青藏高原东缘新构造与活动构造研究新进展及展望

新构造运动与活动构造对人类的出现、演化、生存和发展都产生着深刻影响。近年来在青藏高原东缘部署开展的活动断裂调查与活动构造体系研究、川滇地块旋扭变形的古地磁学研究、西秦岭地区新构造与活动构造研究、滇西盆谷区的新构造幕划分、腾冲火山活动特征及其新构造背景调查等都取得了一系列重要进展与成果。这些成果对于深入认识和理解青藏高原东部地区现今地壳变形特征及其动力学机制和探索活动构造体系控震作用都具有重要意义,并可为该区的重大工程规划建设与国土规划利用的科学决策和城镇化发展等提供重要的地质依据。     

青藏高原东缘新构造与活动构造研究新进展及展望

新构造运动与活动构造对人类的出现、演化、生存和发展都产生着深刻影响。近年来在青藏高原东缘部署开展的活动断裂调查与活动构造体系研究、川滇地块旋扭变形的古地磁学研究、西秦岭地区新构造与活动构造研究、滇西盆谷区的新构造幕划分、腾冲火山活动特征及其新构造背景调查等都取得了一系列重要进展与成果。这些成果对于深入认识和理解青藏高原东部地区现今地壳变形特征及其动力学机制和探索活动构造体系控震作用都具有重要意义,并可为该区的重大工程规划建设与国土规划利用的科学决策和城镇化发展等提供重要的地质依据。     

青藏高原东缘活动构造

青藏高原东缘由岷山断块和龙门山构造带构成。以活动构造地貌学为主线,在解析该地区主干断裂晚第四纪以来活动的地质地貌表现的基础上,对一批断裂运动学和史前强震活动的定量数据进行分析研究,结果表明:在岷山断块中,虎牙断裂的平均左旋滑动速率为1.4 mm/a,垂直滑动速率为0.3 mm/a。岷江断裂的平均垂直滑动速率介于0.37 mm/a~0.53 mm/a之间,左旋位错量与垂直位错量大致相当;在龙门山构造带中,茂汶-汶川断裂、北川-映秀断裂和彭县-灌县断裂的平均垂直滑动速率均在1 mm/a左右,且几条主干断裂的右旋位错量与垂直位错量相当。结合震源机制解结果和GPS测量资料,建立晚新生代以来青藏高原东缘向南东方向逸出的构造变形模式。     

青藏高原东缘中更新世伸展作用及其新构造意义

基于区域TM遥感影像资料解译和野外构造地貌调查以及晚第四纪沉积物光释光测年分析,论述了青藏高原东缘复杂地貌边界带晚第四纪伸展构造及其构造地貌特征。结果显示,伸展构造主要见于下列几个构造带:沿南北走向的安宁河谷地、大凉山构造带、若尔盖盆地、岷江断裂带等。其典型的地貌特征表现为充填晚第四纪沉积物的狭窄河谷。根据盆地沉积物的地层时代和年龄推断,正断作用主要发生在中更新世时期,大约起始于早更新世末期(1.2～0.9Ma),结束于中更新世晚期(100～200ka)。晚更新世以来,构造体制转化为走滑—逆冲机制。青藏东缘中更新世伸展构造作用可能与该地貌边界带晚新生代造山后的高原垮塌有关。     

青藏高原东缘区域地壳稳定性评价

青藏高原东缘新构造运动复杂而强烈,地震与地质灾害多发,区域地壳稳定性评价工作意义重大。基于地质力学和大陆动力学相互补充的区域地壳稳定性评价理论,选择深部地球物理场、区域构造变形、地震活动、区域构造应力场作为内动力因素,地形地貌、降雨量、河流冲蚀组合计算所产生的地质灾害条件作为外动力因素,地层岩性和活动断裂影响带作为介质因素,进行了区域地壳稳定性评价。结果表明,采用地质要素梯度来反映内动力作用和通过地质环境要素综合分析表现外动力作用是提高评价准确性的有效手段;青藏高原东缘可分为8个构造特征差异显著的一级分区,75个综合因素差别较大的二级分区,653个外动力条件有一定差别的三级分区;总体而言,龙门山断裂、鲜水河断裂和安宁河断裂带构成的Y字型构造格架断裂带附近的地壳稳定性最差,西部次之,东部最好,北部区块较完整,南部复杂破碎。     

四川汶川Ms 8.0级地震的地表变形与同震位移

四川汶川Ms 8.0级强烈地震与青藏高原东部松潘-甘孜地块东向挤出导致的龙门山活动断裂右旋斜冲运动存在动力学成因联系。沿龙门山中央北川-映秀断裂发育长度超过250km的地震变形带,由地震陡坎、地震鼓包、地震破裂、地震断层组成,形成了较大的同震位移。在震中区映秀观测到的最大同震位移为7.6m,由右旋走滑位移6.1m和垂直位移4.6m 2个分量组成;虹口地区的右旋走滑位移为2.7m,垂直位移为4.6m,右旋斜冲总位移为5.3m;北川地区的右旋走滑位移为5.7m,垂直位移为3.4m,右旋斜冲总位移为6.6m;平通地区的右旋走滑位移为3.2m,垂直位移为3.0m,右旋斜冲总位移为4.4m。龙门山前缘的汉旺-漩口断裂及龙门山后缘的茂县-汶川断裂、青川断裂也发生了显著的同震断裂活动,但同震位移小于等于1.0m。根据同震位移实测数据和构造会聚速率的GPS观测资料,估算龙门山地区8.0级地震的复发周期为1150~2950年。     

青藏高原东缘新生代构造层序与构造事件

新生代龙门山前盆地和盐源盆地是青藏高原东缘龙门山－锦屏山冲断带内及前缘地区发育和保存最好的新生代沉积盆地，本次以地层不整合面和ESR测年资料为主要依据，将该区新生代构造地层序列划分为5个构造层序，即TS1（65－55Ma)、TS2(40-50Ma)、TS3（23－16Ma)、TS4(4．7-1.6Ma)和TS5（0．74－0Ma)，据此将青藏高原东缘新生代构造变形和隆升事件划分为5期，其中TS1与喜马拉雅地体和拉萨地体拼合事件相关，TS2与印亚碰撞事件相关，TS3与青藏高原第一次隆升事件相关，TS4与青藏高原第二次隆升事件相关，TS5与青藏高原第三次隆升事件相关。     

青藏高原构造研究进展

在参阅大量文献的基础上,对青藏高原的大地构造格局次级构造单元的边界特征和各块体的大地构造属性进行了概括,并提出了作者的看法,对特提斯的概念前早第三纪构造与高原隆升的关系以及板炔构造理论与高原演化的关系问题进行了讨论。     

从断裂构造形迹分析汶川地震构造应力场特征

通过对四川汶川地震野外断裂构造形迹的实地考察的部分资料,结合汶川地震震源机制解等,分析了该区域构造应力场特征,对研究该区域地震活动有一定的指导意义.     

Parameters of Coseismic Reverse- and Oblique-Slip Surface Ruptures of the 2008 Wenchuan Earthquake,Eastern Tibetan Plateau

On May 12th,2008,the M_w7.9 Wenchuan earthquake ruptured the Beichuan,Pengguan and Xiaoyudong faults simultaneously along the middle segment of the Longmenshan thrust belt at the eastern margin of the Tibetan plateau.Field investigations constrain the surface rupture pattern, length and offsets related to the Wenchuan earthquake.The Beichuan fault has a NE-trending rightlateral reverse rupture with a total length of 240 km.Reassessment yields a maximum vertical offset of 6.5±0.5 m and a maximum right-lat...     

Parameters of Coseismic Reverse‐ and Oblique‐Slip Surface Ruptures of the 2008 Wenchuan Earthquake,Eastern Tibetan Plateau

Abstract: On May 12th, 2008, the Mw7.9 Wenchuan earthquake ruptured the Beichuan, Pengguan and Xiaoyudong faults simultaneously along the middle segment of the Longmenshan thrust belt at the eastern margin of the Tibetan plateau. Field investigations constrain the surface rupture pattern, length and offsets related to the Wenchuan earthquake. The Beichuan fault has a NE-trending right-lateral reverse rupture with a total length of 240 km. Reassessment yields a maximum vertical offset of 6.5±0.5 m and a maximum right-lateral offset of 4.9±0.5 m for its northern segment, which are the largest offsets found; the maximum vertical offset is 6.2±0.5 m for its southern segment. The Pengguan fault has a NE-trending pure reverse rupture about 72 km long with a maximum vertical offset of about 3.5 m. The Xiaoyudong fault has a NW-striking left-lateral reverse rupture about 7 km long between the Beichuan and Pengguan faults, with a maximum vertical offset of 3.4 m and left-lateral offset of 3.5 m. This pattern of multiple co-seismic surface ruptures is among the most complicated of recent great earthquakes and presents a much larger danger than if they ruptured individually. The rupture length is the longest for reverse faulting events ever reported.     

汶川Mw 7.9级地震同震断层陡坎类型与级联破裂模型

2008年5月12日,汶川Mw7.9级地震在青藏高原东缘沿龙门山逆冲断裂带中段形成了两条NE向和一条NW向逆冲走滑型地表破裂。依据同震地表陡坎形态特征,将其分为8种类型:逆断层陡坎、上盘垮塌陡坎、挤压推覆陡坎、右旋挤压推覆陡坎、断层相关褶皱陡坎、后冲挤压陡坎、上冲叠覆陡坎和局部正断层陡坎。汶川地震所形成的同震地表破裂主要由以逆冲为主的映秀破裂段和兼具逆冲、右旋走滑的北川破裂段两部分组成,这两个破裂段分别对应于Mw7.8与Mw7.6级地震事件;它们还可进一步细分为分别对应于Mw7.5、Mw7.7、Mw7.0和Mw7.5等4个次级事件的4个次级破裂段。这些次级破裂段的级联破裂可以用来解释为什么汶川地震的持续时间长达110 s。余震震源机制分析结果表明,发震断层的倾角随深度的增加而变缓,且从西南向北东逐渐变陡可以用来解释走滑分量增加的成因。此次大地震还表明,沿青藏高原东缘地形抬高的主要驱动力可能是地壳挤压缩短,而不一定是下地壳物质流动和膨胀引起上地壳的隆升。     

汶川地震和科学钻探

2008年5月12日,在我国四川省发生了震撼世界的汶川特大地震,给人民的生命财产造成了巨大的损失。在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂带的科学钻探（WFSD）,是认识地震发生的机制、继续对余震进行有效监控以及提高地震监视和预警的能力的极佳机遇。2008年11月6日,汶川地震断裂带科学钻探工程开工典礼在四川省都江堰市虹口乡举行,标志着地震机制的研究跨上了新的台阶。通过对科学钻孔的直接取样,多学科观测和测试,揭示地震断裂带的深部组分、结构和构造属性,重塑地震断裂带的物理和化学过程,为提高未来地震的监测、预报或预警能力提供重要信息。     

关于汶川地震发震机制

2008年5月12日汶川8级地震的发震断层是四川龙门山逆冲带的前锋灌县—安县断层,或此断层附近新产生相同产状的断层。发震断层走向NE倾向NW,逆冲兼右行平移。汶川地震的发震机制是印藏陆-陆碰撞后,印度次大陆活塞状嵌入欧亚板块造成青藏高原东部向SEE方向近水平挤压,在龙门山冲断带前锋向东南逆冲到四川盆地,构造应力积累和释放的结果。汶川地震演示了一个青藏高原东缘龙门山隆起的构造模型,即其经由龙门山冲断带的地壳冲断作用和缩短作用而隆升。这与Burchfiel的模型不同,该模型认为龙门山上升是由于韧性下地壳流受到四川盆地高强度地壳阻挡而上涌所致。这两种模型可能各有其适用时间阶段,然而本文的模型是不可或缺的,因汶川地震已显示了它的真实性。     

Tectonic Stress State Changes Before and After the Wenchuan Ms 8.0 Earthquake in the Eastern Margin of the Tibetan Plateau

Crustal tectonic activities are essentially the consequences of the accumulation and release of in situ stress. Therefore, studying the stress state near active faults is important for understanding crustal dynamics and earthquake occurrences. In this paper, using in situ stress measurement results obtained by hydraulic fracturing in the vicinity of the Longmenshan fault zone before and after the Wenchuan Ms 8.0 earthquake and finite element modeling, the variation of stress state before and after the Wenchuan Ms 8.0 earthquake is investigated. The results show that the shear stress, which is proportional to the difference between principal stresses, increases with depth and distance from the active fault in the calm period or after the earthquakes, and tends to approach to the regional stress level outside the zone influenced by the fault. This distribution appears to gradually reverse with time and the change of fault properties such as frictional strength. With an increase in friction coefficient, low stress areas are reduced and areas with increased stress accumulation are more obvious near the fault. In sections of the fault with high frictional strengths, in situ stress clearly increases in the fault. Stress accumulates more rapidly in the fault zone relative to the surrounding areas, eventually leading to a stress field that peaks at the fault zone. Such a reversal in the stress field between the fault zone and surrounding areas in the magnitude of the stress field is a potential indicator for the occurrence of strong earthquakes.     

用地震资料估计的龙门山断裂深部形变及其对于汶川地震成因的意义

2008年5月12日汶川8.0级地震前龙门山断裂被“忽视”的原因之一是地质学证据和GPS测量证据均显示龙门山断裂长期以来形变速率很低。问题是,构造地质的结果是对一个较长的时间尺度的,而GPS结果反映的是较短时间尺度上的、地表上的、水平方向的形变,因此有理由怀疑由此得到的结论能否反映现今龙门山断裂的深部形变的全貌。我们采用类似于Kostrov方法的思路,利用最近30 a的地震资料,试图研究龙门山断裂的深部形变,并与其相邻的断裂进行比较。利用ML2.5以上的微震资料,给出了沿龙门山断裂带的累积Benioff应变,并根据震级频度关系计算了a值的空间分布。作为对照,同时计算了龙门山断裂邻区沿鲜水河、安宁河、则木河断裂各区域内的累积Benioff应变和a值。结果表明,在与地质学证据不同的时间尺度上,在与GPS证据不同的时间尺度、不同的深度上,并且不仅考虑到水平形变,与周边的断裂带相比,龙门山断裂带其实并不是一个“安静的”断裂带。在更短的时间尺度上,可以回溯性地观察到微震活动的一些异常变化,但这些变化似乎很难用于该地震的预测。我们讨论了相关的观测资料分析对于汶川地震的成因的意义。     

汶川地震序列动态跟踪分析及对甘肃震情的判定

在对四川省汶川县地震序列的动态跟踪与对甘肃省震情的动态判定过程中,笔者成功地把握了甘肃震情、一定程度上把握了汶川地震序列的动态发展变化并对5月18日发生在四川省江油市的6.0级地震作出了成功预测。此次成功的地震预测实践为甘肃省的抗震救灾工作提供了正确的科学依据,为减轻地震灾害和稳定被地震扰乱的社会秩序发挥了重要作用,同时也在中国地震预报的历史上写下了新的篇章。从中笔者更加深刻地感悟到,地震预报虽然是一个十分复杂、尚未被攻克的世界性难题,但对于一个特定的地区,如果预报思路和方法得当,要实现一次乃至数次成功的预报是可能的。这对地球科学家们如何认识地震预报问题有一定的意义。