藏北高原主要断裂带电性结构特征

对600线的部分测点及2100线的全部测点构成的五道梁—绿草山大地电磁深探测剖面进行了二维非线性共轭梯度反演,得到青藏高原中北部二维电性结构模型.根据该电性结构模型,结合研究区域重、磁及区域地质资料推断了青藏高原中北部主要断裂的位置、产状和切割深度等信息.研究结果表明,青藏高原中北部发育有F1—F16一系列深断裂.其中,F1(苟鲁山克错—囊谦断裂带)和F9(乌兰乌拉湖—玉树断裂带)共同构成金沙江缝合带的北界,是松潘—甘孜—可可西里地块与羌塘—唐古拉地块的分界线;F4、F10—F12共同构成昆仑断裂带,F4(阿尼玛卿断裂带)是南部松潘—甘孜—可可西里地体和北部北昆仑-柴达木地体的分界线;F6、F13—F16为柴北缘断裂带,由南倾的岩石圈深断裂F6和一系列产状相背、北倾的逆冲断裂F13—F16所构成;F7和F8可能反映岩石圈内产状平缓、隐伏的滑脱构造形迹.     

云南南部地区深部电性结构特征研究

在云南南部地区布设了一条孟连—罗平的北东向大地电磁测深剖面,以开展该地区的深部电性结构探测和孕震环境探查.沿该剖面进行了114个大地电磁测深点的观测,经过对观测资料的远参考Robust处理、定性分析和二维反演,得到了沿该剖面地壳、上地幔电性结构模型,从模型的电性结构特征进一步探讨了剖面穿过的3个地震区的深部地震孕育环境.研究结果表明：沿剖面的地壳上地幔电性结构反映出与区域地质构造资料基本一致的构造特征;该区的三个强震带地球深部都存在壳内低阻体,地震发生在电阻率梯度带上;断裂带的两侧块体介质的电阻率差异是强震活动带重要的深部背景.     

祁连山中段深部电性结构及潜在震源危险区的研究

位于青藏高原北缘的祁连山中段是地震十分活跃的地区之一。本课题采用ＭＴ重复测量方法，在该区建立的长约４００ｋｍ的剖面上进行监测。本文根据监测所获取的ＭＴ参数，从静态的角度探讨了该区深部电性结构及其电性横向变化特征，进而评估了该区的潜在震源区。研究发现，该区深部介质电性的物质特征有：１．部分地带呈现出剧烈的电性横向变化，２．具有极为发育的特殊增厚的壳内高导层地段，３具有高、低热流的过渡边缘地带，４．具有与活动大断裂相交汇的隐伏断裂构造的局部地段。近年来该区地震活动增强，数次中强地震都发生在具有上述特征的地带中，该地带将可能是祁连山中段的强震－大震潜在震源危险区。这四种电性特征将是潜在震源区的判别标志。     

天水地区大地电磁测量及深部电性结构

天水地区的大地电磁测量结果表明，在４３ｋｍ左右的深度上普遍存在高导层，这可能是壳幔过渡带的反映。岩石圈厚度大约９５－１１０ｋｍ。在天水太京附近可能存在一条大型近东西向地壳－岩石圈构造带，在秦安以北的叶堡和陇城附近可能也存在一条近南北向的大型地壳－岩石圈构造带，它们都是不同构造单元的分界线。１６５４年天水８级大震可能与深部热异常引起的热应力有关。     

滇西三江地区深部电性结构特征及其意义

沿盈江—姚安布置了一条长约350 km的长周期大地电磁剖面,共观测宽频大地电磁测深点53个,长周期大地电磁测深点26个;利用多种数据处理方法对观测资料进行了预处理、定性分析和二维反演,得到沿剖面的地壳和上地幔电性结构模型.对主要地块和断裂带的电性结构进行了分析,电性结构模型揭示滇西三江地区广泛存在壳内低阻层,但沿剖面方向即东西向埋深和厚度不一,在保山地块和滇中地块地下存在较大规模的壳幔低阻带;腾冲地块地下埋深13~20 km,厚约10~17 km的壳内低阻层可能是岩浆囊的反映;初步将保山壳幔韧性剪切带作为印支地块挤出的深部东边界.

     

青藏高原东缘川滇构造区深部电性结构特征

本文对位于青藏高原东缘川滇构造区的贡山一绥江大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得沿剖面的深部电性结构,为研究喜马拉雅东构造结、川滇菱形地块与华南地块的构造变形特征、壳幔耦合关系、地块间接触关系以及相互作用等问题,提供电性结构的依据.研究发现:(1)电性结构揭示澜沧江断裂带和小金河断裂带为深大断裂带,控制着研究区的深部结构特征和形变机制;(2)澜沧江断裂带和金沙江断裂带之间的高阻体,可能是扬子古地块的残留部分;小金河断裂带和安宁河断裂带之间的高阻体,则是峨眉山大火山省喷发形成的冕宁一越西杂岩带;(3)在滇西地块、川滇地块和大凉山地块均存在低阻层,它们的介质属性有所不同,滇西地块下的低阻层"疑似"高热状态的岩浆囊,主要由缅甸弧向东俯冲运动引起的,中上地壳的高热状态使地块的活动性增强;川滇地块内部的壳内低阻层的成因为:理塘断裂带和小金河断裂带之间的地表低阻层由破碎带充水所致,而金沙江断裂带和理塘断裂带之间的中地壳低阻层可能是由局部熔融物质或含盐流体导致的,其为壳内物质运移的通道.从而在地下物质发生大规模走滑运动的过程中起到引导作用;川滇地块东部和大凉山地块西部的壳内低阻层可能与地慢物质的上涌有关;马边断裂带附近的低阻体可能与破碎带变宽和破碎带内的流体有关.     

鄂尔多斯地块北部至阴山造山带深部电性结构特征研究

在SinoProbe-01项目的资助下,完成了一条跨越鄂尔多斯地块北部、河套断陷盆地和阴山造山带的大地电磁剖面,剖面长约440 km,共包括24个宽频测点和4个宽频-长周期联合测点.采用NLCG算法对TE和TM模式数据进行了二维反演,获得了该剖面的二维电性结构模型.结果表明：鄂尔多斯地块北部由浅至深电性结构比较简单,成层性较好,大体可分为低阻沉积盖层-高阻上地壳-低阻下地壳和上地幔顶部三层;河套断陷盆地和阴山造山带电性结构相对复杂,电阻率高低相间.鄂尔多斯地块北缘、河套断陷盆地以及阴山造山带区域的壳幔高导体可能与硫化物和部分熔融作用有关,而鄂尔多斯地块内部大规模的壳幔高导层可能是由高导矿物引起的.河套断陷盆地的沉降、阴山造山带的地势抬升和鄂尔多斯地块北缘东胜-杭锦旗一带的的隆起之间有着紧密的关系,它们的形成可能与区域伸展构造环境条件下的软流圈物质上涌有关.

     

乐昌—霞葛MT剖面深部电性结构研究

为研究华南地区的壳幔电性结构,完成了华南地区乐昌—霞葛大地电磁测深剖面的探测,获得了该剖面的地电模型,并结合倾子、极化图和感应矢量等信息对地电模型进行了研究,对华南的电性结构、断裂特征和壳幔结构有了新的认识.研究结果表明:剖面上地壳西厚东薄,表面被大量的花岗岩高阻体所覆盖,6条断裂沿剖面展布.剖面两端岩石圈增厚,厚度超过100km,推测剖面西段岩石圈增厚是由于陆内挤压造山或陆内碰撞汇聚造山作用,而剖面东端的岩石圈增厚形成于大洋板块的俯冲;中部岩石圈减薄,厚度在60～80km之间,可能是与软流圈物质上侵有关.     

冈底斯成矿带东段的电性结构特征研究

冈底斯成矿带为我国著名的成矿区域,其东段存在一系列规模较大的矿床.为了研究冈底斯成矿带东段的电性结构特征,对覆盖主要矿集区的大地电磁测深数据进行全面的处理分析,通过二维与三维反演的综合对比得到了可靠的电性结构模型.结合其他地质与地球物理资料,对电性结构模型进行分析得到冈底斯成矿带东段的矿床分布规律：矿床主要分布在地壳浅表的电性分界面附近;中地壳高导体可能通过上地壳隐伏的南-北向断裂控制着与地壳伸展作用有关的矿床;南-北向张性构造与东-西向逆冲-推覆构造的交汇部位可能是冈底斯成矿带东段重要的成矿区域;下地壳可能受到软流圈物质上涌的影响发生部分熔融,从而与中地壳的高导体共同影响地壳浅部的成矿作用.

     

鲜水河断裂带南段深部变形的重复地震研究

利用2000-2013年四川数字地震台网和水库台网的波形资料以及川西流动台阵的事件波形,通过辨识发生在同一断层位置上的重复地震来定量研究鲜水河断裂带南段的深部变形.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了子采样条件下基于S-P相对到时差来约束震源位置一致性的方法,在鲜水河断裂带识别出11组重复地震,并利用连续波形资料进行了重复地震完整性的初步测试,同时运用结合波形互相关资料的双差法来完成研究区背景地震和重复地震位置的精确定位.重新定位后的地震图像展示研究区中上地壳存在明显缺震层,其与壳内的低速低阻层相吻合.利用重复地震的地震矩和重复间隔,估算出鲜水河断裂带南段孕震深部的滑动速率为3.0~10.2 mm·a-1,显示研究区不同地震构造区的深部滑动速率存在明显差异.     

用跨断层形变资料分析鲜水河断裂西北段的运动特征

本文利用主成分分析、震间位错反演和小波技术分析了鲜水河断裂西北段的跨断层形变资料(1986—2013).结果表明:以左旋走滑为主的断层长期运动为跨断层资料的主要信息,且符合负指数函数的运动规律,随着断层深度的增加,滑动量逐渐减弱.从炉霍段、道孚段到乾宁段,断层闭锁程度逐渐增强.2001年昆仑山M8.1地震发生后,鲜水河断裂西北段地壳浅层(地表以下30 km)的左旋走滑明显减弱,到2013年的累积减弱量为3~13 mm.5·12汶川M8.0地震发生前,断层滑动出现周期4~5年的增强信号.4·20芦山M7.0地震发生前,断层滑动首先出现低频信号(4~5年周期)增强,随着地震发生临近,强信号频率逐渐升高,直到出现周期为1年的强信号.     

~(40)Ar/~(39)Ar dating of shear deformation of the Xianshuihe fault zone in west Sichuan and its tectonic significance

TheNW-SEstrikingXianshuihefaultzoneslicesthesoutheasternTibetanPlateauandconnectssoutheastwardwiththeAnninghe-Zemuhe-Xiaojiangfaultzone,whichformahuge,activesinistralstrike-slipfaultzone(fig.1).ThisfaultzoneisanimportantseismicfaultineastTibet[1-5].EarthquakegeologystudiesandoffsetpatternsofyounggeologicalfeatureshaveshownthatlateQuaternarysinistralsliprateoftheXianshuihefaultzonereaches13mm/a[1,2].TheXianshuhefaultzoneconsistsoftwomainbranches,theDaofufaultbranchinthewestandtheXianshuih…     

鲜水河断裂带跨断层变形分析和数值模拟

鲜水河断裂带积累了20多年的跨断层变形资料, 如何解释这种变形是一个重要的问题。 该文采用了弹性上地壳覆盖在粘弹性Maxwell体之上的模型。 炉霍1973年M_S7.6地震按该粘弹性模型计算的震后形变曲线能够在很大程度上解释实测观测结果, 显示与一些断层(如圣安德烈斯断层某些段落)存在缓慢蠕滑而无大地震发生不同, 鲜水河断裂带观测到的跨断层变形, 有相当一部分可以用大地震后的粘弹性变形来解释。 当然, 计算得到的震后粘弹性形变幅度同跨断层短基线和短水准的实测形变幅度比较还存在一些差异, 不能完全解释, 表明了大陆断层活动的复杂性, 并值得进一步深入研究。     

Dynamic simulation of interactions between major earthquakes on the Xianshuihe fault zone

The authors firstly evaluate the strain accumulation rate of the Xianshuihe fault zone based on earth- quake activity. We calculated the stress and seismic moment accumulation rate for each subsection of the Xianshuihe fault zone based on the distribution of geological slip rate and GPS survey results. According to the results, we get the recurrence intervals of characterized earthquakes on each sub- section respectively. A three-dimensional finite element model for western Sichuan is constructed to discuss the earthquakes triggering among major earthquakes (M>6.7) that occurred along the Xianshuihe fault zone since 1893. The calculated Coulomb failure stress changes (ΔCFS) show that 5 of the 6 earthquakes with Ms>6.7 were triggered by positive ΔCFS. The interactions between major earthquakes not only influence recurrence intervals of characterized earthquakes on each subsection, but also change recurrence behavior of major earthquakes along the whole fault zone.     

鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动与形变

1973年2月在鲜水河断裂带炉霍段发生了M7.6地震破裂.自那以来,先后在炉霍县虾拉沱布设了若干横跨该地震断层(1973年破裂带)的地壳形变观测系统,包括断层近场的短基线、短水准、蠕变仪、人工构筑物等,以及断层近-远场的GPS观测站.利用这些观测系统的长期观测资料,本文分析了鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动/变形及其时、空变化特征,并建立起解释这些特征的动力学模式.研究表明:(1)1973年地震后的头5年,地震断层在虾拉沱场地表现为开放性质,近场的断层震后滑动以无震左旋蠕滑为主,速率达到10.27 mm/a,且伴有微量的拉张性蠕动作用;1979年以来,左旋蠕滑速率由5.3 mm/a逐渐减小到2.27 mm/a,减小的过程呈对数函数型,反映此阶段断层面已逐渐重新耦合、正朝闭锁的方向发展,并伴有部分应变积累.(2)1999年以来,地震断层两侧远场的相对左旋位移/变形速率为10 mm/a,远大于同时期断层近场(跨距40~144 m)的左旋蠕滑速率0.66~2.52 mm/a;远-近场位移/形变速率的显著变化发生在地震断层两侧各宽约30 km的范围,显示出这是与大地震应力应变积累—释放相关的断裂带宽度.(3)结合动力学背景与深部构造信息,本文对这里断层的震后位移/变形及其时、空变化的机理进行初步解释,要点是:震后约5年之后,由于逐渐增大的断层滑动/摩擦阻抗,上地壳脆性层中的断层面由震后初期的开放性质逐渐转向重新耦合、并朝闭锁的方向发展,但其两侧地块深部持续的延性相对运动拖拽着浅部脆性层发生相应的弹性位移/变形.(4)可估计再经历15~25年,研究断裂段将完全"闭锁",即进入积累下一次大地震应力应变的震间闭锁阶段.     

鲜水河断裂带库仑应力演化与强震间关系

以鲜水河断裂带为研究区,首先验证了该断裂带上1893年以来M6.7以上地震的相互触发作用,然后采用更符合实际的分层黏弹介质模型研究强震震后黏滞松弛引起的库仑应力变化对后续地震的影响,并基于负位错理论计算鲜水河断裂带10个断层段的震间长期构造加载作用引起的断层上的应力积累.在此基础上,讨论同震、震后、震间效应引起的累积库仑应力变化与区域强震活动的关系,给出断层上库仑应力随时间的演化.结果表明,鲜水河断裂带上1893年以来发生的7次强震均在其前面一系列强震及构造应力加载的驱使下发生,同震、震后、震间三方面效应均引起了鲜水河断裂带不可忽略的库仑应力变化.对断层上的库仑应力状态的研究,可进一步为揭示地震的发生规律、找寻危险断层段提供线索.     

中国东部华北克拉通南缘至华夏地块深部电性结构研究

在华北克拉通南缘至华夏地块之间完成了两条大地电磁长剖面,通过二维非线性共轭梯度反演,获得了沿剖面100 km深的电性结构模型.结合研究区地质和地球物理资料,详细分析了研究区地壳及上地幔顶部电性结构特征与地质含义.研究发现：(1)江山—绍兴断裂带深部低阻异常成因可能是受南华纪裂解事件影响以及晚中生代岩石圈伸展作用、深部热物质上涌造成的;(2)华北克拉通南缘大部分地区中下地壳及上地幔顶部表现为低阻异常,可能存在大范围的软弱层或发生局部熔融.长江中下游成矿带壳内高导体可能是由含水流体引起;(3)华夏地块电阻性地壳与晚中生代构造-岩浆活动有着紧密的关系,其上地幔顶部的高阻异常可能与玄武岩浆活动有关.古太平洋板块的西向俯冲是华夏地块晚中生代构造活动的动力学背景.

     

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.