地震预测:从芦山地震到大陆地震

自从1990年以来,通过对青藏高原的调查和研究,认识到下地壳流动同步形成盆地和造山带,并受控于相关洋盆地幔软流圈向大陆的顺层流动和底辟作用。下地壳不均匀流动通过韧脆性中地壳热能-应变能转换孕育地震,部分发震能量通过上地壳脆性断层释放。在地震孕育过程中通常会伴生跨年度干旱和异常降雨,构成热灾害链。近5年内青藏高原东部连续发生汶川、玉树、芦山大地震,形成于从亚东流经羊八井、安多、玉树并分支流向汶川和芦山—康定的下地壳"热河"的仰冲式和侧冲式撞击作用。从2008年9月以来连续发表5篇论文,根据地壳热构造和热灾害链的时空结构对芦山地震的三要素进行了长期和中期预测。2008年9月预测从2013年开始可能发生大地震,2012年9月将鲜水河—安宁河—小江异常热流构造带5年内将发生多个7级地震的首个大震锁定在芦山或西昌。芦山地震只释放了亚东—羊八井—安多—玉树—鲜水河—安宁河—小江"热河"剩余热能中的一小部分,在西昌—会理—昭通地区、道孚—康定地区、通海—石屏地区近5年内很可能发生4个7级左右的地震。此外,华北典型的热灾害链结构表明震情严峻,环渤海地区近3年内很可能发生大地震。从地震热流体撞击机理与地震异常之间的关联性出发,提出了动态立体监测及短临预测地震的思路和方法。     

大陆构造变形与地震活动——以青藏高原为例

大陆内部构造变形和地震活动往往突显出复杂的、区域性的特征,很难用板块构造理论来解释。青藏高原是大陆构造变形的典型实例,具有不同构造变形的分区特征,不仅表现在物质组成、地形地貌和断裂组合等方面的不同,而且还表现出不同的地震活动特征。东昆仑断裂带以北的青藏高原北部地块,主要发育一系列挤压环境下的盆岭构造,表现为以连续变形为特征的上地壳挤压缩短变形;高原中北部巴颜喀拉地块,具有整体向东运动的特点,变形主要集中在其边缘,表现为刚性块体运动特征。在东部,由于稳定的四川盆地(扬子地块)的阻挡,位于龙日坝和龙门山断裂带之间相对坚硬的龙门山地区受到东西向强烈挤压,西部边界为伸展变形;在高原中央腹地羌塘地块西部,由于上地壳物质在向东挤出的驱动下不断变形,沿一系列小型正断层和走滑断层以伸展变形为主,表现为弥散型变形特征。相比之下,羌塘地块的东部向东-南东方向挤出,在大型走滑断层之间形成一个刚性块体;高原南部地块以东西向伸展的南北向裂谷系为主要变形特征,高原南缘以南北向挤压的大型逆冲断裂系为特征。历史地震和仪器记录的大地震(M≥8)只发生在高原东北和东南部的大型走滑带,以及东部和南部边缘的大型逆冲断裂上,沿...     

大陆板内地震的发震机理与地震预报——以汶川地震为例

大陆板内地震主要产于新生代厚壳造山带或高原,在平面上呈弥散状分布,在剖面上震源沿中地壳成层分布,为浅源地震.盆山活动断层系统呈规律性组合,盆山挤压边界为逆冲型压性发震断层;盆山走滑转换边界为走滑型扭性发震断层;造山带内部主要是伸展型张性发震断层.大陆板内地壳分层流变作用制约了板内地震的构造物理过程.大陆下地壳韧性流层为地震活动提供了热能,热软化和热融化介质发生缓慢的韧性流动,是孕震构造;中地壳韧-脆性剪切带发生热-应力转换,聚积应力和应变,为蕴震构造;当下地壳流动在中地壳积累的应变超过上地壳特定构造部位介质的应力-应变极限时,上地壳形成脆性发震断层,产生地震.震源出现在上地壳脆性断层与中地壳脆-韧性剪切带的交汇部位,青藏高原的震源深度通常为12～35 km.目前地震预报是世界科学难题,然而,大陆动力学和板内地震的理论突破可能为短临预报提供了新思路.如果大陆下地壳热动力作用是中地壳产生地震和上地壳发生地震的根源,那么上地壳脆性断层活动会释放出地壳深部的热流体和热气体,引起局部的地温异常、水文异常和大气异常.建议从大气到地表再到地下系统地监测活动断层带及邻区的地下水、地表水、大气的温度异常和成分变化,结合观测下地壳流层厚度、地应力-应交变化、重力异常、磁异常、地电异常等,综合评价地壳活动性和发震可能性.2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川地震处于龙门山造山带与四川盆地的构造边界上,是典型的大陆板内地震,震源处于映秀-北川断层上,震源深度为12 km.350 km长的地表破裂带呈右行左阶雁行排列在具有逆冲和右行走滑性质的汶川-茂县-青川、映秀-北川和江油-都江堰3条断层带上.下地壳的韧性流动伴随中地壳韧-脆性剪切带应力和应变的积累,产生上地壳脆性活动断层,并控制地表破裂带和滑坡的分布.     

中国东北及邻区大陆边缘构造

中国东北及邻区大陆边缘包括两个构造带。内带由裂解的古陆碎块组成，其北部与古亚洲洋的演化有关，南部与古太平洋演化有关。外带由中生代地体组成。它们是晚古生代到早中生代的洋壳碎块与晚中生代的深海沟堆积组成的混杂体带。古亚洲洋封闭后到现代太平洋板块活动前，即由泥盆纪到侏罗纪曾存在过另一个大洋－古太平洋，其洋底扩张活动形成了上述的构造带。晚侏罗世后本区发育左旋平移断裂系，晚白垩世一早第三纪形成了大陆缘火山－     

2015年尼泊尔Ms81地震构造成因及对青藏高原及邻区未来强震趋势的影响

2015年尼泊尔大地震的余震分布、震源机制解、震源破裂过程反演结果和喜马拉雅造山带的新生代地质构造特点表明,此次大地震的控震构造是构成印度板块与欧亚板块之间构造边界带的喜马拉雅主逆冲断裂,是印度板块沿该断裂带向欧亚板块之下低角度俯冲过程中导致的一次盲断层型逆冲断裂活动。地震产生的破裂面从北西向东南方向传播,累计长度170km左右,最大倾向滑移量5-7m。该断裂带全新世活动强烈,其上的历史大地震活动频率高、强度大,M≥7.5地震的原地复发平均间隔在500年左右,而在地震活跃阶段分段破裂的平均间隔只有10年左右,并且1800年以来的多次大地震活动显示出从西向东迁移的规律。历史地震活动过程指示,该断裂带上的兴都库什、尼泊尔西部、锡金-不丹和印缅交界区4个空区段的未来大地震危险性较显著,特别是位于此次大地震东部的两个空区。印度板块向北与欧亚板块间的低角度、高强度陆陆俯冲碰撞作用是中国大陆现今地壳变形的主要动力来源。这是中国大陆强震频发的主要地质构造原因,也决定了喜马拉雅与青藏高原及邻区的大地震活动之间明显的时空关联性,主要表现为大地震活跃阶段在时间上的交替出现和大地震沿垂直喜马拉雅造山带的纵向迁移过程。历史地震活动过程和西南地区地震危险性分析成果揭示,在新一轮喜马拉雅大地震活跃形势下,中国大陆将面临更为严峻的大地震危险形势,尤其是青藏高原及邻区晚第四纪活动性显著的区域性构造带或断裂带的潜在强震危险性将比较突出,主要包括：藏南的近南北向裂谷带与北西向右旋走滑断裂带,川滇地块中的安宁河-小江断裂带与大凉山断裂带、南汀河断裂带与畹町断裂带、澜沧-景洪断裂带和滇西北大理-丽江裂陷带,西北地区的西昆仑山前逆冲-褶皱带、阿尔金断裂带和天山的主要逆冲-褶皱变形带等。由于当前中国及西南地区的活动构造调查研究存在的诸多不足限制了对区域大地震危险性更为全面准确的地质评估,并正成为城镇化与重大工程规划建设过程中地壳稳定性评价的“瓶颈”所在。因此,未来的地质调查工作中,建议应紧密结合国家需求,进一步重视新构造与活动构造的调查研究,尽快部署完成重要活动构造区带的活动断裂普查,并重视和加强与邻国的国际合作与交流。     

青藏高原东南缘及邻区近年来地震b值特征

基于青藏高原东南缘空间数据库及系统建立成果的基础上,综合整理青藏高原东南缘地区的1980—2013年地震信息、地震地质资料及国家基础地理信息,通过Arcgis软件及其脚本编写应用,利用空间模型初步实现了区域内1980—2013年地震活动信息的地统计分析。依据区域地震b值与地壳内部应力分布状态的负相关原理,利用b值进行大面积空间与时间扫描方法对青藏高原东南缘当前应力分布特点进行研究。以2°×2°为单元网格将研究区分为若干区,分别对其进行分时间、分单元b值计算,针对重点低b值区形成时空曲线总结大地震发生前b值曲线的时空规律,并结合之前划出的地震围空区对本区地震危险性进行综合性的中长期预测,结果表明:1汶川地震、芦山地震验证大震发生前后b值时间曲线会有水平—负增长—正增长—负增长—水平的曲线变化;2地震震级越大b值负增长的低值危险区形成时间越早,持续时间越久;3汶川大地震前川北出现大面积低b值异常区;4目前b值低值区持续时间较长的区域有:东喜马拉雅构造结、玉树—甘孜断裂、安宁河断裂—则木河断裂—鲜水河断裂—小江断裂和畹町断裂—南汀河断裂,澜沧断裂—景洪断裂与地震空区危险性预测有较多重叠。     

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。     

青藏高原地震断裂共轭角分布特征及其大陆动力学意义

青藏高原走滑型地震断裂共轭角的分布范围约为 5 0°～ 110°,总的趋势是随着与喜马拉雅驱动边界距离的增大而减小 ,并具有波状起伏的特征 ,反映多震层内应变随距离的变化。该层共轭角的波状起伏与岩石圈下层的应变起伏相互对应 ,前者滞后于后者 ,表明上层共轭角的变化主要受控于下层应变的波动传播。对于地震断裂共轭角分布特征的研究为多震层应变场的推测提供了新的途径     

下地壳流变层对青藏高原及其周边大尺度地貌的制约

以下地壳流变层的变形为切入点,结合青藏高原的构造演化、区域走滑断裂的发育性质和高原南部地区的地球物理资料,介绍了下地壳流变层物质向东和北东流动的特性,探讨了青藏高原及其周边地区地貌形态形成的深部地质过程和下地壳流变层在这一过程中的制约作用,并对塔里木地块、鄂尔多斯地块、四川地块的旋转和柴达木盆地自新生代以来迅速抬升的现象做出了新的解释.     

青藏高原大陆动力学的科学问题

在初步分析大陆动力学的基本含义及其与岩石圈动力学关系的基础上,提出了青藏高原大陆动力学8个方面的科学问题,其核心科学问题是:青藏高原的形成是印度板块与欧亚板块碰撞的滞后效应还是大陆板内构造过程;青藏高原不同构造演化阶段是否具有不同的动力学机制;解体的青藏高原岩石圈下地壳何时、何处、如何和为何流动;青藏高原怎样与周边的盆地同步强耦合作用;如何通过青藏高原大陆动力学的创新带动能源、资源、环境、灾害等应用基础理论的创新.     

Uplift of the Qinghai-Tibet Plateau: Lithospheric Structure and Structural Geomorphology of the Qinghai-Tibet Plateau

1. IntroductionWith its very thick continental crust (70 kmthick on average, a double norma1 thickness of thecrust), dramatic uplift since the late of thePleistocene (now with an average elevation of 4500-5000 m) and sustained and strong tectonicdeformation, the Qinghai-Tibet Plateau has been oneof the frontier subjects of international geoscienceresearch. With the advent of the 2lst century theQinghai-Tibet Plateau is renowned as a fieldlaboratory of the program of continental dynamics.Peo…     

青藏高原及周边地区下地壳地球物理异常及成因

青藏高原及周边地区下地壳普遍发育电性高导层、波速低速层和热流密度值异常区.下地壳电性结构和速度结构明显具有纵向分层和横向分块的特点,其热流密度值具有明显的南北条带性和东西分块性.下地壳高导层、低速层和热流密度值异常区与青藏高原及周边地区各构造单元有一定的匹配性,异常区的形成与青藏高原和周边盆地耦合过程中下地壳岩石的热软化以及韧性流动有关.下地壳层流是下地壳岩石热软化和韧性流动的结果,青藏高原的隆升是层流作用的表现,目前层流作用的动力来源于恒河盆地下地壳,层流方向由恒河盆地流入青藏高原.     

青藏高原的蛇绿岩与铬铁矿

综述了近年来青藏高原蛇绿岩、铬铁矿的调查研究进展及其成果。归纳了青藏高原蛇绿岩的展布特征,简述了蛇绿岩的时代、地球化学特征及其形成环境。在统计青藏高原铬铁矿床（点）的基础上回顾了一些典型矿床的勘查成果。最后讨论了青藏高原铬铁矿找矿的乐观前景。     

Temporal-Spatial Structure of Intraplate Uplift in the Qinghai-Tibet Plateau

The intraplate uplift of the Qinghai-Tibet Plateau took place on the basis of breakup and assembly of the Precambrian supercontinent, and southward ocean-continent transition of the Proto-, Paleo-, Meso-and Neo-Tethys during the Caledonian, Indosinian, Yanshanian and Early Himalayan movements. The intraplate tectonic evolution of the Qinghai-Tibet Plateau underwent the early stage of intraplate orogeny characterized by migrational tectonic uplift, horizontal movement and geological processes during 180-7 Ma, and the late stage of isostatic mountain building characterized by pulsative rapid uplift, vertical movement and geographical processes since 3.6 Ma. The spatial-temporal evolution of the intraplate orogeny within the Qinghai-Tibet Plateau shows a regular transition from the northern part through the central part to the southern part during 180-120 Ma, 65-35 Ma, and 25-7 Ma respectively, with extensive intraplate faulting, folding, block movement, magmatism and metallogenesis. Simultaneous intraplate orogeny and basin formation resulted from crustal rheological stratification and basin-orogen coupling that was induced by lateral viscous flow in the lower crust. This continental dynamic process was controlled by lateral flow of hot and soft materials within the lower crust because of slab dehydration and melted mantle upwelling above the subducted plates during the southward Tethyan ocean-continent transition processes or asthenosphere diapirism. Intraplate orogeny and basin formation were irrelevant to plate collision. The Qinghai-Tibet Plateau as a whole was actually formed by the isostatic mountain building processes since 3.6 Ma that were characterized by crust-scale vertical movement, and integral rapid uplift of the plateau, accompanied by isostatic subsidence of peripheral basins and depressions, and great changes in topography and environment. A series of pulsative mountain building events, associated with gravity equilibrium and isostatic adjustment of crustal materials, at 3.6 Ma, 2.5 Ma, 1.8-1.2 Ma, 0.9-0.8 Ma and 0.15-0.12 Ma led to the formation of a composite orogenic belt by unifying the originally relatively independent Himalayas, Gangdisê, Tanghla, Longmenshan, Kunlun, Altyn Tagh, and Qilian mountains, and the formation of the complete Qinghai-Tibet Plateau with a unified mountain root after Miocene uplift of the plateau as a whole.     

青藏高原主要地体地壳短缩作用研究现状及存在的问题

在对喜马拉雅、拉萨和羌塘3个地体已有的有关地壳短缩研究成果系统分析的基础上,对3个地体进行了平衡剖面恢复：北羌塘侏罗系短缩率为25.18%,南羌塘短缩率为33.57%;对拉萨地体南段(措勤盆地南部坳褶带)上白垩统恢复得出其短缩率为20.68%,北段中部坳褶带到班公湖-怒江缝合带南缘短缩率为25.3%;地处特提斯喜马拉雅地体东段的郎杰学地体三叠系短缩率达75%,大于前人研究的特提斯喜马拉雅56%~60%的短缩率。通过对比,对3个地体短缩变形的规律进行了分析,认为各地体内部短缩作用并不是一个连续均匀的过程,陆内变形主要是通过稳定地体边界和大型逆冲构造带来吸收的;拉萨地体和羌塘地体新生代内部变形较小。