鲜水河断裂带现今断层运动短周期事件的发现与初步研究

根据鲜水河断裂带上连续动态地壳形变台阵数据，首次揭示了中国大陆板内断层现今运动的短周期现象，包括蠕变阶，蠕变坡和脉动等，其持续时间为数分钟至数十小时。发现其空间分布与断的层分段有关；其时间分布与强地震孕育过程有关。     

鲜水河活动断裂带地震地质研究的新进展

鲜水河断裂带是我国西部著名的断裂之一。通过对鲜水断裂带所进行的１／５万地质填图及相应的工作，对该断裂带的演化历史。组合形成，分段性和各段的活动习性，古地震与历史地震的复发间隔等方面的研究，都取得了新的进展。     

鲜水河断裂带强震活动的模拟

本文在二维有限元方法中引进双节点模型,以双节点之间的摩擦系数、破裂强度、动摩擦系数和松驰时间常数等四个量来表征断层不同部位的力学性质,如蠕滑段、闭锁段等,借以研究走滑断裂带上的强震序列及其与模型参数之间的关系;建立了鲜水河断裂带的数学模型,并通过反复调整模型参数进行试算,模拟了该断裂带上自1700年以来的强震序列,对其今后的地震趋势做了一定的预测。结果表明:乾宁段在从现在起的大约十五年以内可能会发生一次7级左右的地震,其后该断裂带将维持一个50—70年的平静期。     

鲜水河断裂带区域第四纪构造应力场的分期研究

利用断层滑动方向资料反演构造应力张量的分期计算方法，获得鲜水河断裂带区域第四纪以来两期主要构造应力作用：第１期为早～中更新世，构造应力作用以北东－南西向挤压为特征；第Ⅱ期自晚更新世至今，构造应力作用以近东西向挤压和近南北向拉张为特征     

鲜水河断裂带北西段跨断层基线变化机理探讨

2013年芦山M_S7.0地震发生后,鲜水河断裂北西段的侏倭、虚墟等跨断层测点基线测项均出现不同程度的异常变化,异常核实结果认为基线异常属实.该异常变化是否与芦山地震的发生存在一定关联性,值得深入研究.本文首先分析芦山地震发生前后鲜水河断裂北西段不同基线长度的变化特征.基于鲜水河断裂带及邻区三维非线性黏弹性有限元模型,以GPS观测资料、同震静态滑移量作为约束,通过开展多组数值模拟实验,探讨下地壳不同流变特征下,芦山地震发生前后不同阶段,不同跨断层基线长度的时序动态变化特征.初步研究结果表明,1）侏倭、虚墟基线测点原始观测资料均表现出地震发生时基线长度减小,发生后短时间内反向快速恢复及增加的协同变化;2）在以GPS观测数据为约束的块体间差异性运动的动力学边界条件下,鲜水河断裂表现为左旋走滑运动;3）模拟结果显示,地震发生时测点间距离迅速减小,表现为断层右旋的特征,这与实际观测资料反映的结果一致;4）鲜水河断裂带两侧地块的下地壳黏滞系数分别取10¹⁸Pa·s、10¹⁹ Pa·s时,由于黏弹性松弛效应的影响,造成基线长度在地震发生后短时间尺度内快速增加.对比分析认为,地震后短时间内实测资料反映的基线长度快速增加的特征可能是黏弹性松弛效应与构造作用共同作用的结果.

     

鲜水河断裂带南段深部变形的重复地震研究

利用2000-2013年四川数字地震台网和水库台网的波形资料以及川西流动台阵的事件波形,通过辨识发生在同一断层位置上的重复地震来定量研究鲜水河断裂带南段的深部变形.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了子采样条件下基于S-P相对到时差来约束震源位置一致性的方法,在鲜水河断裂带识别出11组重复地震,并利用连续波形资料进行了重复地震完整性的初步测试,同时运用结合波形互相关资料的双差法来完成研究区背景地震和重复地震位置的精确定位.重新定位后的地震图像展示研究区中上地壳存在明显缺震层,其与壳内的低速低阻层相吻合.利用重复地震的地震矩和重复间隔,估算出鲜水河断裂带南段孕震深部的滑动速率为3.0~10.2 mm·a-1,显示研究区不同地震构造区的深部滑动速率存在明显差异.     

鲜水河断裂带的断错地貌及其地震学意义

断层的近代位错必将在地貌形态上留下深刻的印记,因而凭借断错地貌现象有可能得到关于活断层上地震活动性的重要信息。鲜水河断裂带上的断错地貌现象表明,断层以间歇性的地震滑动为特征,而且服从于大小相当的地震在原地重复发生的特征地震模式。断错水系的演化图象则进一步提供了在一定时段内,同一地点滑动速率基本稳定的线索。于是,可以把断错地貌的研究作为地震活动性研究的重要手段     

鲜水河断裂带在虾拉沱附近的现今活动特征

本文利用虾拉沱跨断层测量资料,通过必要的数学处理,分析了鲜水河断裂带在该处的总体活动趋势和年周期变化,研究了断层活动在主破裂带及其两侧的分布情况,提出了一个该处断层活动模型     

鲜水河断裂带炉霍县卡扎村大探槽古地震研究

本文测定分析了特殊地区的两种不同饱和状态的干压实土体在不同等级荷栽作用下产生的沉陷量，探讨了施荷时间对沉陷量的影响从而提示了两种干压实土体在荷载作用下沉陷量变化规律，并分析研究了这两种干压实土体的最大压缩模量与饱和度的关系。这一研究成果对干旱特殊地区的公路设计施工具有一定的参考价值。     

鲜水河断裂带的地震模拟

本文运用由弹簧—滑块模型来模拟走滑断层的地震活动,讨论了模型中断层强度、断层滑块间弹簧强度、滑块与驱动盘之间片簧强度、滑块摩擦力的影响,以及初始条件敏感性。并以我国最为典型的一条走滑断层———鲜水河断裂带为例,运用试错法调整模型参数以使发生的地震最大限度地逼近实际发生的地震,并利用最终结果讨论了鲜水河断裂带今后的活动性。     

联合InSAR和GPS研究鲜水河断裂带炉霍—道孚段震间运动特征

鲜水河断裂带是位于青藏高原东侧的大型走滑断裂,地震活动性高,其炉霍—道孚段是少数观测到蠕滑现象的段落之一,但目前尚缺乏高分辨率大地测量数据的约束研究.本文综合利用InSAR和GPS观测数据研究炉霍—道孚段的运动特征,提出一种适用于研究震间形变的InSAR和GPS数据融合方法,将InSAR速度场和GPS插值速度场转换至平行断层方向,利用抽样统计方法去除GPS参考框架影响,在数据融合过程中,注重保留远场构造运动特征和近场高分辨率形变信息.建立包括浅层蠕滑、中间闭锁单元和深部滑动的断层运动模型,以融合的形变速度场为约束,利用马尔可夫链蒙特卡罗方法反演炉霍—道孚段断层滑动速率、浅层蠕滑特征和闭锁状态.InSAR速度场剖面分析结果表明：炉霍—道孚段地表蠕滑特征明显,沿走向方向存在差异,炉霍段蠕滑速率明显低于道孚段,表现出从北西至南东速率逐渐增大、减小、再次增大的变化特征,断层左旋蠕滑速率在1.0~5.2 mm·a^-1之间;断层运动模型反演结果表明,炉霍—道孚段蠕滑深度为~9.8 km,浅层蠕滑速率为3.27~4.18 mm·a^-1,断层深部滑动速率为8.12~9.30 mm·a^-1.炉霍段地震复发周期为370~410年,闭锁层厚度~1 km,地震危险性较低.道孚段地震复发周期为59~65年,存在厚度~7.5 km的闭锁区,可积累足够的应变,浅层蠕滑释放的能量为~1.32×10¹⁶ Nm·a^-1,占构造运动加载积累能量的23%~38%,1981年道孚6.9级地震以来,闭锁区近40年积累的地震矩达到3.62×10¹⁷至7.88×10¹⁷ Nm,相当于一次M_W5.6~M_W5.9地震的能量,其地震危险性值得关注.

     

四川活动断裂对强震的控制作用

四川是我国重要的强震多发区，强震的分布规律表明，裂对强烈破坏性地震有明显的控制作用，这种控制作用是复杂的，多因素的，它们包括晚第卤纪断块运动边界，断裂的新活动时代，以断层滑动速度表达的断层运动强度，活断层切割深度以及断层方式等，这些因素的权重可能是复杂的，因地而异的，即使是有利于发生高震级地震的活动断裂，能滞发生大地震带受到断层破裂长度和断层几何特征等因素的制约。     

鲜水河断裂带跨断层变形分析和数值模拟

鲜水河断裂带积累了20多年的跨断层变形资料, 如何解释这种变形是一个重要的问题。 该文采用了弹性上地壳覆盖在粘弹性Maxwell体之上的模型。 炉霍1973年M_S7.6地震按该粘弹性模型计算的震后形变曲线能够在很大程度上解释实测观测结果, 显示与一些断层(如圣安德烈斯断层某些段落)存在缓慢蠕滑而无大地震发生不同, 鲜水河断裂带观测到的跨断层变形, 有相当一部分可以用大地震后的粘弹性变形来解释。 当然, 计算得到的震后粘弹性形变幅度同跨断层短基线和短水准的实测形变幅度比较还存在一些差异, 不能完全解释, 表明了大陆断层活动的复杂性, 并值得进一步深入研究。     

利用断裂带上的低b值识别凹凸体方法的探讨——以龙门山断裂带和鲜水河断裂带为例

本文对龙门山断裂带和鲜水河断裂带上1970年以来记录的小震数据进行了收集、整理和分析,采用基于Matlab平台的Zmap软件,去除了断裂带上的丛集数据和余震,划定了有效地震数据的时间和震级范围,通过最大似然法求取了断裂带所在区域的b值分布图。基于b值大小与应力高低成反比的原理,通过断裂带上低b值区识别凹凸体的位置。就龙门山断裂带,通过低b值区识别出的凹凸体的位置与汶川地震发生的起始破裂位置和极震区的位置基本保持一致;而鲜水河断裂带由于受到小震数据的限制,部分段缺失b值分布,但整条断裂带仍可清晰识别出凹凸体位置,且1725年以来的历史强震和1970年以来5级以上的历史地震基本上都位于此区域。断裂带的实例分析结果证明,利用小震数据通过最大似然法计算b值分布图,其相对低b值区与历年强震发生的位置存在较大的相关性,为验证利用低b值区识别凹凸体方法的可行性和实用性提供了有力的证据。     

鲜水河断裂带蠕变观测与地震

统计了布设在鲜水河断裂带上的DSJ断层水平位移测量仪建场以来发生的“短周期事件”年频次，用消除年变、一阶差分等计算方法处理DSJ数据并与DSJ同一场地的短基线数据进行对比分析，结果显示：DSJ“短周期事件”有地震前兆意义，具有无震蠕滑性质：蠕变波是可以在同一断层上传播的，并可触发地壳破裂。     

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.