郯庐断裂带中段地震活动性与深部地壳电性结构关系的探讨

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)中段地震活动强度大、频率高,是中国东部一条重要的地震活动带。强震沿该断裂带中段局部发生,弱震不均匀分布,一些部位为无震区。本文利用5条大地电磁测深剖面,对该断裂带中段地震孕育的深部背景进行了对比分析。结果表明,该断裂带切穿整个地壳,地壳电性结构显著不均一,但普遍出现陡立的低阻带与高阻带相间排列的现象,从而成为强烈的新构造活动带。该断裂带上3处≥Ms7级强震的地壳电性结构实例显示,带内上地壳中、下部出现刚性高阻层连接旁侧或两侧刚性高阻体时才会出现大的应力积累,从而成为强震发生必要的深部结构条件。而该断裂带弱震区显示全地壳尺度陡立软弱低阻带与刚性高阻带相间排列现象,其中的高阻带内只能积累有限应力而诱发弱震。该断裂带无震区上地壳出现了巨厚的异常软弱低阻层,成为极易蠕滑带,旁侧的刚性高阻体完全无法积累应力而诱发地震。上述实际对比分析表明,大型活动断裂带内上地壳的电性结构和流变学与地震活动性密切关联。     

郯庐断裂带安徽段现代地震活动及应力场特征

分析了郯庐断裂带安徽段地震活动特征,利用近震直达波最大振幅比方法反演了99次中-小地震震源机制,并作了统计和聚类分析。现代地震活动整体上继承了历史地震分布格局,未显示增强趋势;断裂带及邻区应力场P轴和T轴优势方位大致呈近东西向和近南北向分布,现今承受的作用力以近水平或斜向为主,但也存在部分其它方向的应力场和近垂直方向的作用力。震源断层的破裂类型,带内以逆冲(或正断),或近逆冲(或正断)型为主。带附近较明显地呈现出走滑型或近走滑型破裂的优势;北、南亚段应力场有明显差异,即北压南张,其分界大约在北纬32°附近,北西西走向的桥头集—东关断裂是两者间的构造变换带。     

郯庐断裂带早新生代的活动性质研究

郯庐断裂带是新生代以来中国东部大陆大地构造演化中最重要的构造带之一,对郯庐断裂的认识制约了大型盆地的形成演化的认识及油气资源的评价。本文在野外实地调查的基础上,从郯庐断裂带与地层的穿切关系入手,借助最新的地震反射剖面以及第一手野外资料,判定郯庐断裂带在新生代早期经历了强烈的活动,表现为左旋兼具逆冲的性质。通过分析覆盖在郯庐断裂带之上火山岩中的断裂发育样式和地震反射剖面上的地层覆盖关系,认为中新世以来,相当于渤海湾盆地的东营运动之后,构造应力场发生了变化,郯庐断裂带不再有显著的活动,发育了新的断裂体系。郯庐断裂新生代兼有垂向位移的走滑活动奠定了中国东部古近纪盆地形成、沉积演化和油气资源成藏的基本格局。     

从地震信息看新生代郯庐断裂带的展布与活动

郯庐前新近纪断裂带为中国东部滨太平洋地区一条巨型张扭走滑构造带。利用地震信息分析地质结构,可将其分为南、中、北三大段和七亚段。按其影响范围的规模可划分为广义和狭义两类:广义郯庐前新近纪断裂带地质结构是“两凹夹一隆”,狭义郯庐前新近纪断裂带则指高垒带与两侧(邻)的断层组合。断裂带内外都发育有反转、花状构造。狭义郯庐前新近纪断裂带走向为NNE,仅在嘉山以南为NE向,其两侧的前新近纪断层大体上都为EW、NE和NEE走向,与狭义郯庐断裂呈锐角相切。古近纪构造层中,由南到北郯庐断层两侧箕状断陷边界都由生长断层所组成,说明郯庐断裂两侧的古近纪断陷应属拉张盆地,并非拉分盆地,郯庐古近纪断裂动力学是拉张而非拉分构造应力场。古近纪构造层在拉张翘倾运动中叠加了右旋走滑地质应力,这种右旋走滑应力是太平洋板块向西俯冲至欧亚板块之下的结果。中生代郯庐断裂的动力学表现为库拉板块向北俯冲至欧亚板块之下形成的左旋平移现象。郯庐断裂NE向平移走滑与北西向隐蔽断裂的相交处是发生破坏性地震的构造部位,因此,应特别重视对高丽营北东向生长断层与渤中-孙河-南口北西向隐蔽断层相交处地震动向的监控。     

郯庐断裂带中南段闭锁特征与地震危险性分析

利用华北地区1999～2007、2013～2017两期GPS水平运动速度场数据,采用块体负位错模型,分别反演了郯庐断裂带中南段不同段的断层闭锁程度和滑动亏损速率分布;结合地表应变结果,综合分析了郯庐断裂带前后两期的变形差异特征,并探讨了其与日本3·11地震间的可能关系。研究结果表明:日本地震后,郯庐断裂带中南段郯城以北的段落闭锁程度有所减弱,中南段东部地区主张应变率增强,处于拉张状态;日本大地震的发生对郯庐断裂带中南段的应变积累起到一定的缓解作用。2013～2017最新一期反演结果显示莒县以北断层闭锁程度仍较高,闭锁深度较深,为右旋挤压亏损,是1668年郯城地震的未破裂段;莒县以南到泗洪附近断层闭锁程度较低,无滑动亏损积累;泗洪以南到嘉山段断层闭锁程度较高,是历史地震的未破裂段,同时该地区小震不活跃,易于应力积累,地震危险性值得关注。     

合肥盆地东缘郯庐断裂带的电性特征与成因解释

横过合肥盆地东缘张八岭隆起带的三条EMAP电法剖面,揭示了丰富的郯庐断裂带深部信息。张八岭隆起带上的郯庐断裂带,主体为一陡立的走滑构造带,其西侧边界向东陡倾,东侧浅部转换成向东逆冲。这一走滑构造带西侧浅部为西倾的正断层所切割。而正断层后期又叠加向西逆;中的逆断层。这些信息表明盆地东缘的郯庐断裂带经历过走滑、伸展、逆冲的演化历史,相应在合肥盆地东部经历了走滑挠曲盆地、断陷盆地及逆冲消亡的演化阶段。     

以精定位背景地震活动与震源机制解研究郯庐断裂带中南段现今活动习性

郯庐断裂带是中国东部板内一条规模最大的强构造变形带与地震活动断裂带,其断裂结构与历史地震活动性具明显的分段活动性。文中通过沿郯庐断裂带中南段的历史地震活动性、精定位背景地震活动性与震源机制解分析,讨论了断裂带的深部几何结构与现今活动习性。现今地震活动在中段主要沿1668年郯城MS 8地震破裂带线性分布,线性条带在泗洪-诸城间延伸约340 km长,为1668年地震长期缓慢衰减的余震序列活动。大震地表破裂遗迹与精定位地震分布都揭示出郯庐断裂带中段的两条全新世活动断裂昌邑-大店断裂与安丘-莒县断裂以右阶斜列的形式共同参与了1668年郯城MS 8地震破裂。精定位震源剖面刻画出两条断裂结构面呈高角度相背而倾,其中昌邑-大店断裂倾向SE,安丘-莒县断裂倾向NW,两条断裂在深部没有合并汇聚。余震活动所代表的1668年地震震源破裂带是郯庐断裂带中现今尚未闭锁的安全段落,对应于高b值段。而未发生破裂的安丘以北段,小震活动不活跃,b值低,现今可能已成为应力积累的闭锁段。震源机制解揭示的断裂应力状态在中段以NE向主压应力为主,表现为右旋走滑活动性质,且存在少量正断分量,南段转为以NEE至近EW向为主,存在少量的逆冲分量。在中段与南段的转折处宿迁-嘉山段,主压应力方向垂直断裂带走向呈NWW向,反映出局部以挤压为主的应力特征,其中泗洪-嘉山段也是历史地震未破裂段,现今小震活动不活跃,因此该段可能更易于应力积累。精定位小震活动在郯庐断裂与北西向断裂相交汇处聚集,反映出北西向断裂的新活动性,以及郯庐断裂带现今的逆冲作用。在断裂带南端,精定位背景地震活动沿与其相交汇的襄樊-广济断裂带东段呈北西向线性分布,表明了该段的现今活动性。     

郯庐断裂带中-南段中生代岩浆活动的构造背景与深部过程

郯庐断裂带内岩浆岩及糜棱岩的年龄及野外研究表明以中-酸性为主的岩浆活动主要发生在早白垩世走滑运动的晚期,岩石化学以富钾、富碱为特征;稀土元素以轻稀土富集、重稀土亏损为特征;微量元素表现出富集大离子亲石元素,尤其是强不相容元素;同位素组成显示岩浆来源于壳幔过渡带.带内岩浆活动明显受断裂带控制,走滑晚期的岩浆活动起源于地幔底侵、壳幔相互作用下的壳幔过渡带,在伊泽奈崎板块斜向俯冲、中国东部遭受区域性剪切-挤压的背景下出现.在此背景下中国东部发生了岩石圈减薄,同时出现了一系列北东-北北东向已深切至壳幔边界的左行平移断裂系,从而诱发了大规模的岩浆活动.     

深地震反射剖面揭示嫩江断裂带中段的深部几何形态与地壳形变

嫩江断裂带对探讨松辽盆地的演化、 与大兴安岭的盆山耦合关系以及兴安地块与松嫩地块的归属问题具有重要研究意义。本文利用深地震反射剖面, 揭示了嫩江断裂带中段的深部几何形态, 表明它目前呈花状构造样式; 它也并非松辽盆地内部的拆离断层, 而是一条超壳断裂, 控制了大兴安岭的物质东移和松辽盆地的中生代沉积; 现今的嫩江断裂带同晚古生代兴安地块与松嫩地块拼合的嫩江构造拼贴带并没有继承性关系; 莫霍面可能在后期的演化过程中扮演了滑脱层的作用, 致使向西俯冲的地幔体向东位移。     

Relationship between the TanLu Fault and Dabie Orogenic Belt in Eastern China

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｇ．１．　ＴｅｃｔｏｎｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤａｂｉｅｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔａｎｄＴａｎＬｕｆａｕｌｔｉｎｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ　　ＴｈｅＤａｂｉｅｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔａｎｄＴａｎＬｕｓｔｒｉｋｅｓｌｉｐｆａｕｌｔａｒｅｓｉｔｕａｔｅｄｉｎｃｅｎｔｒａｌａｎｄｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ,ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ（Ｆｉｇ．１）．Ｔｈｅｉｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｐｒｏｃｅｓｓｅｓ,ｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃｂｌｏｃ…     

郯庐断裂带南段张八岭群变质岩的原岩时代及其构造意义

大别造山带东缘郯庐断裂带上分布着绿片岩相变质的张八岭群。对于它们的原岩时代长期没有同位素年代学数据,而其变形与变质原因也一直没有明确的认识。本次工作中选择了该带上8处张八岭群变火山岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。结果表明,它们的原岩时代为748~750 Ma,属于新元古代中期的南华纪,为扬子板块下部盖层而非前人认为的变质基底。结合张八岭群的变形与变质特征及前人白云母40Ar/39Ar定年结果,并与大别造山带进行对比,本文认为大别造山带东南缘张八岭群的变形与变质是造山带内俯冲与折返的结果,而其东缘郯庐断裂带内张八岭群的变形与变质是碰撞造山期该断裂带左行走滑活动所致。这些认识再次为郯庐断裂带起源于华北与扬子板块的碰撞过程中提供了重要的证据,也支持其造山期起源于陆内转换断层或斜向汇聚边界。     

郯庐断裂带的岩石圈结构及其成因分析

横穿郯庐断裂带的五条地学断面揭示,断裂带两侧地壳结构明显不同,这是平移运动造成不同块体拼合的结果。早白垩世走滑期的岩浆活动,指示当时断裂带切入了壳－幔边界。这表明断裂带在走滑中切穿了整个地壳,莫霍面当时应为平缓的大型拆离面,壳－幔之间发生了显著的失耦。断裂带在晚白垩世－早第三纪的伸展活动中,软流圈进行了强烈的上隆,岩石圈出现了显著的细颈化,属于纯剪切伸展模式。在晚第三纪以来的挤压活动中,浅埋软流圈背景上较高的上地幔温度,使郯庐断裂带成为岩石圈薄弱带,从而发生了较强的逆冲活动和大规模幔源玄武岩浆的喷发。     

Late-Quaternary Slip Rate and Seismic Activity of the Xianshuihe Fault Zone in Southwest China

The Xianshuihe fault zone is a seismo-genetic fault zone of left-lateral slip in Southwest China. Since 1725, a total of 59 Ms ≥ 5.0 earthquakes have occurred along this fault zone, including 18 Ms 6.0–6.9 and eight Ms ≥ 7.0 earthquakes. The seismic risk of the Xianshuihe fault zone is a large and realistic threat to the western Sichuan economic corridor. Based on previous studies, we carried out field geological survey and remote sensing interpretation in the fault zone. In addition, geophysical surveys, trenching and age-dating were conducted in the key parts to better understand the geometry, spatial distribution and activity of the fault zone. We infer to divide the fault zone into two parts: the northwest part and the southeast part, with total eight segments. Their Late Quaternary slip rates vary in a range of 11.5 mm/a –(3±1) mm/a. The seismic activities of the Xianshuihe fault zone are frequent and strong, periodical, and reoccurred. Combining the spatial and temporal distribution of the historical earthquakes, the seismic hazard of the Xianshuihe fault zone has been predicted by using the relationship between magnitude and frequency of earthquakes caused by different fault segments. The prediction results show that the segment between Daofu and Qianning has a possibility of Ms ≥ 7.0 earthquakes, while the segment between Shimian and Luding is likely to have earthquakes of about Ms 7.0. It is suggested to establish a GPS or In SAR-based real-time monitoring network of surface displacement to cover the Xianshuihe fault zone, and an early warning system of earthquakes and post seismic geohazards to cover the major residential areas.     

Analysis of Structural Styles in Northern Segment of Tancheng-Lujiang Fault Zone

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)北段在中—新生代发生多期不同性质活动,形成各具特色的构造样式.各种构造样式和地层间切割或覆盖关系的匹配研究,为限定断裂带活动期次及时代,建立郯庐断裂带北段变形序列提供了第一手资料.不同构造样式反映了断裂带由老至新经历了以下5个重要的变形事件:①密山县知—镇韧性剪切带黑云母40 Ar/39 Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带再次发生大规模左旋走滑活动并扩展到东北地区的产物;②四平市叶赫镇负花状断层系以及早白垩世早期东北断陷盆地群的形成,是郯庐断裂带北段在早白垩世早期发生强烈的走滑—伸展作用的重要依据;③四平市石岭子镇佳木斯—伊通断裂大型逆冲断层系和断层相关褶皱、桦甸县敦化—密山断裂"逆地堑"、沈阳—哈尔滨逆冲断裂是郯庐断裂带北段特征最明显、分布最广泛的构造样式,它们形成于晚白垩世嫩江运动—晚白垩世末期,反映了这一时期郯庐断裂带北段遭受到广泛而又强烈的右旋走滑—逆冲作用;④佳伊、敦密古近纪地堑是右旋走滑、伸展双重机制控制的产物;⑤在渐新世末期古近纪地堑的构造反转结束了地堑的演化;中新世郯庐断裂带北段上地幔剪切控制了新生代含幔源包体火山口沿断裂有规律的分布.上述5个重要的变形事件由老至新组成了郯庐断裂带北段较为完整的构造演化序列,它们是不同地球动力学机制的产物.     

Continental response to mid-Cretaceous global plate reorganization: Evidence from the Tan–Lu Fault Zone,eastern China

Investigation of the ~2400-km-long Tan–Lu Fault Zone (TLFZ) in eastern China is the key to understanding how the Izanagi Plate in the western Pacific Basin and the East Asian continental margin responded to global plate reorganization during the mid-Cretaceous. We present new structural and geochronological data to show that the central segment of the NNE–SSW-striking TLFZ underwent a phase of sinistral transpression after the Early Cretaceous rifting. The resultant strike-slip structures are ductile shear belts in the south of the segment and brittle faults in the north. Quartz c-axis fabrics and other microstructures indicate deformation temperatures of 350–500 °C in different parts of the shear belts. The brittle faults were associated with the formation of NE–SW-trending folds and an angular unconformity between Lower and Upper Cretaceous volcanic or sedimentary rocks. Fault-slip data indicate that sinistral faulting was the result of NS compression. UPb dating constrains the timing of sinistral faulting between 97 and 82 Ma (early Late Cretaceous). Integration of these and existing data demonstrates that the entire TLFZ underwent sinistral displacement at the beginning of the Late Cretaceous, consistent with continental-scale NS compression in eastern China. Such compression in the overriding plate was caused by rapid oblique subduction of the Izanagi Plate and reflected global plate reorganization at this time. Both the changes in the kinematics of the Izanagi Plate and the resultant variation of stress states in the continental margin around the mid-Cretaceous are ascribed to this plate reorganization.     

Characteristics of Late-Quaternary Activity and Seismic Risk of the Northeastern Section of the Longmenshan Fault Zone

Following the 2008 Wenchuan M8 earthquake,the seismic risk of the northeastern section of the Longmenshan fault zone and the adjacent Hanzhong basin has become an issue that receives much concern.It is facing,however,the problem of a lack of sufficient data because of little previous work in these regions.The northeastern section of the Longmenshan fault zone includes three major faults：the Qingchuan fault,Chaba-Lin＇ansi fault,and Liangshan south margin fault,with the Hanzhong basin at the northern end.This paper presents investigations of the geometry,motion nature,and activity ages of these three faults,and reveals that they are strike slip with normal faulting,with latest activity in the Late Pleistocene.It implies that this section of the Longmenshan fault zone has been in an extensional setting,probably associated with the influence of the Hanzhong basin.Through analysis of the tectonic relationship between the Longmenshan fault zone and the Hanzhong basin,this work verifies that the Qingchuan fault played an important role in the evolution of the Hanzhong basin,and further studies the evolution model of this basin.Finally,with consideration of the tectonic setting of the Longmenshan fault zone and the Hanzhong basin as well as seismicity of surrounding areas,this work suggests that this region has no tectonic conditions for great earthquakes and only potential strong events in the future.     

基于地应力实测数据分析郯庐断裂带中段滑动趋势

郯庐断裂带潜在滑动趋势对于区域地壳稳定性评价具有重要的意义。对郯庐断裂带中段(新沂至渤海段)附近12个钻孔共65条实测地应力数据分析,得出该区段最大和最小水平主应力与垂直应力之比Kmax和Kmin的范围,结果表明郯庐断裂带中段主要表现为逆断层的应力状态,局部地区呈现出有利于走滑断层的特征。研究区内应力比K值由西向东逐渐增大,并在东北部达到最大。通过计算得出断层面上的剪应力与有效正应力比值小于Byerlee准则所定义的摩擦系数,说明目前郯庐断裂带中段处于相对稳定状态;同时发现北西向断裂面上的剪应力与有效正应力比值比北东向断裂的大。区内应力积累指标μm的计算结果和地震的分布特征表明,郯庐断裂带中段北西向断裂上地震活动频繁,应力积累程度低;而北东向断层上应力积累程度高,特别是处于郯庐断裂带中段东北部的北东向断层,在应力集中的区域出现地震空白区,推测为断层的锁固段。最终认为在现今应力场下郯庐断裂带中段更易沿北西向的断裂滑动。     

郯庐断裂带南段晚期韧性剪切带涡度分析及其构造意义

天然剪切带通常都是简单剪切和纯剪切叠加的一般剪切的产物。通过测量韧性剪切带的运动学涡度，可以很好地解决剪切带变形过程中究竟是简单剪切占优势还是纯剪切占优势的问题。本次研究中利用石英C轴组构与主应变比值的方法以及石英C轴组构与斜列颗粒形态的方法，测量了郯庐断裂带南段晚期韧性剪切带的运动学涡度。获得的运动学涡度主要介于0．80～0．95之间，明显大于0．75且小于1，指示郯庐晚期左旋走滑韧性剪切带的变形以简单剪切为主的同时，还存在一个纯剪切分量。根据本次研究获得的涡度值、断层产状以及断裂带的运动学特征综合分析，可以认为郯庐晚期韧性剪切带是一个具有压扭性质的走滑构造。并且，本次工作中获得的运动学涡度支持伊佐奈崎板块与欧亚板块的边界为典型的汇聚型板块边界的现有成果。