8～12 km两个深度范围内; 而南部主要集中在8～12 km和28～30 km两个深度范围内。发震深度分析显示, 开原-赤峰、郯庐断裂带、大兴安岭断裂带下可能存在地温较低的区域, 使地震可以在深部孕育。地震分布的Vp和Vs剖面资料的研究暗示, 断裂与速度变化带、断裂与断裂的相交区域是地震易发生区域。