松散沉积物中活动断层的微观探测方法

松散沉积物中的活动断层常常看不到明显的宏观形迹,构成所谓的隐性断层。单靠探槽和天然露头的宏观观测,常常难以得到全面的认识。因此,开拓松散沉积物中活动断层探测的新思路和新方法是当前的迫切任务。本研究试图另辟蹊径从微观的角度解决这个问题。为此,观测了北京顺义—前门—良乡断裂、太原交城断裂、乌鲁木齐王家沟断裂和西山断裂以及西安临潼—长安断裂的24条探槽和天然露头剖面,采集原态样品140件,散状样品122件,切制大薄片275件。对所采集的样品开展了显微构造、显微沉积学以及扫描电镜(SEM)测定。研究结果表明,松散沉积物中的断层在微观上是有迹可循的,它们可以表现为变形条带、变形条带的带、滑动面、较宽的断层带、微破碎带、碎屑颗粒集中的带和铁质有机质集中的带等。断层内外样品在碎屑颗粒的棱角度、粒度大小、粒度分布特征以及表面结构特征等均有所变化。观测结果还发现了可以和震击物(seismites)的宏观构造标志相互对比的微观标志。显然,上述显微构造和显微沉积学特征可以作为松散沉积物中宏观形迹不明(隐形)断层及其是否伴有古地震事件的微观判断标志。总之,研究结果表明,微观探测是研究松散沉积物中活动断层具广阔应用前景的有效手段。     

显微构造中应变标志物及应变测量

显微构造的运动学差别原理及方法目标已得到广泛应用，但其定量计算的标志还局限于石英颗粒、鲕粒、化石等球形物体及少数别的标志物。本文介绍的是书斜构造了、布丁构造、显微褶皱构造、揉皱构造和滑脱构造等5种显微构造的应变特征及测量方法，这些标志的识别和测量有助于提高平衡剖面和缩短量的计算精度。在这五种情况下，测量应变量首先要找到视域内代表最大应变方向的变形前和变形后的长度，然后计算不同视域下的变形量并找出最大应变量，利用应变公式计算变形率。例如：大别山构造带龟山组是一套单斜地层，它的显微变形很发育，显微褶皱显示其缩短变形量达57％，由于龟山组是单斜地层，其样品所代表的地层厚度内其缩短量为57％。     

内蒙古西部狼山温更逆冲断层的地质特征

内蒙古西部狼山温更逆冲断层发育在温更侏罗纪沉积盆地西北边界, 是一条规模较大的逆冲断裂构造带。断层倾向北西, 上盘由太古宙-元古宙变质地层和古生代深成侵入体构成, 下盘为侏罗纪沉积, 由北西向南东方向逆冲。断层切割改造了早-中侏罗世沉积地层, 被早白垩世沉积地层覆盖, 表明了逆冲断层形成在下中侏罗统沉积之后白垩系固阳组沉积之前。断层带同构造石英脉中流体包裹体的分析结果表明, 断层形成于5.5～6 km浅部地壳构造层之上, 温度为195℃～210℃, 围压为50 ～60 MPa, 断层带的宏观和显微构造显示断层以脆性变形机制为主。     

广西桂林南边村上泥盆统沉积灰岩脉研究

沉积灰岩脉广泛发育在桂林及桂西北右江盆地晚古生代碳酸盐岩台地边缘.广西桂林南边村泥盆纪—石炭纪(层55 ～ 56)国际副层型剖面中,沉积灰岩脉分别出现在层50(为多条栉壳状方解石细脉标示拉张的构造背景)和层45(为液化颗粒灰岩脉).层45中的液化颗粒灰岩脉与在桂林庙头剖面和桂西北右江盆地晚古生代地层中广泛发育的沉积灰岩脉有较大差异:桂林庙头和右江盆地晚古生代碳酸盐岩台地边缘的沉积灰岩脉中充填物大多数为与围岩有时差的后期正常海水沉积物,而层45内的沉积灰岩脉中充填物为上覆软沉积物液化颗粒流.由砂屑、生物屑颗粒组成:砂屑成分为含铁泥质、破碎方解石晶体及细小生物屑,呈暗色,彼此紧密接触,几乎没有填隙物,并常因挤压而变形,表明砂屑为非正常海水沉积物;生物屑主要为腕足类和海百合茎,挤在砂屑颗粒之间,且海百合茎纤细侧刺保存完好、腕足壳完整,被缓慢挤压变形几近U型合拢并原地寸断——佐证颗粒为非正常海水沉积物.脉顶端显示上宽下稍窄V字型,脉壁无侵蚀但贴有红色铁质泥皮(表明短暂间断);而且在周围岩层中找不到与脉内岩性结构相同的沉积地层.因此脉中颗粒物应来源于上覆弱固结沉积物流.晚泥盆世晚期,在拉张的构造背景下,桂林及右江盆地各台地边缘同沉积正断层活动并伴生张裂隙,同时诱发地震;桂林庙头剖面和右江盆地各含沉积灰岩脉剖面多数处在陡峭的台地边缘,是无沉积刚性正地形(bypassing),因此同沉积正断层及地震只在此形成伴生刚性张裂隙,并在下次海侵时接受正常海水沉积物;桂林南边村剖面处于靠近台缘的斜坡位置,因此具有上覆软沉积物;当台缘同沉积正断层及地震活动波及时,形成少量张裂隙,而上覆软沉积物,如准同生灰泥、砂屑、生物屑、亮晶胶结物、铁泥质等,与孔隙水混合形成粘稠的液化颗粒灰岩流,灌入这些张裂隙.二者裂隙成因均与台缘同沉积断层的构造—地震活动密切相关.即:同沉积断层发生时,在南边村剖面层45中产生刚性张裂隙,而其上覆地层的沉积物还处在弱固结的塑性状态,发生混合、颗粒化形成塑性液化颗粒流灌入下伏裂隙中.因此,南边村剖面层45中的沉积灰岩脉是软硬岩层对同沉积断层活动诱发地震的不同响应.而南边村剖面晚泥盆世所处的台缘靠近斜坡的古地理位置是其沉积灰岩脉的内部结构构造与众不同的原因.     

黄土频率磁化率与古气候冷暖变换

本文详细研究和对比了几个区域的黄土剖面,证明中国黄土地层发育的一致性;根据第5阶段以来黄土磁化率和深海氧同位素曲线特征的比较,证明中国黄土地层的连续性和全球气候变化的一致性。黄土地层的古气候信息强度与分辨率成反比,是全球信号和区域信号的叠加。黄土高原各地厚度或沉积速率的差别主要是1.7 Ma以来形成的。黄土地层频率磁化率数值随黄土和古土壤层的出现,分别呈波谷和波峰对应,说明在温湿条件下有许多细小(<0.03 μm)的铁磁性矿物形成,它可能是导致古土壤磁化率增高的最主要原因。这些磁颗粒的含量反映古气候温湿程度的强弱和持续时间的长短。黄土频率磁化率对古气候的突变或渐变研究可能具有十分重要的意义。     

陇东黄土工程地质分层及其物理特性

对很厚的黄土地层,合理地进行工程地质分层是场地工程地质评价的前提。为此,本文利用甘肃陇东黄土塬顶开挖的-100 m深人工水井,沿井壁及剖面露头对黄土-古土壤地层序列进行了详细编录,通过与标准剖面对比,确定了其磁性地层、岩性地层及时代地层单位。在井壁及剖面露头上按0.5 m间距采样,室内测定了其颗粒成分及基本物理性质指标,对这些指标随深度的变化规律进行了分析,将整个黄土地层划分为16个工程地质层。同一时代的黄土地层在同一沉积单元内的性质相对均一,因此整个黄土高原地区可参考该方案进行工程地质分层。     

汉诺坝新生代玄武岩中下地壳麻粒岩包体的变形显微构造特征及其地质意义

新生代玄武岩中的下地壳包体,由于从下地壳被快速携带至地表,因此保留了下地壳的直接信息.华北北部汉诺坝新生代玄武岩中除了含有丰富的幔源包体之外,还含有许多下地壳麻粒岩包体.本文的主要目的是通过对该区下地壳麻粒岩包体的变形显微构造和位错亚构造特征的详细研究,探讨下地壳的变形特征和变形机制.光学显微镜下观测表明,下地壳麻粒岩包体的低温(＜800℃)样品中确实发育显微破裂,但变形双晶、变形条带、扭折带也同样发育,动态重结晶作用也开始出现.随着温度、压力的升高,变形双晶、变形条带、变形纹、扭折带和重结晶新晶粒等塑性变形特征占主导地位,而显微破裂则主要表现为由塑性失配引起的显微破裂以及流体包裹体面.而明显不同于Ivrea带地体麻粒岩,在这些包体中未发现与韧性剪切有关的变形显微构造特征.透射电镜观测表明,包体中的斜长石和辉石颗粒普遍发育自由位错、位错列、亚晶界、新晶界、变形双晶、包裹体列和出溶片晶等位错亚构造.上述观测结果表明,下地壳变形作用以塑性变形为主而不是准脆性变形,其变形机制主要为位错的滑移和攀移机制,其中包括机械双晶作用和动态重结晶作用.     

西藏江孜雅鲁藏布江结合带南缘断层带特征

雅鲁藏布江结合带南缘断层是雅鲁藏布江结合带与喜马拉雅地层区分区断层,大致呈东西向延伸。在西藏江孜县地区断层上盘为三叠系朗杰学群复理石沉积,表现为北东向褶皱和北东向逆冲断层组合;断层下盘为中生代地层褶皱冲带,以东西褶皱构造为主。断层带在江孜县白沙帕夏村以西出露宽约150m,划分出9个结构带,表现为强弱不等的韧脆性变形特征,断层面呈高角度"铲"式逆冲断层,断层倾向北西,走向北东东,断层性质为逆断层;断层微观运动方式以粘滑,断层最新的活动年龄中更新世。     

西藏江孜雅鲁藏布江结合带南缘断层带特征

雅鲁藏布江结合带南缘断层是雅鲁藏布江结合带与喜马拉雅地层区分区断层,大致呈东西向延伸。在西藏江孜县地区断层上盘为三叠系朗杰学群复理石沉积,表现为北东向褶皱和北东向逆冲断层组合;断层下盘为中生代地层褶皱冲带,以东西褶皱构造为主。断层带在江孜县白沙帕夏村以西出露宽约150m,划分出9个结构带,表现为强弱不等的韧脆性变形特征,断层面呈高角度"铲"式逆冲断层,断层倾向北西,走向北东东,断层性质为逆断层;断层微观运动方式以粘滑,断层最新的活动年龄中更新世。     

基于黄土结构损伤的地裂缝局部化破裂发展机制

针对西安地裂缝活动条件下黄土覆盖层裂缝的发展与形成,依据黄土的构度和应力比结构性参数变化规律,分析了黄土构度和抗拉强度之间的关系,建立了黄土结构性演变的数学模型,抗拉强度与抗剪强度随结构性参数变化强度准则,以及反映黄土结构性演变的Mohr-Coulomb屈服面弹塑性模型.通过本构模型嵌入FLAC3D软件,数值模拟西安地裂缝活动边界条件,以及结构性黄土地层结构,进行了黄土结构损伤变化和地层破裂带形成发展分析研究.表明地裂缝错动位移作用条件下,黄土地层塑形区域破裂带发展分为初始剪切破坏、初始拉伸破坏、剪切与拉伸破坏发展、破裂带贯通四个阶段;地层破裂带黄土的结构性损伤衰减变化突出,黄土应力比结构性参数等值线与地层塑性破裂带分布一致.揭示的黄土地层局部化破裂发展过程机制,对于认识地裂缝造成地面建筑物与地下工程灾害有重要的理论和实际意义.     

新疆开都河大山口水电站场区基岩中断层活动研究

新疆开都河大山口水电站位于南天山现代地壳构造运动仍十分活跃的地区，野外地质研究表明，通过工程区的洪水沟大断层新活动延续到晚更新世末期；工程区的小断层F9最后活动在晚更新世以前。通过对采自这两条断层的断层物质样品的变形显微构造、石英颗粒形貌和类型、TL年龄的分析测定，揭示出洪水沟大断层在工程区段的主活动期为上新世晚期至早更新世，中更新世以后己无明显活动；F9断层最后一次较强烈活动的上限时间为距今9万年左右。结果表明，电站坝区是地壳活动相对较稳定的、较好的场点。     

西安东部黄土断层活动性与显微结构的相关性

本文研究了西安东部包括临潼—长安断裂在内的三条活动断裂的黄土样品,运用扫描电子显微镜(SEM)分析了其微结构类型。根据微结构的组合特征讨论了断裂的粘滑(快速滑动)和稳滑(蠕滑)作用。断裂的粘滑作用与地震的关系密切,其微结构的组合标志为:结构定向性、随机性新生矿物和非粘结型滑面。     

渭河断裂西段活动差异性分析

渭河断裂是一条纵贯渭河盆地中部的大断裂，对渭河盆地的形成和发展乃至盆地内的地震活动都具有控制作用。本文将宝鸡峡口以东，西安市草滩镇以西的渭河断裂西段作为研究区。从渭河断裂北侧黄土台源地貌存在的分级现象、自西向东渭河断裂新近系错距大小非均匀变化、渭河断裂西段断坎地貌差异等方面的分析，讨论了渭河断裂西段存在的活动差异性，认为以千河断裂、岐山-马召断裂和泾河推测断裂为分界点，渭河断裂西段可分为三个亚段，各个亚段在断裂活动时间、活动强度等方面均有明显的差异。通过对渭河断裂西段所处新构造环境的分析，认为第四纪以来渭河盆地西部地壳的向东掀斜拾升运动是造成渭河断裂西段出现差异性活动的根本原因。     

新疆特克斯河下游河段断层活动性研究

新疆特克斯河上拟修建的恰普其海电站和山口电站位于断裂构造发育、新活动强烈的天山地区。野外地质研究表明，工程区的5条主要断层在第四纪均有活动。对采自工程区的特克斯河断层和F_1断层上的各种断层岩样品，应用变形岩石显微构造分析法、石英颗粒表面形貌法和热释光测年法进行了综合分析测试，结果表明，早期沿断层部位发生过慢速率的韧性变形作用，后沿韧性变形带发生脆性破裂。断层主活动期在上新世末期到早更新世，断层活动时的差异应力为130MPa,以挤压为主。更新世以后，断层活动强度大大减弱，但仍有明显活动，断层最后一次较强烈活动的下限时代为晚更新世末或全新世初。为确保工程安全，在最后确定场址时应尽可能避开活断层，在工程设计上也应增加一定的安全措施。     

准噶尔盆地南缘断裂带显微构造特征与活动时代

对准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带中的断层泥和构造岩显微构造进行了研究,并对断裂带中的石膏、石英脉和断层泥进行了ESR测年。显微构造研究表明,断裂带至少经历了3期构造变形,断层泥和石英碎粒中既发育有线状擦痕、阶步等粘滑活动显微构造,也发育有剪切滑动、定向排列等蠕滑活动变形现象。ESR测年结果显示,霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带形成于1.5Ma前,在0.4~1.0 Ma和0.08~0.12 Ma期间进行了二次再调整。断裂活动时间与青藏高原阶段性隆升的时间一致,说明准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带的形成与青藏高原的隆升过程密切相关。      

松散堆积物中活断层的破裂位移形式及其对确定古地震破裂时间的意义

活断层作用产生的地震破裂，曾使地表产生破裂变形，地面建筑物遭到严重破坏，但由于第四纪松散沉积物变形方式复杂，破裂形迹往往不清晰或不显示，使得在探糟剖面上很难发现这些破裂作用的上部形迹。通过研究不同松散沉积层中断层破裂位移的形式，从宏观、细观与微观相结合的角度，初步探讨了探槽剖面上确定古地震破裂时间的标志与方法。     

含流体相条件下白云岩的低温流动变形--破裂与溶解-结晶的耦合过程

应用光学显微分析、阴极发光显微分析和TEM亚微分析．对于取自阿尔卑斯逆冲断层系底部的变形白云岩开展了详细的显微构造与岩石流动机制分析．光学显微构造和阴极发光分析表明岩石具有典型的类碎裂结构．微角砾常常是白云石颗粒的集合体组成,常常呈浑圆的形态和不规则的边界。基质颗粒中以新生结晶颗粒集合体为主．部分具有溶蚀特点的残余微角砾．而且它们经常具有新生结晶边。对于碎裂岩中变形残斑的透射电镜分析揭示出岩石的脆性特点．主要表现为各种不规则和缠结位错亚微构造特点的出现．而变形基质颗粒却很少具有或仅有微弱发育的位错亚结构。阴极发光显微结构分析进一步证实基质颗粒与微角砾之间在微量元素成分及形成时代上的差异。提出破裂(碎裂)及随后发生的溶解-迁移-结晶过程是断层带岩石细粒化与岩石应变的重要机制．认为破裂与溶解-结晶的耦合以及由此所致的岩石弱化为阿尔卑斯逆冲断层带巨大位移的形成做出了重要的贡献。     

青藏高原东北缘固关-虢镇断裂中段第四纪以来活动特征

固关-虢镇断裂是青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块西南缘陇县-宝鸡断裂带中的一条主要断裂,该断裂的运动特征和活动性包含了青藏高原向东北方向扩展机制的重要信息。固关-虢镇断裂中段在卫星影像和DEM图上都显示出清晰的线性影像特征,地貌上表现为清楚的地貌陡坎,陡坎高80～100 m。通过卫星影像判读、野外调查、探槽开挖和年龄测试等方法的综合研究,结果认为固关-虢镇断裂中段第四纪早期有明显活动,并以左旋走滑运动为主,左旋走滑运动利用了早白垩世形成的正断层面;晚更新世以后固关-虢镇断裂停止了活动。造成断裂运动方式和活动性转变的原因是,第四纪以来印度-欧亚大陆碰撞的远程效应到达青藏高原东北缘之后,陇县-宝鸡断裂带周围的块体因为相互作用进行调整,形成了该断裂带局部构造应力以剪应力为主所致。     

滇西北周城—清水断裂带晚新生代活动性初步研究

地表地质调查发现,位于滇西北菱形断块中南部的周城—清水断裂在上新世早期已经开始活动,而断裂强烈活动时期在中更新世,晚更新世以来活动性减弱。断裂运动方式以左旋走滑为主,兼有逆冲分量,并发生过从逆冲到正断的转换,全新世活动不明显。根据断裂断错的上新世昔格达组湖相沉积地质及河流地貌进行的初步分析,可以判断该断裂晚第四纪以来的垂直活动速率为0.1 mm/a左右,明显小于周城—清水断裂北侧川滇菱形块体向南东方向的运动速度(13~14 mm/a)。这表明周城—清水断裂对印度板块与欧亚板块碰撞所形成的次生构造———川滇菱形块体的侧向挤出的调节作用很有限。