郯庐断裂带中南段地壳结构分段特征

本文采用双差地震层析成像方法对郯庐断裂带中南段地壳速度和泊松比结构进行了研究,获得了郯庐断裂带中南段中上地壳介质结构的分段特征.结果表明,郯庐断裂带中南段由南至北可以划分为三段,即庐江以南段、庐江至郯城段及郯城以北段,郯城以北段又可细分为郯城至五莲及五莲以北两个亚段.庐江以南段、郯城以北段地壳介质速度和泊松比呈现相对高...     

郯庐断裂带中南段现代构造应力场

本文根据原地应力测量、震源机制解、大地形变测量及实地地质调查等方法推论郯庐断裂带中南段现代构造应力场特征。本区表现为低水平应力区,构造应力主轴σ_(max)为NEE向,σ_(min)仰角甚小,剪应力在NNE和NW向结构面上的状态表现为断裂带内应力值低,远离断裂带逐渐过渡为区域背景值,地震断层的类型以走滑兼正断层型为主,与南黄海海域发生的断层类型在统计特征上有明显的区别。诸多特征表明郯庐带该段仍属于活动性断裂,采取右旋滑动的方式,处于相对稳定期。     

利用断层滑动资料反演郯庐断裂带山东段第四纪构造应力场

郯庐断裂带(即郯城-庐江断裂带)是纵贯中国东部大陆边缘的一条巨型断裂带,整体为北北东走向。它的形成和演化对中国东部中生代以来的地质演化有明显控制作用,同时又是一条现今地震活动较为活跃的地震带,因此对郯庐断裂带周边构造应力场的研究具有重要的意义。采用野外观测取得的10个测点共206条活断层擦痕数据,利用断层滑动资料反演构造应力张量的方法,计算获得了研究区现代构造应力场主要特征:郯庐断裂及其周边地区现代构造应力场以北东-东西向挤压、北西-近南北向拉张为特征,其最大主压应力(σ1)方向为64°一106°,平均倾角23%最小主压应力(σ3)方向为332°~14°,平均倾角14°;中间主应力(σ2)倾角较陡,近垂直,应力结构为走滑型。     

郯庐断裂带中南段地壳介质散射强度

本研究运用远震扰动场方法,利用134个数字地震观测台记录的10次远震记录对郯庐断裂带中南段地壳介质散射强度进行研究.结果表明,研究区上、下地壳介质散射强度呈现强烈的横向非均匀性特征,上、下地壳介质散射强度空间分布特征基本一致,散射强度高值区主要分布在华北断块区及秦岭—大别褶皱系的东部地区,散射强度低值区主要分布在下扬子断块区,散射强度峰值区主要分布在六安、莒南、嘉山、烟台等地.地壳介质散射强度与构造块体具有较强的相关性,构造块体不同,地壳介质散射强度则存在一定的差异;沿郯庐断裂带地壳介质散射强度呈现分段性特征,可分为潍坊至临沂段、临沂至嘉山段以及嘉山至九江段三段;地震活动与地壳介质散射强度有较强的相关性,地震多发生在地壳介质散射强度梯度带上,郯庐断裂带的潍坊至临沂段、嘉山至九江段地壳介质散射强度梯度较大,此段中小地震活动较强,而临沂至嘉山段地壳介质散射强度梯度小,中小地震活动相对较弱.地壳介质散射强度与构造块体、断裂构造及地震活动之间的相关性,除反映了深部介质物性可能存在差异外,也可能与深部介质物理形态、物质运移以及深部应力应变环境的变化有关.

     

郯庐断裂带中南段速度结构特点

郯庐断裂带是我国东部一条巨型断裂带,总体走向北北东,绵延2400多千米,人们将它分为3段.即,北段(肇兴-昌图),中段(昌图-淮河南岸)和南段(嘉山淮河南岸-广济).在我们的研究区内,将中南段的32.5°N以南称为1段,将32.5°～37.5°N左右称为2段.     

郯庐断裂带中南段跨断层短水准形变特征初步分析

通过对郯庐断裂带中南段近20年的跨断层定点水准测量资料的处理与分析,初步总结了郯庐断裂带中南段断层垂直形变的时空活动特征。2000—2019年郯庐断裂带中南段断层垂直形变活动整体水平不高,平均合成速率为0.19 mm/a,但具有明显的分时活动特征。2000—2010年槐柏—宿迁段活动相对较大,新沂—临沂段活动相对较小,宿迁和新沂之间存在相对闭锁段;2011—2019年整体活动速率有所降低,但安丘测点活动速率相对2000—2011年增大明显。郯庐断裂带中南段的活动特征和近20年来该地区地震活动情况存在一定的对应关系。      

郯庐断裂带中南段的岩石圈精细结构

郯庐断裂带是中国东部规模最大的构造活动带,有着复杂的形成演化历史,对中国东部的区域构造、岩浆活动、矿产资源的形成和分布以及现代地震活动都有重要控制作用.2010年在郯庐断裂带中南段的江苏宿迁市附近,采用深地震反射探测方法对郯庐断裂带及其两侧地块的岩石圈结构进行了解剖.结果表明,该区莫霍面和岩石圈底界均向西倾,其中,地壳厚度约为31~36 km,岩石圈厚度约为75~86 km,且岩石圈厚度在郯庐断裂带下方出现突变.郯庐断裂带在剖面上表现为由多条主干断裂组成的花状构造,其内部发育有断陷盆地和挤压褶皱,具有伸展、挤压和走滑并存的构造形迹,暗示郯庐断裂带的形成和演化经历了多期复杂的构造活动.这一断裂带错断了近地表沉积层,向下切割莫霍面和岩石圈地幔,属岩石圈尺度的深大断裂构造系统.软流圈高温高压热物质沿断裂带的上涌、岩浆底侵或热侵蚀作用造成岩石圈出现拉张伸展和岩石圈减薄,并可能使岩石圈组构及其物质成分发生改变.本项研究结果不但可进一步加深对郯庐断裂带深、浅部结构的认识,而且还可为分析研究华北克拉通东部的深部过程和浅部构造响应提供资料约束.     

用ECRS方法对郯庐断裂带中南段地震的跟踪研究

基于地震学多参数的地震对应概率谱(ECRS)方法及此前研究成果,对郯庐断裂带中段和南段(中南段)至2015年9月份的地震异常特征进行了跟踪研究。时间跟踪研究结果表明,目标地震均在震前出现多参数的综合高值异常,且目前其综合指数处于异常上升状态。空间跟踪研究结果同样显示,研究区目标地震发生前大多有高值异常出现并逐渐增强,地震多发生在异常区域内或者附近。     

郯庐断裂带地壳活动新特征

在多期大面积水准复测资料分析结果的基础上，结合最新复测资料，并首次结合苏鲁皖三省的跨断层流动水量资料和郯庐带地震台的形变监测资料进行了全时空地、系统地分析、给出了全部有异常活动并去掉长趋势线性项的观测值曲线。     

郯庐断裂带中段全新世活断层的特征滑动行为与特征地震

郯庐断裂带中段全新世活断层由３个独立的破裂段组成。从各破裂段的运动性质、位移分布看，断层的运动属特征地震型滑动。地震活动以强震活动为主，强震具有周期性原地重复发生的特点，且其强度基本相同；中强地震缺失或很少发生；ｂ值在高震级范围内具低ｂ值的非线性关系。这些特点正是特征地震的典型表现．根据郯庐断裂带中段活断层全新世以来的活动特点看，未来该区仍然以特征地震方式活动．按郯庐带的强震复发间隔和各段的最新一次活动时代推算，未来一段时期内新沂－宿迁段复发大震的可能性较大，安丘段次之，莒县－郯城段复发大震的可能性则很小。     

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21 km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2 mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6 mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12 km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6 mm/a;在12~16 km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8 mm/a;在16~21 km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5 mm/a.在21~24 km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.     

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21 km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2 mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6 mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12 km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6 mm/a;在12~16 km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8 mm/a;在16~21 km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5 mm/a.在21~24 km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.     

川滇菱形块体东边界断层闭锁程度与滑动亏损动态特征研究

利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该断裂系统的影响范围和程度,并结合b值空间分布和地震破裂时-空结果分析了断裂系统的强震危险段.结果表明,汶川地震前鲜水河断裂最南端为完全闭锁(闭锁深度25 km),中南段地表以下10~15 km深度为强闭锁状态,中北段基本处于蠕滑状态;安宁河断裂最南端闭锁很弱,其余位置闭锁深度为10~15 km;则木河断裂除最南端闭锁较弱以外,其余位置基本为完全闭锁;小江断裂在巧家以南、东川以南、宜良附近、华宁以北等四处位置闭锁较弱,其余位置为强闭锁.10年尺度的GPS速度场反演所得断层闭锁程度所指示的强震危险段,主要为鲜水河断裂道孚—八美段、安宁河断裂中段、则木河断裂中北段、小江断裂北段东川附近、小江断裂南段华宁—建水段,该结果与地质尺度的断层地震空区和30年尺度的b值空间分布所指示的危险段落具有一致性.汶川地震后断裂带远、近场速度分布和块体运动状态发生变化,这种区域地壳运动调整使得负位错模型反演得到的断裂带闭锁情况发生一定变化.汶川地震前后川滇菱形块体东边界平行断层滑动亏损速率均为左旋走滑亏损,且在安宁河断裂北端、则木河断裂中北段滑动亏损速率最大;除鲜水河断裂中南段与最南端和小江断裂东川附近以外,其余断裂震后滑动亏损速率均有所增加.垂直断层滑动亏损速率既有拉张亏损也有挤压亏损,且鲜水河断裂最南端由震前挤压转变为震后拉张,其余断裂除了安宁河断裂和小江断裂中段与最北端存在挤压滑动亏损速率外均为拉张速率.     

基于GPS观测的六盘山断裂震间闭锁特征研究

综合利用1999—2013年中国大陆构造环境监测网络GPS速度场与跨六盘山断裂布设的10个GPS连续站观测剖面, 基于块体-位错模型, 研究了六盘山断裂震间闭锁性质与滑动亏损的空间分布。 结果显示, 六盘山断裂震间闭锁具有明显的分段特征, 其中断裂南段的闭锁程度最强, 滑动亏损速率的平均值最大, 地震危险性最高; 断裂北段闭锁程度弱于南段, 但断层浅部的滑动亏损速率平均值最大, 应变积累速度快, 也具有一定的发震能力; 中段闭锁程度最弱, 滑动亏损速率最小, 发震可能性小于南段和北段。     

基于GPS速度场研究鄂拉山断裂现今滑动速率和闭锁状态

鄂拉山断裂是位于青藏高原东北缘的一条右旋走滑断裂,前人通过野外地质考察厘定了其万年尺度的长期滑动速率,但对其现今运动学特征的认识仍不足.本文利用近二十年获取的GPS速度场,以贝叶斯理论作为断层滑动反演的理论框架,采用MCMC（马尔科夫链蒙特卡罗）方法,构建鄂拉山断裂的运动学模型,探讨该断裂的现今震间滑动速率和闭锁状态.研究结果表明,鄂拉山断裂的闭锁深度约为15 km,深部的滑动速率为5.0±1.5 mm·a^-1,反映了断层两侧地壳的整体相对运动速率.尽管当前研究区的GPS观测台站分布相对稀疏,但仍可以探测出断层闭锁状态沿走向的变化.在断层中段,由于几何形态的变化,形成了强闭锁的凹凸体,闭锁系数达到0.6~0.7;断层的南段和北段有明显的蠕滑特征,计算得到的闭锁系数仅为0.2~0.3.进一步计算凹凸体上由于滑动亏损产生的等效地震矩积累率为2.35×10¹⁷ N·m/a,等同于M_W5.6地震的能量水平.最后,针对研究区域GPS台站分布稀疏的局限,本研究基于滑动模型的误差最小化准则,给出有限资源条件下的GPS台站优化增设方案.

     

东昆仑断裂带东段玛曲断裂新活动特征及全新世滑动速率研究

东昆仑活动断裂是青藏高原东北部一条重要的NWW向边界断裂。 玛曲断裂位于东昆仑断裂带的最东段。 根据野外考察结果认为玛曲断裂全新世以来活动强烈, 主要表现为左旋走滑运动, 并伴有正倾滑运动性质。 断错地貌特征明显, 断裂过玛曲县城以后, 沿黑河南岸穿过若尔盖草地向东, 直至岷山北端求吉附近。 通过两处断错地貌的全站仪器实测和测年资料讨论了玛曲断裂新活动特征和全新世滑动速率, 玛曲断裂全新世早期以来的平均水平滑动速率为6.29～5.71 mm/a, 全新世晚期以来的平均水平滑动速率为4.19～4.03 mm/a。     

汶川地震前十年间龙门山区域顾及断层闭锁的地壳应变场

本文利用1997—2008年5月的汶川M_w7.9地震前川滇地区GPS水平速度场数据,采用负位错理论反演了汶川M_w7.9地震前龙门山断裂带的闭锁程度.在顾及断层闭锁影响下,获得了龙门山断裂带区域震前十年间地壳应变率场.结果表明在汶川地震前龙门山断裂带高度闭锁,在地表以下0~25 km范围内其平均闭锁程度为0.972±0.222,滑动亏损速率约为3 mm·a~(-1).震前龙门山断裂滑脱层的高度闭锁为汶川地震深部同震破裂提供了能量基础;在顾及断层闭锁影响下,龙门山断裂带附近应变积累缓慢,断层附近区域最大主应变率约为3.4~9.6 nanostrain·a~(-1),最小主应变率约为-2.5~-7.1 nanostrain·a~(-1);断层西北侧有明显的应变积累.     

基于GPS观测的红河断裂带现今分段及闭锁特征

红河断裂带是川滇地区重要的活动边界断裂之一, 了解红河断裂带不同段落的活动特性对理解川滇地区以及青藏高原东南缘的运动特征有着重要意义.本文利用2014—2018年红河断裂带加密的GPS站点, 结合1999—2016年中国大陆GPS速度场数据, 获取了红河断裂带附近的现今GPS速度场.本文首先采用F检验法将研究区域划分为5个相对独立的块体: 华南块体、大凉山块体、川西北块体、滇中块体和滇西南块体; 再通过GPS速度场的剖面投影分析, 将红河断裂带分为三个段落: 北段由洱源至弥渡、中段由弥渡至元江、南段由元江至元阳.在此基础上, 本文顾及红河断裂带近场的丽江—小金河断裂带、小江断裂带、无量山断裂带和楚雄—建水断裂带的影响, 采用三维弹性块体模型和负位错理论, 反演得到了红河断裂带、丽江—小金河断裂带和小江断裂带的滑动速率、震间闭锁程度, 并分别对建模断裂带进行了模型分辨率检测.结果表明: (1)红河断裂带北段地表以下16 km深度为完全闭锁状态, 中段地表以下8 km深度为完全闭锁状态, 南段闭锁程度显著弱于北段、中段; 红河断裂带北段仍然具有较高的地震危险性; (2)红河断裂带中南段可能不再独立的作为滇中块体的西南边界, 而是与两侧的无量山断裂带和楚雄—建水断裂带一起承担了块体边界的作用, 尤其是在红河断裂带南段; (3)红河断裂带南段位于滇中块体到华南块体的转换区内, 运动性质发生了转变, 由中段、北段的右旋走滑运动变为左旋走滑运动.

     

临潭—宕昌断裂现今闭锁程度及地震危险性分析

甘东南地区位于青藏高原东北部,受印度板块与欧亚板块碰撞及印度板块向北楔入挤压的影响,构造活动强烈,中强地震发生较为频繁( Dewey et al,1973;Tapponnier et al, 1982,2001;Métivier et al,1998;Molnar et al,2009).在大地构造上,该区地处中国南北...     

利用GPS资料研究郯庐带现今运动及变形状态

本文利用华北地区1999—2001年, 2001—2004年, 2004—2007年及2007—2009年四期GPS速度场资料, 基于块体的整体旋转与均匀应变模型, 分析了郯庐断裂带中南段的运动及变形特征。 结果显示: 潍坊—郯城段主要为右旋走滑的变形特征, 而郯城—庐江段则为左旋滑动的变形特征, 两段垂直断层方向上的变形表现为“张压交替”的特征。 基于刚体运动模型, 计算了扣除环渤海湾区域整体刚性运动的华北地区GPS速度场, 并分析了环渤海湾区域块体的变形状态, 结果显示环渤海区虽然各期的变形特征不同, 特别是郯庐带附近, 各期的运动特征差异较大, 但基本可反映燕山—渤海地震带是运动特征差异的分界线, 且每期郯庐带各站点的一致性运动明显。