新构造、活动构造与地震地质

新构造、活动构造和地震地质研究都是开展地震危险性评价的重要基础性地质工作。在综述新构造、活动构造和地震地质的基本含义、相互联系与区别、主要工作内容及方法的基础上,简要回顾了国内外在相关研究领域的主要进展,提出了中国活动构造与地震地质工作中应注意的主要问题和对未来工作的几点建议。最后,重点介绍了青藏高原东南缘开展活动构造体系和玉树地区活动断裂与地震地质调查研究工作所取得的主要进展与成果。     

中国活动构造研究

本文综述了最近五年来中国活动构造的进展,经过1:50000活动构造地质填图和综合研究,获得了各构造区活动构造的基本特征,其中包括几何学、滑动速率、古地震和大震重复间隔、同震位移等各项定量参数。根据这些定量参数,评价活动构造地震的危险性,同时,还简要地讨论了大陆内部现代构造活动的动力学问题。     

长江经济带地区活动构造与区域地壳稳定性基本特征

基于长江经济带地区活动断裂资料的收集整理和总结,结合新的遥感解译与地表调查结果,初步归纳了该区的活动构造基本特征,梳理出直接或间接威胁重要城市群、国家级新区和区域重要交通过江通道地壳稳定性的主要活动断裂及应对建议或对策,并进一步重点指出长江中下游成都-上海沿江地区的32条重要活动断裂带及其穿越或影响到的主要城市群和重大工程。在活动断裂梳理结果基础上,总结提出长江经济带西部的强烈地壳变形与地震活动主要由印度板块与欧亚板块碰撞作用下在青藏高原东南缘地区形成的“川滇弧形旋扭活动构造体系”所控制,而中-东部地区属于印度板块与西太平洋板块共同作用下区域性挤压-剪切变形导致的具有共轭走滑断裂系统特征的“棋盘格子式”活动构造体系格局,其中需要特别关注7条典型活动断裂带的活动性及其对城市群地壳稳定性的影响。根据区域的活动构造体系、活动断裂与历史地震活动性等特点,初步归纳了该区的未来地震危险性问题及应重点关注的潜在强震危险区段,指出了典型的区域古地震地质遗迹特征及开展古地震调查研究的重要性。同时,依据长江经济带地区初步的区域地壳稳定性评价结果,认为次不稳定区和不稳定区主要集中在西部地区,而中-东部地区以次稳定区与相对稳定区为主,仅郯庐断裂带及其周边存在较明显的次不稳定区。最后,指出了长江经济带活动构造与区域地壳稳定性调查评价工作在活动断裂地质调查研究和城市活断层鉴别与地震危险性评价中面临的主要问题与挑战。      

青海玉树地区活动断裂与地震

青海玉树是巴颜喀拉地块西南边界上的典型历史强震区。最新的活动断裂遥感解译与地表调查结果表明,该区新构造期间主要发育清水河断裂带、玉树断裂带、阿布多断裂带和杂多断裂带4条NW向左旋走滑活动断裂带。其中,构成玉树—鲜水河—小江断裂系尾端构造的玉树活动断裂带是该区活动性最显著的岩石圈断裂。该断裂是由当江断裂、结古—结隆断裂和巴塘断裂3条斜接的主干断层和夹杂其间的多条次级断裂所共同构成的Z型左旋剪切张扭性变形带。它在上新世以来和晚第四纪期间的左旋走滑速率为4.0~5.4mm/a,调节了该区大部分的块体挤出与旋转变形,并构成该区大震活动的主要控震构造。历史强震梳理和古地震研究揭示,玉树主干走滑断裂带自约14530a BP以来至少发生了包括2010年地震在内的共11次大地震,原地重复间隔平均在千年以上,最长达近3000a。1738年玉树西北地震之后,玉树—甘孜断裂带的主干断层表现为平均间隔为50~100a的低频、串联式分段破裂过程,并且大震活动存在从东南向西北迁移的趋势。通过对玉树断裂未来大地震危险性进行综合地质判定认为,该区至少仍存在6段未来百年内大地震危险程度不同的地震空区,潜在的大地震震级为Mw6.6~7.3,其中危险性相对较高的段落主要是当江断裂带的当江—拉则段和结古—结隆断裂带上的结隆—叶卡诺段与桑卡—相古段。     

青海玉树地区活动断裂与地震

青海玉树是巴颜喀拉地块西南边界上的典型历史强震区。最新的活动断裂遥感解译与地表调查结果表明,该区新构造期间主要发育清水河断裂带、玉树断裂带、阿布多断裂带和杂多断裂带4条NW向左旋走滑活动断裂带。其中,构成玉树—鲜水河—小江断裂系尾端构造的玉树活动断裂带是该区活动性最显著的岩石圈断裂。该断裂是由当江断裂、结古—结隆断裂和巴塘断裂3条斜接的主干断层和夹杂其间的多条次级断裂所共同构成的Z型左旋剪切张扭性变形带。它在上新世以来和晚第四纪期间的左旋走滑速率为4.0~5.4mm/a,调节了该区大部分的块体挤出与旋转变形,并构成该区大震活动的主要控震构造。历史强震梳理和古地震研究揭示,玉树主干走滑断裂带自约14530a BP以来至少发生了包括2010年地震在内的共11次大地震,原地重复间隔平均在千年以上,最长达近3000a。1738年玉树西北地震之后,玉树—甘孜断裂带的主干断层表现为平均间隔为50~100a的低频、串联式分段破裂过程,并且大震活动存在从东南向西北迁移的趋势。通过对玉树断裂未来大地震危险性进行综合地质判定认为,该区至少仍存在6段未来百年内大地震危险程度不同的地震空区,潜在的大地震震级为Mw6.6~7.3,其中危险性相对较高的段落主要是当江断裂带的当江—拉则段和结古—结隆断裂带上的结隆—叶卡诺段与桑卡—相古段。     

南天山乌什前陆逆冲褶皱构造带的晚新生代构造地貌特征与地震活动

乌什逆冲断褶带位于南天山库车前陆逆冲褶皱构造带的西段,对该地区晚新生代构造活动的研究有利于加深对南天山前陆逆冲构造带的认识。本文通过对卫星遥感影像和DEM数据的解译分析,并结合研究区野外考察及典型地震反射剖面的分析,表明乌什逆冲断褶带东部地貌演化受褶皱生长影响较为深刻,发育一系列由新到老的冲积扇和风口。台兰河中游河流阶地和冰碛物均被秋里塔格断层错断,阶地断距为31～67 m,台兰期冰碛物(M2)断距约80 m。秋里塔格断裂第四纪以来水平缩短速率约为123～159 mm／a。西部地区发育一系列逆冲断层,并发育典型的活动断层陡坎。乌什凹陷地震活动也具有明显的西强东弱的特点,地震活动具有沿断层呈带状分布的特点。乌什逆冲断褶带位于南天山造山带东西构造的转换地带,地震活动西部明显强于东部,且具有呈带状沿南天山及其山前逆冲断裂带分布的特点。历史地震分析表明上个世纪以来该区域未有7级以上地震发生,但其西部地区6级以上地震频发,随着阿克苏地区区域经济的快速发展和人口的快速增长,乌什逆冲断褶带的地震活动性应该引起地质学家更加深入的关注和研究。     

南天山乌什前陆逆冲褶皱构造带的晚新生代构造地貌特征与地震活动

乌什逆冲断褶带位于南天山库车前陆逆冲褶皱构造带的西段,对该地区晚新生代构造活动的研究有利于加深对南天山前陆逆冲构造带的认识。本文通过对卫星遥感影像和DEM数据的解译分析,并结合研究区野外考察及典型地震反射剖面的分析,表明乌什逆冲断褶带东部地貌演化受褶皱生长影响较为深刻,发育一系列由新到老的冲积扇和风口。台兰河中游河流阶地和冰碛物均被秋里塔格断层错断,阶地断距为3.1～6.7 m,台兰期冰碛物(M_2)断距约80 m。秋里塔格断裂第四纪以来水平缩短速率约为1.23～1.59 mm/a。西部地区发育一系列逆冲断层,并发育典型的活动断层陡坎。乌什凹陷地震活动也具有明显的西强东弱的特点,地震活动具有沿断层呈带状分布的特点。乌什逆冲断褶带位于南天山造山带东西构造的转换地带,地震活动西部明显强于东部,且具有呈带状沿南天山及其山前逆冲断裂带分布的特点。历史地震分析表明上个世纪以来该区域未有7级以上地震发生,但其西部地区6级以上地震频发,随着阿克苏地区区域经济的快速发展和人口的快速增长,乌什逆冲断褶带的地震活动性应该引起地质学家更加深入的关注和研究。     

红河断裂带新构造活动的地质地貌特征

本文从地质、地貌两个方面讨论了红河断裂带的新构造活动特征。无论从地层分布和变形、构造岩发育情况以及地貌显示,均反映出该断裂带当今近地表是一条略向南西凸出的弧形右旋剪切带,走向线局部呈舒缓波状。断裂的北西段与南东段,活动方式、活动强度有差别,具有在时间和空间上的不均衡性。根据断错地貌,北西段以垂直活动为主,南东段以水平活动为主。根据地层分布和变形特征分析,南东段第三纪时活动强烈,北西段第四纪时活动强烈,全新世以来的活动已转到弥渡至洱源一带。红河断裂带上当今地震活动也表明这一趋向。     

中国活动构造与地震活动

文中研究了中国活动构造与地震活动的关系 ,包括活动断裂、活动褶皱、活动盆地和活动块体与地震活动的关系。全部 8级、绝大部分 7～ 7.9级地震均发生在活动块体边界活动构造带内 ;但对内部有次级活动构造的块体而言 ,少数 7～ 7.9级地震和部分 6～ 6 .9级地震也可能发生在块体内部的活动构造带上。大地震与活动断裂、活动褶皱和活动盆地的关系十分紧密 ,70多次 7级以上地震的同震破裂带及其位移参数与活动构造完全一致 ,7～ 8级地震均发生在活动断裂、活动褶皱和活动盆地带内 ,仅个别地震由于发生在高原和高山区 ,情况不明 ,6～ 6 .9级地震则大约有 5 %～ 15 %发生在活动构造带外或者情况不明。由于中国各断块区应力环境的差别 ,各区活动构造变形和地震发震构造类型也有所不同 ,文中对不同构造区走滑型 ,逆断裂褶皱型和正断裂拉张型活动构造和地震发震构造模型作了讨论。     

玉树地震地表破裂与宏观震中

2010年4月14日07时49分40.7秒, 青海省玉树藏族自治州玉树县发生M_S7.1级地震。通过现场调查发现, 玉树地震形成了东西两条地表破裂带——玉树地表破裂带和隆宝滩地表破裂带, 分别沿玉树活动断裂、隆宝滩活动断裂的上盘发育, 两条地表破裂带均呈NW向延伸, 二者之间相距22km。隆宝滩地表破裂带, 总体走向290°, 长21.5km, 呈左旋走滑运动, 左旋走滑位移量约1m。玉树地表破裂带, 总体走向310°, 长度23km, 可进一步分为三段。西段和中段表现为左旋走滑, 东段表现为左旋走滑逆冲运动。最大左旋走滑位移量在郭央烟宋多附近, 达2.4m。根据地震地表破裂的位移量大小和建筑物破坏情况认为, 玉树地震宏观震中在郭央烟宋多附近, 宏观震中坐标为:北纬33°03′11″、东经96°51′26″。      

活断层的定义与分类 ——历史、现状和进展

活断层是在最近地质时期持续活动,并且未来仍将活动的断裂.活断层作为破坏性地震的主要危险源及其可能衍生的多种潜在灾害作用,意味着它的存在对所在区域的城镇发展和重要基础设施建设都存在难以回避的灾害风险问题.而中国是世界上活断层数量多且遭受相关灾害影响特别严重的国家之一,如何科学评价活断层危险性且有效减轻相关的灾害风险必然是我国经济社会发展中长期面临的重大课题.而活断层定义和分类是评价活断层灾害风险的重要依据.在全面系统地梳理分析国内外在这一领域的历史与现状基础上,介绍并总结了代表性国家和地区、相关的规范标准以及活断层编图与空间数据库建设工程等所采用的活断层定义和分类方案.综合分析与对比结果表明,在制定科学合理的活断层定义及分类方案时,必须综合考虑区域的现今构造动力学背景、现有技术手段及地质上的可操作性、应用目的和社会对活断层风险的可接受程度等因素.活断层定义的关键是过去活动时限及潜在发震能力的选择或确定,前者涉及"新构造、第四纪、晚第四纪、全新世和历史上"共5个不同时间尺度,后者包括"M≥5.0的破坏性地震、M≥6.0的强震和M≥6.5的可能产生地表位移或变形的地震"共3类.晚第四纪和全新世等短时间尺度的活断层定义适合应用于构造活动强烈的板块边界带,但第四纪和新构造等长时间尺度的活断层定义在板内变形区和稳定大陆区,或包含了多种不同活动构造域的区域更为可取.而M≥5.0地震适用于作为区域性防震减灾的震级标准,M≥6.5地震一般可作为活断层避让规范或法规中的标准.国内外最常见的活断层分类方案是基于断裂活动强度与频度(主要通过断层滑动速率与地震复发间隔两个定量参数来体现)和活动时代的分类.但在确定不同级别断层的具体定量参数时,需要综合考虑区域内主要活断层活动强度和活动时代的差异性与现有数据的多寡及有效性,从而达到分类方案可有效区分不同级别活动断裂的目的.另外,活断层评价中还经常涉及活断层的活动性与危险性问题,前者反映的是断裂过去的活动状态,主要通过断层的最新活动时间、平均滑动速率和大地震平均复发间隔等定量参数体现,而断层的危险性主要针对的是活断层在人类社会所关心时段内或工程寿命期内,断裂活动可能造成的灾害及其风险程度,需要在判定断裂活动性基础上,进一步明确未来强震可能出现的位置、震级的大小、地表断层的分布以及一旦发生强震可能造成的地质灾害类型及分布等,通过合理区分出断层的危险性为政府管理部门和工程规划建设部门有效减轻、防控或管理活断层灾害风险提供更具实用性的依据.目前,世界上活断层比较发育且灾害影响显著的典型国家和地区都十分重视全国范围内的活断层普查工作,并把综合编制可更新的且公开共享的全国性活断层图及空间数据库作为长期且重要的基础地质工作,以及有效应对活断层灾害风险和服务社会的重要方式.其中美国西部地州和新西兰等制定的活断层避让法规或规范,非常值得活断层数量多且相关灾害问题突出的中国或类似的国家和地区借鉴.     

云南1588年通海- 曲江7. 0级地震的发震断层厘定及小江断裂带南端的未来强震危险性问题

云南地处青藏高原东南缘,发育众多活动断裂,是典型的历史强震多发区。1588年通海- 曲江7. 0级地震发生在近南北向小江断裂带与北西向曲江断裂的交汇部位。前人基于该处曲江断裂行迹较明显,活动性较强,并且具有发生7级以上大震的潜能,多认为其为该地震的发震断层。但本文在重新梳理地震史料基础上,通过遥感解译和地表调查,发现小江断裂带南段西支并未被曲江断裂截断,而是错断并穿过曲江断裂继续南延。结合对曲江断裂7级以上地震复发能力的计算,笔者认为1588年通海- 曲江7. 0地震的发震构造并非曲江断裂,而是小江断裂带西支的南延段落。同时,根据烈度- 震级关系式和地表破裂长度- 震级的关系式计算得到1588年通海- 曲江地震的震级只有6. 5级左右,其强度可能被高估。基于新的调查研究结果,进一步对小江断裂带南端的活动构造格局及未来地震危险性进行重新分析后认为,小江断裂带南段与北西向的曲江断裂和石屏断裂之间存在相互切割限制的关系。两组断裂交汇部位常常是拉分盆地的发育部位,形成有高大谷地,曲江盆地和建水盆地等。重新梳理该区震中烈度≥Ⅸ度的历史地震发现,小江断裂带南段东支建水以北是该区显著的历史地震空区,在未来的防震减灾工作中需给与更多关注。     

活动构造定量研究与应用

自上世纪 70年代末以来 ,活动构造研究已从描述性和定性研究阶段进展到定量研究阶段 ,并主要围绕 3个方面展开工作 :(1)如何刻画活动构造的活动特征 ,即需要得到哪些活动特征定量参数 ;(2 )如何得到这些定量参数 ;(3)如何应用这些参数进行地震危险性评价和工程安全性评价。文中就有关活动构造定量研究的这几个方面进行初步总结和分析 ,并指出在今后一段时间内 ,提高测年精度、减少研究过程各个环节的误差和不确定性 ,将是活动构造定量研究的主要发展方向。     

断块构造|活动断块构造与地震活动

张文佑院士是我国最杰出的构造地质学家和大地构造学家,他提出和倡导的地质构造力学分析和历史分析相结合及断块构造理论符合当代构造地质和构造运动研究的新方向。断块构造是地球构造运动最基本的型式,板块构造是全球范围内的岩石圈构造,是最高一级的岩石圈断块构造。活动断块是现今构造运动最基本的型式,它既控制主要活动构造带和地震活动带的分布,也控制不同地区地震活动特征的差异。断块边界构造带是在构造变形和运动场中的不连续变形带,应力在此释放,应变在此局部化,位移在此发生,其差异活动最为强烈,因此,断块边界构造带是强震发生带,其活动性质会控制震源断层的特性。大地震孕育和发生在边界活动构造带的某些特殊部位,对其成核的构造和物理过程尚需深入进行研究。要特别注意断块整体性活动对地震活动的控制作用,断块的这种整体性活动与一定时期内地震活动主体地区分布有密切关系,所以,在活动构造研究中,要把断块的整体性活动与活动构造带的个体活动结合起来。     

中国活动构造研究的进展与展望

在简要介绍中国活动构造基本特征的基础上,分析了21世纪以来中国大陆7级以上大地震活动出现的2个新特点：一是大地震主要沿青藏地块区的巴颜喀拉活动地块边界断裂带丛集发生;二是在活动盆地内部或盆山交界地带发生了多次逆断裂–褶皱型地震。面对新的地震活动特点以及工程建设和社会公众对防灾减灾的新需求,分析了活动构造研究中的一些关键环节或研究薄弱领域,探讨了进一步加强相关研究的发展方向和技术途径。一是要注重活动构造研究自身的理论提升与应用实践,包括活动断裂几何学的精细研究,注重断裂活动习性与破裂分段性相结合的运动学研究,切实加强古地震探槽和断错微地貌的互补性研究,更为重要的是应切实加强活动构造研究与构造地貌、地球物理勘探、地壳形变、地震学等相关学科的交叉融合与应用实践。二是强化区域活动构造研究与大震丛集迁移规律和动力学机制的认识,提升对活动块体及其边界断裂带强震构造活动的整体认识。认真梳理和分析我国各活动地块区发生丛集地震各自的孕震构造环境和发震机制,综合历史地震和古地震详细研究结果,识别可能存在地震丛集活动的活动构造带或地震构造区,为巴颜喀拉活动块体大地震主体活动区结束之后可能的迁移地区将面对的大震灾害风险做好科技支撑。三是关注逆断裂–褶皱型地震构造研究等薄弱环节。除采用传统的活动构造研究技术之外,应结合构造地貌学开展地表地貌变形特征研究,以及开展深部地震构造探测和地震学研究等,以获取其深部结构构造特征,综合分析其深浅构造关系、构建变形模式和讨论发震机制等。重点关注上述关键技术环节和未来发展趋势,为活动构造深入研究和防灾减灾提供参考依据。

     

地震预报现状及相关问题综述

虽然对“地震能否预报”一直存在争论,但众多大地震的震例研究表明,前兆异常会或多或少地出现在地震孕育过程的不同阶段。国内外针对活动断裂的行为方式、大地震复发规律、活断层分段与大地震活动、大地震复发的概率预测和地震孕育过程与机理等,都提出了不同的理论模型,促进了地震预报的发展。中国的地震预报工作现状面临地质构造与地震地质工作基础仍明显不足、中长期地震预报工作程度亟需全面提高、中短期预报衔接不够和防大震意识还相对薄弱等诸多问题。基于这一现状与快速城镇化的国情,需在坚持地震预报研究的前提下,全面做好新构造、活动构造与地震地质方面的调查研究工作,夯实中长期地震预报的基础,并加强中短期预报的衔接,坚定防大震意识。同时切实加强防震减灾工作,有效提高强震活动区带上的建筑物与重大工程的抗震能力,并增强全社会的防震减灾意识,从而为地震预报研究提供持续发展的有利环境。