祁连山东端冷龙岭隆起及邻区深部电性结构与孕震构造背景

祁连山东端冷龙岭隆起及其附近地区是青藏高原东北缘与阿拉善地块强烈相互挤压碰撞区域,也是历史地震活动极为强烈区域.为了揭示冷龙岭隆起及其附近区域的断裂深部延伸状况、强震孕育构造背景以及区域动力学特征等,我们在已有大地电磁数据的基础上,新近在冷龙岭隆起附近以及西南侧区域进行了数据采集,获得了一条自西南向北东穿过西秦岭地块、陇西盆地、祁连山冷龙岭隆起和阿拉善地块的长约460 km的大地电磁剖面(LJS-N)数据,并利用三维电磁反演成像技术对全剖面数据进行了反演,同时也对位于该剖面西侧约80 km外的一条大地电磁剖面(DKLB-M)数据进行了三维反演成像.2条电磁探测剖面结果均揭示了祁连—西海原断裂带展现为略向西南倾斜的大型超壳电性边界带,该断裂是祁连山东端冷龙岭隆起区域最重要的主边界断裂,其北东侧和西南侧地块的深部电性结构呈现出截然不同电阻率分布特征,其西南侧的南祁连地块、陇西盆地以及西秦岭地块在地壳尺度展示为埋深深浅不一的高-低-次高阻结构特点,而其北东侧古浪推覆体表现为西南深、东北浅“鼻烟壶”状较完整的高阻结构特征,再往北到阿拉善地块则呈现为高-低-次高水平三层结构样式.1927年M 8.0古浪、1954年M 7.0民勤和2016年M 6.4门源地震的震源都处于统一的高阻古浪推覆体之中.在青藏高原北东向挤压作用的控制下,祁连山东端冷龙岭隆起区域的祁连—西海原断裂、祁连山北缘断裂和红崖山—四道山断裂以叠瓦状向北北东向顺序推覆拓展到阿拉善地块,这种拓展作用是该区中强地震的动力来源.     

青藏高原东北缘—鄂尔多斯地块地壳上地幔S波速度结构

1999～2000年从青海玛沁到陕西榆林，横跨青藏高原东北缘和鄂尔多斯布设了一条由47台宽频带数字地震仪组成的长约1000km的流动地震台阵观测剖面.利用记录到的远震体波波形资料和接收函数方法获得了剖面下0～100km深度的地壳和上地幔S波速度结构.结果表明，沿观测剖面地壳结构显示了明显的分块特征; 地壳厚度自东向西由40km增加到64km左右；在海原地震带下方和西秦岭断裂以西到日月山断裂之间的区域Moho间断面结构复杂；在1920年海原震区及其西侧，上地壳存在明显的低速层，在该地区的绝大部分地震分布在该低速层东边界偏向高速区一侧；祁连山东缘Moho面有约4km的深度间断，壳内向西逐渐减薄的低速层内有大量微震发生，沿祁连山的逆冲加走滑的构造运动在深度上已经穿透了Moho面；在玛沁断裂和日月山断裂之间，上地壳存在厚度很大的低速层，同时该区域下地壳也明显加厚.研究结果表明，青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块之间的过渡带地壳变形强烈，地壳结构较为破碎，这与该地区地震频发相一致.     

青藏高原东北缘祁连山中部精细地壳结构研究

现今的青藏高原东北缘祁连山地区是在早古生代构造格架的基础之上,于新生代在欧亚大陆与印度大陆碰撞拼合的远程影响下,重新活化进而隆起成为高原的组成部分.因此,该区域地壳结构的揭示不仅可以获得高原地壳变形方式的关键信息,而且也能对该区域早古生代晚期北祁连洋闭合时的相关构造演化提供重要证据.本文以一条穿过青藏高原东北缘祁连山中部地区的深地震反射剖面为基础,结合前人地质、地球物理资料,通过细致的地质构造解译,获得了青藏高原东北缘祁连山中部地区的精细地壳结构.反射剖面图像揭示了海原断裂西段的深部延伸形态、中地壳的双重构造、以及中下地壳的祁连逆冲断裂系等精细的深部构造.结合前人的地质以及地球物理资料,我们提出早古生代晚期北祁连闭合时的南向俯冲以及新生代以来祁连山地区两次陆内俯冲作用可能造就了现今的祁连山.     

海原-六盘山断裂带岩石圈变形机制讨论

<正>在印度板块推挤作用下,青藏高原深部物质发生了东向迁移。阿尔金断裂、祁连山断裂和海原断裂构成了青藏高原的北边界和东北边界。边界区域的岩石圈变形机制是研究青藏高原隆升机制和生长模式的重要边界条件。海原-六盘山断裂带可能是青藏高原物质东移的一个终点,该区域岩石圈变形机制的研究对于构建青藏高原隆升的完整模型具有重要意义。     

祁连山构造带的新构造变形机制

论述了祁连山构造带新生代以来的变形过程及形成机制。研究表明： 祁连山构造带的变形过程是在欧亚大陆与印度大陆碰撞汇聚作用下发生和发展的, 其变形过程与整个青藏高原的隆升过程同步进行。其中阿尔金断裂在其东段的走滑贯通对祁连山－ 河西走廊地区的构造运动影响很大。上新世末或第四纪初阿尔金断裂东段的走滑导致了祁连山地区应力场的旋转, 进而增大了沿 Ｎ Ｗ Ｗ 向主断裂的水平走滑分量。它是引起主断裂发生走滑的重要原因之一。     

祁连山构造带的新构造形机制

论述了祁连山构造带新生代以来的变形过程及形成机制。研究表明：祁连山构造带的变形过程是在欧亚大陆与印度大陆碰撞汇聚作用下发生和发展的,其过程与整个青藏高原的隆升过程同步进行。其中阿尔金断裂在其东段的走滑贯通对祁连山－河西走廊地区的构造运动影响很大。上新世末或第四纪初阿尔金断裂东段的走滑导致了祁连山地区的应力场的旋转,进而增大了沿ＮＷＷ向主断裂的水平走滑分量。它是引起主断裂发生走滑的重要原因之一。     

利用大地电磁技术揭示2016年1月21日青海门源MS6.4地震隐伏地震构造和孕震环境

2016年1月21日01时13分在青海省海北州门源县发生了M_S6.4地震,震中位置位于青藏高原东北缘地区祁连造山带内的祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分附近,震源深度约11.4 km,震源机制解显示该次地震为一次纯逆冲型地震.我们于2015年7—8月期间完成了跨过祁连造山带紧邻穿过2016年1月21日青海门源M_S6.4地震震中区的大地电磁探测剖面（DKLB-M）和古浪地震大地电磁加密测量剖面（HYFP）.本文对所采集到的数据进行了先进的数据处理和反演工作,获得了二维电性结构图.结合青藏高原东北缘地区最新获得的相对于欧亚板块2009—2015年GPS速度场分布特征,1月21日门源M_S6.4地震主震与余震分布特征以及其他地质与地球物理资料等,探讨了门源M_S6.4地震的发震断裂,断裂带空间展布、延伸位置,分析了门源M_S6.4地震孕震环境与地震动力学背景等以及祁连山地区深部构造特征等相关问题.所获结论如下：2016年门源M_S6.4地震震源区下存在较宽的SW向低阻体,推测冷龙岭断裂下方可能形成了明显的力学强度软弱区,这种力学强度软弱区的存在反映了介质的力学性质并促进了地震蠕动、滑移和发生;冷龙岭北侧断裂可能对门源M_S6.4地震主震和余震的发生起控制作用,而该断裂为冷龙岭断裂在青藏高原北东向拓展过程中产生的伴生断裂,表现出逆冲特征;现今水准场、重力场、GPS速度场分布特征以及大地电磁探测结果均表明祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分为青藏高原东北缘地区最为明显的一条边界断裂,受控于青藏高原北东向拓展和阿拉善地块的阻挡作用,冷龙岭断裂附近目前正处于青藏高原北东向拓展作用最强烈、构造转化最剧烈的地区,这种动力学环境可能是门源M_S6.4地震发生的最主要原因,与1927年古浪M_S8.0地震和1954年民勤M_S7.0地震相似,2016年门源M_S6.4地震的发生同样是青藏高原北东向拓展过程中的一次地震事件.     

青藏高原东缘及四川盆地的壳幔导电性结构研究

自从2008年M_S8.0级汶川大地震发生以来,青藏高原东缘便成为地质与地球物理研究的热点区域.该区域的龙门山断裂带标志着青藏高原东缘与四川盆地的边界.汶川地震即发生于龙门山断裂带内的映秀-北川断裂上.该地区现有的研究工作多集中于青藏高原东缘及四川盆地的西部,对四川盆地东部构造情况的研究目前较少.在SinoProbe项目的资助下,完成了一条跨越青藏高原东缘及整个四川盆地的大地电磁测深剖面.该剖面自西北始于青藏高原内部的松潘-甘孜地块,向东南延伸穿过龙门山断裂带、四川盆地内部及四川盆地东部的华蓥山断裂,最终止于重庆东南的川东滑脱褶皱带附近.维性分析表明剖面数据整体二维性较好,通过二维反演得到了最终的电性结构模型.该模型表明,从电性结构上看,沿剖面可分为三个主要的电性结构单元,分别为:浅部高阻、中下地壳低阻的松潘-甘孜地块,浅部低阻、中下地壳相对高阻的四川盆地,以及华蓥山以东整体为高阻特征的扬子克拉通地块.龙门山断裂带在电性结构上表现为倾角较缓、北西倾向的逆冲低阻体,反映了青藏高原东缘相对四川盆地的推覆作用.其在地下向青藏高原内部延伸,深度约为20 km左右.在标志逆冲推覆滑脱面的低阻层下存在一电性梯度带,表征着低阻的青藏高原中下地壳与高阻的扬子地壳之间的电性转换.位于四川盆地东边界的华蓥山断裂在电性结构上表现为一倾向为南东向的低阻体插入高阻的扬子克拉通结晶基底,切割深度约为30 km左右.这一结构反映出华蓥山向西的推覆作用.在电性结构模型的基础上,进一步讨论了青藏高原东缘的壳内物质流、青藏块体与扬子块体的深部关系以及青藏高原东部的隆升机制等构造问题.     

近年来南北地震带北段地壳运动特征

南北地震带北段构造活动强烈,强震频发。近年来地震活动有增强的趋势,震防形势严峻。利用GPS速度场、跨断层速度剖面以及基准站基线时间序列数据,分析了近年来南北地震带北段地壳运动的动态特征。结果表明,祁连山断裂具有较高的应变积累;六盘山断裂存在闭锁,静宁、平凉、陇西以及定西地区闭锁程度较深;2004—2009年六盘山断裂闭锁程度加深。2009—2013年与1999—2004年、2004—2009年相比,南北地震带北段地壳运动减弱,且呈现出一些特征:1)祁连山断裂—海原断裂—六盘山断裂附近减弱较显著;2)祁连山-海原断裂以北区域较以南区域减弱显著,造成了2009—2013年祁连山断裂挤压逆冲变形增强以及祁连山断裂和海原断裂带左旋剪切变形减弱;3)六盘山断裂西侧50km以西区域较以东区域减弱显著,导致六盘山断裂2009—2013年闭锁范围扩大到断裂带附近100km以内,而此前六盘山断裂的闭锁范围在断裂带附近50km内。GPS基线时间序列分析还显示银川地堑正在持续拉张,且西部拉张强度强于东部。     

西藏中南部格仁错断裂张剪性质及其区域动力学意义

喀拉昆仑-嘉黎断裂带(KJFZ)是青藏高原中南部一条规模宏大断裂带,因其是青藏高原向东运移的南边界,其构造展布和活动性质与高原隆升、侧向挤出和东西向伸展等科学问题关系密切,也是研究高原变形机制和地球动力学重要场所.本文选取该断裂带中部NW向格仁错断裂(GRCF),对断裂沿线进行较详细地质地貌调查,对冲沟位错和断层陡坎等地貌单元进行测量,并进行探槽开挖,结合天然剖面揭示了断裂产状,详细研究断裂活动性质,发现断裂除前人认为的右旋走滑性质外,还具有明显的张性正断性质,断裂向北陡倾,且北盘相对南盘下降,全新世以来右旋走滑速率和正断速率分别为2.98 mm/a和0.2~0.5 mm/a之间.前人在共轭的北东向断裂研究中,也发现除左旋走滑性质外,同样具有正断分量,表明现今高原中南部上地壳除传统认为处东西向张性应力场环境外,南北向也具有明显张性特征.而受印度板块向北东向挤压作用,高原岩石圈总体应处于挤压应力状态.因此,推测现今该区域上下地壳处于应力解耦状态,并尝试建立区域张剪性地壳动力学模型:在南北向挤压应力场的作用下,中下地壳缩短凸起隆升,导致上地壳在各方向都表现为不同程度的张性特征.