侧向侵蚀相关的走滑断裂滑动速率计算新方法

断层滑动速率是活动构造研究中的重要内容,是反映断裂活动性和地震危险性的重要参数之一。随着测年技术不断发展和测年精度大幅度提高,全新世甚至千年尺度和百年尺度的年轻地质体的位错也越来越多地被用于断层滑动速率计算。用走滑断裂带上地质体实测年龄计算滑动速率,会受到2种因素影响:1)累积位移时间是否与所测地质体年代相符合;2)地质体位移形成过程中会受到侵蚀。在利用全新世地质体计算断层滑动速率时,应将侧向侵蚀的影响剔除。因此,文中提出1种计算走滑断层滑动速率的新方法——差值法。走滑断层上河流阶地演化与断层位错分析表明,在阶地拔河高度存在较大差异的情况下,可以利用阶地拔河高度与年龄按比例进行计算。此方法在一定程度上提高了所计算滑动速率的精度,但是需要至少有3级不同阶地的拔河高度、年龄以及位错信息。若阶地拔河高度近似呈等差排列,即各级阶地上侧向侵蚀量近似相等的情况下,利用高-低阶地累积位错量之差与对应阶地年龄差来计算滑动速率,可以在一定程度上减少上述2种因素对滑动速率的影响。应用差值法计算得到阿尔金与昆仑断裂的滑动速率为4.7~8.8mm/a,与前人获得的地质学滑动速率、测地学滑动速率、缩短速率以及强震复发周期结果一致。     

断层分布及几何形态对川西及邻区应变分配的影响

川西及邻区分布着中国大陆数条重要的活动断裂带,这些断裂带上的滑动速率与地震活动有很大差异,如鲜水河断裂带的滑动速率在10mm/a以上,该断裂带上大地震频繁发生;而龙门山断裂带的滑动速率很小,虽然该断裂带上地震活动不频繁,但也发生了2008年5月12日汶川Ms8.0级大地震.利用弹黏塑性三维有限元模型,研究川西地区断裂带的几何形态及走向变化对断层滑动速率及区域应变分配影响.结果表明:鲜水河-小江断裂带的滑动速率随着断裂带几何分布及其走向呈现分段特征.结构简单,走向平直的分段滑动速率大;结构复杂,走向变化大的分段滑动速率低,区域应变主要集中在断裂带走向发生急剧变化的分段附近.鲜水河-小江断裂带中段的应变分配受到安宁河-则木河断裂带与大凉山断裂带相互作用的影响.龙门山断裂带的走向与青藏高原的挤出方向近乎垂直,断层活动以逆冲为主,滑动速率较低.     

临潼-长安断裂带晚第四纪以来的活动性

对临潼-长安断裂带进行了详细的野外调查,以期掌握其最新活动年代和第四纪以来的活动特征。该断裂总体走向NE,以张性垂直运动为主,断面明显错断了黄土中的第1层古土壤S1,说明其晚更新世以来仍在活动,并且北段和中段的活动性比南段强,但是错距大多<2m,滑动速率较小,考虑到临潼-长安断裂带由多条次级断层组成,其整体活动性应该比我们计算得到的局部断层滑动速率大得多。断层错距自上而下成递增趋势,并且根据不同地层年代计算出的滑动速率基本一致,因此该断裂带自中更新世晚期以来极可能以垂向蠕滑活动为主     

阿尔金断裂带东段距今20ka以来的滑动速率

阿尔金断裂带作为青藏高原北部边界 ,其走滑量和走滑速率一直为地学界所关注 ,对这样一条大陆内部巨型走滑断裂带的滑动速率进行研究 ,对于了解阿尔金断裂带左旋走滑和青藏高原北部隆升之间的耦合关系 ,具有重要意义。在阿尔金断裂带东段的疏勒河口以西 ,阿尔金断裂错断了几条规模相近的河流阶地和洪积扇 ,形成典型的走滑断层断错地貌。通过对这些典型断错地貌点的地貌观测和年代学研究 ,得到阿尔金断裂带东段石堡城以东疏勒河以西自 2 0kaBP以来的滑动速率约为 4～ 5mm/a。自 50kaBP以来 ,阿尔金断裂带东段断层平均滑动速率具有较高的时间、空间一致性 ,约为 4～ 6mm/a ,表明利用河流阶地和洪积扇位错作为断层走滑位移标志计算断层滑动速率 ,具有较高的可信度     

山西断裂带断层现今活动特征及与中强震关系浅析

断层的运动方式与滑动速率是断层活动性分析的主要内容,本文利用山西地区的10处 跨断层流动场地和4处定点台站的观测资料,计算了断层垂直升降累积量、断层垂直活动速 率,定量地给出断层现今活动性质与背景活动方式,然后采用主成分分析方法对所有的资料进 行综合分析,给出区域内断层活动的总体活动水平。结果表明：山西断裂带大多数断层活动为 张性正断层活动,南部断层累积活动量较大,中北部相对较小。断层垂直活动速率综合指标反 映出山西断裂带断层总体活动具有较好的趋势性特征,活动规律明显,并且在中强地震前出现 显著异常变化,其与山西地区及周边的5.0级以上地震有较好的对应。断层活动在2013年又 一次出现了破趋势的异常变化,本文认为对此应引起注意并加强跟踪分析。     

芦山M_S7.0地震后鲜水河断裂带南东段活动特征

在大地震沿鲜水河断裂带向ES迁移和鲜水河断裂带SE段较长时间未发生强震的背景下,本文收集了2013年芦山MS7.0地震前后(2010—2014年)鲜水河断裂带SE段3个跨断层短基线测点数据,分析了芦山地震前后该段近场断裂活动。研究结果表明:1)芦山地震前后,鲜水河断裂带在SE段断层的走滑方式存在左旋和右旋相互交替现象。2)芦山地震后该段近场滑动速率小于1mm/a,与震前较长时间的测量结果相比无明显变化,说明SE段已经进入震间锁闭阶段,应变持续积累,芦山地震并未对该区域断裂活动产生明显影响。根据断层运动随时间变化的模型,认为鲜水河断裂带SE段距离该段上次大地震时间长于EW段距离上次大地震的时间是2段滑动速率不同的原因之一。     

二十年来蠕变和短基线观测反映的鲜水河断裂带活动特征

利用鲜水河断裂带1990年1月-2009年12月的蠕变与短基线数据,采用小波变换与断层运动学分析方法,获取构造活动产生的断层形变速率.结合近场断层形变测量与GPS资料,分析了该断裂带的分段活动特征及时空演化.结果显示:(1)不同段落断层活动方式存在差异性.鲜水河断裂带分段活动现象显著,以道孚县为界,以北的炉霍、道孚断层走滑量相对较大且活动方式稳定,显示张性和左行走滑;以南的乾宁、折多塘断层活动微弱,走滑量小,且滑动状态复杂,其中,乾宁断层为压性和左行走滑,折多塘断层为微弱的右行走滑.这种分段活动特征可能与断层几何及巴颜喀拉块体内部次级块体的差异运动有关.(2)不同时期断层走滑方式存在交替性.鲜水河断裂带虽以左行走滑为主,但在汶川地震前一些断层段出现过逆向走滑现象.汶川地震前2年,炉霍、道孚断层左行走滑减弱,乾宁、折多塘断层在2007年出现过逆向走滑,至2009年底,逆向走滑区域保持扩展态势.(3)不同测点间距得到的断层错动速率和变形带空间分布特征不同.不同测量方法的分析结果表明,鲜水河断裂带不同段落和跨距宽度的走滑速率有所不同:测点间距18.7~65.1 m的蠕滑速率为0.01~0.78 mm/a;测点间距72~288 m的短基线测量为0.02~2.46 mm/a,点距十几至几十公里的GPS观测为6~11 mm/a;地质滑动速率5~15 mm/a.随测点间距的增加,平行断层的位移速率按对数函数增长,视剪应变率按幂函数衰减.我们推测,大间距测点的数据中既包含了跨断层的错动,也包含了断层两侧块体的分布变形;现今的断层形变测量与地质调查之间的差异,说明断层错动速率在时间上不是常数.     

基于重复微震研究小江断裂带的深部构造变形

小江断裂带是我国大陆地震活动最为强烈的地区之一。古地震和历史地震资料、综合断裂活动背景和地震活动性分析表明,位于川滇块体东边界的小江断裂带存在地震空区与潜在的强震危险。巴颜喀拉地块东边界发生2008年汶川8．0级巨震不到两年,其南边界的甘孜一玉树断裂带在2010年发生了玉树7．1级大地震,使与该地块相连的小江断裂带的强震危险性更受关注。断层滑动速率是评估未来地震危险性的重要依据,但获取孕震深处的滑动速率具有相当大的难度。     

基于GPS资料反演中国大陆主要断裂现今活动速率

断层活动速率分布提供了中国大陆地壳运动变形的图像.它不仅是解释中国大陆岩石圈变形动力学原因的关键,还是评估未来地震危险性的关键参数之一.本文根据中国大陆活动构造和地震活动分布建立了三维弹性块体模型,并利用最新的GPS资料计算了作为一个整体的断层系统中自洽的断层活动速率.计算结果显示,中国大陆内部绝大多数断裂带的活动速率小于20 mm/a,并不存在类似于板块边界的快速运动.另外,中国大陆断裂带的活动存在东西差异,东部断裂带的活动速率大多低于1.0 mm/a,而西部断裂带的活动速率最高达到18 mm/a.本文给出的断层长期活动速率结果为中国大陆现今运动变形的动力学研究提供了新的约束.     

求解活断层滑动速率的分形方法及其初步应用

断层平均滑动速率是描述和衡量断层活动强度的一个重要指标。破裂过程的分形结构决定了断层能量结构和几何结构都存在自相似性,断层系的尺度无关性对于断层活动性的定量化研究有着重要的理论价值和实用价值。本文以破裂发展的分形理论为基础,发展了求解活断层现代滑动速率的分形方法,导出了一个便于应用的分形公式。并以川西鲜水河断裂带为例对其中的活动断层的现代滑动速率作了计算,结果表明分形方法是研究断层活动强度的有效捷径。     

蔚广盆地南缘断裂带唐山口段山前断层活动性研究

蔚广盆地是山西地堑系北端京西北盆岭构造区内的一个半地堑盆地,蔚广盆地南缘断裂带为控制该盆地形成的边界断裂。该断裂带位于唐山口段的山前断裂在冲洪积扇体上形成了线性特征显著的断层陡坎。横跨断层陡坎开挖的探槽表明该条山前断裂属于全新世活动断裂,探槽揭示了2条活动断层以及相应的3次古地震事件。在距今约9ka时其中一条断层首次活动,之后在距今约7.3ka时该条断层再次活动并引发了另一条断层的形成与同步活动。最后它们又发生了第三次活动,而最新一次活动的时间由于相应地表沉积的缺失而无法获得。这3次古地震事件的累积垂直位错约为8.1m。估算出整条山前断裂的平均复发周期约为1.7ka、平均滑动速率约为1.6mm/a。此外还依据经验公式估算出了各次古地震的参考震级。     

鲜水河断裂带南东段滑动速率与断层几何关系的数值模拟

本文在分析鲜水河断裂带南东段平面断层几何的基础上,利用二维有限单元数值分析方法探讨了该段各分支断层水平滑动速率以及各断块间的整体抬升速率。数值计算中设该断裂带北西段已知的滑动位移势是由南东段各分支断层分担的,并利用已知南东段的断层滑动速率作检验。结果表明:断裂带北西段水平滑动位移势中的91%是由南东段各分支断层的水平滑动分担的,雅拉河断层、色拉哈断层分担的比例最大,玉龙西断层次之。北西段滑动位移势中的其余9%由南东段垂直差异运动所转换。     

甘加盆地西缘断裂带发现新活动证据

甘加盆地位于西秦岭北缘断裂带西端,盆地西缘发育了三条近南北向的断层（东支、中支、西支）,表现为西高东低的弧形地貌阶梯带。基于高分辨率卫星遥感影像解译、地质地貌调查、UAV航拍测量、剖面清理与¹⁴C测年等工作,对甘加盆地西缘断裂带进行综合研究,发现该断裂带第四纪晚期有新活动。断层新活动在地貌上表现为不同级别的断层陡坎、阶地与洪积台地断错以及冲沟与阶地右旋等特征。断层剖面与擦痕揭示,该断裂带具右旋逆冲性质,断层断错最新地层为全新统。根据测量与测年数据,初步估算甘加盆地西缘断裂带西支全新世中期以来的平均水平右旋滑动速率为0.89 mm/a,平均垂直滑动速率为0.30 mm/a。     

鲜水河断裂带强震相互作用的动力学模拟研究

以鲜水河断裂带为研究区,首先依据断裂带的地震活动特征,确定整个断裂带的应变积累速率;然后根据GPS观测资料给出的水平应变率和地质给出的鲜水河断裂带断层分段及其相应各段的滑动分布,确定断裂带分段的应力、应变积累速率和强震复发间隔．在此基础上,采用三维有限元模型定量研究断裂带上1893年以来M6．7级以上地震的相互作用及其对断裂带强震复发的影响．研究结果表明,鲜水河断裂带上强震的发生有利于后续地震的发生．强震之间的相互作用不仅影响了断裂带各分段的强震复发间隔,还影响了整个断裂带上的强震活动特征．     

青藏高原东北缘活动断裂剪切模量及应力状态数值模拟

正作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性质与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场以及强震危险性判定等密切相关。从物理上,断层力学性质可以理解为断层面两盘之间的摩擦系数或断裂带的剪切模量,但这一参数很难从野外观测的角度定量给出。研究中通常通过以下两种确定方式,一种是根据地质上关于断层活动的认识做定性判     

祁连山断裂带中东段断层土壤气氡浓度强度时空分布特征及其地震危险性分析

基于祁连山断裂带中东段9个观测点2016—2021年的土壤气体氡浓度观测数据,深入分析其浓度强度时空分布特征。同时结合历史大震背景、现今地震活动与断裂带滑动速率的对比分析,从地球化学的角度对祁连山断裂带中东段进行地震危险区段判定。研究表明：祁连山断裂中东段土壤气体氡浓度强度的空间分布特征为东强西弱,其时间序列变化特征总体呈下降趋势;断层土壤气氡浓度强度的空间分布特征、历史及现今地震活动和断裂滑动速率具有较好的耦合性。研究结论可以提供研究区深部地下流体活动的证据,对进一步研究追踪未来可能发生地震的断层和活动段具有重要意义。     

大凉山断裂带南段滑动速率估计

大凉山断裂带是川滇活动块体东边界的重要组成部分,其活动速率的估计不仅对评价青藏高原东南边缘的地壳运动和变形模型具有重要理论意义,还对大凉山地区的地震危险性评价和地震中长期预测具有重要的应用价值。通过对大凉山断裂带南段交际河断裂和布拖断裂的详细野外调查、典型构造地貌GPS精细测量以及断错地貌的时间约束,获得大凉山断裂带南段全新世以来的滑动速率为2.5～4.5mm/a,交际河断裂平均滑动速率略大于布拖断裂的滑动速率。对比滑动速率发现,大凉山断裂带南段与鲜水河-小江断裂系中段西支的安宁河、则木河断裂带的水平滑动速率相当,表明大凉山断裂带活动强度不低于安宁河和则木河断裂带,随着大凉山断裂带逐渐取代安宁河和则木河断裂在鲜水河-小江断裂系中的作用,大凉山断裂带的活动强度将增强。     

康定地震前后鲜水河断裂带活动速率研究

鲜水河断裂带处于青藏高原东南缘的四川西部,具备活动剧烈、地震频率高的特性.根据鲜水河断裂带2013-2014年和2014-2015年的流动重力观测资料,基于经典位错理论,本文采用蚁群算法反演了康定地震前后鲜水河断裂带的活动速率,得到的主要结论有:(1)鲜水河断裂带主要以左旋走滑为主,滑动速率由北西段到南东段逐渐减小;(2)康定地震前鲜水河断裂带南东段为正断层,但震后表现为逆断层,原因可能是该地震改变了短期内断层活动形式;(3)地震发生后,该断裂带的滑动速率依然很大,可能表明该地区应变能没有得到全部释放,地震危险性依然存在.     

东昆仑断裂带东段分支断裂——阿万仓断裂晚第四纪构造活动特征

文中从几何结构特征、断裂长期滑动速率和古地震复发特征3个方面对阿万仓断裂进行了研究。详细的遥感解译和野外调查结果表明:1)阿万仓断裂作为东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)的分支断裂,和东昆仑断裂一样也是1条全新世活动断裂,性质为左旋走滑兼逆断,总长约200km。西北段由2条总体走向310°,相距约16km近平行的次级断层组成,向SE方向合为1条断裂。2)在阿万仓断裂上发现大约15km长的古地震地表破裂带,表现为断层陡坎、断塞塘、地裂缝、断层沟槽等典型断错微地貌现象。3)经航、卫片解译,野外现场调查,断错地貌测量和样品测试,得到该断裂晚第四纪以来的平均左旋水平滑动速率为3mm/a,垂直滑动速率约0.07mm/a。4)通过对断错最新地貌面的测年和探槽剖面分析,认为阿万仓断裂带存在4次古地震事件,属原地复发型,最新1次事件是在(850±30)a BP以后发生的。5)阿万仓断裂左旋滑动速率与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段递减的滑动速率量值相当,它的存在和发现可以很好地解释东昆仑断裂带东段(玛沁—玛曲段)滑动速率递减的特征。东昆仑活动断裂带中东段滑动速率逐渐递减,与东昆仑活动断裂带中东段帚状散开的几何结构有关,其中的阿万仓断裂是东昆仑断裂带东延过程中的重要分支断裂,吸收了东昆仑断裂带东延的应变分配。     

从地震活动参数估计鲜水河断裂带的近期活动

本文利用b,N,E等地震活动参数沿断裂带的时空扫描结果,估计了鲜水河断裂带1973——1982近十年的活动特征,初步总结了鉴别轻微滑动、弱粘滑、粘滑和闭锁等不同性质的断层活动段以及划分该断裂带短期活动阶段的地震活动参数综合指标。最后就该断裂带自1973年6月以来及1981年道孚6.9级地震前后,从地震活动参数反映的断裂活动性质变化等问题,进行了初步讨论。