阿尔金断裂带对青藏高原北部生长、隆升的制约

大量的同位素年代学证据表明(古)阿尔金断裂带可能形成于三叠纪,后又经历了侏罗纪、白垩纪的强烈左旋走滑活动,自印度板块与欧亚大陆碰撞后阿尔金断裂再次活动。主要的走滑活动发生在:(1)245~220Ma;(2)180~140Ma;(3)120~100Ma;(4)90~80Ma;(5)60~45Ma;(6)渐新世至中新世;(7)上新世至更新世以及(8)全新世。沿阿尔金断裂带,伴随左旋走滑活动形成一系列的逆冲断裂和正断裂,反映走滑过程中伴随隆升作用的存在,并且形成自北向南包括祁连山、大雪山、党河南山、柴北缘山、祁漫塔格山和昆仑山,表明阿尔金断裂带制约着青藏高原北部的生长和隆升。阿尔金断裂带东、西两端的白垩纪和新生代火山活动是断裂走滑活动的响应。     

2008年5月12日汶川地震（Ms8.0）地表破裂带的分布特征

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区（四川汶川）发生了Ms8.0级地震。震后野外考察表明,5.12汶川地震发生在NE走向的龙门山断裂带上,该断裂带晚新生代以来的逆冲速率小于1mm/a,GPS观察结果表明其缩短速率小于3mm/a。这次5.12汶川地震造成了多条同震逆冲地表破裂带,总体长约275km,宽约15km,发震断裂机制主要为逆冲作用（由NW向SE逆冲）伴随右旋走滑。地表主破裂带沿龙门山断裂带的映秀—北川断裂发育,长约275km,笔者称为映秀—北川破裂带,破裂带具有逆冲兼右旋走滑性质。地表次级破裂带沿龙门山断裂带的前缘断裂安县—灌县断裂南段发育,长80km,笔者称为汉旺破裂带,破裂带基本为纯逆冲性质。在这两条破裂带之间发育两条更次一级的同震地表破裂带：一条长约20km呈NE走向的地表破裂带,笔者称为深溪沟破裂带,由于这条破裂带靠近主破裂带南段,并且与主破裂带变形特征一致,因此,笔者将深溪沟破裂带划归映秀—北川破裂带;另一条长约6km呈NW走向、由SW向NE逆冲并兼有左旋滑动的地表破裂带,笔者称为小鱼洞破裂带,它连接映秀—北川破裂带和汉旺破裂带,成为侧向断坡。另外,在灌县—安县断裂东侧的四川盆地内,由都江堰的聚源到江油发育一条NE向的沙土液化带,它可能是四川盆地西部深部盲断裂活动的结果。同震地表破裂带的分布特征表明,龙门山断裂带活动断裂具有强烈的逆冲作用并伴随较大的右旋走滑,断裂向四川盆地扩展。在龙门山断裂带上类似2008年5月12日Ms8.0汶川大地震的强震复发周期为3000～6000a。     

汶川地震和科学钻探

2008年5月12日,在我国四川省发生了震撼世界的汶川特大地震,给人民的生命财产造成了巨大的损失。在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂带的科学钻探（WFSD）,是认识地震发生的机制、继续对余震进行有效监控以及提高地震监视和预警的能力的极佳机遇。2008年11月6日,汶川地震断裂带科学钻探工程开工典礼在四川省都江堰市虹口乡举行,标志着地震机制的研究跨上了新的台阶。通过对科学钻孔的直接取样,多学科观测和测试,揭示地震断裂带的深部组分、结构和构造属性,重塑地震断裂带的物理和化学过程,为提高未来地震的监测、预报或预警能力提供重要信息。     

亚洲大陆逃逸构造与现今中国地震活动

2008年5月12日汶川地震让中国地学界强烈感受到深入研究地震地质与构造变形的重要性和肩负防震减灾巨大的社会责任。本文作者从构造地质学家的角度对中国大陆地震分布、成因规律以及发展趋势做了一些讨论。按地震分布,中国大陆可以粗分为两个区域,其交界是一条过渡带。该过渡带的东界是郯庐断裂及其和海南岛的连线,西界是齐齐哈尔—北京—邯郸—郑州—宜昌—贵阳—(越南)河内连成的线,后者其实就是松辽盆地的西界(大兴安岭的东界、太行山的东界、大娄山的东界）。我们不妨将上述两线所夹过渡带称之为“地震区分界线”。分界线以西的广大地区,活动断裂、活动褶皱、活动盆地都与印度板块楔入欧亚大陆造成的青藏高原隆升、快速侧向扩展、亚洲大陆逃逸构造活动有关。流变性较好的造山带(如青藏高原和天山)和流变性较差的古老地块(如塔里木、准噶尔、阿拉善、鄂尔多斯、四川盆地等)在其边界强烈对抗,形成强震。地震区分界线以东的中国沿海地区受太平洋和菲律宾海板块运动的影响也会发生地震,但其强度和频度与该线以西的青藏高原周边、天山、鄂尔多斯地块周缘以及张家口渤海断裂带上地震低得多。由太平洋板块在日本海沟向西深俯冲形成的地震在中国仅分布在吉林省珲春—汪清一带,这些深源地震对地面工程建筑破坏性不大。处于欧亚、菲律宾海和南海3个板块的交汇部位的我国台湾地震不断。受我国台湾地震的影响,闽粤沿海NW和NE向断裂往往被激活,形成地震。总之,虽然中国大陆的现代地震受太平洋、欧亚、印度和菲律宾海四大板块联合作用控制,但最主要、最直接、影响最大的还是印度板块楔入欧亚大陆造成的青藏高原隆升、快速侧向扩展和大陆逃逸。因此,对中国的地震研究不能仅局限于某区域或某条断裂,而应把整个亚洲大陆逃逸构造作为整体的、统一的“一盘棋”看待。     

喀喇昆仑断裂带走滑过程中伴随的快速隆升作用:热年代学证据

喀喇昆仑断裂带是青藏高原西部的一条大型右旋走滑断裂带,它是喜马拉雅山脉西段北侧重要的地质边界.本文在岩石学、变形构造的研究基础上,对喀喇昆仑断裂带东南段阿伊拉日居山-噶尔盆地地区的喀喇昆仑韧性剪切带中变质岩石的同构造矿物进行了40Ar/39Ar热年代学研究.显微构造研究表明,剪切带中的矿物记录了从高温(>600℃)到低温(<250℃)条件下的连续变形,表现为近水平的右旋剪切运动转变成斜向的右旋正滑,使绿片岩相的变形作用叠加在中-高温变形之上.暗示出走滑过程中存在隆升作用,热年代学结果显示其连续剪切变形作用从早中新世以来至少持续到4Ma,并且出现三个快速冷却阶段:第一个快速冷却阶段为从25～22Ma到21～18Ma期间,可能代表的是浅部高温剪切过程中变形局部停止或减慢的过程;第二个快速冷却时期为从15Ma到12～10Ma,是喀喇昆仑断裂带走滑过程中,阿伊拉日居山的快速隆升、噶尔盆地开始形成以及主要河流深切过程阶段;9Ma以来是第三个快速冷却过程,使阿伊拉日居山脉进一步快速隆升、噶尔盆地定形过程.根据不同年代地表地貌特征的右旋错位距离以及不同层次变形特征,估算出喀喇昆仑断裂带长期滑移速率为8～10mm/a,伴随的隆升速率为1mm/a.从显微构造和热年代学证据表明,晚第四纪以来该断裂经历了强烈的右旋走滑运动的同时伴随强烈的隆升作用.     

青藏高原西北缘晚新生代沉积岩古流向的磁化率各向异性确定及其构造意义

古流向的确定是重建沉积物来源及沉积过程的有效方法,而磁化率各向异性作为古流向恢复的可靠信息载体在室内沉积实验和具体工作中已得到认可.本文对青藏高原西北缘柯克亚剖面晚新生代地层鸟恰群、阿图什组和西域组80块样品开展了磁组构研究,磁面理与磁线理图、磁化率各向异性度与磁化率椭球体形状因子图直观地说明研究对象均具有磁面理较磁线理发育的特点,代表了原生沉积组构特征.柯克亚剖面乌恰群、阿图什组和西域组的磁化率各向异性测量则恢复了三个时期的古流向.古流向在不同时期的变迁显示了重要的青藏高原西北缘的隆升信息.乌恰群与阿图什组、阿图什组与西域组之间的古流向的改变反映出西昆仑山北缘具有西早东晚的构造隆升过程.     

河北涞源白石山地质公园“1.5Ga前地裂缝”新解

梁定益等(2002)研究认为太行山北段河北省涞源县白石山地质公园内存在一条与中元古代雾迷山组沉积时代相当的地裂缝构造,且地裂缝内填充由地震触发,重力垮塌形成的震积岩(含软沉积变形)。近期实地考察后,笔者等得出与上述观点不同的认识,即先前认为的地裂缝实为一条断裂带:震积岩为断裂带构造岩;断层主滑移带内发育S—C面理构造;断层角砾复杂结构是构造变形和压溶作用的结果;断裂整体表现为含正断层分量的走滑断层。结合太行山北段区域构造演化历史,本文提出该断裂最早形成于燕山运动期间,此后在区域构造应力作用下可能多次活动。     

汶川地震断裂带碳质来源、赋存特征及构造意义

不同尺度研究表明,碳质主要以五种方式赋存于汶川地震断裂带中:1断层角砾内部、未受破坏的初始赋存状态;2断层泥中弥散状分布的棱角状碳质碎屑;3滑动面两侧碳质脉;4碎裂岩化碳质脉,其分支灌注断层泥和断层角砾带裂隙;5地震主滑移面石墨晶体。碳质同位素δ~(13) C值范围为-26.6‰~-23.4‰,激光拉曼光谱分析表明碳质(不包括石墨)仅遭受不超过250℃或沸石至葡萄石-绿纤石相的变质作用,以及断层角砾中保留碳质沉积层理,均说明断裂带碳质来源于断裂带围岩,即上三叠统须家河组。碳质不同赋存状态形成机制:1初始赋存状态是成岩作用的结果;2弥散状分布的棱角状碳质碎屑是断层活动机械破坏的结果;3碳质脉是断层滑移过程中,围岩碳质层(如煤线)被挤压进入断裂带,沿断层面形成的拖尾构造;4地震过程中,快速断层活动使碳质脉碎裂岩化,并挤压注入构造裂隙;5石墨则是低结晶度碳质受同震摩擦加热石墨化的结果。碳质揭示了汶川地震断裂带断层活动过程信息,尤其是与地震有关的信息:1同震滑移产生的摩擦热异常仅限于非常狭窄(mm级)的范围内,绝大多数断裂岩碳质并未记录到摩擦热影响;2显微构造特征表明低结晶度碳质本身并未起到弱化断层的作用,但经摩擦加热石墨化形成的石墨将导致断层强度显著降低;3汶川地震断裂带切割多层富含碳质的烃原岩,碳质富集现象和石墨弱化机制可能在近地表层位(深度10km)汶川地震断裂带普遍存在。     

汶川地震假玄武玻璃的特征、成因及其构造意义

富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为，地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压，形成同震断层弱化(热增压机制),从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现，在2008年汶川大地震(M_W 7.9)中断层浅部发生了摩擦熔融。汶川地震发生一年后，我们在汶川地震断裂带科学钻探项目一号钻孔(WFSD-1)732.6m深处的断层泥中发现了厚度约2mm的假玄武玻璃(凝固的摩擦熔融物)。该假玄武玻璃形成的位置极浅，且产生于非固结的、富流体的断层泥中。从岩心来看，断层面可见镜面构造和同震擦痕。微构造分析显示，该假玄武玻璃主要由石英碎屑和由长石与黏土矿物熔融的非晶质基质组成，基质中发育众多不规则的微裂隙，并可见流动构造。化学成分分析显示，其基质富Ba且被重晶石(BaSO₄)小细脉切割，为同震及震后流体存在的证据。由于假玄武玻璃在流体存在的条件下会快速蚀变，且龙门山地区大地震复发周期为3000～6000年，因而这些完全未被蚀变的新鲜假玄武玻璃可能是最近一次大地震，即2008年汶川大地震的产物。针对钻孔中断层泥进行的高速摩擦试验，证实了在钻孔732...     

怒江断裂带邦达断裂中段全新世活动证据及其古地震记录

活动断裂带常是大地震的发震构造,并诱发地质灾害,产生黏滑位错和蠕滑变形,并形成断裂破碎带,进而对城市和工程安全直接造成威胁。因此,厘定活动断裂的空间几何展布、活动性对工程地质研究和防灾减灾具有重要的指导意义。通过遥感解译、错断地貌、槽探和14C测年,对怒江断裂带邦达断裂中段的发育分布特征与活动性进行了调查研究。结果表明：邦达断裂中段在1457±51 a BP/1598±47 a BP 发生过古地震事件,为引发中强地震的全新世活动断裂。断裂活动主要受控于川滇菱形块体的南向逃逸挤出和印度板块NEE向直接挤压作用,表现为走滑兼有逆冲分量的高角度活动断裂。该研究为了解怒江断裂带邦达断裂中段活动性和工程抗震设防提供了基础资料。