渭河盆地地裂缝群发机理及东、西部地裂缝分布不均衡构造成因研究

利用渭河盆地2001—2008年高精度GPS监测资料,结合区域构造特点建立了渭河盆地有限元动力学模型,基于此研究了区域现今地壳应力场特征,深入分析了构造应力场与盆地内地裂缝群发之间的内在关系,首次基于空间大地测量定量的揭示出了区域构造应力场与盆地内地裂缝群发的内在动力学联系,及盆地东、西部地裂缝分布不均衡的根本成因.研究结果表明:渭河盆地现今地壳应力场差异性显著,主要呈现出中、东部以NW-SE向拉张为主,西部则以NW-SE向压缩应力为主,整体具有相对左旋运动趋势,与区域以往长期构造变形具有较好的继承性;分析揭示出区域NW-SE向拉张构造应力正是盆地内中、东部地裂缝群发的力源机制,而盆地内差异性构造应力场也正是导致盆地东、西部地裂缝发育不均衡的根本原因所在,由此进一步证实了渭河盆地地裂缝的强构造属性,其是由活断层在上述力源机制作用下,以蠕滑形式错断地层使土层破裂而形成的.本文研究结果为盆地地裂缝灾害防治、城市安全建设提供了重要信息.     

青藏高原东北缘上地幔地震各向异性:来自SKS、PKS和SKKS震相分裂的证据

基于青藏高原东北缘甘肃区域台网41个宽频带地震台站的远震记录资料,通过PKS、SKS和SKKS震相的剪切波分裂分析,获取了台站下方介质的各向异性分裂参数,得到该地区上地幔各向异性分布图像,并结合GPS速度场和地壳剪切波各向异性分析青藏高原东北缘各向异性形成机制及壳幔各向异性特征.分析结果认为,在阿尔金断裂带西侧,各向异性快波偏振呈NWW-SEE方向,与断裂带走向有一定夹角,与塔里木盆地向柴达木盆地俯冲方向一致,说明该地区上地幔物质变形主要受古构造运动的影响,属于"化石"各向异性.在祁连山-河西走廊构造区,XKS快波偏振呈NW-SE方向,一致性较好,与区域断层走向方向相同;由区域小震的地壳剪切波分裂分析得到的地壳剪切波快波偏振在该区域呈NE-SW方向,与相对于稳定欧亚大陆GPS运动速率一致,地壳和地幔快波偏振方向的差异表明壳幔变形可能有不同的形变机制.在陇中盆地及其周缘,由于处于活跃青藏地块与稳定鄂尔多斯地块之间的过渡带,相对于其他区域具有更加复杂的构造背景,地壳快波偏振和地幔快波偏振总体上呈NWW-SEE方向,说明壳幔变形机制可能相同;但不同台站结果之间存在一定离散性,推测是由于受局部构造特征差异性造成.     

库车-天山盆山系统新近纪变形特征

库车-天山盆山系统的新近纪变形表现为盆山边界与盆地内部应力状态的不一致和基底与盖层变形样式的不一致. 对脆性断层产状要素的观测和应力状态恢复表明, 天山南缘带及盆山边界的脆性断层主要反映了NW或NNW向的伸展活动, 而盆地内的脆性断层却记录了NW-SE向的挤压应力状态. 对露头和地震剖面的研究以及理论计算结果表明, 盆山边界的变形以基底块断为特征, 边界正断层和边界上冲断层间的相互运动造成了盆山边界的阶梯式抬升, 并引发了盆地中盖层的重力构造, 先后形成了以三叠系黄山街组页岩和新生界下部膏盐层为滑脱层的断层滑脱褶皱.     

渤海及其邻区震源机制解特征

通过分析渤海及邻区的震源机制解的特征,发现该区现代构造应力场的主压应力方向为NEE-EW向,主张应力方向为NNW-SN,以水平和近水平应力作用为主。渤海盆地及邻区的地壳破裂以NW-WNW和NNE-NE走向的共轭剪切破裂活动为特征,是现代构造应力场作用的构造基础。震源机制解的系统聚类表明,渤海及邻区的地震主要以走向滑动地震为主,其次为正断层地震,对应该区不同的构造运动。     

秦岭造山带及其两侧区域地壳剪切波分裂

本文分析了陕西区域地震台网2006年1月到2015年7月的近震波形资料,采用剪切波分裂系统分析方法(SAM),获得了秦岭造山带及两侧区域17个台站的快波偏振方向和慢剪切波时间延迟.结果显示,剪切波分裂参数具有明显的分区特征.鄂尔多斯内部和渭河盆地的台站表现出NE-SW和NEE-SWW向的快波偏振方向,与华北地块区域主压应力方向一致;鄂尔多斯西南部,处于多个地块过渡区,积累了大量的应变,该区快波偏振方向较为复杂,反映了该区复杂的区域构造;南秦岭以勉略缝合带为界,北部为秦岭微板块,南部为扬子地块北缘.秦岭微板块地区台站快剪切波优势偏振方向为NWW-SEE向,与华南地块应力方向一致;扬子地块北缘地区台站表现出NE-SW向的快波优势偏振方向,可能受到青藏高原向东北扩张的影响.本文得到的快剪切波优势偏振方向与秦岭造山带被商丹缝合带和勉略缝合带分割的构造划分方案一致.研究区内,扬子地块北缘地区慢剪切波时间延迟最大,可能反映该区各向异性强于其他区域.本文的研究结果为进一步了解区域应力场特征和动力学过程提供了重要参考.     

京西北盆岭构造区现代构造应力场的非均匀特征

京西北盆岭构造区包括延矾、怀涿、蔚广、阳原、灵丘、怀安及张家口多个活动断陷盆地.通过对该区大量活动断层擦痕的测量,利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法,获得研究区24个测点的构造应力张量数据;同时利用格点尝试法对研究区两个不同应力分区的中小地震震源机制解进行了分析.依据断层滑动与震源机制解两类资料的分析计算结果,初步给出了研究区现代构造应力场的非均匀特征：延矾盆地区域（B区）断层滑动反演的构造应力张量与震源机制解类型均表现为走滑型,表明该区受控于NEE-SWW向挤压、NNW-SSE向拉张的区域构造应力作用.怀涿、蔚广等盆地所在的山西断陷带北部尾端区域（A区）断层滑动反演的构造应力张量与震源机制解类型以正断型为主,表明怀涿、蔚广等盆地所在的山西断陷带北部尾端区域（A区）受近NNW-SSE向拉张的局部构造作用相对于延矾盆地更为显著.现代构造应力场的非均匀分布反映了京西北盆岭构造的差异特征.     

中国西南地区现代构造应力场基本特征

通过区域范围大量活动断层擦痕的观测,利用由断层滑动方向反演构造应力张量的计算方法,获得西南区41个测区(点)上58个构造应力张量的方向结构特征,并综合震源机制解、原地应力测量,得出中国西南地区现代构造应力场基本特征:(1)中国西南地区现代构造应力场自第四纪早更新世末期或中更新世以来是持续稳定的;(2)构造应力作用以水平为主;(3)最大主应力轴方位由北到南呈规则转动的趋势.在北部松潘、龙门山地区为NEE-SWW 方向,到中部川西地区转为近 E-W 方向,再到云南地区转为 NNW-SSE 或近 N-S 方向;(4)区域构造应力场具有明显的分区特征;(5)地壳深部与浅部应力状态在主方向和应力结构类型上有较好的一致性.此外,构造应力张量分期研究的结果还初步表明,在第四纪早期,西南地区主要受到来自印度板块的侧压作用.受此侧压的影响,区域构造应力场主要表现为北东-近东西方向的挤压.      

四川盆地荣县—威远—资中地区发震构造几何结构与构造变形特征:基于震源机制解的认识和启示

四川盆地荣县—威远—资中地区属于历史弱震区,然而2019年相继发生多次破坏性地震事件.本文基于四川区域地震台网宽频带地震仪记录波形资料,利用CAP(Cut and Paste)波形反演方法,获得了2016年以来发生在荣县—威远—资中地区的26个M_S≥3.0地震的震源机制解、震源矩心深度和矩震级,对该区域发震构造几何结构与变形特征及构造应力场特征进行了初步分析.主要获得如下认识:(1)26个M_S≥3.0地震的震源矩心深度在1.5～5 km之间,平均深度3.4 km,表明事件发生在上地壳浅部沉积层内;震源深度分布揭示发震断层面倾向SE、缓倾角.(2)26个地震的震源机制全部为逆冲型,表明发震构造整体为逆断层性质.节面优势方位NNE-NE,结合走向与倾角统计结果,本文推测发震构造可能为威远背斜南翼一系列倾向SE、走向NNE-NE的缓倾角盲冲断层.(3)P、T、B轴优势方位单一,表明研究区域处于相对简单的构造应力环境.区域应力场反演获得的最大主压应力轴σ_1方位NW-SE,近水平,与目前已知的该区域构造应力场水平主压应力方向一致,反映区内构造活动主要受区域构造应力场控制;其明显有别于四川盆地南缘2019年6月17日长宁M_S6.0地震余震区NE-SW向的最大主压应力轴方位也揭示出四川盆地构造应力场具有明显的分区特征.(4)26个地震整体的应变花表现为NW-SE向挤压白瓣形态,表明区内发震构造整体呈NW-SE向纯挤压变形模式,明显有别于2019年长宁M_S6.0地震序列NE-SW向挤压兼具小量NW-SE向拉张分量的构造变形模式,进一步表明四川盆地构造变形模式也具有明显的分区特征.     

渤海湾盆地构造差异演化与油气差异富集

渤海湾盆地是中国东部最富油的新生代含油气盆地.盆地内各坳陷因区域应力场环境不同而表现出不同的断裂演化过程,垂向上的油气分布也具有明显的差异.本文基于各坳陷断层组合样式、发育密度和活动速率(FAR)的分析,阐述了渤海湾盆地断层发育演化的时空差异性.并通过区域应力场分析,探讨了断层活动差异的动力学机制.研究表明,渤中坳陷位于活动较强的营口-潍坊与北京-蓬莱走滑断层交会所形成的强烈转换拉张构造区,其主干断层活动最强,新近纪以来活动速率最大(FAR10 m/Ma),在新构造运动期(上新世至今)甚至超过25 m/Ma,大部分油气可以通过这些断层发生垂向运移并在新近系成藏.远离渤中坳陷的其他坳陷新近纪以来断层活动速率减弱(FAR10 m/Ma),新构造运动期近乎停止,不能成为油气垂向运移通道,油气主要聚集于古近系.因此,渤海湾盆地新近纪以来,尤其是新构造运动以来断层的差异活动控制了油气垂向的差异富集.     

基于GPS应变、地震应变率与震源应力场对帕米尔高原现今构造变形特征的分析

研究帕米尔高原的构造变形特征对于理解印度板块向北推挤过程中的应变分配方式以及应力转换模式具有重要的意义.本文利用区域GPS应变场、地震应变场与震源应力场分析帕米尔高原的构造形变特征.主要结论为:(1)该区域变形主要以NNW-SSE或近N-S向的挤压为主,在高原内部伴有明显的近ENE-WSW或E-W向拉张,应力方向在帕米尔高原与塔吉克盆地区域呈现逆时针旋转的趋势,而在塔里木盆地则显示几乎与帕米尔高原的一致的应力状态,这可能与两侧盆地块体的强度差异有关.(2)安德森断层参数A∅显示帕米尔高原北缘与西侧区域为逆断层应力状态,在高原内部为正断层应力状态,这与GPS应变的结果显示的应变主要集中在主帕米尔断裂与阿莱谷地附近而在高原内部应变较低是一致的,另外应力在喀喇昆仑断裂北段的方向基本平行于断层走向,以及断层北端较低的滑动速率,这说明了地壳挤压缩短可能是帕米尔高原主要的的构造变形特征,并不支持由于边界走滑断裂导致的应变分异或者块体挤出的模式.(3)综合考虑地震应变方向与SHmax从帕米尔北部NNW-SSE方向到天山北部的近N-S方向的转换,GPS应变方向在帕米尔高原两侧盆地都存在不同程度的旋转,应力场安德森参数A∅显示的应力状态以及SKS的结果显示的近ENE-WSW方向,我们认为印度板块向北推挤与天山造山带碰撞导致帕米尔高原不对称的径向逆冲是帕米尔高原现今构造变形的主要成因与构造模式.     

四川盆地荣县—威远—资中地区发震构造几何结构与构造变形特征:基于震源机制解的认识和启示

四川盆地荣县—威远—资中地区属于历史弱震区,然而2019年相继发生多次破坏性地震事件.本文基于四川区域地震台网宽频带地震仪记录波形资料,利用CAP （Cut and Paste）波形反演方法,获得了2016年以来发生在荣县—威远—资中地区的26个M_S≥3.0地震的震源机制解、震源矩心深度和矩震级,对该区域发震构造几何结构与变形特征及构造应力场特征进行了初步分析.主要获得如下认识：（1）26个M_S≥3.0地震的震源矩心深度在1.5~5 km之间,平均深度3.4 km,表明事件发生在上地壳浅部沉积层内;震源深度分布揭示发震断层面倾向SE、缓倾角.（2）26个地震的震源机制全部为逆冲型,表明发震构造整体为逆断层性质.节面优势方位NNE-NE,结合走向与倾角统计结果,本文推测发震构造可能为威远背斜南翼一系列倾向SE、走向NNE-NE的缓倾角盲冲断层.（3）P、T、B轴优势方位单一,表明研究区域处于相对简单的构造应力环境.区域应力场反演获得的最大主压应力轴σ₁方位NW-SE,近水平,与目前已知的该区域构造应力场水平主压应力方向一致,反映区内构造活动主要受区域构造应力场控制;其明显有别于四川盆地南缘2019年6月17日长宁M_S6.0地震余震区NE-SW向的最大主压应力轴方位也揭示出四川盆地构造应力场具有明显的分区特征.（4）26个地震整体的应变花表现为NW-SE向挤压白瓣形态,表明区内发震构造整体呈NW-SE向纯挤压变形模式,明显有别于2019年长宁M_S6.0地震序列NE-SW向挤压兼具小量NW-SE向拉张分量的构造变形模式,进一步表明四川盆地构造变形模式也具有明显的分区特征.     

鄂尔多斯周缘地壳应力场研究

收集了鄂尔多斯周缘的297个震源机制解数据,应用震源机制解反演应力场的网格搜索法分区反演该地块周缘地区平均应力场。应力场反演结果显示:该地块周缘地区地壳应力场总体表现为NE-SW向的主压应力,NW-SE向的主张应力。北缘的河套活动断陷带处于ENE-WSW向的水平挤压和NNW-SSE向的水平拉张共同作用的应力状态。南缘的渭河断陷带处于近NS向的水平拉张应力状态。东缘的山西断陷盆地带处于NNW-SSE向的水平拉张应力状态。在地块西面,主压应力轴方向由南段的ENE向逐渐向中段逆时针转为近NE向,继而往北转为NNE向。应力场反演结果和鄂尔多斯地块NS两侧呈EW向展布的断陷带表现为左旋剪切拉张带以及EW两侧呈NNE向展布的断陷带则表现为右旋剪切拉张带的性质一致。本研究结果与前人的研究结果一致性较好,说明了结果的可靠性。     

用接收函数方法研究华北克拉通中部造山带及其邻域地壳方位各向异性

华北克拉通是中国东部的重要组成部分,近年来众多研究结果表明,华北克拉通东部在中生代以来发生了明显的岩石圈减薄和破坏.深部岩石圈破坏过程必然伴随地壳构造变形.因此,详细的地壳变形信息可为认识华北克拉通东部的破坏过程和方式提供基本观测依据.文章采用远震接收函数集约束地壳方位各向异性结构的方法,对华北克拉通198个流动地震台站的莫霍面Ps转换波进行谐波分析,获得了其中23个台站下方稳定可靠的地壳平均方位各向异性结构信息,并进一步分析判断了这些台站所在的渤海湾盆地边缘、阴山-燕山造山带及太行山地区的地壳变形特征.研究结果显示,华北克拉通中部造山带邻域台站下方地壳的S波快慢波分裂时间从0.05到0.68s不等,平均值为0.23s,说明在研究区域存在明显的地壳方位各向异性.分析认为,华北克拉通破坏峰期中国东部强烈的NW-SE向伸展变形事件对该区域地壳方位各向异性的贡献很大.除此以外,渤海湾盆地边缘台站下方近E-W向的快波方向,说明该区域可能还受到ENE-WSW方向的现今地壳最大水平主压应力场的作用;阴山-燕山构造带附近地壳各向异性特征还受到侏罗纪到早白垩世多期主要为N-S向的缩短变形运动的影响;太行山地区的台站分裂时间较大,快波方向呈现一致的NW-SE向,与远震SKS波分裂方法得到的快波方向的一致性较好,推测该区域地壳变形可能主要与晚中生代到新生代以来的岩石圈改造和上地幔物质底侵有关.     

青藏高原东北缘甘东南地区地壳各向异性特征及构造意义

本文利用径向和切向接收函数确定地壳各向异性的方法,处理了布设在青藏高原东北缘甘东南地区、横跨西秦岭北缘等断裂的24个密集宽频带流动台站远震资料,得到了研究区地壳各向异性特征.结果显示,平均快波方向呈现NW-SE、NWW-SEE及NNW-SSE,平均分裂时间0.56 s.甘东南中部及北部地区快波方向与GPS速度方向、前人利用XKS波分裂获取的快波方向及该地区断层展布方向基本一致,说明该地区壳幔运动可能是耦合的.同时研究区南部少数台站快波方向呈现NNW-SSE,与断裂方向及GPS速度方向有一定夹角,表明台站下方壳幔运动可能是解耦的.全区快波方向自北向南由近E-W逐渐转变为NW-SE,最后变为NNW-SSE.据此推测地壳在该区的变形挤压有顺时针方向旋转的趋势,这与该区块体挤压应力方向一致.     

汶川地震前后太原盆地应力场变化特征研究

利用小震震源机制解、地震视应力、GPS测量结果等资料,对汶川地震前后太原盆地应力场变化特征进行了研究。结果表明,汶川地震对太原盆地构造应力场的影响较为显著,不仅改变了应力场的方向,也改变了应力值的大小;应力场特征由震前NNE-SSW向拉张应力的局部小区域应力场为主,转为震后NEE-SWW向挤压应力为主且接近华北地区应力场。该变化态势有利于局部应变能积累,因而可能是太原盆地中小地震活跃的诱发因素。     

太行山南缘断裂带新构造活动及其区域运动学意义

基于TM遥感影像的构造地貌解译和野外活动断层滑动矢量的测量和分析 ,阐述了太行山南缘断裂带第四纪左旋走滑活动的构造和地貌标志 ,反演了断裂变形的构造应力场 ,探讨了太行山南缘断裂带左旋走滑活动的区域运动学意义。研究表明 ,第四纪时期太行山南缘断裂带是一条斜张左旋走滑断裂。断层滑动矢量观测显示新近纪以来有 2期引张应力作用 :早期为NE -SW向引张 ,晚期为NNW -SSE向引张 ,这个观测结果与渭河地堑盆地的新近纪—第四纪 2期引张构造应力场一致。根据华北盆地构造资料推断 ,太行山南缘断裂带向东延伸与盆地内的泌阳 -开封 -商丘断陷带相接 ,共同构成了南华北和北华北 2个断陷区的构造边界。指出该断裂带作为南华北块体北缘 ,其新构造时期的斜张左旋走滑活动与南部秦岭断裂系左旋走滑活动一致 ,它们组成了一个宽阔的、向东撒开的、弥散型分布的左旋走滑形变带 ,调节着华南地块相对于华北地块向SEE方向的构造挤出     

板内盆地地震构造分析──以江苏南部为例

板内地震构造的主要控制因素是区域构造应力场和局部的特殊发震构造条件。本文提出江苏南部强地震的主要构造标志是新生代活动盆地，盆地内的隐伏发震断层与区域构造应力场的最大主应力之间的夹角正好有利于剪切破裂的发生。三维有限元数值模拟证明，盆地形成过程中产生的地壳脆弱化，导致构造应力的重新分布和局部集中，盆地内部脆弱体中的隐伏断层是潜在的震源破裂面，盆地边缘积累的弹性应变能则是地震时释放的能量来源。     

秦王川盆地西缘断裂活动性综合研究及盆地成因分析

秦王川盆地西缘断裂发育于陇中盆地地震构造区内部,本文对其进行了综合研究。浅层人工地震探测表明,该断裂在最小埋深130m处有显示,联合钻探结果表明该深度处为新近纪湖相沉积地层,泥岩层顶面向盆地方向呈斜坡状,槽探未揭露出断层。综合研究表明该断裂发育在新近纪地层内部,并未上穿第四纪沉积物,属于前第四纪隐伏断层。秦王川盆地在古近纪—新近纪山间泛湖盆的基础上,由于区域构造应力不均匀挤压抬升,形成山间负向地形,成为第四纪多变环境下河流堆积的拗陷盆地。秦王川盆地西缘断裂不具有控制中强地震空间分布的作用和形成地表破裂的能力,对盆地的构造稳定性不构成影响,亦不影响兰州新区的规划发展。     

清江隔河岩水库区地壳应力场的基本特征

根据震旦一二叠纪地层中构造变形的实际观测及卫星影象解译资料,计算了清江隔河岩水库区新生代以来区域应力场的主应力方向。结果表明：主压应力为北东东向,主张应力为北北西向,现代构造应力场与新生代以来应力场基本一致。晚第三纪以来,该区构造应力场相对稳定和统一。     

新疆伽师及周围构造应力场区域特征探讨

在利用伽师及周围58次中强地震震源机制解对这一地区的构造应力场进行分析的基础上,结合系统聚类和应力场反演计算结果,对不同时期、不同区域应力场的变化特征进行了分析。该区域地震以走滑错动为主,柯坪块体逆冲作用更为明显。区域最大主压应力方向近SN,但不同构造背景下的主压应力方向存在着较明显的差异。乌恰-喀什地区P轴基本近SN向,但存在着由NW—SN—NE的随时间变化的过程;柯坪块体内部长期以来受较为一致的NW-SE向压应力作用;伽师震区P轴方向为NE-SW。1996年区域应力场方向开始发生明显的变化,P轴方位向NE偏转,倾角增大。结果表现出不同构造环境下应力场分布格局的特征或变化