利用基岩断层面形貌定量特征识别古地震——以霍山山前断裂为例

基岩断层面形貌特征的定量分析方法是研究断层活动历史和识别古地震的有效手段,是对探槽技术的有力补充,可以弥补在基岩区开展古地震研究技术手段的严重不足。文中以山西霍山山前断裂上的断层面(崖)为例,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的2D分维值,并通过沿断层走向逐条平均的方式获得了2D分维值在断层倾向上的分布特征,结果显示断层面形貌在倾向上具有显著的分带性特征,由此获得的每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式增加。这种断层面形貌在倾向上的显著分带性特征、特征分维值的阶跃式增加反映了断层面的出露方式不是渐进式,而是不连续的间歇式;这种间歇式分带性出露方式与断层的周期性地震活动相关,每个分带的特征值与每个分带的出露时间相关,即与地震发生时间相关。因此:1)可以通过每一个断层面分带的特征分维值估计该分带出露的时间;2)断层面分带的宽度可以用来估计每次破裂地震的同震位移量。霍山山前断裂带上3个基岩断层面形貌分带揭示出3次地震事件;3个2D特征分维值不仅显示3个分带自上而下由老变新的阶跃特征,而且3个阶跃之间大致相等的特征分维值差显示了3次地震发生间隔是大致相等的;断层面分带的宽度反映出破裂地震的倾向同震位移量大约为3.5m。此外,在阶跃式分带之间还存在宽0.5~1m的较窄分带,这些窄分带的特征分维值是随断层面高度增加而逐渐增大的,显示在间震期基岩断层面被逐渐剥露的特征。     

大青山山前断裂呼和浩特段晚第四纪古地震活动历史

通过沿大青山山前断裂呼和浩特段的奎素、乌兰不浪和青山牧场 3个地点地貌面和探槽组的精细研究 ,揭露出该断裂段距今约 1 9万年以来共发生 7次古地震事件。它们分别发生在距今约 1 875± 0 0 75、1 6 97± 0 0 96、1 4 6 5± 0 0 6 7、1 182± 0 0 6 9、0 94 5± 0 0 2 6、0 6 83±0 0 2 6和 0 4 5 0± 0 0 2 3万年 ,平均重复间隔 2 375± 4 32年。由断层位移量限定法和多探槽校验法判定 ,这一时期该断裂段的古地震活动历史是完整的     

色尔腾山山前断裂得令山以东段晚第四纪活动特征与古地震事件

色尔腾山山前断裂得令山以东段属全新世活动断裂。距今约 30ka以来 ,断裂上升盘的平均抬升速率为 :大佘太段 0 19mm/a ,乌兰忽洞段 0 2 0mm/a。探槽揭露 ,大佘太段 ,约 32kaBP以来 ,发生过 4次古地震事件 ,事件发生时间依次为 (316 90± 1770 ) ,(2 30 0 0± 132 0 ) ,(15 42 0± 870 ) ,(74 40± 4 40 )aBP ,相应的位移量分别为 2 6 ,1 6 ,2 2 ,1 4m ;乌兰忽洞段 ,约 2 5kaBP以来 ,也发生过4次古地震事件 ,事件发生时间依次为 (2 5 130± 14 30 ) ,(14 5 70± 82 0 ) ,(116 6 0± 6 5 0 ) ,(72 2 0± 4 0 0 )aBP ,相应的位移量分别为 2 6 ,1 8,1 3,1 2m。根据位移量限定法 ,两个活动段落的古地震活动历史是完整的     

三维激光扫描技术与断层面形貌量化分析在基岩区古地震研究中的应用

由于对第四纪地层的严重依赖,传统古地震探槽研究方法在基岩区难以发挥作用,导致无法获取基岩区断层的强震活动历史。本研究以山西地堑系的交城断裂为目标断裂,以断裂北段2处基岩断层面为研究对象,通过三维激光扫描技术获取基岩断层面高精度形貌,基于变差函数法结合滑动窗口操作量化断层表面形貌特征,开展在基岩区提取断裂古地震信息的实例研究。结果显示,2处基岩断层面的形貌在高度上具有明显的分段特征,指示了断层面在地震事件作用下的分段出露过程。这种断层面形貌分段特征可以用来识别古地震事件和同震位移量。在思西村基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为2.0 m、1.9 m和2.3 m,在上兰镇基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为1.4 m、2.5 m和2.0 m,指示了交城断裂北、中段具有产生同震位移量大于2 m、震级大于7.5级的破裂型地震的能力。上述研究成果表明,基于三维激光扫描和形貌量化分析方法开展基岩断层面古地震研究,可以准确而高效地识别古地震事件次数和同震位移量,扩展古地震的研究对象,拓宽古地震的研究空间。在未来的研究中,可以适时地开展宇宙成因核素测年以测定断层面的暴露年龄,获得发震年代,给予地震序列年龄框架。     

基于高分辨率DEM的裂点序列提取和古地震序列的识别——以霍山山前断裂为实验区

以霍山山前断裂为实验区,基于高分辨率IRS-P5 DEM数据提取了横穿断裂的冲沟,在23条冲沟纵剖面上识别出断裂活动诱发裂点.在其中5条冲沟上识别出1级裂点,裂点几乎位于断裂上;在2条冲沟上识别出2级裂点,最新裂点也位于断裂上.这些位于断裂上的裂点,高度达4～9m,推测它们形成之后并未向上游明显迁移,并可能接受了多次事...     

乌鲁木齐西山断裂组与地表破裂型逆断层古地震识别标志

乌鲁木齐西山断裂层组展布于北天山山前断展褶皱系与博格达推覆构造系的转换部位,为盆地向S推覆的构造,由4～5条长度十几公里至近30km的断层组成,其滑脱面埋深约11km。通过地质地貌调查、探槽开挖,结合深部构造特征分析,西山断裂组晚更新世中晚期有明显的活动。断层F1—F3最年轻的2次事件基本都被限制在距今(22.7±5.2)ka和40ka左右。而F4和西山断裂最年轻的事件被距今31.0ka和38.0ka的地层覆盖。这显示西山断裂组晚第四纪活动有分组和组合破裂的特征。断层F4和西山南缘断裂为一组,F1—F3为另一组。坎前堆积地层、断层与堆积地层的切错关系和不同间断面或标志地层在断层两侧的累积位差的突变,是识别地表破裂型逆断层古地震事件的重要标志。降低逆断层古地震识别的不确定性,关键在于识别事件的标志需要综合分析各种影响因素,有多证据的支持     

西南天山柯坪推覆构造柯坪塔格山前逆断裂东段晚第四纪的古地震

柯坪推覆构造系是西南天山前陆推覆构造的重要组成部分。文中试图通过对柯坪推覆构造区的影像解译和野外观察、断错地貌的实测和探槽开挖,探讨柯坪塔格山前断裂东段晚第四纪以来的古地震活动。在三岔口以西的五道班—三间房一带和三岔口以东的大山口道班一带,除现代洪积扇外,明显可见2期保存较完整的洪积扇被断错。五道班—三间房地段的3个探槽揭露出了晚更新世末期以来该破裂段发生的4次事件,其参考年代为:距今22、14、6·5和4·4ka;重复间隔时间约为:8、7和2ka左右。间隔时间长的事件垂直位移量约1~1·2m,缩短量约1·3~1·4m;间隔时间短的事件,垂直位移量0·20~0·30m,缩短量0·6~0·7m。大山口道班段探槽揭露出了晚更新世末期以来的2次事件,分别发生在稍早于距今13ka和稍晚于距今6ka。重复间隔时间约7ka。同震垂直位移量约50cm,缩短量130cm左右     

断层面高精度形貌学定量研究

地震时大部分形变发生在断层带内的主滑动面上,断层表面形貌是断层活动的产物并随断层滑动距离而演化。断层面形貌已成为研究破裂成核作用及应力的非均匀分布、断层面凸体磨损、断层泥生成、滑润作用、抗剪强度与临界滑动距离的相关内容,因此断层面形貌研究对地震和断层力学具有重要意义。任何一个野外天然断层面露头,     

酒西盆地白杨河断裂古地震特征研究

白杨河断裂是酒西盆地内部一条重要的活动断裂,断裂长约25 km,整体走向近EW,倾向N,倾角约25°。以往的研究认为白杨河断裂为一条全新世活动的隐伏断裂,其持续的活动造成了上覆阶地变形,形成白杨河背斜。通过卫星影像解译和野外实地考察,在断裂西段和中段发现连续发育的低断层陡坎,表明断裂活动已至地表。古地震探槽揭露白杨河断裂全新世以来至少发生过2次地震事件,年代分别为距今(8.7±0.6)ka和(3.9±0.5)ka,每次地震事件的垂直断距都在约0.6 m,利用经验公式,估算震级约为6.8级。     

三危山断裂敦煌段古地震活动特征

三危山断裂位于青藏高原北缘NW向扩展的前缘位置,其最新地震活动反映了高原北部地区的构造变形特征。文中通过遥感影像解译、野外实地调查、古地震探槽及光释光年代样品测试,对三危山断裂敦煌段的古地震活动特征开展了研究。结果表明,断裂晚更新世以来发生过2次古地震事件,事件E1发生的年代约为距今(35.1±3.7)～(36.7±4.1) ka;事件E2发生的年代约为距今(76.5±8.8)～(76.7±8.3) ka。三危山断裂晚更新世以来的垂直滑动速率为(0.03±0.01) mm/a,相应的缩短速率为(0.09±0.01) mm/a。综合前人的研究结果,认为三危山断裂的地震活动具有分段性特征,中段、东段可能具有独立破裂的能力,也存在与敦煌段发生级联破裂的特征,复发间隔约为40ka,根据经验公式估算三危山断裂可能发生的震级范围为M_W7.1～7.5。     

IDENTIFICATION OF PALEO-EARTHQUAKES OF LUOYUNSHAN PIEDMONT FAULT BY QUANTITATIVE MORPHOLOGY OF LIMESTONE FAULT SURFACES

The quantitative analysis of morphologic characteristics of bedrock fault surface is a useful approach to study faulting history and identify paleo-earthquake. It is an effective complement to trenching technique, specially to identifying paleo-earthquakes in a bedrock area where the trenching technique cannot be applied. This paper focuses on the Luoyunshan piedmont fault, which is an active normal fault extending along the eastern boundary of the Shanxi Graben, China. There are a lot of fault scarps along the fault zone, which supply plentiful samples to be selected to our research, that is, to study faulting history and identify paleo-earthquakes in bedrock area by the quantitative analysis of morphologic characteristics of fault surfaces. In this paper, we calculate the 2D fractal dimension of two bedrock fault surfaces on the Luoyunshan piedmont fault in the Shanxi Graben, China using the isotropic empirical variance function, which is a popular method in fractal geometry. Results indicate that the fractal dimension varies systematically with height above the base of the fault surface exposures, indicating segmentation of the fault surface morphology. The 2D fractal dimension on a fault surface shows a ‘stair-like’ vertical segmentation, which is consistent with the weathering band and suggests that those fault surfaces are outcropped due to periodic faulting earthquakes. However, compared to the results of gneiss obtained by the former researchers, the characteristic fractal value of limestone shows an opposite evolution trend. 1)The paleo-earthquake study of the bedrock fault surface can be used as a supplementary method to study the activity history of faults in specific geomorphological regions. It can be used to fill the gaps in the exploration of the paleo-earthquake method in the bedrock area, and then broaden the study of active faults in space and scope. The quantitative analysis of bedrock fault surface morphology is an effective method to study faulting history and identify paleo-earthquake. The quantitative feature analysis method of the bedrock fault surface is a cost-effective method for the study of paleo-earthquakes in the bedrock fault surface. The number of weathered bands and band height can be identified by the segment number and segment height of the characteristic fractal dimension, and then the paleoearthquake events and the co-seismic displacement can be determined; 2)The exposure of the fault surface of the Luoyunshan bedrock is affected and controlled by both fault activity and erosion. A strong fault activity(ruptured earthquake)forms a segment of fault surface which is equivalent to the vertical co-seismic displacement of the earthquake. After the segment is cropped out, it suffers from the same effect of weathering and erosion, and thus this segment has approximately the same fractal dimension. Multiple severe fault activities(ruptured earthquake)form multiple fault surface topography. The long-term erosion under weak hydrodynamic conditions at the base of the fault cliff between two adjacent fault activities(intermittent period)will form a gradual slow-connect region where the fractal dimension gradually changes with the height of the fault surface. Based on the segmentation of quantitative morphology of the two fault surfaces on the Luoyunshan piedmont fault, we identified four earthquake events. Two sets of co-seismic displacement of about 3m and 1m on the fault are obtained; 3)The relationship between the fault surface morphology parameters and the time is described as follows:The fractal dimension of the limestone area decreases with the increase of the exposure time, which reflects the gradual smoothing characteristics after exposed. The phenomenon is opposite to the evolution of the geological features of gneiss faults acquired by the predecessors on the Huoshan piedmont fault; 4)Lithology plays an important role in morphology evolution of fault surface and the two opposite evolution trends of the characteristic fractal value on limestone and gneiss show that the weathering mechanism of limestone is different from that of the gneiss.     

大青山山前活动断裂带分段与潜在震源区划分

潜在震源区的划分主要包括潜在震源区范围的划定以及震级上限的确定,目前遵循地震构造类比和地震活动重复等原则。而活断层的分段特性也是潜在震源区划分时必须考虑的一个重要因素。大青山山前断裂带至今有3种不同的分段方案,文中比较分析了前人对大青山山前断裂带的分段,并在此基础上对大青山及山前盆地的潜在震源区作了新的划分。鄂尔多斯块体周缘被拉张性断陷盆地围绕,这些断裂系地震构造相似,且除呼包盆地外均有历史8级以上地震记录。文中将大青山山前断裂带与鄂尔多斯块体周缘断裂系进行了构造对比,特别是与华山山前断裂进行了断裂活动性定量对比,得出雪海沟到土左旗段的震级上限为8级,断裂两端潜源震级上限均为7.5级     

山西高原六棱山北麓断裂晚第四纪运动学特征初步研究

六棱山北麓断裂是山西地堑系北端张性构造区中的一条控制性断裂，总体走向北东东、倾向北北西，是一条至今仍在活动的倾滑正断裂，控制阳原盆地的形成和发展。在１９９３年和１９９４年的中日合作研究中，我们对断裂分段特征进行了研究，并用Ａｕｔｏ－ｌｅｖｅｌ仪器对这一条断裂晚第四纪不同时期的断错地貌面的位错量进行了测量，对这些地貌面的年龄进行了测定，得到该断裂带晚更新世晚期至全新世时期的平均垂直滑动速率为０．４３～０．７５ｍｍ／ａ。关键词     

山西罗云山山前断裂带中段龙祠-峪口全新世活动证据

通过断错地貌调查和探槽开挖,获得了临汾盆地西界罗云山山前断裂带龙祠-峪口段的最新活动信息:该段山前洪积扇后缘断断续续存在高2.5m、5.2m、8m左右的地表地貌陡坎;附近冲沟的Ⅰ级阶地热释光测年为距今7500a左右;在NW向的席坊沟内存在拔沟3.5m、8m、18m左右的3级阶地,与地貌陡坎有对应关系;席坊沟探槽揭示罗云...     

内蒙古色尔腾山山前断裂带乌加河段古地震活动

通过对色尔腾山山前断裂带乌加河段断层地貌研究，并结合前人对断裂带断裂活动性的工作，分析得到乌加河活动断裂段晚更新世晚期(距今1.445～2.234万年)以来平均垂直位移速率是0.48～0.75 mm/a，全新世早中期以来(距今5 570～8 830年)平均垂直位移速率是0.56～ 0.88 mm/a．利用5个探槽中揭露的古地震现象，结合前人对该断裂带古地震的研究结果，分析确定出2.7万年以来，色尔腾山山前断裂乌加河段共揭露出5次古地震事件，重复间隔约为4 300～4 400年．距今8 000～9 000年之间可能为一个古地震丛，而距今1～2万年之间可能遗漏了两次古地震事件．对比断层陡坎的高度与探槽中揭示出古地震事件的位移和，以及由断层平均位移速率和一次事件的位移得到古地震的重复间隔，得到阿拉盖兔探槽中缺失了3次古地震事件，整个活动断裂段上可能缺失了两次古地震事件．      

太白维山山前断裂活动特征的初步研究

本文立足于大量的野外第一手资料，综合解剖了太白维山山前断裂的几何结构，并就其运动学特征进行了初步探讨。认为：太白维山山前断裂第四纪以来的活动表现为正断型，其几何结构和运动特征都有着相同的分段性。我们将其划分为三段，西段结构简单，晚更新世以来无明显活动；中段结构复杂，一直强烈活动；东段活动强度较低。晚更新世晚期以来断裂（中段）的平均滑动速率０．４ｍｍ／ａ，全新世以来达到０．６７ｍｍ／ａ，而且这种速率     

罗山东麓断裂最后一次错动事件的再研究

对探槽剖面和陡崖地貌进行了综合分析．结果表明,罗山东麓山坡上发育的少量有自由面的年轻陡坎是重力滑坡的后缘面,与罗山东麓断裂错动无关．该断裂最后一次错动事件发生的时间是（２ １０５ ±１７５）ａ Ｂ． Ｐ．．结合前人研究的古地震重复资料,估算了罗山东麓断裂未来５０ 年７ 级左右强震的发震概率     

秦岭北麓晚第四纪断层陡坎的初步研究

根据航片解译和野外调查,发现在秦岭北麓第四纪松散沉积物中发育有断层陡坎,本文依据对这些陡坎的地质地貌分析、地形剖面测制、探槽揭露及测年数据,讨论了断层陡坎的空间分布和形态学特征、生成时代和断距,评估了秦岭北麓断裂在晚第四纪的活动强度。由断层陡坎高度经过校核获得断距变化范围在1.1至7.9米之间,由此求得秦岭北麓断裂中段全新世中晚期以来平均滑动速率接近1mm/a,西段在眉县一带为0.5mm/a左右。晚更新世以来,发生过3—4次古地震事件