东昆仑断裂粘滑错动对青藏铁路变形效应的数值模拟

东昆仑断裂是青藏高原北部现今仍在强烈活动的地震断裂之一,该断裂的未来地震活动及其突发性粘滑错动是青藏铁路面临的重大工程地质问题。基于东昆仑断裂的运动学特征,通过分别加入8 m和3 m的水平左旋位移,模拟了东昆仑断裂未来地震活动时震中位于铁路线附近和远离铁路2种情形下的铁路变形效应。模拟结果表明：震中位于铁路线附近时,断裂南侧基岩和第四系均发生8 m的左旋走滑位移,而铁路附近的第四系水平位移明显减小,铁轨和道床没有明显的断错,表现为4~5 m的连续左旋弯曲变形;铁路东、西两侧形成NE向的张裂陷和NW向的地震鼓包,而道床和铁轨的垂直位移幅度较小。震中远离铁路时的变形效应与震中位于铁路线附近时的变形相似,但位移幅度减小,铁轨和道床形成1~2 m的连续左旋弯曲变形。因此,东昆仑断裂未来再次发生7~8级强烈地震时,无论地震震中远离铁路还是在铁路附近,其断裂的突发性粘滑错动都将导致青藏铁路的大变形和破坏。     

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″。      

2022年1月8日青海门源MS 6.9地震地表破裂考察的初步结果及对冷龙岭断裂活动行为和区域强震危险性的启示

2022年1月8日青海门源M_S 6.9地震发生在青藏高原东北缘的祁连山断块内部,仪器震中位于海原活动断裂系西段的冷龙岭断裂带上,是该断裂系自1920年海原8.5级大地震后再次发生M>6.5的强震。考察结果的初步总结表明,此次门源地震产生了呈左阶斜列分布、总长度近23 km的南北两条破裂,在两者之间存在长约3.2 km、宽近2 km的地表破裂空区。南支破裂(F₁)出现在托来山断裂的东段,走向91°,长约2.4 km,以兼具向南逆冲的左旋走滑变形为主,最大走滑位移近0.4 m。北支主破裂(F₂)出现在冷龙岭断裂的西段,总长度近20 km,以左旋走滑变形为主,呈整体微凸向北东的弧形展布,包含了走向分别为102°、109°和118°的西、中、东三段,最大走滑位移出现在中段,为3.0±0.2 m。此外,在北支主破裂中—东段的北侧新发现一条累计长度约7.6 km、以右旋正断为主的北支次级破裂(F₃),累计最大走滑量约0.8 m,最大正断位移约1.5 m。综合分析认为,整个同震破裂以左旋走滑变形为主,具有双侧破裂特点,宏观震中位于北支主破裂的中段,其地表走滑位移很大可能与震源破裂深度浅有关,其中的右旋正断次级破裂可能是南侧主动盘向东运移过程中拖曳北侧块体发生差异运动所引起的特殊变形现象。印度与欧亚板块近南北向强烈碰撞挤压导致南祁连断块沿海原左旋走滑断裂系向东挤出,从而引发该断裂系中的托来山断裂与冷龙岭断裂同时发生破裂,成为导致此次强震的主要动力机制。在此大陆动力学背景下,以海原左旋走滑断裂系为主边界的祁连山断块及其周边的未来强震危险性需得到进一步重视。      

试论西藏活动构造带及其对地震的控制作用

在西藏地区分布有一系列近南北向的活动构造带。本区地震绝大部分属于浅源地震。地震活动具有频度高、强度大和复发周期短的特点。地震震中主要分布于活动构造带的边界断裂附近。但在边界断裂转折或交叉部位,震中分布的密度最大,震级较小;而边界断裂的其它部位,一般密度小,震级大。地震断裂带的力学性质主要与其走向有关。北西向为右旋走滑断裂,北东向为左旋走滑性质;近南北向为张性正断层性质。本区控震构造应是活动构造带,发震构造应是活动构造带中的边界断裂。     

2017年九寨沟Ms7.0地震揭示青藏高原东缘岷山地区一条新的左旋走滑断裂

2017年8月8日,青藏高原东缘川西九寨沟地区发生Ms7.0地震。基于震源机制解和余震分布特征,结合历史地震和区域新构造分析,揭示了一条新的左旋走滑断裂:九寨沟-虎牙断裂,该断裂斜切岷山隆起,呈弧形展布,北接塔藏罗叉断裂,南连虎牙断裂,是东昆仑左旋走滑断裂的最新东延。新构造研究结果表明,第四纪以来,青藏高原东部巴颜喀拉地块向东挤出,在其东缘岷山地区边界运动学性质发生了明显的转换:早-中更新世之交的昆黄运动时期（1.0~0.6Ma）,向东挤出运动主要转换为地壳缩短变形和块体隆升,沿岷山隆起东西两侧发生逆冲断裂作用;而自晚更新世晚期以来（ca 120 ka）,地块向东挤出伴随着块体顺时针旋转,构造变形以左旋走滑活动为主,主要集中在塔藏-九寨沟-虎牙断裂带。新构造运动性质的转换使得一些早期强烈活动的断裂,如岷江断裂、漳扎断裂等,其现今活动性明显减弱,而新的左旋走滑断裂正在孕育诞生。这一活动断裂演化图像的新认识为本地区未来强震评估和预测提供了新的视角。     

玉树断裂带左旋走滑活动标志及其几何学 与运动学特征

玉树断裂带位于甘孜-玉树断裂带北西段,是一条总体呈NWW向展布的左旋走滑活动断裂带.沿断裂带发育错断水系与冲沟、拉分盆地、地震地表破裂与断裂破碎带等一系列反映玉树断裂带左旋走滑活动的典型地质-地貌标志.在室内遥感解译的基础上,结合最新的野外实地调查成果,对沿玉树断裂带上反映其左旋走滑活动的地质-地貌标志进行了总结,并对断裂带的几何学与运动学特征进行了综合分析.结果表明,玉树断裂带总长约150km,总体走向120～130°,自西向东可划分为呈左阶雁列分布的陇蒙达-结隆段、结隆-结古段和结古-查那扣段3段.沿该断裂带发育的串珠状拉分断陷盆地规模的大小反映出玉树断裂带自西向东拉张效应逐渐减弱、挤压效应逐渐增强的特点.玉树2010年7.1级地震的宏观震中处于晚第四纪活动性最为显著的中段,而仪器震中恰好处于该断裂带的不连续部位,进一步证明雁列走滑活动断裂带上的不连续部位通常是强震活动的初始破裂区域.     

西秦岭地区东昆仑-秦岭断裂系晚新生代左旋走滑历史及其向东扩展

要通过在TM遥感图像解译和野外观测的基础上,描述了东昆仑断裂带东段活动形迹的组成和活动断层地貌特征,阐述了甘南高原西秦岭地区新近纪拉分盆地的沉积-构造特征,提出了该区东昆仑-秦岭断裂系晚新生代左旋走滑伸展-走滑挤压-走滑伸展的3个阶段的构造变形模式。指出,中新世晚期至上新世早期,东昆仑-秦岭断裂系以左旋走滑伸展活动为主,伴随着西秦岭地区拉分盆地的形成和超基性火山岩群的发育。这期左旋走滑伸展活动向东扩展导致了渭河盆地新近纪引张应力方向由早期的NE-SW向转变为晚期的NW—SE向。上新世晚期以来(约3．4Ma以前),东昆仑-秦岭断裂系以左旋走滑挤压活动为主,导致早期拉分盆地的轻微褶皱变形,走滑挤压活动主要集中在东昆仑东段玛沁-玛曲主断裂带上。该期构造变动持续到早更新世,它的向东扩展产生了广泛的地壳形变效应,包括青藏东缘岷山隆起带的快速崛起、华北地区汾-渭地堑系的形成和发展以及郯庐断裂带右旋走滑活动等。中、晚更新世时期,断裂系以走滑伸展变形为主,主要集中在东昆仑断裂带东段3个分支上,地块向东挤出伴随着顺时针旋转。     

玉树地震地表破裂调查与灾后重建避让选址研究

2010年4月14日07时49分40.7秒,青海省玉树县发生Ms7.1级地震。通过现场调查和分析,玉树地震的发震断裂是甘孜—玉树活动断裂的玉树段,地震产生的地表破裂长度为23km,走向北西西—北西,总体表现为左旋走滑特征,可进一步分为3段:西段呈连续延伸的左旋走滑破裂,在隆宝镇的"郭央烟宋多"附近(坐标:北纬33°03′11″、东经96°51′26″)最大水平位移达1.75m,可定为宏观震中;中段主要位于县城南侧,由多条右阶斜列的破裂组成;东段表现为逆冲兼左旋走滑。玉树地震除了造成大量房屋破坏外,次生地质灾害主要包括:地震砂土液化及其引起的公路变形、地震滑坡、地震诱发水渠破坏及其链生土质滑坡和泥石流等。通过对内外动力地质灾害的综合分析,初步提出了玉树地震灾区灾后重建避让选址的建议。     

2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震发震构造浅析

2017年8月8日21时19分,四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震,震中位于巴颜喀拉块体东边界虎牙断裂和东昆仑断裂带东段塔藏断裂交汇区域,地震构造背景较为复杂。地震导致了房屋和道路破坏、滑坡崩塌。根据高分辨率卫星影像解译、阶地坎变形的测量和测年数据得到：塔藏断裂东段晚第四纪以来以左旋走滑为主,兼逆分量,水平滑动速率为2.7~4.1 mm/yr,垂直滑动速率为0.56~0.6 mm/yr。结合此次地震的主余震分布、主震震源机制解等综合结果,初步建立了三维发震构造模型,分析认为此次地震属于走滑型地震,主破裂倾角57°~77°,发震断层可能是塔藏断裂的一条分支,是青藏高原块体向东推挤的一次地震事件。基于历史地震、活动断裂和形变观测方面的研究,巴颜喀拉块体具备显著的强震构造背景,对于该块体边界带周缘的强震活动和变形需要继续关注。     

活动断裂带工程地质研究

活动构造带工程地质问题是工程地质和岩土工程界长期关注的难点,主要涉及断裂剧烈活动(地震)产生的地表破裂、隧道震害、斜坡地质灾害、非震期活动断裂带隧道应力异常、碎裂岩带大变形,以及活动断裂长期演化过程中对地形地貌、斜坡岩体结构和局部地应力场的影响等。本文简要回顾了国内外活动断裂带工程地质研究从模糊到逐渐清晰的过程,重点梳理总结了地面工程避让活动断裂、隧道工程穿越活动断裂带的稳定性评价、活动断裂带斜坡地质灾害效应等方面的主要进展,结合作者以往研究认为：①不同类型活动断裂的影响带宽度或避让距离有所差异,逆断型地表破裂影响带宽度(D)与垂直位移(H)基本符合线性关系D=10H+16. 0m,可据此确定避让距离,走滑型地表破裂的避让距离取15m为宜。②结合复杂艰险山区铁路选线和施工过程,给出了隧道工程穿越活动断裂带的合理角度,以及地震期和非地震期活动断裂带附近的隧道变形破坏特征。③从活动断裂带对地形地貌和岩体结构的影响、断裂剧烈活动(地震)诱发崩塌滑坡灾害、断裂蠕滑作用对斜坡应力场和稳定性的影响、断裂活动为地质灾害链提供大量物源等方面,揭示了活动断裂带地质灾害效应的主要表现形式。综合以上研究进展和存在的问题,提出了今后值得关注的主要研究方向,对于活动构造区工程地质研究和防灾减灾具有指导意义。     

青藏高原中部第四纪左旋剪切变形的地表地质证据

在青藏铁路的格尔木—拉萨段进行的活动断裂调查发现,在沱沱河—五道梁之间宽约150km的地段内发育了多条由北西西向次级断层左列分布构成的北西西向和北西向左旋张扭性断裂带,在断裂带之间则发育"S"型的北东向裂陷盆地和雁列分布的菱形裂陷盆地,盆地边界断裂也为左旋张扭性质。上述断裂带和裂陷带主要形成于第四纪,它们构成了宽约150km的不均匀的左旋简单剪切变形域,该变形域的整体活动性较弱,属于弱的不均匀剪切变形域。但其中的二道沟断陷盆地是个例外,该盆地边界断裂的垂直活动速率约为0 5mm/a,左旋活动速率介于0 8～1 0mm/a之间。而在整个左旋剪切变形带累计的左旋走滑速率不会超过6mm/a,它们所调节的昆仑山与唐古拉山之间的地壳南北缩短量也可能仅占总缩短量的15%～30%。上述弱剪切变形域与强烈左旋走滑的昆仑断裂系共同构成了高原中部的左旋剪切变形带,它们在印度板块与欧亚板块强烈碰撞的构造动力学背景下,起着调节青藏高原南北向缩短的重要作用。     

郯庐断裂带安徽段现代地震活动及应力场特征

分析了郯庐断裂带安徽段地震活动特征,利用近震直达波最大振幅比方法反演了99次中-小地震震源机制,并作了统计和聚类分析。现代地震活动整体上继承了历史地震分布格局,未显示增强趋势;断裂带及邻区应力场P轴和T轴优势方位大致呈近东西向和近南北向分布,现今承受的作用力以近水平或斜向为主,但也存在部分其它方向的应力场和近垂直方向的作用力。震源断层的破裂类型,带内以逆冲(或正断),或近逆冲(或正断)型为主。带附近较明显地呈现出走滑型或近走滑型破裂的优势;北、南亚段应力场有明显差异,即北压南张,其分界大约在北纬32°附近,北西西走向的桥头集—东关断裂是两者间的构造变换带。     

佳木斯—伊通断裂韧性剪切变形时代及其地质意义

作为郯庐断裂北段主干断裂的佳木斯-伊通断裂（简称佳-伊断裂）,其最早开始活动的时代一直以来都存在争议。为了更好确定其活动时代,对佳-伊断裂昌图段南城水库附近的韧性剪切带展开了详细研究。野外构造解析和显微构造特征显示,剪切带糜棱面理走向北北东-南南西,其上发育北东方向的缓倾拉伸线理,指示该剪切带为逆冲-走滑韧性剪切特征。锆石U-Pb年龄测试结果表明,剪切带中糜棱花岗岩形成在174~173 Ma,该糜棱岩带被后期未变形辉绿岩脉侵入,辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄为164 Ma,从而限定该期次韧性变形发生在174~164 Ma之间的中侏罗晚期。取自剪切带糜棱花岗岩内的变形黑云母40Ar/39Ar测试结果表明,糜棱花岗岩在187~166 Ma左右受到了显著的热事件的扰动。这些证据证明,佳-伊断裂在中侏罗晚期发生过显著的左行走滑韧性剪切,结合对东北地区火成岩研究成果的分析,佳-伊断裂中侏罗晚期的韧性变形可能与古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲有关,该时期侵位的岩浆活动开始显著受到俯冲引发的挤压应力作用的影响。      

青海鄂拉山断裂带晚第四纪构造活动及其所反映的青藏高原东北缘的变形机制

鄂拉山断裂带是分隔青海乌兰盆地 (柴达木盆地的一部分 )与茶卡—共和盆地的一条重要边界断裂 ,长约 2 0 7km ,由 6条规模较大的主要以右阶或左阶次级断裂段羽列而成 ,阶距约 1～ 3.5km。该断裂右旋走滑的起始时代为第四纪初期 ,约在 1.8～ 3.8MaB .P .期间 ,大的地质体累积断错约 9～12km。断裂新活动形成了一系列山脊、冲沟和阶地等的右旋断错及断层崖、断层陡坎等。晚更新世晚期以来 ,鄂拉山断裂带的平均水平滑动速率为 (4 .1± 0 .9)mm/a ,垂直滑动速率为 (0 .15± 0 .1)mm/a。鄂拉山地区的构造变形受区域NE向构造应力作用下的剪切压扁与鄂拉山断裂的右旋剪切和挤压的共同影响 ,共和—茶卡盆地和乌兰盆地均属于走滑挤压型盆地。青藏高原东北缘地区在区域性北东向挤压的作用之下 ,应变被分解为沿北西西向断裂的左旋走滑和沿北北西向断裂的右旋走滑运动 ,形成一对共轭的剪切断裂。鄂拉山断裂及其他北北西走向断裂的发展演化和变形机制表明青藏高原东北缘向东的挤出和逃逸是非常有限的。     

甘孜玉树断裂带第四纪活动特征

甘孜-玉树断裂带位于西金乌兰湖一玉树断裂带的南端,广义的鲜水河断裂向西北延伸的部分,是青藏高原川滇菱形块体向东挤出的北部边界,其结构较为复杂,根据其活动性的差异可分为3个段落：南段由一组斜列的左旋断裂组成,断裂活动形成甘孜左阶拉分盆地,岩桥区地震活动强烈;中段以强烈走滑运动为主,并在断裂北侧形成一系列断陷盆,现今无地震记录;北段自邓柯向北转折,由主干断裂及一系列羽状断裂斜截复合,且以左旋走滑为主,与断裂有关的断陷盆地都发育在断层的西侧,地震活动分散,且活动性较弱。断裂带上的玉树-竹庆段断层谷地是南水北调西线侧雅金沙江-雅砻江调水线路的必经之地,强烈的断层活动以及形成的宽广的构造破碎带,将给工程施工和工程运行带来巨大的困难。     

东昆仑断裂带库赛湖段晚第四纪古地震研究*

对东昆仑断裂带库赛湖段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露研究。除2001年昆仑山口西8.1级地震外,共揭露出9次古地震事件,它们的年龄分别为31900±1923aB.P. , 27990±1681aB.P. , 23635±1427aB.P. , 20345±1225aB.P. , 16865±1018aB.P. , 12935±774aB.P. , 9730±592aB.P. , 6955±425aB.P.和3100±201aB.P.;古地震重复间隔分别为3910±2554a,4355±2205a,3290±1881a,3480±1593a,3930±1279a,3205±975a,2775±728a,3855±470a和3100±201a。研究结果表明,库赛湖段晚第四纪古地震活动具有准周期性,其平均重复间隔为3544±416a。发生在距今3100年前的倒数第1次古地震事件的离逝时间与重复间隔非常接近,这意味着2001年11月14日发生在库赛湖段的8.1级大地震为该断裂地震活动在准周期上的再现。高的滑动速率和长周期复发间隔表明库赛湖段活动习性以重复发生大地震为特征。     

准噶尔盆地腹部两类走滑断裂带及其构造变形样式

走滑断裂带对中国西部压扭性叠合盆地大中型油气田形成与分布具有重要的控制作用,也是研究难点之一.基于高密度三维地震资料,本文采用多种地震构造解析技术,瞄准噶尔盆地腹部侏罗系开展了精细走滑断裂带解释和变形样式分析.在燕山Ⅱ幕构造活动期,侏罗系发育了NWW向左行压扭性和NE向左行张扭性两类走滑断裂带.它们都是由4组剪切断层复合而成,共同遵从左行简单剪切模式,但几何学特征和构造属性差异很大.NWW和NE向走滑断裂带不存在共轭剪切关系,而是在钝夹角区（135°左右）普遍具有弧形联合与归并趋势.在构造变形中,两类同期左行走滑断裂带弧形联合控制了变形区域旋扭形变和剪切破裂,构成了一个大尺度“面”状旋扭构造体系.旋扭构造变形样式对中亚陆内造山带研究具有一定借鉴意义,也为压扭盆地的油气勘探实践提供了新思路.     

新疆东天山地区塔水河韧性剪切带特征

通过野外宏观构造及室内显微变形构造研究,认为该剪切带广泛发育变形岩石的各种脆韧性变形组构,显微变形构造发育,形成了塔水河韧性剪切带的典型特征及丰富的剪切指向标志。韧性剪切变形强烈,至少存在两期变形,第一期为晚奥陶世末南北向的挤压产生由南向北的逆冲推覆右旋剪切,第二期变形为石炭纪花岗岩带在上侵时受到剪切力作用而产生隆升滑脱左旋走滑变形。变形时代为晚奥陶世末和晚石炭世末,两期剪切总位移量分别为2.2km和2.46km,古差异应力值为82MPa和89MPa。