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。     

地表探槽断裂岩岩石磁学揭示汶川地震断裂带不同滑移机制

岩石磁学能揭示岩石的磁性矿物组合,通过断裂岩不同的磁性矿物组合可揭示地震过程中磁性矿物变化、地震摩擦温度及地震滑移机制等基础地震地质问题。2008年Mw 7.9级汶川地震使两条断裂带同时发生地表破裂,包括映秀-北川和灌县-安县断裂地表破裂带,破裂带上地震断裂岩为岩石磁学提供了大量的研究对象。本研究主要以汶川地震地表破裂带上两个探槽内断裂岩为对象,包括映秀-北川地表破裂带上的八角庙探槽和灌县-安县地表破裂带上的九龙探槽,结合目前已发表的地表及WFSD-1孔的研究成果,从岩石磁学角度探讨汶川地震断裂带经历的地震滑移机制:1综合映秀-北川地震断裂带上八角庙探槽和其它位置的断裂岩岩石磁学研究,结果显示该地震断裂带附近断层泥的高磁化率源于新生的亚铁磁性矿物,如磁铁矿和磁赤铁矿等,故映秀-北川地震断裂曾经历高温快速热增压地震滑移机制;2灌县-安县地震断裂带上九龙探槽内断层泥略低的平均磁化率源于其铁的硫化物含量比断层角砾及侏罗纪砂岩多,铁的硫化物可能源于地震过程或断裂岩抬升到地表后的地表作用,如果断层泥中铁的硫化物多含量源于地震过程,则灌县-安县地震断裂带曾经历低温慢速机械润滑地震滑移机制;3两条断裂经历的不同地震滑移机制可能受控于断裂深部结构,如断层产状,映秀-北川地震断裂带的陡倾角易产生高温快速地震滑移,而灌县-安县地震断裂带的缓倾角更易产生低温慢速地震滑移。     

汶川地震断裂带结构特征与龙门山隆升的关系

2008年汶川地震(MW7.9)发生在青藏高原东缘龙门山断裂带上,并沿映秀-北川断裂和灌县-安县断裂分别产生约270km和80km的不同性质的地表破裂带。断裂岩是断裂活动的产物,是断裂带的物质组成,其结构特征记录了断裂活动演化的历史。本文以汶川地震发震断裂映秀-北川断裂带中虹口八角庙地区地表露头和汶川地震科学钻探一号孔(WFSD-1)岩心为主要研究对象,通过详细的野外调研、显微结构及XRD分析等,识别出映秀-北川断裂带由五个次级单元组成,分别为:碎裂岩带、黑色断层泥和角砾岩带、灰色断层角砾岩带、深灰色断层角砾岩带以及断层泥和角砾岩带。断裂岩组合显示映秀-北川断裂带具有多核断裂结构特征。映秀-北川断裂带在地表出露的宽度约为240m,岩心中厚度约为105m,碎裂岩、断层角砾岩、断层泥在地表及岩心中均发育,而假玄武玻璃仅在地表碎裂岩部分出现。汶川地震主滑移带斜切了映秀-北川断裂带,不完全沿袭古地震滑移带,暗示汶川地震断裂带与映秀-北川断裂带可能不是同一个断裂体系。通过断裂岩的研究确定了映秀-北川断裂带存在着摩擦熔融、热增压、动态润滑和机械润滑等多种断裂滑移机制。低温热年代学的研究推断映秀-北川断裂带的形成时代为15～10Ma,自形成以来,映秀-北川断裂带的长期活动控制着龙门山的快速隆升。断裂带五个不同断裂岩组合的内部结构带,可能与龙门山不同的隆升速率期有着一定的联系。     

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.     

“汶川断裂带钻探”重大发现

“汶川地震断裂带科学钻探（WFSD）”项目进展顺利,截至2009年5月10日,一号孔钻进孔深741.5m,为地学研究提供了良好的实物样品,揭示出北川-映秀断裂带规模巨大,断层岩类型丰富,尤其是地震断层泥的规模罕见。据汶川地震科学钻探工程中心负责人介绍,“汶川地震断裂带科学钻探（WFSD）”项目取得了一系列重大发现：     

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。     

龙门山汶川-茂县断裂带的岩石磁学特征及其地震作用的指示意义

汶川-茂县断裂带是龙门山后山断裂，是松潘-甘孜褶皱带与龙门山断裂带之间的边界断层，然而，在2008年M_W 7.9级汶川大地震中并没有发生破裂。同时，汶川-茂县断裂带在汶川地震之前是否发生过历史大地震仍缺少确切的证据。这不仅制约着汶川地震发生机制的认识，而且还影响对龙门山形成演化过程的理解。因此，确定汶川-茂县断裂带的断裂作用环境对于认识龙门山断裂带的地震发生机制至关重要。断裂岩的岩石磁学可以有效地揭示断裂带的物理和化学环境。本文以汶川-茂县断裂带北部地表露头的断裂岩为研究对象，通过岩石磁学研究，并结合显微结构观察和地球化学分析，探讨汶川-茂县断裂带的断裂作用环境。断层泥和断层角砾岩最大磁化率值分别约为围岩的30倍和15倍，具有高磁化率值特征。断层泥的主要载磁矿物为磁铁矿、磁黄铁矿、针铁矿；断层角砾岩的主要载磁矿物为磁黄铁矿、针铁矿。断层泥的高磁化率值异常的主要原因是围岩中的含铁矿物在地震摩擦热和流体作用下新生成磁铁矿和磁黄铁矿。断层角砾岩的高磁化率值异常是围岩在含有大量硫元素的低温热液流体作用下生成了磁黄铁矿。大量针铁矿指示了震后期还原性的低温热液流体作用。断裂岩...     

断裂岩岩石磁学研究进展

断裂岩的岩石磁学研究可以揭示地震断裂作用的物理和化学环境,对于探讨地震断裂作用机制具有重要作用。本文在断裂岩岩石磁学最新文献的基础上,结合笔者及所在研究团队在龙门山断裂带获得的研究成果,综述了断裂岩的岩石磁学研究进展。大量研究发现断层泥和假玄武玻璃通常具有磁化率值或剩磁强度异常特征。顺磁性矿物在摩擦热或流体作用下形成新的铁磁性矿物是断层泥和假玄武玻璃高磁化率值或高剩磁强度的主要原因;地震断裂摩擦熔融作用中形成的单质铁是假玄武玻璃中高磁化率值或高剩磁强度异常的另一个重要原因。蠕滑断裂和出露于浅地表的断裂带中可见一些具有低磁化率值异常的断层泥,原因可能是流体作用或断裂带未经历高温摩擦热。断裂岩的岩石磁学研究为地震断裂带的应力应变、形成温度、摩擦热效应、流体作用、形成深度和氧化还原特征等提供了重要信息,可用于分析地震断裂的孕震和发震环境。综合岩石磁学测试和微米至纳米尺度的超显微学研究,并辅助地震断裂岩的摩擦实验、高温热模拟实验等研究可以更好地获得断裂岩的岩石磁学信息。     

四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及构造意义

2008年汶川8．0级地震沿龙门山断裂带内的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂产生了近300km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地袁破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约O．5—2cm的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石-流体相互作用的结果。     

丽江-小金河断裂盐源段断裂带规模、断裂带结构及其历史活动性

2008年汶川地震促使人们思考青藏高原东南缘走向和规模与龙门山断裂带相近的丽江- 小金河断裂的活动历史,但受限于地质条件制约断裂尤其是其北段相关研究极其薄弱。基岩断裂带的物质组成与结构特征是断层长期活动的产物,蕴含丰富的历史活动信息。本文以丽江- 小金河断裂盐源段多个天然剖面为研究对象,通过详细的断裂带宏观结构调查、断层岩显微构造及XRD分析发现：① 断层破碎带以一套厚度>20 m的破裂面密集带为特征,优势破裂面走向为NE20°~30°,推测为丽江- 小金河断裂长期活动形成的张剪性破裂;② 断层带核部以断层角砾岩和断层泥为主,灰岩角砾岩黏土矿物含量~2%,以伊利石和伊蒙混层为主,粉砂岩断层泥黏土矿物含量~52%,以坡缕石和绿泥石为主,石英含量36%,缺失长石类矿物。断裂带宏观结构和断层岩微观结构特征均表现为角砾呈棱角状,砾径差异极大且呈零散状分布,符合快速滑动特征,指示断层滑移方式为黏滑。此外,核部断层岩带统计厚5~8 m,这一规模相对于龙门山映秀- 北川断裂带核部180~280 m和安县- 灌县断裂带核部40~50 m显著偏小,表明前者自形成以来的活动性远低于后者,两者的地震行为并不能简单类比。结合断裂在宏观结构特征、断层岩成分与种类以及所反映的滑动方式与隆升剥蚀量的差异,认为丽江- 小金河断裂更可能是鲜水河断裂切断锦屏山- 龙门山构造带之后形成的,晚新生代与龙门山断裂带具有不同的活动历史。     

金湖凹陷铜城断裂带断层活动特征

通过地震和地质资料解析, 分析了铜城断裂带的构造特征, 讨论了构造演化阶段及特征。研究表明, 铜城断裂带多发育北东走向的断裂构造, 阜宁期和三垛期是断层集中发育的阶段, 阜宁期掀斜旋转明显, 断块、断鼻构造发育。铜城断裂带新生代断层活动性表现出强弱交替的特征, 断层活动性复杂。阜宁期断层活动性加强, 戴南期相对较弱, 三垛期断裂活动又增强, 此后, 断层活动基本停止。铜城断层两侧地层差异沉降明显。铜城断裂带构造演化经历断块发育期(E₁f)、差异沉降期(E₂d-E₂s)、逆冲褶断期(E₂s末期)、构造稳定期(Ny-Qd)等4个时期。在吴堡运动、三垛运动的叠加与早期基底断层的共同作用下, 铜城断裂带形成断鼻构造、复杂断块构造及弧形断层圈闭, 为油气聚集提供良好的场所。      

修沟-玛沁断裂

修沟-玛沁断裂,南北两侧地块都自西北向东南运移,所不同的是晚期南侧比北侧移动快,故似具反扭性质。断裂两侧三叠纪地层上的石炭-二叠纪地层体,是古三叠纪海中的半岛和孤岛,其形成、展布与修沟-玛沁断裂没有直接的成因联系。 修沟-玛沁断裂是昆仑纬向体系与巴颜喀拉山北西-南东向扭动体系之间的过渡性构造,它的形成、演化标志着古生代昆仑纬向体系历史的结束与中生代青藏高原东北部新体系的诞生。     

JUNCTION BETWEEN GANJIANG FAULT AND TANLU FAULT AND ITS SIGNIFICANCE TO MINERALIZATION

The concept of fault junction is proposed to describe the relationship between the two faults by the authors. The junction relationship between Ganjiang and Tanlu faults is analyzed in this paper, and this has been elucidated through numerical simulation about the tectonic stress field analysis. Numerical simulation of the tectonic stress field conducted for the major mineralization stage of the Jiujiang-Ruichang junction area reveals that the stress Feld of the junction structure at the major mineralization stage shows a relatively close relationship with the formation of the ore deposits (occurrences).     

郯庐断裂带渤海段与沂沭断裂带衔接关系

以郯庐断裂带渤海段和沂沭断裂带的衔接点潍北凹陷为切入点,依据高精度大地电磁和地震剖面,解析了潍北凹陷的多条断裂,并结合地层发育等特征,研究渤海段中生代断裂活动及其与沂沭断裂带的构造关系。研究认为这些断裂可能属于不同的断裂体系。在潍北凹陷解析出的郯西(Fa)和郯东(Fb)两条断裂为古近纪正断裂系,呈现上陡下缓的勺状形态,消失在中地壳,切割部位较浅,主要控制新生界沉积。新生代正断裂系下部发育有6条显著的中生代断裂(F1—F6),为中生代伸展断裂系,其中东(F6)、西(F1)两条断裂的断裂面整体近直立,切穿深部的下地壳,并向下继续延伸,与中间4条断裂共同控制中生界沉积。结合区域地质背景和重磁延拓等资料,推断其向南分别与沂沭断裂带西支鄌郚—葛沟断裂和东支昌邑—大店断裂相衔接,向北伸入渤海湾盆地深部,并对浅部古近纪正断裂系的形成演化具有明显的约束作用。      

赣江断裂与郯庐断裂接合作用及其成矿意义

在研究断裂之间相互关系时发现,赣江断裂与郯庐断裂之间的关系与“限制”或“载接”等其它的复合现象有明显区别,由此本文提出了描述断裂带之间衔接关系的名词——“接合”。接合是指两条呈雁列的走滑断裂的相互作用对位于其间的横向断裂的改造。经过对赣江断裂与郯庐断裂之间的接合关系的分析研究和数值模拟,发现“九瑞”接合区内由接合作用所产生的构造应力场与成矿具有明显的对应关系。     

额尔齐斯活动断裂带

额尔齐斯活动断裂带由５条活动断裂构成，自东向西撒开，延伸约６５０ｋｍ，具右旋走滑逆冲性质。该断裂带自更新世晚期以来均有活动，现今垂直错动速率为６．２５ｍｍ／ａ，右族走滑速率为５ｍｍ／ａ，总滑动速率为８ｍｍ／ａ；自更新世晚期以来右施及垂直错动量均达２０～６０ｍ。１９９０年斋桑７．３级地震、１９３１年富蕴８级地震及更新世晚期的古地震使斋桑—乌伦古断裂、玛因鄂博断裂和额尔齐斯河断裂发生破裂。其中玛因鄂博断裂从全新世中期以来就发生过３次古地震，平均复现期为２８４３±９２ａ。通过玛因鄂博断裂和额尔齐斯断裂的详细研究后认为，断裂带未破裂地段是未来发生大地震的可能地段。     

河源断裂带南西段拆离断层的基本特征

经详细的野外地质调查后，确认新塘断裂呈NE方向展布，区域上可与河源，江门断裂相连，为一条具有区域性大型盆岭式拆离断层，具有下拆离盘（变质核杂岩），低角度韧性，脆性滑脱剪切带及上拆离盖层的构造组合特征。在区域上，其控制了一系列大小不等，平行拆离断裂层发育的白垩纪－第三纪断陷盆地，即是一条重要的活动断裂，又是一种重要的控矿构造。     

断层面上迹线产状及总断距确定

除了深、大断裂等复杂断层以外，研究一般断层都需利用岩层、岩脉等各自的迹线。迹线的产状实质上是空间二斜面相交线的产状，属于立体几何学等数学范畴。地质上早就用赤平投影等方法估测。本文中数学计算方法是对前人方法的补充，精度可高达分、秒。介绍的产状网虽属估测，但制作简便。求解断层两盘相对运动力和总断距等的方法，美国有毕令斯的画法几何，前苏联有莫尔恰诺夫和瓦依涅尔曼的图解分析法。本文的迹线计算法避免了繁杂的作图过程，而所得结果和美、苏方法相同。 文章还对断层擦痕、牵引褶皱及断层旁侧派生的节理能否指示相对运动，提出新见。     

维西-乔后断裂新活动特征及其与红河断裂的关系

根据野外调查结果,重点阐述了维西-乔后断裂晚第四纪活动特征,并对其与红河断裂之间的关系进行了探讨分析。维西-乔后断裂对晚新生代盆地具有明显的控制作用,右旋走滑特征明显,沿线山脊和河流表现为同步右旋位错。德胜和长邑南探槽揭示其断错了晚更新世晚期-全新世堆积。岩曲-石岩村一带Ⅱ级河流阶地和后缘洪积扇上发育长约3 km、高2.5 m左右的断层陡坎。根据洪积扇、冲沟和河流阶地位错量估算,该断裂晚更新世晚期以来右旋水平滑动速率为1.8~2.4 mm/a,垂直滑动速率为0.30~0.35 mm/a。它南与红河断裂相连,北与金沙江断裂相接,新生代以来具有与红河断裂和金沙江断裂相似的运动学特征、相同的地质演化历史和构造变形机制,是红河活动断裂的北延部分。维西-乔后断裂与红河、金沙江以及德钦-中甸-大具等断裂一起,共同构成了川滇活动块体的西部边界。