Geological analysis and FT dating of the large-scale right-lateral strike-slip movement of the Red River fault zone

Tectonically, the large-scale right-lateral strike-slip movement along the Red River fault zone is char-acterized at its late phase with the southeastward extension and deformation of the Northwestern Yunnan normal fault depression on its northern segment, and the dextral shear displacement on its central-southern segment. Research of the relations between stratum deformation and fault movement on the typical fault segments, such as Jianchuan, southeast Midu, Yuanjiang River, Yuanyang, etc. since the Miocene Epoch shows that there are two times dextral faulting dominated by normal shearing occurring along the Red River fault zone since the Miocene Epoch. The fission track dating (abbrevi-ated to FT dating, the same below) is conducted on apatite samples collected from the above fault segments and relating to these movements. Based on the measured single grain’s age and the con-fined track length, we choose the Laslet annealing model to retrieve the thermal history of the samples, and the results show that the fault zone experienced two times obvious shear displacement, one in 5.5 ± 1.5 MaBP and the other in 2.1± 0.8 MaBP. The central-southern segment sees two intensive uplifts of mountain mass in the Yuanjiang River-Yuanyang region at 3.6―3.8 MaBP and 1.6―2.3 MaBP, which correspond to the above-mentioned two dextral normal displacement events since the late Miocene Epoch.     

基于GPS观测的红河断裂带现今分段及闭锁特征

红河断裂带是川滇地区重要的活动边界断裂之一, 了解红河断裂带不同段落的活动特性对理解川滇地区以及青藏高原东南缘的运动特征有着重要意义.本文利用2014—2018年红河断裂带加密的GPS站点, 结合1999—2016年中国大陆GPS速度场数据, 获取了红河断裂带附近的现今GPS速度场.本文首先采用F检验法将研究区域划分为5个相对独立的块体: 华南块体、大凉山块体、川西北块体、滇中块体和滇西南块体; 再通过GPS速度场的剖面投影分析, 将红河断裂带分为三个段落: 北段由洱源至弥渡、中段由弥渡至元江、南段由元江至元阳.在此基础上, 本文顾及红河断裂带近场的丽江—小金河断裂带、小江断裂带、无量山断裂带和楚雄—建水断裂带的影响, 采用三维弹性块体模型和负位错理论, 反演得到了红河断裂带、丽江—小金河断裂带和小江断裂带的滑动速率、震间闭锁程度, 并分别对建模断裂带进行了模型分辨率检测.结果表明: (1)红河断裂带北段地表以下16 km深度为完全闭锁状态, 中段地表以下8 km深度为完全闭锁状态, 南段闭锁程度显著弱于北段、中段; 红河断裂带北段仍然具有较高的地震危险性; (2)红河断裂带中南段可能不再独立的作为滇中块体的西南边界, 而是与两侧的无量山断裂带和楚雄—建水断裂带一起承担了块体边界的作用, 尤其是在红河断裂带南段; (3)红河断裂带南段位于滇中块体到华南块体的转换区内, 运动性质发生了转变, 由中段、北段的右旋走滑运动变为左旋走滑运动.

     

红河断裂带库仑应力演化及未来地震危险性估计

现今地震活动性显示红河断裂带强震主要发生在断裂带的北段,中段长期存在地震空区.为了更好地理解红河断裂带不同段落地震活动性差异和评估未来潜在地震危险性,本研究基于分层半无限空间黏弹性地球模型计算了自1833年嵩明M8.0地震以来,红河断裂带上及其周边共25次强震由于同震应力阶变、震后黏滞松弛和震间构造应力加载的综合作用,红河断裂带上库仑应力变化的演化过程.结果表明,在近180年红河断裂带南北两段得到加载,中段始终位于应力影区,这可能部分解释红河断裂带南北段地震相对活跃、中段长期存在的地震平静现象.假设未来三十余年该地区不再发生大震,考虑震后和震间作用,红河断裂带中段应力影区仍然存在,但范围在缩小;洱源附近、大理至大斗门以北地区、元江以南地区应力增加超过0.1 MPa,可能仍是地震潜在危险区段.

     

THE HOLOCENE SEISMIC EVIDENCE ON SOUTHERN SEGMENT OF THE RED RIVER FAULT ZONE

Nine earthquakes with M≥6 have stricken the northern segment of the Red River fault zone since the historical records, including the 1652 Midu M7 earthquake and the 1925 Dali M7 earthquake. However, there have been no earthquake records of M≥6 on the middle and southern segments of the Red River Fault, since 886 AD. Is the Red River fault zone, as a boundary fault, a fault zone where there will be not big earthquake in the future or a seismogenic structure for large earthquake with long recurrence intervals?This problem puzzles the geologists for a long time. Through indoor careful interpretation of high resolution remote sensing images, and in combination with detailed field geological and geomorphic survey, we found a series of fault troughs along the section of Gasha-Yaojie on the southern segment of the Red River fault zone, the length of the Gasha-Yaojie section is over ten kilometers. At the same time, paleoseismic information and radiocarbon dating result analysis on the multiple trenches show that there exists geological evidence of seismic activity during the Holocene in the southern segment of the Red River fault zone.     

Geometry and Late Quaternary Kinematic Characteristics of the Huoshan Fault in Shanxi Province

The Huoshan fault is an important fault controlling the boundary of the Linfen basin at the middle transtensional segment of the Shanxi graben system.In this paper a discussion is made emphatically on the tectonic segmentation of the Huoshan fault,its internal geometric structures and characteristics of its activities since the late Quaternary on the basis of 1:10,000 scale geological mapping.Our investigations indicate that the Huoshan fault can be divided into 3 segments with different behaviors and structures.Among these 3,the shear segment with dextral movement is composed of a number of second-order shear faults in right-lateral stepover or left-lateral stepover arrangement.It has a maximum dextral displacement up to 9.83 km since the Pliocene,a dextral slip rate of 2.0 mm/a; a maximum vertical differential displacement of 3.44 km,and a differential oscillatory movement rate of 0.69 mm/a.The lower limit of dextral Holocene slip rate is about 5 mm/a.     

水系的分形特征与红河断裂带活动性关系初探

将分形几何学的原理和方法，应用于红河断裂带中南段断错水系的研究。发现断错水系的分维值变化可以反映当地新构造活动的的变化趋势，中段水系的分维值总体上高于南段，南段内部分维值有一定的变化，反映出断裂带的构造活动性由中段尾部向两头增强的趋势。     

滇西怒江断裂带新构造特征

怒江断裂带从走向上可以分为南北走向段和北东走向段,其喜马拉雅期的构造变形以右行剪切为主导。右行剪切的变形历史可以分为早期压剪变形和晚期张剪变形两个大的阶段。这两期变形各自在南北走向段和北东走向段表现出不同的特点。总之,怒江断裂带喜马拉雅期构造变形具有时空不均一性的特点     

The Sinai subplate and tectonic evolution of the northern Red Sea region

Although the precise boundaries and kinematics of the Sinai subplate are still doubtful, it has a significant role in the tectonic evolution of the northern Red Sea region. On the basis of earthquake distribution, the Sinai region can be considered as a subplate partially separated from the African plate by the Suez rift. The relative motion between Africa, Sinai and Arabia is the main source generating the present-day earthquake activity in the Gulf of Suez and the Gulf of Aqaba regions.According to geological observations, the southern segment of the Dead Sea fault system can be characterized by a left-lateral displacement of about 107km since the Middle Miocene, in contrast to the northern segment where only 25 to 35km offset can be inferred. We think that along the southern segment the total displacement was 72km until the late Miocene (10Ma). The earthquake activity is strongly reduced along the northern segment of the Dead Sea fault segment. Therefore, we suggest that the northern part (Yammouneh fault) evolves through initial cracking of the crust due to build-up of stress since the Pliocene time (5Ma) and propagates northward into Lebanon and Syria. This last 5 million years is the period when the southern and northern segments became linked and formed a single fault system with a new displacement of 35km.According to the proposed model the predicted opening pole of the Red Sea is near 34.0oN, 22.0oE with an angle of total rotation of 3.4o since the early miocene, providing a 0.82cm/a opening rate in the northern Red Sea. We suggest that the Dead Sea strike-slip fault was active since Middle Miocene time (15Ma) with a slip rate of 0.72cm/a to provide a total displacement of about 107km. This strike slip motion occured about an Euler pole near 33.0oN, 21.0oE with a rotation angle of about 3.0o. It can be inferred from the proximity of the pole and angle of rotations for the Red Sea and Dead Sea fault that more than 85% of the motion has been accommodated on the Gulf of Aqaba and the Dead Sea fault and less than 15% in the Gulf of Suez.This model predicts a normal extensional motion in the Gulf of Suez with a minor left-lateral strike-slip component. We expect the pole of this motion to be at 31.0oN, 29.0oE, offshore of Alamein city about 320 km west of the Nile Delta. The rate of motion through the last 15Ma (Middle Miocene) is about 0.1 cm/a and the angle of rotation is 0.9o. During this period the total opening of the Suez rift is 15 km while the rest of the motion (45 km) occured mainly through the first phase of the development before the Middle Miocene.     

2016年阿克陶MS 6.7地震地表破裂特征和帕米尔现代构造应力场初步分析

帕米尔高原位于地中海－喜马拉雅地震带上,晚新生代以来随着印度板块向欧亚板块持续不断地挤压汇聚,其构造运动是欧亚大陆最强烈的地区。高原腹地发育一系列近SN向正断层,包括近SN向的塔什库尔干正断层所处的帕米尔中部现代区域的构造应力场以EW向水平拉张为主。2016年11月25日发生的阿克陶M_S 6.7级地震的发震构造为塔什库尔干断层分支的NWW向木吉盆地北缘断层,其具有右旋走滑兼正断性质。地震在震中附近产生同震地表形变带,全长约1km,呈近SN－NNE向水平拉伸,发育近EW—NWW向的张裂缝,为地震破裂的产物,张裂缝的最大水平拉伸位移量和最大垂直位移量分别为46cm和16cm。地表破裂带中的NE和NW向张剪裂缝只是连接贯通这些雁列的张裂缝,其水平相对位移量取决于张裂缝的水平拉伸量和张裂缝之间的几何关系。地表形变带表现的拉张性质与帕米尔高原腹地区域现代应力场最大主压应力为垂直向基本一致,可能与深部热物质上涌造成的上地壳拉伸有关。而地表形变带呈近SN向水平拉张,与区域近EW向拉张应力场之间存在显著差异,这可能是木吉盆地北缘右旋走滑正断层阶区局部应力场调整的结果。     

滇西南地区黑河断裂中西段晚第四纪构造活动特征

通过卫星影像解译、野外实地调查与地质填图,对滇西南地区黑河断裂中西段晚第四纪构造活动特征进行了研究.结果表明,黑河断裂为一条规模较大的区域性活动断裂带,西起沧源县南,向东南止于澜沧江断裂,全长约168 km,走向280°～310°.该断裂晚第四纪新活动性具有一定的差异性和分段性.根据其几何结构、最新活动性及1988年澜沧7.6级地震破裂带特征,可将黑河断裂从西向东划分为沧源-木戛、木戛-南代和南代-勐往三条次级断裂段.其中的中、西段长约88 km,全新世活动显著,活动性质以右旋走滑为主.沿断裂形成了丰富的断错地貌现象.西段断裂的最新活动断错了全新世晚期地层;中段是1988年澜沧7.6级地震的发震断裂之一.根据对断错冲沟的测量和年代测试,得到其全新世以来右旋滑动速率为(3.54±0.78)mm/a,与区域上其它断裂的滑动速率大致相当,反映了其区域构造活动的整体性和协调性.     

1833年嵩明8.0级地震对周围断层的影响

应用粘弹性计算程序,计算1833年嵩明8.0级大地震产生的同震和震后应力场变化,并计算对附近的小江断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带及云南境内红河断裂带造成的同震和震后库仑应力变化。结果表明,嵩明8.0级大地震对滇中南地区应力分布产生较大影响,对周围断层的影响甚至持续数百年的时间。嵩明8.0级地震使震中附近的小江断裂中段、安宁河断裂南段和红河断裂带中段库仑应力减小,降低发震危险;而小江断裂带南北段、安宁河断裂北段、则木河断裂带和红河断裂带南北两段库仑应力增加,地震危险性增强。红河断裂带中段在数百年时间尺度内始终处于嵩明8.0级地震库仑应力的减小区域,该研究结果有助于解释此断裂段的地震平静现象。     

红河断裂带大型右旋走滑运动与伴生构造地貌变形

调查研究表明,自中新世以来,红河断裂大规模右旋走滑运动及其伴生构造变形有如下一些主要特征在几何结构上,可将整个红河断裂系分为北、中、南3个变形区。北区东侧为滇西北伸展裂陷区,以轴向NNW,NNE和近SN向3组上新世以来的裂陷型断盆为特征,北段西侧为兰坪—云龙古近纪、新近纪压缩变形区;中段变形以右旋剪切走滑运动为特征,南部断裂东侧有滇东中新世以来的压缩变形,西侧为藤条河中新世拉伸断陷区。上述变形特征反映在构造地貌上为北部盆岭构造、中段线性断谷断盆构造及南部压(张)性盆地变形,其中苍山—洱海一带断裂两侧主夷平面的巨大落差是红河断裂上新世以来断陷正断作用的显著代表。在时空演化上,从古近纪经中新世至上新世,断裂主体活动部位在南段,并呈由南向北的“撕裂”格局,上新世以后至第四纪,尤其是晚第四纪以来,主体活动部位已转移至北段,表现为由N向SE的滑移伸展变形;变形区的范围大小和变形幅度表明红河断裂的东盘地块始终是作为地块相对运动的主动盘     

依兰-伊通断裂方正段晚第四纪以来的构造活动及其地貌表现

方正断陷是位于依兰-伊通断裂中北部的一级负向构造单元,依兰-伊通断裂构成盆地边界的控堑断裂,在盆地中部发育走滑断裂(伊汉通断裂),与边界断裂一起构成统一的断裂系统。该中部断裂的最新活动在地貌上具有明显的表现,在卫星影像上显示出清晰的线性。笔者在高分辨率卫星影像解译的基础上,通过野外地质地貌观察测量等手段,分析认为此断裂为一长期活动断裂,普遍错断河流一级阶地,并有连续的断层陡坎展布,最新的活动时代为全新世,应该曾发生过7级以上地表破裂型地震。现今以右旋走滑运动为主,兼具垂向滑动分量,并且垂向上表现为枢纽断层的运动特征。这些结果与前人认为的依兰-伊通断裂晚第四纪以来活动性极弱,东北地区是我国构造最稳定的地区的结论似乎不甚相符。笔者认为还需要更深入的工作,以分析该断裂与盆地边界断裂的关系,并以科学的态度认识依兰-伊通断裂活动特征,充分认识其地震危险性。     

云南中甸-大具断裂马家村-大具段古地震初步研究

中甸-大具断裂马家村-大具段位于哈巴雪山北麓及玉龙雪山以北的大具盆地内,总体走向310°～320°,根据卫星影像解译和详细的野外地质地貌调查,认为中甸-大具断裂马家村-大具段自第四纪以来长期活动,横跨断裂的水系右旋位错量可分为8.5～12m、22m左右、47m左右、200～280m、500～510m和1000m左右6个等级。在大具盆地内发现了长约600m的地震地表破裂带,这是该断层段在全新世活动的直接地质证据,在破裂带南东端附近开挖的探槽揭示出自晚更新世以来断裂存在三期活动,可能对应3次地震事件,结合前人在该断裂段获得的地质剖面和断错地貌面测年结果,分析认为马家村-大具段自晚更新世以来至少发生了3次古地震事件,发生时间分别为4910～45 a BP、7000 a BP左右和32.93～19.96ka BP,利用垂直同震位移值估算了水平同震位移量,最终得出每次地震事件的震级为7.5级左右。     

Active fault survey on the Tanlu fault zone in Laizhou Bay

Introduction The Tanlu fault zone, the largest active structure in the eastern region of China, is character-ized by right lateral strike-slip movement with dip-slip component in the Quaternary; it shows great significance for the modern seismicity (FANG et al, 1976; Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, 1987; GAO et al, 1980; MA, 1987; LI, 1989; CHAO et al, 1995). The Tanlu fault zone is the boundary between the Jiaoliao block and the North China Plain block of …     

莱州湾海域郯庐断裂带活断层探测

利用浅地层剖面仪对郯庐断裂带莱州湾段进行了活断层探测,发现郯庐断裂带主干断裂在第四纪晚期以来具有明显的活动,继承了晚第三纪以来的主要构造活动特点,仍是这一区域的主导性构造. 西支KL3断裂由多条高角度正断裂组成,最新活动时代为晚更新世晚期至全新世早期,受到一系列错断晚更新世晚期沉积的北东或近东西向断裂的切割;东支龙口断裂由两段右阶斜列的次级断层组成,沿断裂带不但有明显的晚第四纪断错活动,而且还发育北北东向晚第四纪生长褶皱,表现出明显的晚更新世晚期至全新世活动特征. 在山东陆地区也发现了与龙口断裂相对应的安丘——莒县断裂,安丘段由一系列右阶斜列的次级断层组成. 从安丘向北至莱州湾凹陷,郯庐断裂带东支活断层构成了一条右旋单剪变形带,每一个次级活断层段相当于带内理论上次级压剪面,在第四纪晚期以来仍以右旋走滑活动为主要特征.      

郯庐断裂带五河-明光段晚更新世活动的地质证据及活动特征

作为中国东部影响最大的走滑断裂,郯庐断裂因其强烈的地震活动性及沿断裂带一系列的大地震而备受学者关注。然而,大部分的调查研究都是针对郯庐断裂山东省境内及渤海湾内部分段落。并且,一般认为淮河以南的段落晚更新世以来不活动,也不具备孕育大震或强震的条件。然而,近期我们针对郯庐断裂的工作对这些认识提出了质疑,这些工作基于高分辨率卫星遥感影像解译和在安徽北部明光市、五河县附近的详细的野外调查。我们的研究认为郯庐断裂在淮河以南的五河-明光段包括四支断裂,并且至少一支在晚更新世以来活动。此段在晚第四纪以来主要以右旋走滑为主。不同于常常在基岩及第四纪沉积物中观察到的断层,在未固结的第四纪粘土中的断层形迹不清,但是能够被微观构造分析所确认。鉴于我们最近的工作和前人研究,我们认为年轻沉积物中的隐形断层更加值得注意,同时我们认为郯庐断裂淮河以南的“平静”段需要更深入的研究。     

基于遥感技术研究依兰-伊通断裂带

郯庐断裂带是中国东部的大型走滑断裂, 在沈阳以北由一支分为两支: 依兰—伊通断裂带和敦化-密山断裂带。 利用遥感数据并结合DEM (数字高程模型)数据对郯庐断裂带北段的依兰-伊通断裂带进行了分析研究。 根据该断裂带的形态特征将其划分成三段(沈阳—开原段、 开原—依兰段、 依兰—萝北段)。 沈阳—开原段为单条断裂, 它分隔了下辽河平原和辽东山地; 开原—依兰段为双边不对称断裂, 两支断裂相向内倾形成地堑, 隔大黑山分隔了松辽盆地和那丹哈达岭; 依兰-萝北段断裂较为隐伏, 该段是小兴安岭和三江盆地的分界。 通过分析依兰—伊通断裂带对河流和其他断裂的错动情况, 进一步揭示了郯庐断裂带曾经历了早期左旋走滑和后期右旋走滑的历史。 另外还对伊通地堑进行了较为详细的描述及说明, 通过对其DEM作横向和纵向的剖面分析证实了其西北边界为主要控盆断裂。     

利用区域双差层析成像方法研究川滇南部地壳结构特征

本文联合使用云南、四川和贵州地震台网的85个地震台站在2008年1月—2017年12月期间记录的49130个地震、317366个初至Pg震相绝对到时数据和2674110条高精度的相对到时数据,采用区域双差地震层析成像方法联合反演了川滇南部地壳三维P波速度结构和39621个地震的震源参数,探究了川滇南部中下地壳流和腾冲火山区岩浆囊的分布特征.研究结果表明：（1）川滇南部上地壳的速度异常特征与地表地形密切相关;（2）小江断裂带的中下地壳存在一条绵延近二百多公里的低速异常结构,最南端受到红河断裂带的阻挡而终止于断裂带南段北侧,这可能是川滇南部的一条中下地壳流,低速异常结构在红河断裂带南段转而向南东流动反映了红河断裂带可能为川滇菱形块体的西南边界;（3）红河断裂带各段速度异常存在明显的差异,重定位后的震源分布显示红河断裂带中段和南段虽然不如北段地震活动强烈,但地震震源深度分布较北段深;（4）腾冲火山区西侧和北侧下方10~20 km深度范围内存在的低速异常体推测为通过怒江断裂带形成的岩浆通道从中地壳涌入上地壳的岩浆囊,可能反映了自更新世延续至今的以橄榄玄武岩和安山岩为主要岩性的壳内岩浆活动,持续的岩浆活动为地表热活动提供了主要动力.     

利用区域双差层析成像方法研究川滇南部地壳结构特征

本文联合使用云南、四川和贵州地震台网的85个地震台站在2008年1月—2017年12月期间记录的49130个地震、317366个初至Pg震相绝对到时数据和2674110条高精度的相对到时数据,采用区域双差地震层析成像方法联合反演了川滇南部地壳三维P波速度结构和39621个地震的震源参数,探究了川滇南部中下地壳流和腾冲火山区岩浆囊的分布特征.研究结果表明：（1）川滇南部上地壳的速度异常特征与地表地形密切相关;（2）小江断裂带的中下地壳存在一条绵延近二百多公里的低速异常结构,最南端受到红河断裂带的阻挡而终止于断裂带南段北侧,这可能是川滇南部的一条中下地壳流,低速异常结构在红河断裂带南段转而向南东流动反映了红河断裂带可能为川滇菱形块体的西南边界;（3）红河断裂带各段速度异常存在明显的差异,重定位后的震源分布显示红河断裂带中段和南段虽然不如北段地震活动强烈,但地震震源深度分布较北段深;（4）腾冲火山区西侧和北侧下方10~20 km深度范围内存在的低速异常体推测为通过怒江断裂带形成的岩浆通道从中地壳涌入上地壳的岩浆囊,可能反映了自更新世延续至今的以橄榄玄武岩和安山岩为主要岩性的壳内岩浆活动,持续的岩浆活动为地表热活动提供了主要动力.