甘东南及邻区7级以上强震数值模拟

对强震发生后周围断层及未来强震形势的影响研究具有非常重要的意义.青藏高原东北缘强震频发,对该区的历史强震进行研究很有必要.以青藏高原东北缘及邻区为目标建立3D黏弹性有限元模型,依据中国大陆Ⅰ级块体和青藏高原Ⅱ级块体划分及活动断裂分布确定模型块体边界及断裂位置,使用GPS观测资料作为模型边界条件,数值模拟1900年以来7级以上强震发生的动力学过程.计算结果表明:① 青藏高原东北缘及邻区区域水平构造应力场特征大致呈从西向东,从南向北减小分布.② 模拟结果说明强震主要发生在背景场应力和强震引起的等效应力加载的断层上.③ 历史强震序列对1970年以来地震的影响:康定地震加速触发了炉霍地震的发生;康定、炉霍地震对松潘地震无加速触发作用;康定、炉霍、松潘地震对共和地震无加速触发作用;炉霍、松潘、共和地震对汶川地震的影响较小;汶川地震延缓了芦山地震的发生.      

跨地震带GPS剖面线观测与数据分析

在"中国地壳运动观测网络"已有站点的基础上,沿甘肃兰州至宁夏中卫一线布设了一条由12个站点构成的跨青藏高原东北缘断裂带的GPS测线网.该测线网与已有站点相互补充,构成了一条平均点距约22 km的密集GPS垮断裂剖面,为青藏高原东北缘海原断裂带及香山-天景山断裂带的现今走滑及逆冲运动状况进行更加精细的研究提供有效的约束.阐述该GPS测线网的站点布设情况、各现测组未必同步的"自由现测方式"、先进的GIPSY时软件.精确单点定位"数据处理方案,并对现洲结果进行分析.实测结果表明.这种方案能够在确保精度要求的前提下更加有效、灵活地实施GPS的地壳形变监测.     

数值模拟探讨青藏高原东部应力应变场及断裂活动性

青藏高原东部是我国活动构造非常强烈的区域,现今的应力应变状态对活动构造研究有重要参考意义。本文依据地质资料和岩石力学性质构建相应的有限元数值模型,以GPS观测为边界约束,计算得到了青藏高原东部应力应变场,在此基础上探讨了主要断裂的活动特征。结果显示,距离印度板块和欧亚大陆板块碰撞带较近的青藏高原,汇聚速度、最大压应变率和最大压应力均较高,而随着远离碰撞带各个数值相应降低;在青藏高原东部,以喜马拉雅东构造结为旋转中心的一系列弧形断裂滑动速率相对较高,如玉树—鲜水河—小江断裂带,巴塘—金沙江断裂带,嘉黎断裂带等,这些走滑断裂带控制着青藏高原东南缘物质旋转挤出的特征,而其它断裂带滑动速率则相对较低,在块体内部则更低;结果同时表明应变速率分配高的断裂达到屈服的时间短,对应的地震复发周期短。     

青藏高原东北缘高原盆地地壳结构与增厚机制探测研究

通过人工地震宽角折射方法对青藏高原东北缘松潘-甘孜、柴达木、陇中等高原盆地与外围鄂尔多斯、四川稳定盆地地壳结构的对比分析,探测研究高原盆地地壳结构、岩性变化及地壳隆升增厚机制。结果显示：相对于外围稳定盆地,东北缘高原盆地结晶地壳增厚10-15km,介质速度相对差值降低5%;壳内介质结构的非均匀性显示了脆性形变的上地壳、低速塑性化的下地壳和脆-塑性转化过渡性质的中地壳构造特征,下地壳的大幅增厚(约10km)和介质低速（相对降低达0.7%）塑性流变性揭示了地壳增厚改造主要发生在下地壳,东北缘地壳显示为整体性的块体运动以及块体间相互作用.以地壳缩短为主要变形增厚机制;GPS 结果显示青藏高原地壳增厚与外围构造应力场-印度板块的运动方向密切相关,高原内部各块体运动方式不同与相应块体的地壳增厚差异揭示了沿羌塘块体与巴颜喀拉块体接触边缘玛尼-玉树-鲜水河褶皱带划分了高原中西部、东北缘以及东南侧等不同构造环境和增厚机制。     

西秦岭北缘断层的多期变形演化及其构造动力学意义

西秦岭北缘断层是青藏高原东北缘新生代盆地与西秦岭地块之间的边界断层,其构造变形的几何学—运动学特征和变形历史等研究对于重建青藏高原东北缘新生代以来的构造变形时空动力学过程,限定新生代盆地构造属性,揭示印度板块—欧亚板块碰撞汇聚的远程构造响应和青藏高原东北缘隆升等重大科学问题具有重要地质约束.本文通过对西秦岭北缘新生代盆...     

粒度统计分析方法在青藏高原隆升研究中的运用及效果--以昌马洪积扇为例

通过运用粒度统计方法对昌马洪积扇沉积物进行研究，结果显现自早更新世晚期以来存在7次沉积物粒度变粗事件，说明青藏高原东北缘自早更新世晚期以来发生了7次隆升，其间为稳定期.该结论与通过青藏高原东北缘盆地沉积分析、活动断裂及河流阶地活动时代对比而厘定的青藏高原东北缘构造活动时段基本一致，同时与整个青藏高原自早更新世晚期以来的隆升具有很好的耦合.由此为山前洪积扇研究提供了新的方法和线索。     

维西—乔后断裂北段晚第四纪活动的地质地貌表现

维西—乔后断裂位于青藏高原与云贵高原接壤地带,是青藏高原东南缘一条规模较大的活动断裂。研究其新构造活动特征对认识川滇块体构造格局和运动图像具有重要的科学意义。据野外详细的地质地貌调查结果,重点阐述断裂北段的运动特征及其滑动速率。研究表明:白济讯、维西县城及扎你洛等地均发现晚更新世活动的地质证据,有明显的晚第四纪活动迹象;该段运动性质以右旋走滑为主,根据阶地扭曲、陡坎等测得其水平滑动速率为1.0～1.2 mm/a,垂直滑动速率为0.3～0.4 mm/a。     

青藏高原东北缘现今构造变动与地震活动特征

笔者利用青藏高原东北缘20世纪70年代以来的精密水准网和跨断层流动形变网监测资料和近10a来高精度GPS观测结果,结合地质构造和地震活动,研究和探讨了该区现今构造变动和强震活动的一些特征和初步机理。结果表明：①研究区现今构造变动具有空间分布的不均一性和随时间演化的非平稳性,其总体趋势呈现为新构造时期以来的继承性;②构造变动过程中的快速隆升异常区和与之相伴生的高梯度变形带、以及显著地断层活动异常,是较强地震孕育的标志,地震往往发生在具有较高应变积累的区域附近;③印度板块对青藏高原的强烈挤压是该区构造变动与地震活动的主动力环境;构造变动和地震与块体活动及区域构造应力场变化密切相关。     

川滇块体的侧向挤出问题

基于活动断裂长期平均滑动速率和GPS观测结果计算所得的中国大陆活动地块运动矢量图 ,认为青藏高原存在向东侧向挤出 ,但达不到“大陆逃逸”假说所设想的规模。高原挤出的南边界可能由一组断续、分散的右旋走滑断裂承担 ,而不像是连续、单一的喀喇昆仑 -嘉黎 -红河断裂带的样式 ,而且滑动速率较低。川滇地块是高原侧向挤出最突出的块体 ,它向南南东方向较强的挤出可能与川滇地区岩石圈强度的差异有关。     

青藏高原东北缘海原-六盘山断裂带现今地壳应力环境的数值分析

海原-六盘山断裂是青藏高原东北缘的大型边界断裂带,是中国大陆典型的地震危险区。地壳构造加载特征的定量研究有助于分析区域孕震环境,参考青藏高原东北缘GPS形变和岩石圈精细结构等资料,本文建立海原-六盘山断裂带周缘的三维岩石圈分层模型,分析现今构造加载作用下区域地壳形变和应力演化特征。数值计算结果显示:青藏高原东北缘现今处于以北东-南西向的水平挤压为主导和北西-南东向的水平引张的变形特征。青藏高原东北缘中-下地壳流变性质影响上覆脆性地壳应力环境,中地壳较低粘滞系数对应的模型地壳应力计算值与研究区实际地壳应力场相近。海原断裂中-西段构造加载作用显著,具有相对较高的库仑应力积累和最大剪应力分布;而六盘山断裂周缘地壳应力和最大剪应力小于海原断裂带。构造应力积累的空间分布差异说明六盘山断裂具有较弱的构造孕震环境,而研究区走滑型断裂的孕震加载作用显著。尽管六盘山处于较低的应力状态,但仍不能轻易忽视其长期存在的强震空区所暗示的发震潜力。     

青藏高原东北缘大陆岩石圈现今变形和位移

川青地块在地貌上为川西高原，亦是青藏高原东北边缘最重要的构造单元。新的GPS监测资料表明，在欧亚框架内，川青地块及其邻近的龙门山带和华南地块西缘的地壳运动水平速度，具有自西向东由25．66mm／a递变下降到6．99mm／a的总趋势。速度矢量表现出顺时针涡旋转动。川青地块内具有局部应变积累的非均一的区域剪切。横切鲜水河断裂带中段新的GPS量结果揭示，两侧地块间的平均左旋滑动速率约8mm／a；由于局部应变积累，断裂系南西侧的主断裂的移动速率为9．3mm／a，其间为拉分盆地和小的横向伸展断裂。鲜水河断裂系的左旋断裂滑动作用，调节了川青地块与／11滇地块之间的相对运动。     

Decomposition and Evolution of Intracontinental Strike-Slip Faults in Eastern Tibetan Plateau

Little attention had been paid to the intracontinental strike-slip faults of the Tibetan Plateau. Since the discovery of the Longriba fault using re-measured GPS data in 2003, an increasing amount of attention has been paid to this neglected fault. The local relief and transverse swath profile show that the Longriba fault is the boundary line that separates the high and flat tomography of the Tibet plateau from the high and precipitous tomography of Orogen. In addition, GPS data shows that the Longriba fault is the boundary line where the migratory direction of the Bayan Har block changed from eastward to southeastward. The GPS data shows that the Longriba fault is the boundary fault of the sub-blocks of the eastern Bayan Har block. We built three-dimensional models containing the Longriba fault and the middle segment of the Longmenshan fault, across the Bayan Har block and the Sichuan Basin. A nonlinear finite element method was used to simulate the fault behavior and the block deformation of the Eastern Tibetan Plateau. The results show that the low resistivity and low velocity layer acts as a detachment layer, which causes the overlying blocks to move southeastward. The detachment layer also controls the vertical and horizontal deformation of the rigid Bayan Har block and leads to accumulation strain on the edge of the layer where the Longmenshan thrust is located. After a sufficient amount of strain has been accumulated on the Longmenshan fault, a large earthquake occurs, such as the 2008 Wenchuan earthquake. The strike slip activity of the Longriba fault, which is above the low resistivity and low velocity layer, partitions the lateral displacements of the Bayan Har block and adjusts the direction of motion of the Bayan Har block, from the eastward moving Ahba sub-block in the west to southeastward moving Longmenshan sub-block in the east.     

青藏高原巴颜喀拉地块构造形变特征的数值模拟

1997年以来发生在青藏高原主体的一系列强震均围绕巴颜喀拉地块周缘断裂带分布。在现今GPS观测的约束下,利用弹塑性平面应力有限元模型,模拟分析了巴颜喀拉地块在周缘断裂带控制下的构造形变特征。结果表明,弹性模型不能解释现今利用GPS观测到的巴颜喀拉地块的构造形变特征,当昆仑山断裂带中段和玉树—鲜水河断裂带处于塑性屈服状态(有较大相对滑动)时,计算得到的速度场与GPS的观测值吻合较好,表明该区现今的地壳运动主要被这2条断裂的变形所吸收。进一步的模拟分析发现,如果依据断裂带上强震的复发周期给定各个断裂带的相对塑性屈服强度,则在玉树—鲜水河断裂带和东昆仑断裂带中段进入塑性屈服之后,玛尔盖茶卡—若拉岗日断裂带玛尼段和黑石北湖断裂带会先后进入破裂滑动状态,东昆仑断裂带东段和龙门山断裂带南段最后进入屈服状态,指示巴颜喀拉地块的整体运动在周缘断裂带控制下具有分段性和分期性。     

滇西北周城—清水断裂带晚新生代活动性初步研究

地表地质调查发现,位于滇西北菱形断块中南部的周城—清水断裂在上新世早期已经开始活动,而断裂强烈活动时期在中更新世,晚更新世以来活动性减弱。断裂运动方式以左旋走滑为主,兼有逆冲分量,并发生过从逆冲到正断的转换,全新世活动不明显。根据断裂断错的上新世昔格达组湖相沉积地质及河流地貌进行的初步分析,可以判断该断裂晚第四纪以来的垂直活动速率为0.1 mm/a左右,明显小于周城—清水断裂北侧川滇菱形块体向南东方向的运动速度(13~14 mm/a)。这表明周城—清水断裂对印度板块与欧亚板块碰撞所形成的次生构造———川滇菱形块体的侧向挤出的调节作用很有限。     

跨断层与GPS地壳形变数据联合反演鲜水河断裂地震危险性

为了探索GPS和跨断层地壳形变数据联合反演效果,本文以鲜水河断裂为研究对象,利用1999~2007期,2009~2013期和2013~2017期中国大陆GPS水平速度场数据,使用贝叶斯反演方法,以跨断层数据为先验条件,估算了川滇菱形块体东边界（主要为鲜水河断裂）的断层运动速率。发现增加跨断层数据后,反演图像的近场和远场速率区别更加显著,不同期次的断层活动速率表现出明显的差异。但是,本方法在震前效果并不明显,尤其是在汶川地震前部分跨断层场地的逆向走滑特征很难表现出来,对于地震预测预报也很难起到优势作用,但从反演效果上来看,可以更直观的反映断层在近场和远场上的速率差异以及地震后断层运动速率的分段特征。最终根据上述研究方法认为鲜水河断裂带在汶川地震后,经过多年的应力调整,目前左旋走滑速率已经基本恢复到震前状态,鲜水河断裂南段持续拉张趋势,川滇菱形块体的顺时针旋转作用持续加强,鲜水河断裂的道孚段和磨西段存均在一定的走滑速率亏损,应注意这两个地区的地震危险性,以及这两个地区地震危险的关联性。     

Rate of collisional deformation in Kamchatsky Peninsula,Kamchatka

Detailed data are discussed on the rate of Holocene horizontal and vertical movements along a fault in the southeastern Kamchatsky Peninsula, which is situated between the converging Aleutian and Kamchatka island arcs. The fault is the northern boundary of the block invading into the peninsula under pressure of the Komandorsky Block of the Aleutian arc. The rate of right-lateral slip along the fault was increasing in the Holocene and reached 18–19 mm/yr over the last 2000 years and 20 mm/yr by contemporary time. Comparison of these estimates with those that follow from offsets of older rocks also indicates acceleration of horizontal movements along the fault from the early Quaternary to the present. The results obtained from rates of GPS station migration show that about half the rate of the northwestern drift of the Komandorsky Block is consumed for movement of the block of the southern side of the fault. The remainder of movement of the Komandorsky Block is consumed for movements (probably, underthrusting) at the eastern continental slope of the Kamchatsky Peninsula.     

Quantification of strain rate in the Western Alps using geodesy: comparisons with seismotectonics

The contrasted seismotectonic regime of the Western Alps is characterized by radial extension in the high chain, combined with local compressive areas at the foothill of the belt, and everywhere occurrence of transcurrent tectonics. Here, we compare this seismotectonic regime to a large-scale compilation of GPS measurements in the Western Alpine realm. Our analysis is based on the raw GPS database, which give the measured velocity field with respect to the so called “stable Europe”, and an interpolated velocity field, in order to smooth the database on a more regular mesh. Both strain rate and rotational components of the deformation are investigated. The strain rate field shows patch-like structure, with extensional areas located in the core and to the North of the belt and compressional areas located in its periphery. Although the GPS deformation fields (both raw and interpolated) are more spatially variable than the seismotectonic field, a good qualitative correlation is established with the seismotectonic regionalization of the deformation. The rotation rate fields (both raw and interpolated) present counterclockwise rotations in the innermost part of the belt and a surprising continuous zone of clockwise rotations following the arc-shape geometry of the Western Alps along their external border. We interpret this new result in term of a counterclockwise rotation of the Apulia plate with respect to the stable Europe. This tectonic scheme may induce clockwise rotations of crustal block along the large strike-slip fault system, which runs in the outer part of the belt, from the Rhône-Simplon fault to the Belledonne fault and Southeastward, to the High-Durance and Argentera fault.     

昆仑山与汶川强烈地震对青藏块体东北缘地壳运动及应变积累的影响

充分应用GPS、区域水准、跨断层等地形变观测资料, 借助非震负位错反演, 结合地震活动, 综合研究2001年11月14日昆仑山Ms8.1级地震对青藏块体东北缘地壳运动与应变积累的影响。通过分析笔者认为, 青藏块体内部Ms8.1级巨大地震能量释放产生的扰动应力场对NE向主压背景应力场的调制作用, 导致块体边界构造区域地壳差异运动和应力应变状态发生变化。其中, 对阿尔金断裂东段与祁连山断裂带西段的应变积累状态反映减缓为主的影响, 而对祁连山断裂带中东段则反映促进应变积累为主的影响。这种影响是一定时期、一定程度的。近期青藏块体东北缘区域应力场处于昆仑山、玉门、民乐等地震后的恢复状态。而由2008年5月12日汶川Ms8.0地震后有限的GPS、跨断层短水准观测资料, 可推测汶川地震对甘川交界东段-甘川陕交界区应变积累状况一定程度促进影响。     

青藏高原东缘新构造及其对汶川地震的控制作用

基于卫星遥感图像解译、地形起伏度分析和地面调查资料,论述了青藏高原东缘构造地貌格局、新构造演化阶段和活动断裂特征,提出青藏高原东缘不同地块在晚新生代时期有序的向东挤出过程,并划分为4个阶段：中新世早期川滇地块向北东挤出、中新世晚期川滇地块的再次强烈向东挤出、上新世至早中更新世时期川青地块的向东挤出、晚更新世以来最新构造变动阶段,青藏高原东缘地貌边界带也经历了由西向东、由南向北的有规律的迁移过程。基于活动构造的最新研究成果和现今GPS测量成果,阐述了东昆仑岷山龙门山走滑逆冲断裂系统的运动学特征。根据地震破裂构造的实地调查,分析了汶川地震的地表破裂行为,提出了汶川地震的发震构造模型。研究认为,青藏高原东部地区NW向楔状条块向东运动速度的一半被鲜水河断裂及其北西延伸的构造带所吸收,而龙门山构造带向东运动受阻于四川盆地之下扬子刚性地块,使得龙门山断裂带处在低应变、高应力环境下,因长期应力应变累积而导致向西陡倾的断裂带突然向东逆冲运动而释放能量。汶川强震发生的深部机理值得深入研究。     

云南小江断裂中南段现今活动特征

小江断裂为川滇地块、华南地块的边界断裂,是一条重要活动断裂。本文利用GPS监测结果,综合处理得到了欧亚框架下的运动速度场,并以此为基础,采用刚性假设下最小二乘法,对小江断裂中南各段的运动速度进行计算。计算结果表明:断裂中段东支断裂运动速度为3.37±3.20mm/a,西支断裂为3.29±2.73mm/a;断裂南段为3.63±1.76mm/a。整个断裂表现为左行走滑为主兼有挤压活动的特征。这一结果与大的构造环境一致,表明在印度板块与青藏高原的挤压碰撞下,高原东部川滇地块受华南地块、印支地块的阻挡作用,小江断裂产生逆时针移动,呈左行走滑特征。