汶川MS 8.0地震基岩中的地表破裂

在汶川MS8.0地震中,地表破裂变形带多表现为挠曲坎或断层坎,地表基岩破裂少见,作者在安县肖家桥附近基岩中发现了出露完整的地震地表破裂带。在仔细分析该破裂带变形特征和内部结构构造的基础上,结合区域上地震地表破裂特点,认为:这次地震的地表破裂主要沿先存的映秀-北川断裂发生和扩展,地震断层作用形式以右旋斜冲运动为主,安县肖家桥附近映秀-北川断裂的最大垂直同震位错为5.4m,与通过挠曲坎或断层坎测量的结果基本一致     

2008年汶川Ms 8.0地震地表破裂变形定量分析——北川-映秀断裂地表破裂带

2008年汶川MS8.0地震在北川-映秀断裂产生了长达240km的同震地表破裂。通过详细的测量、基于测量标志与断裂变形的几何关系对数据的分析,给出了观测点的断裂同震地表变形的垂直位移、倾向水平缩短、走向滑动、断层上盘水平运动方向等参数。结果显示,断裂同震变形分布的空间变化很大,目前获得的最大水平位移位于虹口乡深溪沟,为4.98m,同时也是最大右旋走滑位移点,走滑量4.5m,而目前获得的最大垂直位移在其东北的支沟,为5.7~6.7m。NE向断裂水平位移多为1~2m,垂直位移多为3m左右,而小鱼洞-草坝分支断裂水平位移和垂直位移都更小,只有0.5~1.5m。擂鼓镇附近的数据则反映与断裂相关的巨型滑坡可能将重力变形叠加到构造变形中。由断层水平缩短和垂直位移计算的断层倾角表明,北川-映秀断裂是浅部陡倾的具有走滑分量的逆断层     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(2)——汶川地震地表变形特征与褶皱逆断层古地震识别

汶川MS8.0地震是近代少有的大陆褶皱逆断层型巨大地震,其地表破裂带是研究和解剖褶皱逆断层地表同震变形样式,并以此探讨古地震遗迹的不可多得的现实案例。在整理和分析汶川地震地表破裂带地质地貌调查资料的基础上,选择可能仅记录1次事件的平通、邓家(北川-映秀断裂)和九龙(江油-灌县断裂)等地为例,分析同震变形的特点和类型,并结合映秀、桂溪等地的古地震研究成果,讨论褶皱逆断层型古地震识别的技术要点。结果显示:地表变形主要包括逆断层直接位错、折曲位错变形和弯曲褶皱变形等类型;崩积楔、断层与地层切盖关系是分析断错地表型古地震事件的可行依据,而折曲位错变形型和弯曲褶皱变形型古地震识别则强调在上盘是否存在侵蚀不整合面,下盘是否存在生长地层,以及标志地层在断层两盘位差的突然增减;断层陡坎高度的倍数关系在一定程度上与古地震次数相关,但不能简单地用同震位移量除以陡坎高度的方法确定古地震期次;对于低角度逆断层的古地震识别,薄长状崩积楔、断层与堆积地层的切错关系和不同标志地层在断层两侧的累积位差的突变是重要的标志。识别古地震应因地制宜、思考多种因素的影响、用多种证据相互印证。     

汶川地震白沙河段最大地表水平位移量的成因分析

最大同震位移量是活动构造研究、断层活动特性判定和地震危险性分析的一个重要参数,它关系到地震危险区最大震级、地震复发间隔的确定等定量评估。地震地表破裂的同震位移分布十分复杂,影响因素也多种多样。汶川8.0级地震是一个以逆冲型为主的破裂事件,同震位移多表现为垂直位错,同时也存在右旋走滑位移,这与震源机制解的结果以及破裂面上擦痕所显示的运动方式基本一致。此次地震的最大同震水平位移量为4.5m,附近还有高达5m的垂直位移量。破裂的几何学和运动学分析表明,最大水平位移量可能是逆冲量沿不同方向破裂带分解以及断裂倾角变化的结果     

逆冲型断裂同震地表变形定量分析的几个问题——以汶川Ms 8.0地震为例

2008年5月12日四川汶川发生MS8.0地震,发震断裂在地表形成以逆断为主的破裂变形带。同震地表变形带的定量分析对理解地震的构造行为具有重要意义。文中以汶川地震典型调查点为例探讨了逆断型同震地表破裂变形带测量分析中值得重视并容易误解的几个问题,分析了地貌面标志和线性标志等测量数据与构造变形参数的几何关系,给出了变形参数的求解方法和相互关系。同时,就多观测点的定量数据在区域断裂几何结构变化和运动学分析中的运用进行了讨论     

2008年汶川M_S8.0地震多断裂破裂的近地表同震滑移及滑移分解

为深入理解汶川地震破裂的构造运动机制,我们选取典型的观测点,利用多种地质地貌标志测绘分析得到了汶川MS8.0地震发震断裂的近地表三维同震滑移矢量。结果显示,北川-映秀断裂上的白水河-高川破裂段北西盘沿88°方位角水平滑移2.58m、垂直滑移3.70m;安县-灌县断裂上的白鹿-汉旺破裂北西盘沿134°方位角水平滑移1.63m,垂直滑移2.00m;小鱼洞破裂带南西盘沿76°~79°方位角水平滑移2.15~2.71m,垂直滑移1.36~1.51m。平行的白水河-高川破裂段和白鹿-汉旺破裂段合计形成1.72m右旋走滑和3.49m垂直断裂带的NW向水平缩短,总滑移方向(106°)与断裂带整体走向(42°)呈64°夹角,整个龙门山推覆构造带处于斜向挤压的构造环境。结合震源过程反演成果的分析显示,斜滑的白水河-高川破裂段和逆冲型白鹿-汉旺破裂段可能是在汶川地震最大的一次子事件过程中以滑移分解的形式同时破裂形成的,滑移分解作用使两条断裂以斜滑与逆冲组合的力学性质产生破裂而非相同性质的斜滑破裂。小鱼洞破裂以低角度斜滑为主,可能是安县-灌县断裂与北川-映秀断裂以滑移分解形式同时破裂的纽带。小鱼洞断裂是龙门山断裂带长期处于斜向挤压的构造环境的产物,不只是逆冲断裂系中的简单捩断层。     

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升     

汶川Ms 8.0地震地表破裂带北川以北段的基本特征

对北川-青川间汶川MS8.0地震地表破裂的野外地质调查表明,在这一段内主要存在一条地震地表破裂带,总体沿北川-青川断裂带分布。沿黄家坝、陈家坝、桂溪、平通、南坝、石坎等地的观察显示,该段地表破裂沿走向连续分布,结构单一,破裂长度为60~90km,地表破裂没有到达青川县关庄镇。可观察到的破裂长度在北川北至石坎之间,长62km,走向总体为20°~55°,运动学性质主要为右旋走滑逆冲。地震形成的地表破裂主要表现为垂向上的地表拱曲,指示了深部断层的逆冲性质;在水平运动方向上则主要表现为右旋走滑,不存在左旋走滑分量。地震地表破裂显示的同震垂直位移从西南段黄家坝的3m左右,向东北逐渐降低至南坝、石坎的1.5m左右;右旋水平位移没有明显变化或者略有增加,一般在1.5~2.0m之间。地表破裂特征表明,引起本次汶川MS8.0地震的发震构造是映秀-北川-青川断裂带,该断裂以逆冲运动为主,兼具右旋走滑分量,逆冲方向由NW向SE     

成都平原内汶川Ms8.0级地震的地表变形

2008年5月12日汶川8.0级大地震发生在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上,除映秀—北川断裂、灌县—江油断裂上各形成240 km和72 km 长的地表破裂带外,可能在成都平原西部的什邡市师古镇附近形成一条弱地表破裂带.成都平原内的地震地表破裂带与龙门山区的2条地震破裂带构成倾向北西的叠瓦状逆断裂地震地表破裂系统.野外调查发现,师古镇南肖家院—庆云庵建筑物严重破坏带、水渠跌水、地表褶皱、喷砂和地裂缝带走向30°,延伸长度约7.5 km.探槽开挖表明,地表地震褶皱陡坎下的地层发生弯曲变形,汶川地震使断层上盘的地面和最新地层褶皱隆起0.2 m.TC2探槽中的粘土层底面褶皱隆起0.4 m,它可能记录到汶川地震之前另外一次与汶川地震大小相当的古地震事件.浅层地震勘探资料表明,平原区出现地震地表破裂的位置不仅存在晚更新世活动断裂,而且伴生有第四纪活动褶皱.     

近地表倾角和无地表破裂前期逆冲地震对汶川MS8.0地震逆冲滑动量随深度分布形态的影响

逆冲滑动是汶川地震的初始和主要震源过程,其破裂滑动量随断层深度的分布形态与多数板内逆冲强震不一致.本文用摩压比值来表征断层沿线的局部破裂危险程度,通过数值实验讨论了底部破裂源、近地表倾角和无地表破裂的前期地震等对铲形逆冲断层的破裂危险分布和破裂滑动分布的影响.有限元数值模拟结果显示,在巴颜喀拉块体对龙门山断裂带的高强度挤压下,上陡下缓近地表陡倾角的铲形断层形态使得汶川发震断层近地表对逆冲破裂和滑动有一定的阻碍作用;破裂滑动量集中于发震断层中部的前期逆冲地震是造成汶川M_S8.0地震逆冲滑动分布异于板内逆冲强震滑动分布现象的一个可行解释.     

2008年汶川8.0级地震地表位移场的模拟——映秀-北川断裂逆冲兼右旋走滑错动形成的地表位移场

基于Yoshimitsu Okada及Steketee的断裂位错模型,从理论上反演了汶川地震时龙门山中央主断裂中段附近区域(距离断裂30km)内由断裂逆冲兼右旋错动形成的地表位移场的空间演化,包括地表垂直和水平位移场的基本特征。模拟表明了断裂错动过程中近断裂区域地表位移场的空间演化情况,而该空间演化情况通过野外科考和有限的GPS测站数据是无法细致描述的。文中将模拟结果与野外地表破裂带的科考成果进行比较,发现两者在变化趋势上近似表现一致;且位移场在离开断裂出露处迅速衰减的特征与现有研究成果一致;同时模拟结果也表明位移场的衰减速度在下盘强于上盘。模拟结果最终表明:断裂错动形成的地表垂直位移存在较大的空间不均匀性且较大的幅值主要集中于断裂的两端,即映秀和北川附近,垂直和水平位移场在断裂端部的变化都强于断裂的中部;地表垂直位移沿走向的变化在断裂上盘强于下盘;水平位移除了在断裂两端变化比较剧烈外,在空间上分布比较均匀;总体上,除断裂端部外位移场的幅值在上盘大于下盘。     

山东海阳断裂东石兰沟段晚更新世以来地表断错特征与最大潜在地震估计

海阳断裂是胶东半岛NE向牟平 -即墨断裂带东部一条规模较大的断裂 ,尽管晚更新世以来该断裂的地表断错活动总体上已基本停息 ,但东石兰沟段在晚更新世晚期以来仍有断错地表的活动。最后一次断错地表的活动发生在距今 3 7～ 1 2万年 ,但接近 1 2万年。地表破裂长度约6 5km ,活动段长度 8km。地表断错以走滑活动为主 ,可见最大倾滑位移 0 2m ;根据断层擦痕侧伏角推测最大水平位移 1 13m。最后一次断错地表的活动若以距今 1 2万年计算 ,则最大平均倾滑速率为 0 0 17mm/a ;最大平均右旋走滑速率为 0 0 94mm/a。野外观测到该活动段的断错活动表现为突发断错 ,根据地震地表破裂参数、活动段长度与地震的关系 ,估计其最大潜在地震为 6 级     

日本横手盆地东缘陆羽逆断层系的同震地表破裂特征及其分段性

通过对陆羽逆断层系上１８９６年同震地表破裂特征、长期活动习性和断错地貌等的研究，给出了可识别的逆断层型段落边界的标志，它们是断层崖形态持久性变化的过渡地段、断层抬升盘山地分水岭高程明显变化的转折部位、剖面几何结构转换区和断层下降盘盆地内的隐伏横向基岩脊等；指出逆断层上公里量级的空缺和阶区不能有效地终止或延缓逆断层型同震地表破裂的横向扩展，因此，不能作为逆断层型段落的边界，最后对陆羽逆断层系的千屋段和横手段的地震危险性进行了简要评估     

托斯台逆断裂-褶皱带晚第四纪活动特征

托斯台逆断裂-褶皱带位于乌鲁木齐山前坳陷的西部,为近东西向展布的新生代逆断裂．背斜带。它主要由北单斜带、中部背斜带和南单斜带3个构造带组成,在各构造带均发育逆活动断裂。地震勘探资料显示,南单斜带与中部背斜带为滑脱体,逆断裂在深部沿滑脱面与清水河子深断裂相汇。研究表明,北单斜带与中部背斜带逆断裂断错了晚更新世堆积物,在晚更新世有显著的活动;南单斜带逆断裂断错了全新世堆积物,在全新世时期有最新活动。中部背斜带逆断裂晚更新世以来水平缩短速率为0．6～1．3mm／a;南单斜逆断裂全新世水平缩短速率为0．2～0．6mm／a。     

霍尔果斯活动构造的断裂扩展褶皱作用

作者在论述霍尔果斯活动构造地表特征的基础上,进一步讨论了霍尔果斯活动逆断裂的扩展和背斜褶皱的发育过程。断裂扩展褶皱作用以后断裂构造活动演化为背斜后翼向上分叉的数条南倾的叠瓦状逆断裂,地壳总缩短量在5km以上,缩短率大于5mm/a。     

THE COSEISMIC VERTICAL DISPLACEMENTS OF SURFACE RUPTURE ZONE OF THE 1556 HUAXIAN EARTHQUAKE

Coseismic displacement plays a role in earthquake surface rupture, which not only reflects the magnitude scale but also has effect on estimates of fault slip rate and earthquake recurrence intervals. A great historical earthquake occurred in Huaxian County on the 23^rd January 1556, however, there was lack of surface rupture records and precise coseismic vertical displacements. It's known that the 1556 Huaxian earthquake was caused by Huashan front fault and Weinan plateau front fault, which are large normal faults in the east part of the southern boundary faults in Weihe Basin controlling the development of the basin in Quaternary. Here, we made a study on three drilling sites in order to unveil the coseismic vertical displacements. It is for the first time to get the accurate coseismic vertical displacements, which is 6m at Lijiapo site of Huashan front fault, 7m at Caiguocun site, and 6m at Guadicun site of Weinan plateau front fault. These coseismic displacements measured based on same layers of drilling profiles both at footwall and hanging wall are different from the results measured by former geomorphological fault scarps. It's estimated that some scarps are related with the nature reformation and the human beings' activities, for example, fluviation or terracing field, instead of earthquake acticity, which leads to some misjudgment on earthquake displacements. Moreover, the vertical displacements from the measurement of geomorphological scarps alone do not always agree with the virtual ones. Hence, we assume that the inconsistency between the results from drilling profiles and geomorphological scarps in this case demonstrates that the fault scarp surface may have been demolished and rebuilt by erosion or human activities.     

THE RESEARCH OF THE SEISMOGENIC STRUCTURE OF THE LUSHAN EARTHQUAKE BASED ON THE SYNTHESIS OF THE DEEP SEISMIC DATA AND THE SURFACE TECTONIC DEFORMATION

The seismogenic structure of the Lushan earthquake has remained in suspensed until now. Several faults or tectonics, including basal slipping zone, unknown blind thrust fault and piedmont buried fault, etc, are all considered as the possible seismogenic structure. This paper tries to make some new insights into this unsolved problem. Firstly, based on the data collected from the dynamic seismic stations located on the southern segment of the Longmenshan fault deployed by the Institute of Earthquake Science from 2008 to 2009 and the result of the aftershock relocation and the location of the known faults on the surface, we analyze and interpret the deep structures. Secondly, based on the terrace deformation across the main earthquake zone obtained from the dirrerential GPS meaturement of topography along the Qingyijiang River, combining with the geological interpretation of the high resolution remote sensing image and the regional geological data, we analyze the surface tectonic deformation. Furthermore, we combined the data of the deep structure and the surface deformation above to construct tectonic deformation model and research the seismogenic structure of the Lushan earthquake. Preliminarily, we think that the deformation model of the Lushan earthquake is different from that of the northern thrust segment ruptured in the Wenchuan earthquake due to the dip angle of the fault plane. On the southern segment, the main deformation is the compression of the footwall due to the nearly vertical fault plane of the frontal fault, and the new active thrust faults formed in the footwall. While on the northern segment, the main deformation is the thrusting of the hanging wall due to the less steep fault plane of the central fault. An active anticline formed on the hanging wall of the new active thrust fault, and the terrace surface on this anticline have deformed evidently since the Quaterary, and the latest activity of this anticline caused the Lushan earthquake, so the newly formed active thrust fault is probably the seismogenic structure of the Lushan earthquake. Huge displacement or tectonic deformation has been accumulated on the fault segment curved towards southeast from the Daxi country to the Taiping town during a long time, and the release of the strain and the tectonic movement all concentrate on this fault segment. The Lushan earthquake is just one event during the whole process of tectonic evolution, and the newly formed active thrust faults in the footwall may still cause similar earthquake in the future.     

对1976年河北唐山MS7.8地震地表破裂带展布及位移特征的新认识

1976年河北唐山MS7.8地震发生之后,诸多资料报道了唐山市南侧展布的长8～11km的地震地表破裂带.该地表破裂带由10余条NE方向、具右旋走滑特征的地表破裂呈左阶形式组成,总体走向N30°E,最大右旋位移2.3m,多数地段的垂直位移为0.5 ～0.7m.近年有学者提出,在更大范围内出现的地表破坏现象.分辨这些地表破...     

PISHAN MS6.5 EARTHQUAKE OF XINJIANG: A FOLD EARTHQUAKE EVENT IN THE WEST KUNLUN PIEDMONT

The Pishan M_S6.5 earthquake occurred in the west Kunlun piedmont area. According to the surface deformation data obtained by the Pishan M_S6.5 earthquake emergency field investigation team, combined with the positioning accuracy of spatial distribution of aftershocks information, the focal mechanism solutions and deep oil profile data, we think the Pishan M_S6.5 earthquake is a typical thrust faulting event, and the seismogenic structure is the Pishan reverse fault-anticline, which did not produced obvious surface fault zone on the surface. In the vicinity of the core of the Pishan anticline, we found some tensional ground fissures whose strikes are all basically consistent with the anticline. We propose that the surface deformation is caused by the folding and uplift of the anticline. The Pishan earthquake is a typical folding earthquake. The tectonic deformation of the west Kunlun piedmont is dominated by the thickening and shortening of the upper crust which is the typical thin-skinned nappe tectonic. The Pishan earthquake occurred in the frontal tectonic belt, the root fault of the nappe structure has not been broken, and we should pay attention to the seismic risk of the Tekilik Fault.     

从断层泥石英颗粒的微观形貌研究八宝山断裂带的活动性

北京八宝山断裂带主要由八宝山内支、外支断裂和黄庄-高丽营断裂组成。根据野外地质资料和室内研究,认为八宝山内支断裂是燕山期的逆掩断层,已不具活动性,而外支断裂是一条规模和断距都不大的正断层,只有黄庄-高丽营断裂才是活动断层,它错断了中更新统黄土。 为了获得更多的有关八宝山断裂带活动性的资料,我们采用Kanaori提出的一种判定断层活动性的新方法,通过扫描电镜观察了八宝山断裂带的6个断层泥样品和4个有关地层中的石英颗粒表面微结构,所得结果与野外宏观地质资料相吻合